К сожалению, до сих пор экологи ограничивались очень небольшим числом характеристик популяций: скоростью роста и показателями жизненности для растений (иногда семенной продуктивностью), средними показателями размножения для животных, показателями обилия для тех и других. В последние годы к этим характеристикам добавились оценка продукции, массы, иногда — возрастная структура популяции. Этих показателей достаточно, чтобы вырастить запланированный урожай, но мало, чтобы управлять биологическим продукционным потенциалом. Определить экологические параметры популяции, сообществ, экосистемы — это сложная научно-методологическая проблема. В этом направлении разрабатываются лишь первые подходы, хотя необходимость в таких экологических параметрах очевидна. Они прямо связаны не только с экосистемными исследованиями, но и с охраной редких и исчезающих видов. В нашей стране необходимость исследования экологических характеристик, составления кадастра, указана в законе «Об охране животного мира». Но составление кадастра — тоже дело будущего; между тем экологические параметры популяции — необходимые элементы кадастра, документа, определяющего стратегию и тактику отношения к каждому виду животных в каждом конкретном биоценозе. Составить такой документ мы должны в самое ближайшее время. Следующая задача экологии — исследование принципов экологической дифференциации родственных видов. Эту интереснейшую фундаментальную задачу, которая фактически была сформулирована еще Н. И. Вавиловым, можно определить как эколого-генетическую. В идеале она направлена на то, чтобы получить основу для целенаправленной селекции, для формирования видов с заданными свойствами. В настоящее время работы подобного рода ведутся на разных группах организмов, но, к сожалению, в большинстве случаев такие исследования фрагментарны по структуре и не дают полной картины, которая позволила бы провести сравнительный анализ экологических, мор-фо-физиологических и генетических характеристик видов, подвидов, рас и популяций. Можно надеяться, что именно такие данные откроют нам сокровенные тайны эволюционного процесса, покажут, как связать саморазвитие экологических систем с действием внешних факторов естественного отбора. Работы по экологической изоляции, по изучению экологических ниш видов имеют большое практическое значение в хозяйственной деятельности человека. Надо заметить, что в природе не так уж часто встречаются два совместно живущих близкородственных вида: как правило, они занимают относительно изолированные территории. Чем больше сходства в экологии видов, тем с большей вероятностью один вид будет вытеснен другим. Напротив, виды разных родов легко объединяются в сообщества, занимая одну территорию и даже используя сходные ресурсы. За счет разницы экологических характеристик, по-видимому, не всегда больших и часто пока еще неизвестных, в естественных растительных сообществах на небольших площадках встречается большое число видов, хотя все растения используют для жизнедеятельности солнечную энергию, нуждаются в воде и в целом потребляют один и тот же набор элементов минерального питания. Например, на гектаре наших лиственных лесов число видов растений может приближаться к 100 (естественно, что разнообразие совместно обитающих животных, которые в качестве корма потребляют разные виды и части растений, еще больше). Обычно в ходе саморазвития сообществ число видов в них увеличивается. Но так бывает не всегда. Если перестать косить луга, их видовое богатство, напротив, заметно снизится, изменится и состав видов. Эмпирические материалы показывают, что при большем богатстве условий среды (больших запасах элементов минерального питания в почве, равномерныx и обильных осадках, продолжительном вегетационном периоде и благоприятном температурном режиме) больше и разнообразие растений. Иными словами, богатые ресурсы определяют большое видовое разнообразие. Отсюда следует, что в принципе не существует такого универсального вида, который был бы способен достаточно полно использовать ресурсы, всегда есть возможность вселиться другим видам. Только в крайне экстремальных условиях, например в пустыне, растительное сообщество иногда состоит из крайне ограниченного числа видов. Что известно сейчас экологам о принципах объединения видов в сообщества? Совершенно очевидно, что в них разные виды сочетаются не произвольным образом, объединяются только виды с достаточно различимыми экологическими параметрами. По мнению Р. Макартура, в развитых сообществах соблюдается принцип «плотной упаковки», т. е. виды используют все возможности, предоставляемые средой. Показано, что «плотная упаковка» — это результат объединения в сообщества видов, обладающих различной чувствительностью к одним и тем же факторам среды. Например, вид, чувствительный к изменению светового режима, но слабо реагирующий на изменение водного режима, легко объединяется с видом, у которого эти характеристики имеют обратное значение; виды в сообществе как бы дополняют друг друга. А в этих условиях и конкурентные отношения между видами, и потери продукции за счет конкуренции оказываются минимальными. Не вдаваясь в детали, отметим, что принципиальная схема объединения видов в сообщества в настоящее время в общих чертах ясна. Однако от принципиальной схемы до решения проблемы целенаправленной организации видов в сообщества с требуемыми свойствами еще очень далеко. Между тем уже доказано, что продуктивность сообщества из многих видов существенно выше, чем одновидового. Связано это, очевидно, с тем, что совокупность видов более эффективно использует возможности, которые предоставлены внешней средой. Очень заманчиво, зная экологические характеристики видов, подбирать их в наиболее устойчивые и продуктивные сообщества, чтобы достигнуть, скажем, максимального урожая, лучшего эстетического эффекта, высоких водоохранных свойств или других качеств, которые нам желательны. В соответствии с этим в настоящее время во всем мире интенсивно разрабатывается теория поликультур, на которые возлагаются особенно большие надежды в сельском хозяйстве". В нашей стране эта задача удачно решена для пустынных пастбищ. Под руководством Н. Т. Нечаевой в пустынях Туркмении и Узбекистана созданы пастбища из многих видов растений9. Эти пастбища оказались устойчивыми в течение длительного времени, их продукция в 5—10 раз превышает продукцию естественных пустынных пастбищ. В искусственных сообществах были объединены растения, различающиеся длиной корней, специфичной цикличностью вегетации. В результате растения стали использовать влагу во всей почвенной толще, а период общей вегетации увеличился. Единственно, что сделал человек, чтобы такое сообщество возникло и существовало,— помог выжить семенам и проросткам различных видов кустарников, локально разрушив покров из пустынных осок довольно далеко отстоящими друг от друга бороздами и посадив в них семена широко распространенных кустарников и деревьев пустыни. После того как кустарники закрепились и их корни ушли на достаточную глубину, конкуренция с пустынной осокой была им уже не страшна, разросшиеся кустарники даже несколько угнетали рост осоки и, освободившись от ее подавляющего действия,, стали размножаться семенами. Без человека такие сообщества не возникли бы, растения не смогли бы самостоятельно преодолеть трудности «детства», того самого периода жизни каждого вида, в который в природе погибает 70—95 % организмов. Знание структурной организации сообществ открывает огромные практические возможности и подводит непосредственно к инженерной экологии, прикладной дисциплине, способной достаточно точно рассчитать состав желаемого сообщества. Надо сказать, что проблема сообщества может быть распространена на популяцию и на семейную группу растений или животных. Ведь особи популяции обладают некоторым генотипическим разнообразием, которое проявляется в фенотипе, а каждый фенотип отражает несколько отличные от другого требования к условиям внешней среды. Следовательно, чтобы один вид мог максимально полно использовать жизненные условия, особи в популяции одной сельскохозяйственной культуры нужно подбирать в сообщества по тому же принципу «плотной упаковки», соседствовать должны фенотипически и экологически различающиеся особи. Для расчета запрограммированных сообществ, популяций, семейных групп необходимо знать допустимый и оптимальный уровень экологических параметров, образующих видов, особей, при котором потери за счет конкуренции не приводили бы к снижению их жизненности, av ресурсы среды использовались бы максимально полно. Интенсивное антропогенное воздействие на среду выдвинуло в разряд наиболее актуальных научно-прикладных проблем экологии — проблему устойчивости экологических систем: популяций, сообществ, экосистем, территориального комплекса экосистем, биома (подразделения природно-климатической зоны) и, наконец, биосферы в целом. Заметим, что при всех различиях в трактовке понятия «устойчивость» речь идет или об относительной неизменности экологической системы, или о ее способности восстанавливаться за приемлемое время. Можно сказать, что под устойчивостью подразумевается самовосстановительный потенциал экологических систем, способность быстро залечивать нанесенные раны. Если мы сумеем оценить эти способности, то в каждом конкретном случае сможем согласовать с ними силу и масштаб своих воздействий, обеспечить сохранность природной и окружающей среды, необходимой для нашей собственной жизни. С устойчивостью экологических систем тесно связаны такие практические задачи, как определение предельно допустимой концентрации токсических веществ в природной среде, норм распашки земель, полива, застройки, рекреационной нагрузки, необходимого количества удобрений и т. п. Действительно, если известны экологические требования вида к внешней среде, относительно легко оценить условия, в диапазоне которых вид не изменяется существенно и необратимо. Подбирая виды в сообщества, удастся найти такие, которые за счет собственного влияния на среду в какой-то мере компенсировали бы внешние нагрузки. Определив экологические свойства (вплоть до характера и интенсивности круговорота отдельных химических элементов и соединений) составляющих экосистему частей или кандидатов в новую, искусственную экосистему, можно будет и предупредить нежелательные воздействия, и создать экосистемы с заданными свойствами. В настоящее время обсуждается Международная программа «Глобальные изменения биосферы-геосферы». Работая по этой программе, исследователям предстоит определить, какие именно изменения происходят в биосфере, какие предельные нагрузки она еще может выдержать. Эта беспрецедентная по уровню интеграции естественных, математических и технических наук программа фактически должна повторить на новом методологическом и техническом уровне те исследования, которые были проведены независимо по разным программам: по «Международной биологической программе», по «Программе Международного геофизического года» и другим, так или иначе затрагивающим проблемы функционирования биосферы. Развитие теории устойчивости экологических систем и ее практическое приложение прямо связаны с работами в области охраны природы. Это и проблемы охраны редких видов (основанные на знании условий устойчивости популяций) и естественных комплексов экосистем, и проблемы развития сети охраняемых территорий, обеспечивающих оптимальное состояние окружающей среды. В настоящее время, несмотря на интенсивные исследования во всем мире, охрана редких видов больше опирается на эмпирику, чем на развитую теорию. Генетики, правда, исходя из генетических предпосылок, рассчитали минимальный размер популяций, необходимый для их выживания. Однако устойчивость популяций, пороговые минимальные размеры ее по отношению к внешним факторам еще не оценены. До сих пор не имеют надежного научного обоснования выбор охраняемых территорий, их оптимальная площадь, принцип размещения, т. е. те чисто практические вопросы, которые требуют четкого и однозначного ответа при планировании мероприятий в области охраны природы. Совершенно очевидно, что ответы на эти вопросы прямо связаны с развитием теории устойчивости экологических систем, с проблемой организации сообществ, проблемой управления биологическими сообществами, экосистемами. Подводя итог, следует отметить, что разработка перечисленных проблем, стоящих перед современной экологией, имеет принципиальное значение не только для решения вопросов охраны природы. Сельскохозяйственное поле, молочная ферма, система биологической очистки сточных вод, пруд, в котором разводят рыбу, лес, река, парк и,, наконец, город и дом — все это прямые объекты экологических исследований. Разработка ключевых проблем экологии поможет нам повысить эффективность использования, в первую очередь, живых сил природы, их огромного и далеко не полностью используемого потенциала; уже в ближайшие 10 лет управление природными системами должно стать более осознанным. Однако, чтобы не разочароваться в возможностях управления и не повторить уже сделанных ошибок, необходимо учитывать существенную неопределенность, таящуюся в действии живых сил. Нужно всегда иметь в виду, что применительно к человеку живые силы природы могут быть как созидательными, так и разрушительными. Мы должны постоянно контролировать и оценивать последствия нашего управления, успевать вовремя исправлять неизбежные ошибки, порождаемые нашей собственной деятельностью.А вы вкурсе что на FroGik.Ru можно без регистрации абсолютно бесплатно скачать Самые позитивные фото прикольчики. Лучший портал рунета. Все бесплатно и по прямой ссылке!