§ 17.Населенный пункт как специфическая экосистема

Где бы человек ни появился, он создает для себя своеобразную среду обитания – населенные пункты. Это одиночные поселения, деревни, поселки и, наконец, города: малые, средние, крупные и мегаполисы. Развитие населенных пунктов связано с формированием комфортных условий проживания для человека и осуществления им хозяйственной деятельности. В населенном пункте строятся жилье, дороги и другие коммуникации, возводятся промышленные предприятия и разные объекты хозяйственного пользования. В результате строительства человек существенно преобразует окружающую среду: уничтожает почвенный покров и естественную растительность, разрушает сложившиеся сообщества животных, нарушает гидрологический режим территории, загрязняет атмосферу и в целом изменяет окружающий ландшафт. Масштабы этих изменений зависят в основном от размеров населенного пункта, направлений хозяйственной деятельности, плотности населения, характера застройки.

В населенных пунктах действие экологических факторов отличается от таковых в естественных экосистемах. Например, температурный режим в значительной мере зависит от тепловых выбросов, степени озеленения, площади и других особенностей населенного пункта. Помимо естественных на жизнедеятельность организмов здесь влияют и специфические абиотические факторы: электромагнитные излучения, шумовое воздействие, последствия техногенных аварии и другие. В населенных пунктах нельзя не учитывать социальные факторы. Например, при повышенной плотности населения возрастает количество инфекционных заболеваний, ухудшаются условия обитания растений и животных.

Многие изменения среды, характерные для населенных пунктов, оказывают на человека отрицательное влияние. Для смягчения нежелательных последствий человек пытается частично восстановить условия существования, напоминающие естественные. Это озеленение населенных пунктов, создание искусственных водоемов и зоопарков, ботанических садов, разведение домашних животных. В результате населенный пункт представляет собой «пестрое» сочетание искусственных сооружений и естественных элементов природы.

Развитие экосистемы населенных пунктов и их экологическое состояние во многом зависит от социально-экономической политики власти и экологической культуры населения.

Следует отметить неустойчивость экосистем населенных пунктов, как искусственных объектов. Это выражается в очень быстрых изменениях структуры сообществ. Например, открытые участки быстро превращаются в пустыри, заросшие высокой травой. Человек может вырубить парк, застроить территорию, изменить ассортимент декоративных растений, от которых во многом зависит облик населенного пункта.

В населенных пунктах характерны вспышки численности отдельных видов, для которых человек создает благоприятные условия. Ярким примером являются полчища крыс, скопления голубей и ворон, заросли лебеды и крапивы.

Как и везде в нашем крае населенные пункты различны по возрасту и размерам, истории формирования, местоположению. Это создает разнообразие их экосистем. Населенные пункты оказывают многогранное влияние на окружающие естественные сообщества. Основное негативное воздействие направлено на водные и лесные экосистемы, так как большинство поселений приурочено к водным объектам, а при их формировании вырубались леса. Окрестности используются для отдыха, строительства дач, сбора грибов, ягод и лекарственных растений. Населенный пункт является источником загрязняющих веществ, мусора, заносных растений и животных. Особенно большое влияние оказывают крупные города, например, Череповец, воздействие которых распространяется на сотни километров.

Влияние деревень, наиболее распространенного типа поселений Вологодской области, связано с сельскохозяйственным производством и лесопользованием. В настоящее время наблюдается упадок сельскохозяйственного производства и увеличение объема лесозаготовок. В нашей области в последние десятилетия многие деревни опустели, а территории вокруг них оказались заброшенными. Постепенно разрушаются избы, зарастают огороды, еле заметны дороги. Зрелище для человека печальное. Для природы подобные эмоции не свойственны. Когда на территории появляется какой-либо ресурс – его тут же используют потребители.

Развитие сообществ в заброшенных деревнях хорошо иллюстрирует последствия влияния поселений человека на окружающую среду. Здесь природа не восстанавливается в первозданном виде, а формирование сообществ протекает по иному пути. Ярко проявляются конкурентные отношения, так как местообитания, например занятые культурными растениями, захватывают другие виды. Долгие годы в растительном мире преобладают сорные многолетние виды. Это пырей ползучий, бодяк полевой, свербига восточная. Сохраняются культурные деревья, кустарники (яблоня, вишня, сирень, тополя, крыжовник, черная смородина и малина). На старых заброшенных огородах в течение долгого времени растут травянистые растения – девясил высокий, хрен, гвоздика турецкая, маргаритка многолетняя, золотарник канадский и другие многолетники. Иногда, только по присутствию этих видов в растительных сообществах можно установить, что здесь когда-то был населенный пункт.

В нежилых деревнях видовой состав и численность животных зависят от давности их запустения, площади, особенностей растительности и окружения.

Брошенные деревни постепенно оставляют привычные «спутники» человека. Из птиц первыми исчезают домовый и полевой воробьи, не выдерживая «одиночества» через несколько лет. Сизые голуби продолжают гнездиться на чердаках изб. Они летают лучше воробьев и могут находить корм далеко от деревни, где обычно все зарастает высокой травой, и трудно собирать семена с земли. А зимой, когда все засыпает снегом, голуби перелетают в крупные населенные пункты, особенно те, где есть фермы. Там теплее и можно найти корм. Довольно долго в деревнях могут жить галки, заселяя сохранившиеся высокие постройки – обычно хозяйственные сараи, сеновалы и церкви. Они кормятся на лугах с низкой травой, но предпочитают летать на фермы и пастбища. Зимой они, как и голуби, переселяются в крупные поселения. Скворцы остаются в деревнях до тех пор, пока там сохраняются скворечники. Когда их искусственные домики разрушаются от ветхости, они вынуждены искать новое место жительства. Если ничего похожего на скворечники нет, птицы покидают деревню. Дольше всех из спутников человека в брошенных деревнях остаются деревенские ласточки, строя гнезда и в полуразрушенных постройках. Млекопитающих, тесно связанных с человеком, намного меньше. Домовые мыши исчезают довольно быстро, не выдерживая конкуренции с «дикими» грызунами. А вот серые крысы в небольшом количестве остаются в деревнях до 20 лет.

В тоже время здесь появляются новые обитатели. Обычными становятся мелкие птицы, предпочитающие кустарники и высокие травы, например, славки, камышевки. Селятся белые трясогузки, дрозды рябинники. При снижении беспокойства поселяются и более осторожные виды. На полуразрушенных церквях, высоких деревьях гнездятся некоторые соколы и совы. А в мае и начале июня на крышах изб токуют тетерева – и обзор хороший, и самец виден во всей красе. В старых деревнях появляются млекопитающие. Кабаны часто перепахивают землю на заброшенных огородах – земля там рыхлая и богата кормами. Многочисленны луговые и лесные мелкие грызуны. Лисы устраивают логово в постройках – там почти готовые укрытия.

Таким образом, заброшенные деревни в настоящее время представляют собой своеобразный тип местообитаний со сложным составом растений и животных. Эти сообщества сильно отличаются от коренных таежных сообществ организмов.

Вопросы и задания

Чем отличаются экосистемы населенных пунктов от естественных экосистем?

В чем специфика проявления экологических факторов в населенном пункте?

H Опишите особенности экосистемы вашего населенного пункта.

§ 18.Особенности экосистем урбанизированных территорий

Как ни старались люди… изуродовать ту землю, на которой они жались, как ни забивали камнями землю, чтобы ничего не росло на ней… Весна была весною даже в городе. Солнце грело, трава, оживая, росла и зеленела везде… не только на газонах бульваров, но и между плитами камней, и березы, тополи, и черемуха распускали свои клейкие и пахучие листья….

Л.Н. Толстой «Воскресение»

С ростом населения и промышленности природная среда в населенных пунктах неузнаваемо преобразуется. Сейчас чаще говорят о «городской среде», которая во многих отношениях резко отличается от природной среды. Человека окружают многоэтажные дома и шумные улицы, загрязненный воздух, раскаленный асфальт… Город «теснит» и «изгоняет» природу. Но все же довольно трудно представить городскую среду, полностью избавленную от природы.

Растительный мир. Природа проникает в город не только самопроизвольно, но и по воле человека (зеленые насаждения, цветники во дворах). В результате в городах складывается своя среда обитания. Она так непохожа на дикую природу, ни по составу, ни по богатству и разнообразию видов. Повседневное «зеленое окружение» человека в городе составляют городские растения на улицах, во дворах, в парках и скверах.

Территории населенных пунктов, как правило, имеют четко выраженную пространственную структуру, которой соответствуют разные комплексы видов. В пространственной структуре выделяют собственно город и ближайшие окрестности, незастроенные или с застройкой сельского типа. Внутри города отличаются зоны старой, новой и новейшей застройки. Степень изменения естественной природной среды уменьшается от центра к периферии. Соответственно этому меняется и флористическое разнообразие: оно максимально на окраинах города и минимально на границе зон новой и новейшей застроек.

Городские местообитания принято делить на два типа:

1. Группа местообитаний, представляющих остатки былого ландшафта;

2. Группа местообитаний, связанных с деятельностью человека.

К первой относят нарушенные участки лесов и лугов, а также прибрежные зоны в городах, по территории которых протекают реки. Вторая группа включает возделываемые местообитания (парки, скверы, сады, бульвары, газоны, цветники и другое). Также к ней относятся и территории, на которых формируются стихийные (нецеленаправленные) растительные сообщества:

· эрозионная группа – обнажения, насыпи, пустыри;

· придорожная группа – местообитания вдоль автострад;

· железнодорожная группа – местообитания вдоль железнодорожных путей;

· щелевая группа – щели на асфальтовых и бетонных покрытиях и прочее;

· свалочная группа – свалки, мусорные кучи, развалины;

· настенная группа – стены и крыши;

· переуплотненная группа – дворы, стадионы, тропы, детские и спортивные площадки.

В городских местообитаниях складываются необычные и сложные условия для произрастания растений. Это особый световой и тепловой режим, недостаток влаги, искусственные субстраты, далекие по свойствам от естественных почв, загазованность и запыленность воздушной среды.

Городские растения оказываются «вырванными» из естественной системы биологических связей. Пропадают взаимно полезные связи с растениями-соседями, а также с грибами, образующими микоризу, почвенными бактериями, насекомыми-опылителями. Напротив, в городских условиях насекомые вредители и патогенные грибы иногда достигают высокой численности.

Особенностью городских флор является то, что в них изменяется соотношение местных и заносных видов. Здесь преобладают виды-пришельцы. Большинство местных растений «изгоняется» из флоры уже при закладке городов – при вырубке лесов, расчистке территорий для поселения. Да и в последствии им трудно вернуться в город – слишком уж отличаются городские условия от привычных для местной флоры. Заносные же виды вливаются в города широкими потоками, поскольку именно здесь сосредоточены пересечения основных путей распространения видов-пришельцев. Роль, принадлежащая человеку в распространении этих видов, связана с его хозяйственной и социальной деятельностью. Большое значение в распространении заносных растений играют транспорт и торговля.

Большую роль в формировании растительного мира городов играет деятельность человека по введению в культуру растений из других природных зон и перенос в культуру видов из местной флоры. В городских поселениях иноземные виды используются в основном для озеленения и украшения. Внимание горожан всегда привлекали деревья и кустарники не только со съедобными плодами, а также и с высокими декоративными качествами. Почти полностью на иноземных видах основано городское «цветочное» оформлении. Для него применяются травянистые красивоцветущие однолетники и многолетники и очень редко – местные виды.

Животный мир населенных пунктов. Часто возникает заблуждение в том, что по соседству с человеком в населенных пунктах – деревнях, поселках и городах существует очень небольшое число животных. На самом деле в поселениях человека и их ближайших окрестностях животные разнообразны и часто более многочисленны по сравнению с естественными местами обитания. Еще в XIX веке русский натуралист Модест Николаевич Богданов, характеризуя животных, обитающих по соседству с человеком, написал: «Они здесь кругом вас, около вас, над вами и под вами, наконец, на вас самих».

Населенные пункты обладают рядом особенностей, которые привлекают животных.

В поселениях человека складываются очень разные условия. Ведь рядом могут находиться деревянные и каменные постройки, посадки растений, пустыри и многие другие объекты. Поэтому на небольшой территории обитают многие виды животных.

В населенных пунктах микроклимат (температура, влажность) отличается от естественных ландшафтов, очень благоприятно для многих животных. В средних по размерам городах, в том числе Вологде, Череповце температура в центре на 1-2 градуса выше по сравнению с пригородом, и для животных это уже выгодно.

Всеядные животные (серые вороны, серые крысы) обеспечены неиссякаемым запасом кормов в жилище человека, хозяйственных строениях, на свалках, в мусорных контейнерах.

По сравнению с естественными экосистемами животные должны приспосабливаться к фактору беспокойства (транспорт, работающая техника, шум). Большинство же людей на животных не обращает внимания и не беспокоит их.

Фауна населенного пункта изменяется. С одной стороны, при развитии населенного пункта постепенно снижается видовое разнообразие и численность местных видов животных. Лишь часть из них выживает по соседству с человеком. В основном, это виды широко распространенные, способные обитать в разных условиях (большая синица, дрозд-рябинник, ворона серая). Они чаще селятся на территориях с сохранившимися естественными или искусственно созданными растительными сообществами (парки, скверы, пустыри, берега водоемов). Местные виды животных преобладают в небольших деревнях.

С другой стороны, с ростом населенного пункта увеличивается число видов, проникших из других природных зон. Они заселяют и совершенно измененные территории, где естественные сообщества исчезли. Для животных-переселенцев условия населенного пункта могут быть сходными с их «родными» условиями обитания. Так, каменные здания похожи на скалы для стрижа, городской ласточки и других. Довольно часто эти виды становятся многочисленными. Такие обычные виды, как, галка, грач, сизый голубь, домовый и полевой воробьи, серая крыса, домовая мышь, рыжий таракан за пределами населенного пункта, в «диких» местах не выживают. Лишь летом птицы могут кормиться на лугах и берегах водоемов. Ночевать они почти всегда возвращаются в населенный пункт.

Животные населенного пункта, как и любой другой экосистемы, включаются в цепи питания и участвуют в круговороте веществ. Среди животных населенных пунктов есть растительноядные, хищные, потребители мертвой органики и всеядные. В парках, скверах, на приусадебных участках, в зарослях растений многочисленны животные, питающиеся растениями. Пищей для них служит листва, хвоя (насекомые, грызуны), древесина (насекомые), корни (насекомые, почвенные круглые черви), нектар (насекомые-опылители), плоды и семена (насекомые, птицы, грызуны). Распределение животных в населенном пункте неравномерно. В центральных частях города мало насекомых – опылителей и растительноядных животных.

Таким образом, городские экосистемы являются одними из наиболее изменчивых и сложных по структуре. Они больше других поселений человека оказывают влияние на окружающие территории. Можно сказать, что мир развивается в сторону города. Как записано в программе устойчивого развития ООН: «В новом тысячелетии половина людей мира будет жить в городах; правительства должны добиваться сокращения числа бедных в городах, уменьшения притока населения в города путем улучшения условий жизни в сельской местности и развития инфраструктуры села. Необходимо жесткое управление расширением городов ».

Вопросы и задания

Чем отличаются условия обитания для растений и животных в населенном пункте и в естественных экосистемах?

Какими путями заселяют населенные пункты растения и животные?

Какие группы растений по местам обитания можно выделить в населенном пункте?

Какие группы животных по местам обитания можно выделить в населенном пункте?

H Составьте схему возможных пищевых взаимоотношений самых обычных животных населенного пункта.

§ 19.Состояние окружающей среды в населенных пунктах.

Состояние окружающей среды в населенном пункте напрямую зависит от видов и объемов хозяйственной деятельности. Качество окружающей среды в меньшей степени изменяется в небольших поселениях человека. Наиболее серьезные проблемы, связанные с ухудшением среды обитания человека, характерны для крупных промышленных центров. Это разнообразные виды загрязнения окружающей среды, особенно атмосферного воздуха и почвы.

Загрязнение окружающей среды в населенных пунктах

Состояние атмосферного воздуха в поселениях человека является наиболее важным показателем качества среды обитания. Организмы, живущие на поверхности земли, окружены воздухом и зависят от его состава. Вне воздуха просто невозможно существовать!

Свойства воздуха таковы, что отгородиться от загрязнения практически невозможно. Воздух находится в постоянном движении и все вещества, которые в него попадают, разносятся на большие расстояния. От пыли, загазованности воздуха и страдают человек, растения и животные. Даже в маленьких деревнях воздух постоянно загрязняется. Здесь пыль дорог, дым труб и костров нарушают чистоту окружающей территории. В городах источников загрязнения воздуха несравненно больше. В настоящее время в атмосферу поступает огромное количество загрязняющих веществ от многочисленных предприятий, транспорта, строительных объектов и других источников.

Самые проблемные места – зоны повышенного риска для жизнедеятельности в городах – это окрестности предприятий, транспортные магистрали и центральные районы.

Растения это своеобразный живой фильтр, поглощающий из воздуха пыль и всевозможные химические загрязнения. Поэтому растительность населенных пунктов имеет важное санитарно-гигиеническое значение. Многие древесные породы выделяют в воздух летучие органические вещества – фитонциды. Они губительны для микробов, благодаря чему содержание микроорганизмов снижается в несколько раз. Кроме того, в городских условиях растения создают своеобразный микроклимат. Летом в зеленых городских «оазисах» (скверах, парках, бульварах) температура воздуха в среднем на 2-3 о С ниже. Влажность воздуха здесь выше, чем на открытых площадях и улицах. Противошумовой эффект зеленых насаждений связан с большой звукоотражательной способностью листвы деревьев.

Не менее важно, что дают растения человеку «для души». «Зеленые островки» улучшают «качество жизни», особенно для горожанина, повышают устойчивость к нагрузкам и стрессам.

В Вологодской области темпы озеленения населенных пунктов значительно отстают от темпов их застройки. Кроме того, насаждения ни по количеству, ни по качеству не отвечают санитарно-гигиеническим и эстетическим требованиям. Повсеместно отмечается однообразие и бедность ассортимента используемых растений. Флора Вологодской области содержит 75 местных древесных видов, большинство из которых используется в озеленении населенных пунктов. Это береза бородавчатая, береза пушистая, вяз шершавый, вяз гладкий, липа мелколистная, дуб черешчатый, лиственница сибирская и другие.

На территории Вологодской области отмечены 155 видов вселенных человеком древесных растений. Большинство из них имеет ограниченное применение: посадки около домов, на дачных участках. Сохранились остатки парковых культур XIX столетия. В качестве положительного примера можно назвать более широкое распространение в последнее время курильского чая, малиноклена душистого, боярышника Максимовича, сосны веймутовой и сосны скрюченной. Наибольшее видовое разнообразие древесных растений характерно для областного центра (около 120 видов).

Растения, да и другие организмы, в населенных пунктах очень зависят еще и от другого элемента среды обитания – почвы. Химическое изменение состава почвы связано с осаждением веществ из воздуха, попаданием вредных веществ с осадками. Концентрация загрязняющих веществ в почве, особенно в промышленных центрах, около автотрасс может быть настолько велика, что она становится «мертвой». Очень опасно в таких местах выращивать овощи и фрукты, играть детям. Кроме того почвы в населенных пунктах бывают сильно уплотненными. Это нарушает их увлажнение, газовый режим и не позволяет нормально существовать почвенным организмам. Применение солевых смесей для борьбы с оледенением на автодорогах привело к засолению придорожных почв. Это существенно повлияло на распространение далеко на Север южных солелюбивых растений.

В населенных пунктах вода является одним из важнейших ресурсов. Еще Фалес Милетский, великий мудрец древности провозгласил воду началом всех вещей. У человека есть четыре существенные задачи в отношении воды: найти ее, провести, собрать и сохранить. Без воды не могут существовать организмы. Она нужна человеку для жизнедеятельности, в быту, на производстве. У водоемов расположены места отдыха. Присутствие водоемов значительно улучшает эстетический вид территории.

Водные экосистемы – одни из наиболее уязвимых экосистем. Водоемы занимают самые низкие участки рельефа. Это приводит к тому, что загрязняющие вещества со всей территории в виде сточных вод, загрязненных осадков, пыли, мусора попадают в воду. В воде они не находятся на одном месте. С током воды загрязнители распространяются далеко от источника загрязнения. Поэтому одна из важнейших экологических проблем – сохранение чистоты водоемов, от родника до крупной реки и озера.

Биологические объекты также влияют на качество окружающей среды человека. Многие организмы не безопасны для его здоровья или наносят существенный экономический ущерб. Так, растительноядные виды животных (слизни, насекомые, грызуны), размножаясь в большом количестве, могут повреждать культурные растения. Широко распространенные в озеленении населенных пунктов тополя повреждаются тополевой молью, гусеницы которой выгрызают листья изнутри. На черемухе в огромных количествах развивается черемуховая горностаевая моль. Многие виды в результате своей жизнедеятельности наносят ущерб строениям. Например, серые крысы способны прогрызть почти все. Птицы часто строят гнезда в электротехнических устройствах, что может привести к поломке. Целый ряд животных могут вызывать заболевания или переносят возбудителей (вши, блохи, тараканы, мухи, грызуны, птицы).

В тоже время, большинство животных имеют привлекательный внешний вид, интересное поведение. Обитая рядом с нами, они выживают положительные эмоции, делают нашу жизнь комфортнее.

В результате существования населенных пунктов возникают многочисленные экологические проблемы. В первую очередь, происходит нарушение абиотических условий существования организмов. Это изменение земной поверхности на территории населенного пункта (выравнивание рельефа, осушение, изменение русел рек и другие). Наблюдается ухудшение качества природных компонентов при загрязнении воздуха, воды и почвы. Территория захламляется бытовыми и промышленными отходами. Утрачиваются живописные ландшафты.

Значительно изменяются биотические отношения, так как в населенном пункте человек становится главным видом, влияющим на жизнь других организмов. Происходит сокращение видового разнообразия местных видов растений и животных. Их место в сообществах населенных пунктов занимают виды – переселенцы. Таким образом нарушается структура природных экосистем, часто формируются совершенно новые сообщества организмов. Наблюдаются изменения в пищевых отношениях в сообществах. Можно сказать, что человек «подкармливает» одни виды и лишает «пищи и крова» других видов. Стали обычными виды, живущие на помойках (чайки, вороны, лебеда и другие).

Населенный пункт как бы исключает природу. На месте рощ и лугов возникают постройки, окруженные бетоном и асфальтом.

Многочисленные изменения среды и ускоренный ритм жизни влияют на человека как биологического и социального существа (от микроклимата до психологически значимых условий труда, отдыха, общественной жизни).

Населенный пункт не должен развиваться стихийно. Необходимо создание научных подходов к формированию городской среды в согласии с природой.

Вопросы и задания

Почему в населенном пункте много источников загрязнения?

Почему необходимо сохранять «зеленые островки» в населенных пунктах?

Какую роль играют животные в населенном пункте?

Как загрязнения «связывают» воздух, почву и воду?

Докажите, что нельзя создать экологически безопасную среду только в окружении собственного дома.

Экология является наукой, которая изучает окружающую среду, закономерности жизнедеятельности живых организмов, а также воздействие человека на природу. Эта область знаний изучает те системы, которые выше отдельно взятого организма. В свою очередь, она подразделяется на более частные отрасли. Какие же дисциплины входят в экологию?

Биоэкология

Одним из старейших разделов экологии является биоэкология. Эта наука опирается на те фундаментальные знания о растительном и животном мире, которые человек сумел накопить в течение всей своей истории. Предмет этого направления в науке - это живые существа. При этом человек также изучается в рамках биоэкологии как отдельный вид. Такое направление в экологии использует биологический подход, чтобы оценить различные явления, взаимосвязи между ними и их последствия.

Основные направления

В фокусе изучения биоэкологии находится биосфера. Раздел экологии, который изучает живые существа, в силу разнообразия данных о природе не может состоять только из одной дисциплины. Поэтому она подразделяется на несколько подразделов.

• Ауэтэкология - это научное направление, предметом исследования которого являются живые организмы в определенных условиях обитания. Основная задача этого направления - это изучение процессов адаптации к окружающей среде, а также тех границ физико-химических показателей, которые совместимы с жизнью организма.
• Эйдэкология - изучает экологию видов.
• Синэкология - раздел экологии, изучающий популяции различных видов животных, растений, а также микроорганизмов. Также дисциплина исследует пути их формирования, развитие в динамике, продуктивность, взаимодействие с окружающим миром и прочие особенности.
• Демэкология - исследует естественные группы живых организмов, которые принадлежат к одному и тому же виду. Это раздел экологии, изучающий структуру популяций, а также основные условия, которые необходимы для их формирования. Также предметом ее изучения являются внутрипопуляционные группы, особенности процесса их формирования, динамика, численность.

В настоящее время биоэкология является тем учением, которое лежит в основе природопользования и охраны окружающей среды. В настоящее время природоохранные процессы осуществляются при помощи современных биотехнологических методов.

Актуальность науки

Каждый человек рано или поздно задумывается о том, насколько важна для жизни и здоровья качественная окружающая среда. Сейчас экология стремительно меняется. И не последнюю роль здесь играет хозяйственная деятельность человека. По причине разрушительной деятельности заводов и фабрик пресная питьевая вода ухудшается, водоемы становятся более мелкими, ландшафт пригородов меняется. Ядохимикаты загрязняют почву.

Биоэкология - это раздел экологии, изучающий методы, при помощи которых окружающая среда может быть очищена от загрязнений, экологический баланс снова восстановлен, а тотальная экологическая катастрофа предотвращена.

Как применяются знания о природе?

Один из примеров успешного использования тех знаний, которыми обладает биоэкология - это изобретение особого туалета в Сингапуре, с помощью которого расход воды снижается до 90 %. Отходы в этом туалете превращаются в удобрения и электрическую энергию. Как действует эта система? Жидкие отходы подвергаются обработке, в ходе которого они разлагаются на элементы фосфор, калий и азот. Твердые отходы ждет обработка в биореакторе. В процессе переваривания в этом устройстве образуется газ метан. Поскольку он не обладает никаким запахом, его используют для хозяйственных нужд. Результатом использования знаний биоэкологии в этом случае является полное восстановление природных ресурсов.

Общая экология

Этот раздел экологии изучает организмы в контексте их взаимодействия со всем окружающим миром. Эта связь между живым существом и той средой, в которой он живет. Это касается и человека. Специалисты разделяют весь живой мир на три категории: растения, животные и людей. Поэтому и общая экология также разветвляется на три направления - экология растений, экология животных, а также гуманная экология. Необходимо отметить, что научное знание является достаточно обширным. Существует порядка сотни разделов общей экологии. Это направления лесной, городской, медицинской, химической дисциплины и многие другие.

Прикладное направление

Это раздел науки, который занимается преобразованием экологических систем на основе тех знаний, которые имеются у человека. Такое направление представляет собой практическую часть экологической деятельности. При этом прикладное направление содержит в себе еще три крупных блока:

• прикладные исследования в области природопользования;
• экологическое проектирование, а также конструирование, при помощи которого возможно создавать экологически чистые фабрики и предприятия;
• разработка систем управления в области природопользования, которая также включает в себя и вопросы экспертизы, лицензирования и контроля проектов.

Геоэкология

Это один из основных разделов экологии, зарождение которого связывают с именем немецкого исследователя-географа К. Тролля. В 30-х годах прошлого столетия им было введено это понятие. Геоэкологию он считал одной из ветвей общего естествознания, в которой исследования из области географии и экологии объединяются между собой. В России такой термин получил распространение, начиная с 70-х годов прошлого столетия. Исследователи выделяют несколько понятий геоэкологии.

Согласно одному из них, эта дисциплина изучает геологическую среду и ее экологические особенности. Такой подход предполагает, что геологическая среда связана с биосферой, гидросферой, атмосферой. Геоэкология также может определяться как наука, которая изучает взаимодействие биологической, географической, а также производственной сфер. В таком случае этот раздел науки о природе изучает различные аспекты природопользования, отношений между окружающей средой и человеком. Различные трактовки выделяются в зависимости от того, какую именно науку (геологию, географию, или же экологию) автор определения принимает за основную.

В такой сфере науки о природе выделяются три основных направления.

• Естественная геоэкология - это наука о стабильных параметрах геосфер, зональных и региональных природных комплексов, которые обеспечивают комфортность окружающей среды для человека и ее саморазвитие.
• Антропогенная геоэкология. Изучает масштабы всех тех изменений, которые происходят в природе в результате деятельности человека.
• Прикладная геоэкология. Является синтезом знаний о том, какая стратегия и тактика может быть применена для того, чтобы сохранить эволюционные параметры экологии, предотвратить наступление кризисных ситуаций.

Частные направления исследований этой области науки о природе - это экология суши, пресных вод, атмосферы, крайнего Севера, высокогорных районов, пустынь, геохимическая экология, а также другие области. Основными задачами дисциплины являются выявление закономерностей того воздействия, которое человек оказывает на природу, а также направить это воздействие на улучшение окружающей среды и ее улучшение.

Социальная экология

Это раздел экологии, изучающий взаимоотношения между человеком и окружающей средой - географической, социальной, а также культурной. Основной задачей этого научного направления является оптимизация хозяйственной деятельности и окружающей среды. Причем это взаимодействие должно быть оптимизировано на постоянной основе.

Гармоничные взаимоотношения между природой и человеком возможны только в том случае, если природопользование происходит рационально. Научные принципы рационального использования ресурсов окружающего мира призваны разрабатывать и другие дисциплины: медицина, география, экономика. Социальная экология по-другому называется экологией человека. Предшественником этой науки считается богослов Томас Мальтус, который призвал человечество ограничить прирост населения по той причине, что природные ресурсы не являются безграничными.

Диатомовые водоросли живут повсюду. Многие из них предпочитают водоемы определенного типа, с одинаковым физико-химическим режимом; другие обитают в очень разнообразных водоемах. Диатомей поселяются в верховых болотах и моховых подушках, на камнях и скалах, в почвах и на их поверхности, на снегу и льду. Водные и вневодные местообитания неодинаковы как по видовому составу диатомей, так и по их количеству. Число видов, населяющих вневодные биотопы, невелико, и все они относятся к наиболее широко распространенным представителям отдела. Только почвенные сообщества более богаты в видовом отношении. На снегу и льду диатомей могут развиваться в массе, и тогда они окрашивают их в бурый цвет.

Водная среда - основное и первичное местообитание диатомей; здесь они возникли и прошли длительный путь эволюции. Они завоевали все типы современных водоемов и принимают участие в образовании различных фитоценозов, преобладая качественно и количественно над другими микроскопическими водорослями. Они живут в океанах, морях, солоноватых, пересолоненных и различного типа пресных водоемах: стоячих - озерах, прудах, болотах, рисовых полях ит. д.- и текучих - реках, ручьях, оросительных каналах и т. д., вплоть до горячих источников с температурой выше +50 °С. В водоемах диатомовые водоросли входят в различные группировки, основные из них - планктон и бентос.

Морской планктон подразделяется на прибрежный - неритический, обитающий в прибрежной полосе на глубине примерно до 200 м, и удаленный от берегов - пелагический, населяющий открытую часть моря. Неритический планктон обилен и разнообразен в видовом отношении. Пелагический (или океанический) планктон беднее и по составу и по количеству. Многие неритические виды обитают в пелагиали, а океанические виды лишь иногда встречаются в неритическом планктоне: они, как правило, нежны и не могут долго существовать в прибрежной полосе из-за разрушающего воздействия прибоя.

Морские планктонные виды принадлежат в основном к группе центрических диатомей, хотя к ним примешиваются и некоторые пеннатные формы. В планктоне пресноводных водоемов, наоборот, преобладают пеннатные диатомей. В неритическом планктоне часто встречаются бентосные виды, поднятые водой со дна, часть из них обычно быстро снова опускается на дно, тогда как другие могут оставаться в толще воды длительное время (табл. 13).

Бентос в широком смысле включает диатомовые водоросли, обитающие непосредственно на дне и обрастающие различные возвышающиеся над дном субстраты, в том числе и подвижные (буи, корабли, животных и пр.). Жизнь этих диатомей обязательно связана с субстратом - они или прикрепляются к нему, или движутся по его поверхности. Бентосные диатомей обычно обитают на глубине не более 50 м. В морских и пресных водоемах они очень обильны и разнообразны в систематическом отношении (табл. 14).

Наиболее разнообразны по видовому составу и количеству диатомей ценозы обрастаний. Они состоят из колониальных и одиночно живущих форм. В морях обычны представители родов Licmophora, Grammatophora, Achnanthes, Mastogloia, Cocconeis, Synedra; в пресных водоемах - Gomphonema, Cymbella, Tabellaria, Diatoma, Rhopalodia, Cocconeis и пр. Особенно значительны и разнообразны обрастания растений. Обрастания животных исследованы еще недостаточно. В частности, весьма интересен случай массового обрастания диатомей Cocconeis ceticola кожи антарктических китов. Известны диатомовые, живущие на циклопах, тинтинидах и некоторых других животных.

Количество диатомей, обитающих на дне водоемов, зависит от характера грунта и степени его освещенности. На хорошо освещенном илистом грунте они многочисленны, а на песчаном или подвижном грунте их значительно меньше. Как правило, донные диатомей - это одиночно живущие подвижные формы, способные передвигаться к свету и таким образом выбираться на поверхность при заиливании. В морях это виды родов Diploneis, Amphora, Nitzschia, Surirella, Campylodiscus; в пресных водах также еще Pinnularia, Navicula, Gyrosigma.

Видовой состав диатомовых водорослей в водоемах определяется комплексом физико-химических факторов, из которых большое значение имеет в первую очередь соленость воды. По отношению к солености все диатомей разделяются на морские, солоноватоводные и пресноводные. Особенно четко проявляется их реакция на содержание в воде поваренной соли NaCl, что позволяет различать у них три группы видов. Первую составляют эвгалобы, для развития которых наличие хлоридов обязательно. Сюда относятся типично морские обитатели (полигалобы) и представители солоноватых вод (мезогалобы), живущие во внутренних морях и опресненных морских бухтах. Во вторую группу входят олигогалобы - обитатели пресных вод с соленостью не более 5°/ov Среди них различают галофилов, на которых незначительное повышение содержания в воде NaCl оказывает стимулирующее действие (Сусlotella meneghiniana, Synedra pulchella, Bacillaria paradoxa и др.), и индифферентов - типичных представителей пресных водоемов, но способных переносить незначительное присутствие в воде NaCl, хотя их развитие при этом и подавляется (Asterionella gracillima, Fragilaria pinnata и многие виды родов Cyclotella, Gomphonema, Cymatopleura, Surirella). Третья группа - это настоящие пресноводные виды, на которых даже незначительное присутствие в воде NaCl действует губительно (виды родов Eunotia, Pinnularia, Cymbella, Frustulia). Их называют галофобами.

Таких индикаторов солености, приуроченных к определенным ее величинам, среди диатомовых водорослей довольно много, и их список все время пополняется. Многие диатомовые водоросли настолько чувствительны к содержанию в воде NaCl, что не выдерживают даже незначительного изменения солености,- это так называемые стеногалинные (узкосолевые) виды, к которым принадлежат типично морские обитатели. Однако есть виды, степень чувствительности которых по отношению к NaCl не так высока, и они способны существовать в широких пределах изменения солености воды, от почти пресной до морской,- это эвригалинные (широкосолевые) виды; они обитают в водоемах, где содержание NaCl значительно колеблется.

Не менее важным экологическим фактором в развитии диатомей является температура. В общем эти водоросли вегетируют в широких температурных пределах - от 0 до +50 °С, но все же они чутко реагируют на изменения температуры,- это находит свое выражение в сезонной динамике и пиках развития. Правда, в этом отношении не все диатомей одинаковы. Существуют эвритермные виды, способные переносить значительные температурные колебания, и стенотермные виды, живущие в узких пределах температурного режима. Для развития большинства диатомей оптимальная температура от +10 до +20 °С, но, кроме них, имеются тепловодные виды, оптимум развития которых приходится на высокую температуру, и холодноводные виды, предпочитающие низкую температуру. Промежуточное положение занимают умеренно холодноводные и умеренно тепловодные виды.

Степень освещенности и качество света также оказывают существенное влияние на развитие диатомовых водорослей в водоемах и определяют закономерности их распределения по глубинам. В свою очередь, освещенность зависит от прозрачности воды, а прозрачность в океанах всегда более высока, чем в пресных водоемах.

Диатомовые водоросли, населяющие как водоемы, так и вневодные биотопы, приурочены к определенным географическим зонам, т. е. имеют определенный ареал. Многие морские виды отличаются строгой зональностью, в то время как другие распространены широко и даже повсеместно. Особенно часто встречаются космополиты среди диатомей, обитающих в пресных континентальных водоемах. Наоборот, известны и эндемичные виды диатомовых, живущие только в каком-нибудь одном или нескольких водоемах одного района. Некоторые водоемы, например озера Байкал и Танганьика, очень богаты эндемиками, значительное количество их обнаружено и в южных морях СССР. Ограниченные ареалы имеют также реликтовые виды, живущие ныне в некоторых древних пресных водоемах - Байкале, Хубсугуле, Эльгыгытгыне, озерах Кольского полуострова, африканских озерах и др. Известны реликты в Черном, Азовском и Каспийском морях, сохранившиеся от верхнетретичных морей Черноморского бассейна.

Закономерности географического распространения диатомей отчетливее всего проявляются в водах Мирового океана. Если принять деление Мирового океана на географические зоны по температурному режиму поверхностных слоев воды, то, как показывает анализ, в двух полярных зонах (арктической и антарктической), где преобладает низкая температура с незначительными годовыми колебаниями (2- 3°), обитают холодолюбивые стенотермные виды диатомей. Умеренные зоны обоих полушарий - северного (бореальная) и южного (нотальная)- характеризуются температурным режимом широкого диапазона, здесь годовые колебания доходят до 15-20 °С. Этим зонам свойственны преимущественно эвритермные, а также умеренно холодноводные и умеренно тепловодные виды диатомей, достигающие массового развития в тот или иной сезон. В тропической зоне, где температура поверхностных вод не опускается ниже +15 °С, а годовые температурные колебания незначительны (в среднем около 2°), обитают теплолюбивые стенотермные виды. Некоторые виды диатомей могут обитать в двух смежных зонах - это арктическо-бореальные и бореально-тропические виды, приспособившиеся к широкому температурному диапазону.

Наиболее богата по видовому составу и количеству диатомей бореальная зона, отличающаяся оптимальной для их развития температурой (от +10 до +20 °С). Здесь они вегетируют почти круглый год, но особенно обильно развиваются весной и осенью. В арктической и тропической зонах вегетация диатомей кратковременная: в арктических морях она приурочена к короткому летнему периоду, так как осенний и весенний расцветы диатомей здесь по времени сближаются, в тропических - к более холодному зимнему периоду.

Географические закономерности распределения диатомей в континентальных водоемах выражены значительно менее отчетливо из-за их крайнего типологического разнообразия. Влияние местных экологических условий на водоросли здесь настолько велико, что в большой мере нивелирует облик флоры, отвечающий географическому положению каждого данного водоема. Поэтому различия флористического состава диатомей часто отчетливо проявляются, например, в двух соседних, но типологически неоднородных озерах, в то время как в различных географических зонах, но в водоемах с одинаковыми экологическими условиями флоры диатомей могут оказаться весьма близкими.

Математика Научные исследования в области математики начали проводиться в России с 18 в., когда членами Петербургской АН стали Л. Эйлер, Д. Бернулли и другие западноевропейские учёные. По замыслу Петра I академики иностранцы… … Большая советская энциклопедия

Агроценоз как особый тип экосистемы

Замечание 1

Среди созданных при участии человека экосистем агроценозы занимают особое место. Наряду с урбоценозами и сообществами промзон, агроценозы специально создаются человеком для удовлетворения своих потребностей. Агроценозы предназначены обеспечивать человека продуктами питания.

Как и природные экосистемы, агроценозы имеют определенный таксономический и экологический состав организмов и могут быть охарактеризованы с точки зрения определенных отношений между организмами и абиотическими условиями среды, а также собственной структурой трофических связей между организмами. В агроценозах пищевые цепи принципиально не отличаются от характерных для природных экосистем: там тоже имеются продуценты, консументы различных порядков и редуценты.

Агроценозы занимают около десятой части всей поверхности суши и поставляют человечеству более 90% пищевой энергии. Их преимущество в этом плане перед естественными экосистемами состоит в многократно более высокой продуктивности. Однако такая продуктивность возможна только при регулярном, научно обоснованном вмешательстве человека в природные процессы.

Готовые работы на аналогичную тему

• Курсовая работа 460 руб.
• Реферат Экологические особенности агроценозов 260 руб.
• Контрольная работа Экологические особенности агроценозов 220 руб.

Определение 1

Агроценозы представляют собой экосистемы, формирующиеся на землях сельскохозяйственного назначения, используемых согласно целевому принципу, основой этих экосистем являются посевы или посадки культурных растений. К агроценозам относят:

• поля,
• огороды,
• сады,
• искусственные пастбища,
• цветники,
• и т. д.

Экологическая специфика агроценозов

Специфика агроценозов определяется их искусственным происхождением и сельскохозяйственным назначением – их эдификатором является человек, который формирует агроценозы и обеспечивает их высокую продуктивность, с целью сбора и использования максимального урожая. Создавая агроценозы, человек применяет ряд приемов агротехники для:

• обработки почвы,
• мелиорации,
• искусственного орошения,
• посева и посадки особых сортов растений, их подкормки,
• борьбы с сорняками, вредителями и болезнями выращиваемых растений.

Наиболее важным отличием агроценозов от естественных экосистем является отсутствие у них устойчивости. Это легко объяснимо, поскольку по структуре агроценозы близки к начальным стадиям восстановительной сукцессии экосистем, которые также не обладают устойчивостью, напротив, естественным состоянием таких сукцессий служит динамика экосистем. По этой причине без участия человека, постоянно возвращающего агроценоз на начальную стадию сукцессии, сообщества зерновых и овощных культур сменяются другими уже на следующий год, посевы многолетних трав – через 3-4 года, плодовые сады – через 20-30 лет.

Деятельность человека является важным энергетическим фактором в агроценозах. Кроме солнечной энергии, они получают некоторую дополнительную энергию, затраченную человеком на производство сельскохозяйственных машин, удобрений, средств защиты растений, мелиорацию и т. д. С другой стороны, значительное количество энергии ежегодно выносится с урожаем. Поэтому круговорот веществ в агроценозах всегда незамкнутый.

Антропогенный фактор в большинстве случаев способствует снижению биологического разнообразия. Агроценозы не составляют исключения. Здесь, по сравнению с естественными сообществами, резко снижено биоразнообразие живых организмов. Объектами культивирования обычно служат один или несколько видов растений (монокультуры), что способствует обеднению таксономического состава и животных, грибов, бактерий. С другой стороны, это способствует массовому размножению некоторых их консументов, что переводит эти организмы с точки зрения человека в разряд «вредителей».

Замечание 2

Важное отличие агроценозов от естественных сообществ состоит в сочетании процессов естественного и искусственного отбора, что создает совершенно иные его направления и давление, чем в природе. Это служит дополнительным фактором снижения биоразнообразия.

Контрольная работа

По общая экология

Экосистема - это любая совокупность организмов, любое сообшества живых сушеств и его среда обитания, обединенные в единое функсиональное целое, возникаюшее на основе взаимозависимости и причинно-слественный связей, сушествуюших между отдельными экологическими компонентами. Совакуность спесифического физико химического окружение биотопа с сообшеством живых организмов биосинозам и образует экосистемы. Экологическая система электросистема основная функциональная единица в экологии так как нее входят организмы и неживые среда компоненты Взаимно влияющие на свойства друг друга и необходимые условия для поддержания жизни в той ее форме, который существует на Земле

Экосистема

Биоценоз

Биотоп

Экосистема

Наземные

Пресноводные

Морские

Тундра

Логические (текущие воды) реки, ручьи и.т.п

Открытый океан

Тайга

Лентичные (стоячие воды) озера, пруды и,т,п

Прибрежн. Воды

Листв.леса

Заболочен угодья: болота болотистые леса

Рыбопродуктивные районы

Степи

Эстуарии (бухты, лиманы, устья рек)

Пустыни

Глубоководные зоны

Саванны

Тропич.леса

Биосеноз – это совокупность популяций всех видов живых организмов, населяюших определенную географическую тереторию, отличаюшуюся от других соседних территорий по химическому составу почв, вод, а также по ряду физических показателей. (высота над уровнем моря, величина солнечного облучения и т. д)

Биоценоз

Автотрофы (продуценты)

Редуценты (деструкторы)

Гетеротрофы (консументы)

Биотоп – однородный в экологическом отношение участок земной поверх- ности (теретория или акватория), затятый одним биосенозам. Биотоп совместно с биоценозом составляет единый биогеоценоз. Биотоп характери- суется местоположением в геопространстве и определенным сочетанием абиотических факторов среды.

Экелогический фактор – элементы окружающий среды, дейтвующие на организм. Различают следующие категории экологических факторов абиотические (связонные с нежывой природой), биотические (связонные с живой природе) и соцальные связонные с сойиальной организацией материи.

Загразнение атмосферы, гидросферы и.др

Взаимодейтвие между особями одного вида

Факторы нежывой природы (абиотические или физико химические). К ним относятся климатические, атмосферные, почвенные, геоморфологические орографические, гидрологические и другие.

Факторы живой природы биотические влияние одних оргонизмов или их сообществ на другие. Эти влияния могут быть со стороны растений фитогенные, животных, зоогенные, микроорганизмов, грибов и другие.

Факторы человеческой деятельности антропогенные . В их числе различают прямые влияние на организмы и косвенные влияние на местообитание (например: загрязнение среды, строительство на реках).

В природе каждый сушествующий вид представляет сложный комплекс или даже системы внутривидовых групп, которые охватовают в своем составе особей специфическими чертами строения, физиологии и поведения. Таким внутривидовым объединением особей и является популяция. Термин популяция был впервые введен в 1903 году датским ученом Иогансеном для обазначения “естественной смеси особей одного и того же вида, неоднородной в генетическом отношении”. В дальнейшом этот термин приобрел экологическойе значение и им стали обазначать население вида, занимающего определенную територию. По опридиления С.С.Шварца (1980), популяция – это элементарная группировка организмов определенного вида, обладающая всему необходимыми условиями для поддержания своей численности необозримо длительное время постоянно изменяюшихся условиях среды. Термин популяцыя в настоящее время используют в узком смысле слова кокдк говарят о конкретной внутривидовой группировке, населяющей определленый биогеосеноз, и шроком, общем смысле, для обозначения обособленый групп вида независимо от того, какую территорию она занимает и какую гинетическую информацию несет. Популяция является генетический единицей виды изменение который осуществляет эволюция вида. Как группа совместно питающих особей одного вида, популяция выступает первой надорганизменной биологической макросистемой. У популяций приспособительное возможности значительно выше чем у слагающих ее индивидов. Популяция как биологическая единица обладает определенной структурой и функцией. Структура популяция характеризуется составляющими ее особями и их распределением в пронстранстве. Функции популяции аналогичны функциям других биологических систем. Им свойственны рост развитие способность поддерживать существование в постоянно меняющихся условиях, т.е. популяция обладает конкретными генетическими и экологическими характеристиками.

Морфологические и экологические особенности в популяции

Численность популяции не должна быть ниже определенного предела, при достижении которого популяция прекращает свое воспроизводение. Такая минимальная численность популяции называется критической. При определении критических численности нужно учитывать не всех особей, а только тех которы принимают участие в размножении – это эффективная численность популяций. Любая популяция способна устойчива существовать длительная время если ее численность находится на оптимальном уровни она должна быть выше критическое но при этом не через мерной. Численность популяций может измеряется сотнями тысячами и даже миллионами особей.У большинства крупных млекопитающих и человека критическая численность популяции составляет около 200 особей. При снижении численности популяции ниже критического уровня через несколько поколений за счет близкородственного скрешивания резко возрастает частота негативных генетических изменений и популяция выраждается.