Ekologia / Практическая 1

ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА №1

ТЕМА: Экология как теоретическая база охраны природы и рационального природопользования

ЦЕЛЬ: Изучение прикладных задач экологии

Познание и умелое применение экологических закономерностей представляет основу современных прикладных проблем экологии.

1. Сельское хозяйство

Одной из важнейших прикладных проблем экологической науки является изучение закономерностей формирования и функционирования агроэкосистем. Земледелие связано с коренным изменением ландшафта в виде вырубки леса, распашки целинных земель, различных форм мелиорации и т.д.

Негативное влияние сельского хозяйства на экосистемы выражается в следующем:

1. сельскохозяйственные угодья представляют собой типичную картину упрощенных деятельностью человека экосистем. В них снижено количество видов растения, вплоть до монокультуры; животное население представлено почти исключительно вредителями сельскохозяйственных культур. Деятельность человека прямо направлена на поддержание обедненного видового состава: человек активно борется с сорняками и вредителями выращиваемых растений. Всея это влечет за собой потерю устойчивости экосистемы: вспышки вредителей, высокая чувствительность возделываемых видов к засухе или переувлажнению и т.д.;

2. малая устойчивость и конкурентоспособность культурных растений определяется еще и тем, что вмешательство человека привело к смене естественного отбора искусственным; отбор идет на качества, важные для человека, а не полезные для растений. В результате агроэкосистемы теряют самостоятельность, такие системы быстро вытесняются сообществами «диких» видов;

3. в агроэкосистемах большое значение имеет неполнота круговорота: ежегодно из экосистем безвозвратно изымается большая часть продукции в виде урожая; наблюдается направленное обеднение почв, лишь отчасти компенсируемое использованием удобрений;

4. агроэкосистемы оказывают влияние на окружающие биоценозы. Этапы развития агроэкосистем вызывают приток ряда видов в агроэкосистемы извне в период накопления биомассы и обратную миграцию их в окружающие угодья в периоды машинной обработки полей и уборки урожая. Это вносит существенные поправки в циклы годовой жизнедеятельности и динамики численности ряда видов насекомых, грызунов и других животных;

5. в исторических масштабах влияние сельского хозяйства на природные системы может быть принципиальным фактором эволюции ландшафтов;

6. в животноводстве также возникают экологические проблемы: обеспечение биологических требований вида (питание, климат, воспроизведение), влияние домашних животных на окружающие экосистемы (воздействие выпаса на фитоценоз, конкуренция с дикими видами, распространение гельминтов, участие в природных очагах инфекций и т.д.).

Путями решения перечисленных проблем являются:

1. смешанные посевы зерновых культур повышают устойчивость урожаев при колебании погодных и иных условий;

2. создание лесополос предусматривает формирование сложного многоярусного растительного сообщества, в котором находят место виды насекомых и птиц, контролирующие численность вредителей сельскохозяйственных культур;

3. использование системы бездефицитного баланса питательных элементов и органики в почвах;

4. широкое внедрение искусственной инкубации в птицеводстве открыло путь к индустриальным методам производства птичьего мяса;

5. исследование особенностей взаимоотношений у стадных видов может дать ключ к решению вопросов продуктивности стад и их управляемости;

6. исследования в области популяционной генетики.

2. Биокультуры

Другая форма прямого управления процессом биологической продуктивности – это создание культур тех или иных биологических объектов, продукция которых интересует человека.

Эффект разведения живых организмов в культурах особенно ярко демонстрируется в микробиологии. Производство дрожжей, антибиотиков и других лекарственных препаратов в промышленных масштабах основывается на культурах различных микроорганизмов, технология которых учитывает биологическую специфику и воспроизводительные возможности культивируемых объектов.

Среди высших организмов особенно широко распространены аквакультуры – промышленное разведение водных организмов. Перспектива интенсификации использования продукции водных организмов связана с переходом от простой эксплуатации к активному разведению гидробионтов, т.е. к аквакультуре. Аквакультура предполагает промышленное выращивание гидробионтов по определенной технологии с контролем на всех стадиях развития разводимых организмов. Таким путем на морских мелководьях ведется производство жемчуга, разведение съедобных моллюсков, ракообразных, водорослей. Аквакультура также предполагает мелиорацию естественных водоемов и вмешательство в состав их экосистем с целью получения высокой продукции наиболее ценных видов водных организмов (широко используется в рыбном хозяйстве – управление биологическим ресурсами водоемов).

По задачам и характеру организации товарной продукции к аквакультуре близко разведение пушных зверей на зоофермах.

3. Контроль численности экономически важных видов

Данная проблема в большой мере касается борьбы с вредителями сельского хозяйства. Борьба с ними ведется преимущественно химическими методами. Общая результативность составляет 90…95% и практически достигла предела. Общий эффект контроля достаточно низок; через относительно непродолжительный срок после истребления численность вредителей восстанавливается, и эти мероприятия приходится регулярно повторять, затрачивая при этом большие средства.

Для повышения эффективности борьбы с вредителями разрабатываются методы с использованием препаратов – стерилянтов, ингибирующие воспроизводительную способность самцов.

При эксплуатации популяций экономически значимых видов человек заинтересован в устойчивом поддержании высокой численности и продуктивности. В норме эти два параметра практически не совместимы: с выходом численности на верхнее плато продуктивность падает; вся система популяционной авторегуляции работает на поддержание оптимального уровня численности. Поэтому при контроле численности эксплуатируемых видов главное направление исследований – установление норм изъятия, при котором максимально стимулируется репродукция без нарушения принципиальных популяционных структур.

Контроль численности экономически важных видов есть форма активного управления биологическими ресурсами. Основные перспективы в этой области можно определить как изучение авторегуляторных популяционных механизмов и использование вскрытых закономерностей для достижения нужного экономического эффекта.

4. Рекультивация промышленных земель

Задачи направленного формирования экосистем особенно ярко выявляются при вторичном освоении земель, вышедших из промышленного использования (карьеры, котлованы, лишенные почвенного слоя участки, отвалы пустой породы и т.п.). Для восстановления таких земель применяется рекультивация, техническая и биологическая. Во многих случаях работы начинают с того, что покрывают нарушенные земли слоем глинистого состава, отсекающие зону корневых систем растений от контакта с исходной породой. Поверх этого слоя создается почвенный горизонт – чаще всего в «готовом виде» путем транспортировки почвы с соседних территорий. Дальнейшая задача – формирование фитоценоза – решается исходя из целевого назначения данной рекультивируемой территории и основывается на экологическом подходе к подбору видового состава растений и разработки технологии их выращивания.

Практически вся деятельность в этом направлении сосредоточена на создании растительных сообществ с заданными свойствами; практически никогда не предусматривается направленное формирование комплексов животного населения.

5. Охрана природы

Различают два принципиальных аспекта охраны природы: охрана природных ресурсов и охрана окружающей среды.

Охрана природных ресурсов направлена на ограничение эксплуатации отдельных видов растений и животных. Научная база таких мероприятий – аутэкологические исследования.

Охрана окружающей среды направлена на предупреждение различных форм загрязнения воздуха, воды и почв.

Современных подход к проблеме охраны природы предусматривает также проведение фундаментальных экологических исследований разного масштаба и использование их результатов для активного вмешательства в нарушенные экосистемы с целью придания им адаптивных в новых условиях черт, повышения их устойчивости и продуктивности. При таком подходе антропоцентрический и биоцентрический подходы в экологии гармонично сочетаются в общей проблеме поддержания целостности функций глобальных экологических систем.

Контрольные вопросы

1. Приведите пример того, как влияние сельского хозяйства на природные системы стало принципиальным фактором эволюции ландшафтов.

2. Что понимают под простой эксплуатацией ресурсов биосферы?

3. Приведите еще примеры практического применения контроля численности популяций живых организмов.

4. Что понимают под охраной природы? Приведите примеры практической реализации задач охраны природы.

Рекомендуемая литература

1. Шилов И.А. Экология. – Москва: Высшая школа, 2006. – 512с.

2. Новиков Ю.В. Экология, окружающая среда и человек. – Москва: ФАИР-ПРЕСС, 2003. – 560с.

3. Акимова Т.А., Хаскин В.В. Экология. Человек-экономика-биота-среда. – Москва: ЮНИТИ, 2007. – 495с.

Задания для СРС

1. Составить глоссарий (не менее 25 глосс) по первым двум лекционным темам;

2. Провести полемизирование возникновения экологии как науки;

3. Составить синквейн по словосочетанию «устойчивое развитие».