Антропогенные факторы – это совокупность влияний хозяйственной деятельности человека на окружающую природную среду как среду обитания других видов.

Природные экосистемы обладают значительной устойчивостью и упругостью, что помогает переносить периодические нарушающие воздействия и нередко довольно хорошо восстанавливаться после многих периодических антропогенных нарушений. Экосистемы от природы адаптированы к таким воздействиям.

Однако хронические (постоянные) нарушения могут привести к выраженным и устойчивым негативным последствиям, особенно в случае загрязнения атмосферного воздуха, природных вод и почв опасными химическими веществами. В таких случаях эволюционная история адаптации уже не помогает организмам и антропогенный стресс может стать для них основным лимитирующим фактором.

Антропогенный стресс экосистем подразделяют на две группы:

- острый стресс , для которого характерно внезапное начало, быстрая интенсивность и небольшая продолжительность нарушений;

- хронический стресс , при котором нарушения невысокой интенсивности долго продолжаются или часто повторяются, т.е. это «постоянно беспокоящее» воздействие.

Природные экосистемы обладают значительной способностью справляться с острым стрессом или восстанавливаться после него. Степень стабильности экосистем различна и зависит от жесткости воздействия и от эффективности внутренних механизмов. Выделяют два типа стабильности:

Резистентная устойчивость – способность оставаться в устойчивом состоянии под нагрузкой.

Упругая устойчивость – способность быстро восстанавливаться.

Хроническое воздействие антропогенных факторов вызывает существенные изменения в структуре и функционировании экосистем, которые могут иметь катастрофические последствия. Последствия хронического стресса труднее оценить – иногда лишь спустя многие годы могут проявиться последствия стресса. Так, потребовались годы, чтобы выявить связь между заболеванием раком и курением или хроническим, слабым ионизирующим излучением.

Если человечество в ближайшие десятилетия не приложит усилий по сдерживанию процесса ухудшения качества окружающей среды, то загрязняющие вещества вполне могут стать лимитирующим фактором для индустриальной цивилизации.

3.4. Экологическая валентность видов и лимитирующие факторы

Амплитуда колебания фактора, при которой могут существовать организмы, называется экологической валентностью вида . Организмы с широкой экологической валентностью называются эврибионтными, с узкой – стенобионтными.

Рисунок 2. Сравнение относительных пределов толерантности стенотермных и эвритермных организмов

(по Ю. Одуму, 1986)

У стенотермных видов минимум, оптимум и максимум сближены (рис. 2). Стенобионтность и эврибионтность характеризуют различные типы приспособления организмов к выживанию. Так, по отношению к температуре различают эври- и стенотермные организмы, по отношению к содержанию солей – эври- и стеногалинные, по отношению к свету – эври- и стенофотные, по отношению к пище – эври- и стенофагные.

Экологическая валентность вида тем шире, чем в более разнообразных условиях он обитает. Так, прибрежные формы более эвритермны и эвригалинны, чем морские, где температура и соленость воды более постоянны.

Таким образом, организмы могут характеризоваться как экологическим минимумом , так и экологическим максимумом . Диапазон между этими двумя величинами называют пределом толерантности .

Любое условие, приближающиеся к пределу толерантности или превышающее его, называется лимитирующим условием или лимитирующим фактором. Лимитирующий фактор – фактор среды, выходящий за пределы выносливости организма. Лимитирующий фактор ограничивает любое проявление жизнедеятельности организма. С помощью лимитирующих факторов регулируется состояние организмов и экосистем.

Лимитирующим фактором может быть не только недостаток, но и избыток некоторых факторов, например, таких как тепло, свет и вода.При стационарном состоянии лимитирующим будет то жизненно важное вещество, доступные количества которого наиболее близки к необходимому минимуму. Эта концепция известна как « закон минимума» Либиха .

В 1840 г. немецкий химик Ю.Либих впервые сделал вывод о том, что выносливость организма определяется самым слабым звеном в цепи его экологических потребностей. Данный вывод был сделан в результате изучения влияния разнообразных факторов на рост растений. Было установлено, что растения часто лимитируются не теми элементами питания, которые требуются в больших количествах (например, СО 2 и вода, которые в избытке), а теми, которые требуются в ничтожных количествах (например, цинк), но которых и в окружающей среде очень мало.

Закон «минимума» Либиха имеет два вспомогательных принципа :

1. Ограничительный – закон строго применим только в условиях стационарного состояния, т.е. когда приток и отток энергии и веществ сбалансированы. При нарушении равновесия изменяется скорость поступления веществ и экосистема начинает зависеть также от других факторов.

2. Взаимодействие факторов – высокая концентрация или доступность одного вещества или фактора может изменять скорость потребления элемента питания, содержащегося в минимальном количестве. Иногда организм способен заменять, хотя бы частично, дефицитный элемент другим, химически близким.

Изучая различное лимитирующее действие экологических факторов (таких как свет, тепло, вода) американский зоолог Виктор Эрнест Шелфорд в 1913 г., пришел к выводу, что лимитирующим фактором может быть не только недостаток, но и избыток факторов. В экологию представление о лимитирующем влиянии максимума наравне с минимумом известно как «закон толерантности» В.Шелфорда .

Организмы могут иметь широкий диапазон толерантности в отношении одного фактора и узкий диапазон в отношении другого. Организмы с широким диапазоном толерантности по всем факторам среды обычно наиболее широко распространены.

Важность концепции лимитирующих факторов состоит в том, что она дает экологу отправную точку при исследовании сложных ситуаций. При исследовании экосистем исследователь в первую очередь должен уделять внимание тем факторам, которые функционально наиболее важны.

Антропогенные факторы - разнообразные формы деятельности человеческого общества, которые приводят к изменению среды обитания других видов или непосредственно сказываются на их жизни.

Человек стал оказывать влияние на окружающую его природную среду с тех пор, как перешел от собирательства к охоте и земледелию. Результатом охоты явилось исчезновение ряда видов крупных млекопитающих и птиц (мамонтов, бизонов, морских коров и др.) Многие виды стали редкими и находятся на грани исчезновения. Развитие земледелия приводило к освоению все новых территорий для выращивания культурных растений. Леса и другие естественные биоценозы замещались агроценозами - бедными по видовому составу плантациями сельскохозяйственных культур.

С середины XIX в, все большее значение начинают приобретать воздействия на природу, связанные с развитием промышленности, сопровождающимися изменениями ландшафта вследствие добычи полезных ископаемых и поступлением в окружающую среду загрязняющих веществ.

Загрязнение - это привнесение в какую-либо среду новых, не характерных для нее веществ или превышение естественного уровня этих веществ в среде. Можно сказать также, что загрязнение - это нежелательное изменение физических, химических или биологических характеристик воздуха, земли и воды, которое может сейчас или в будущем оказывать неблагоприятное влияние на жизнь самого человека, нужных ему растений и животных, на разного рода производственные процессы и условия жизни.

Влияния производственной деятельности человека на окружающую его среду

Влияние на атмосферу

Основными источниками загрязнения атмосферы служат автомобили и промышленные предприятия. По оценкам ученых, ежегодно в атмосферный воздух поступает более 200 млн. т оксида и диоксида углерода, 150 млн. т сернистого газа, более 50 млн. т оксидов азота, примерно столько же углеводородов. Кроме того, в атмосферу выбрасывается большое количество мелкодисперсных частиц, образующих так называемый атмосферный аэрозоль (от 200 до 400 млн. т ежегодно). За счет сжигания угля в энергетических установках в окружающую среду поступают ртуть, мышьяк, уран, кадмий, свинец и другие элементы в количествах, превышающих возможности вовлечения их в естественный круговорот веществ. Работа автотранспорта и экологически грязных предприятий в промышленных центрах приводит к тому, что воздух над ними содержит в 150 раз больше пыли, чем над океаном, и простирается на высоту 1,5-2 км, задерживая значительную (от 20 до 50 %) часть солнечных лучей. Следует учитывать при этом, что часть газов, выделяемых автомобилями (СО, СО 2 и др.), тяжелее воздуха и скапливается у поверхности земли.

Необходимо особо остановиться на последствиях увеличения концентрации СО 2 в атмосфере. В результате непрерывно возрастающего сжигания органического топлива за последние 100 лет содержание СО 2 возросло на 10 %. СО 2 препятствует тепловому излучению в космическое пространство, создавая так называемый "парниковый эффект". По расчетам ученых, дальнейшее повышение концентрации СО 2 в атмосфере создаст условия для повышения планетарной температуры, отступления границы полярных льдов к северу и повышению уровня Мирового океана.

В сельской местности загрязнителями воздуха являются аммиак, сероводород и пестициды.

Влияние на гидросферу

Воды Земли находятся в непрерывном движении. Круговорот воды связывает воедино все части гидросферы, образуя единую систему: океан - атмосфера - суша. Для жизни человека, промышленности и сельского хозяйства наибольшее значение имеют пресные воды рек вследствие их легкодоступности и возобновляемости.

Основная причина загрязнения водных бассейнов - сброс в водоемы неочищенных или недостаточно очищенных сточных вод промышленными и коммунальными предприятиями. С сельскохозяйственных угодий смываются и попадают в реки минеральные удобрения и ядохимикаты. К традиционным минеральным, органическим и бактериальным загрязнителям водоемов в последние десятилетия добавились все возрастающие количества поверхностно-активных синтетических веществ, входящих в состав моющих средств и нефтепродуктов. На обезвреживание сточных вод расходуется более 10 % общего стока рек земного шара.

Загрязнение служит причиной ухудшения качества питьевой воды и причиной гибели нерестилищ ценной промысловой рыбы.

Возрастает уровень загрязненности вод Мирового океана. С речным стоком, из атмосферы с дождем, при промывании нефтяных танкеров, при добыче нефти на океанском шельфе в воду попадает огромное количество свинца (до 50 тыс. т), нефти (до 10 млн. т), ртути, пестицидов, бытовых отходов и т. д. Это приводит к гибели многих организмов, особенно в прибрежной зоне и в районах традиционных маршрутов морских судов. Особенно вредное воздействие на морских обитателей оказывает нефть. Нефтяные пленки на поверхности морей и океанов не только отравляют живые организмы, обитающие в поверхностном слое, но и уменьшают насыщенность воды кислородом. В результате замедляется размножение планктона - первого звена пищевой цепи в морях и океанах. Многокилометровые нефтяные пленки на поверхности воды уменьшают ее испарение и тем самым нарушают водообмен между океаном и сушей.

Влияние на почву

Плодородный слой почвы в природных условиях формируется очень долго. В тоже время с громадных площадей, занятых сельскохозяйственными культурами, ежегодно изымаются десятки миллионов тонн азота, калия, фосфора - главных компонентов питания растений. Истощения почв не наступает только потому, что в культурном земледелии на поля ежегодно вносятся органические и минеральные удобрения. Сохранению плодородия почвы способствуют и севообороты, направленные на создание условий для накопления в почве азота (посевы бобовых) и затрудняющие размножение вредителей культурных растений. Неблагоприятные изменения в почве наступают при посеве одних и тех же культур в течение длительного времени, засолении при искусственном орошении, заболачивании при неправильной мелиорации.

Чрезмерное применение химических средств защиты растений от вредителей и болезней, применение гербицидов приводят к загрязнению почвы соединениями, которые благодаря своему синтетическому происхождению и токсичности очень медленно обезвреживаются микробным и грибным населением почвы. В последнее время многие страны отказываются от применения синтетических сильнодействующих препаратов и переходят на биологические способы защиты растений и животных.

К числу антропогенных изменений почвы относится эрозия. Эрозия представляет собой разрушение и снос почвенного покрова потоками воды или ветром. Особенно разрушительна водная эрозия. Она развивается на склонах при неправильной обработке земли. С талыми и дождевыми водами в промоины и овраги с полей уносятся миллионы тонн почвы.

Радиоактивное загрязнение биосферы

Проблема радиоактивного загрязнения возникла в 1945 г. после взрыва атомных бомб, сброшенных американцами на японские города Хиросиму и Нагасаки. До 1962 г. все ядерные державы производили испытания ядерного оружия в атмосфере, что вызвало глобальное радиоактивное загрязнение. Большую опасность представляют собой аварии на атомных электростанциях, в реузльтате которых обширные территории загрязняются радиоактивными изотопами, имеющими длительный период полураспада. Особенно опасны стронций-90 вследствие своей близости к кальцию и цезий-137, сходный с калием. Накапливаясь в костях и мышцах пораженных организмов, они служат источником длительного радиоактивного облучения тканей.

Несмотря на то, что человечество составляет незначительную часть биомассы нашей планеты, деятельность его грандиозна. Она стала одной из самых главных сил, изменяющих процессы в биосфере.

На наших глазах осуществляется переход от эволюции, которая управляется стихийными биологическими факторами (период биогенеза), к эволюции, управляемой человеческим сознанием - к периоду ноогенеза, периоду сознательного управления биосферой на основе совершенной техники.

Новое состояние биосферы, при котором трудовая деятельность оказалась очень значительной, В. И. Вернадский назвал ноосферой, как своеобразное новое геологическое явление на нашей планете, новый этап развития биосферы, когда впервые человечество становится наибольшей природной силой. Высокие темпы развития индустрии обусловили необходимость охраны ресурсов природы.

Природоохранная деятельность человека

Охрана неживой природы и среды

Для защиты водных источников среды обязательным условием при строительстве предприятий стало возведение сооружений по обезвреживанию и очистке сточных вод. Стали совершенствоваться технологические циклы, требующие большого количества воды. Все шире применяются системы с многооборотным либо замкнутым циклом использования одного и того же объема воды. Разрабатываются безотходные технологии, проводятся работы по разумному регулированию численности водрослей в водоемах, вызывающих "цветение воды", которое значительно ухудшает ее качество.

Наиболее эффективными мероприятиями являются такие, которые ликвидируют причины массового развития водорослей - тщательная очистка дна будущего моря от органических остатков (деревьев, кустарников, гумусового слоя почвы), ограничение вымывания удобрений с полек и попадания их в водоем, уменьшение притока питательных минеральных солей с бытовыми стоками и промышленными сточными водами (в первую очередь фосфора, азота) и других элементов, вызывающих эвтрофирование водоемов и водотоков, т. е. обогащение их питательными минеральными элементами.

Для охраны воздушной среды от значительного количества примесей (химических и механических), выбрасываемых промышенными предприятиями, используются системы химических, механических и электростатических очистительных сооружений и фильтров.

Охрана животного мира

Чрезмерная охота и разрушение человеком естественной среды привели к тому, что значительное количество животных (особенно промысловых) и растений стали редкими и даже вымирающими. В течение последних 200 лет с лица Земли исчезло свыше 150 видов животных, причем это произошло при непосредственном участии человека. Среди видов, утраченных навсегда, безусловно, были ценные в хозяйственном отношении: туры, тарпаны (дикие европейские лошади), морская (стеллерова) корова, бескрылая гагарка, странствующий голубь и др. Человечество утратило многих представителей животного мира для селекционно-генетической работы с ними, значительную часть генетического фонда для современного животноводства. Во многих случаях только скрещивание диких и домашних животных позволяет повысить продуктивность последних, несмотря на то, что они находятся под постоянной опекой человека, в несравненно лучших условиях выращивания.

Численность некоторых видов животных и растений настолько уменьшилась, что возникла угроза их дальнейшему существованию. В настоящее время на нашей планете к этой категории принадлежит около тысячи видов животных. В связи с этим создана "Красная книга" , в которую занесены самые ценные виды, которые находятся под угрозой уничтожения или вымирания и поэтому требуют тщательной охраны.

Животный мир самостоятельно и довольно эффективно регулирует численность отдельных видов. Вмешательство человека, не всегда продуманное, мешает этому. Еще не так давно уничтожали хищных птиц, животных. В Норвегии в свое время почти полностью истребили ястребов (врагов белых куропаток), но численность куропаток все равно не увеличилась; уничтожение воробьев в Китае не дало ожидаемых положительных результатов. Регулярный отстрел волков во многих охотничьих хозяйствах нашей страны привел, как ни странно, к уменьшению количества диких копытных - лосей, оленей за счет болезней и ослабления потомства. Небольшое же количество волков исполняло функцию санитаров, уничтожая в первую очередь больных и ослабленных животных, вследствие чего происходило эффективное биологическое бракование нежелательных в генетическом отношении экземпляров.

Для контроля за сохранением экологической ситуации от дальнейшего разрушения, за продолжение в биосфере сформированного при эволюции стойкого круговорота веществ, обеспечивающего гармоничное взаимодействие и самообновление ее важнейших элементов, на 16-й сессии Генеральной конференции ЮНЕСКО в октябре 1970 г. был создан Международный координационный комитет по осуществлению новой долгосрочной программы "Человек и биосфера".

Основной задачей программы стало сохранение ценностей экосистем путем глубокого изучения основных законово взаимодействия природы и общества. Программа включает 14 проектов, охватывающих различные аспекты охраны окружающей среды и рационального использования ресурсов биосферы, а также борьбу с ее загрязнением.

В проектах программы сосредоточено внимание на селекции новых высокопродуктивных растений и животных с целью ликвидации дефицита пищевого белка, применения удобрений и мелиорации, борьбы с вредителями и болезнями; более совершенного изучения замены естественных экосистем искусственно созданными и оценки будущей деятельности таких систем. Тщательно исследуются продуктивность разных биоценозов, перспективы и последствия возможного перенаселения планеты, перспективы развития городов, промышленных, гидротехнических сооружений и т. д. Особое внимание обращено на необходимость преподавания наук об окружающей среде в школах и вузах с целью глубокого осознания актуальности этой проблемы общественностью.

В рамках одного из проектов программы "Человек и биосфера" выполняется создание биосферных заповедников. Специалисты ООН предложили для биосферных заповедников концепцию зонирования, которая заключается в создании трёх специальных зон: ядро, буферная зона и переходная зона, или зона сотрудничества с местным населением. В 1974 году в США был основан первый биологический заповедник, основной деятельностью которого было проведение долгосрочных исследований.

В нашей стране заповедники имеются почти в каждой природной зоне, что дает возможность сохранять характерные для данной зоны животные и растения. В ранг биосферных в нашей стране XX сессия Генеральной Конференции ЮНЕСКО отнесла семь заповедников: Березинский, Приокско-Террасный, Центрально-Черноземный, Кавказский, Репетекский, Сары-Челекский, Сихотэ-Аллнский, а с 1985 г. - два заповедника и на территории Украины - Асканию-Нова и Черноморский. Крупнейшими и наиболее известными заповедниками, кроме перечисленных биосферных, являются: Алтайский, Астраханский, Баргузинский, Дарвинский, Ильменский, Супутинский, Тебердинский (РСФСР); Карпатский, Полесский (УССР); Березинский (БССР); Алма-Атинский (КазССР); Иссык-Кульский (КиргССР); Боржомский, Понтинский (ГССР) и др. Кроме того, имеются многочисленные заповедно-охотничьи хозяйства, несколько тысяч ландшафтных, зоологических, ботанических и геологических заказников и отдельных охраняемых объектов природы.

Большую роль играют школьные лесничества, которые заготавливают семена ценных пород деревьев и кустарников, развешивают искусственные гнездовья для птиц, следят за чистотой озер и рек, охраняют рыбные ресурсы, спасают мальков из пересыхающих водоемов, проводят паспортизацию малых рек и родников.

Активное участие в походе "За охрану природы родного края" принимают студенческие строительные отряды. Студенты проверяют санитарное состояние рек и озер, пропагандируют идеи охраны природы и рационального использования природных ресурсов среди населения.

Ввиду ограниченности и невозобновимости минеральных ресурсов, в настоящее время серьезное внимание уделяется охране и рациональному использованию органических и минеральных ископаемых, охране земельных ресурсов, в том числе улучшению и направленному изменению земельных массивов. Строго регламентируется охрана окружающей среды при разработке минеральных ресурсов горнодобывающими предприятиями.

Существует система государственных органов по охране природы и ее ресурсов. К ним принадлежат органы государственного стандартного контроля, охраны вод, горного надзора, лесоохраны, карантинной службы, рыбного надзора, государственного комитета гидрометеорологии и др. Любая деятельность, которая может привести к нежелательным изменениям естественной среды, ограничивается или прекращается.

Приняты ряд постановлений, направленных на оздоровление окружающей среды, на улучшение использования природных ресурсов. Это мероприятия по сохранению богатств озер Байкал и Севан, Каспийского моря, бассейнов Волги и Урала, Донецкого бассейна. Создано много новых заповедников, заказников как своеобразных эталонных образцов природы, в том числе биосферных, национальных парков.

У нас имеются все возможности, чтобы сохранить для себя и последующих поколений чистыми, водоемы, воздух, почву с их животным и растительным миром. Все это важные и незаменимые детали единого механизма - биосферы Земли, частью которой является и сам человек и вне которой он существовать не может.

Антропогенные факторы

¨ Антропогенные факторы – это совокупность различных воздействий человека на неживую и живую природу. Действие человека в природе огромно и чрезвычайно многообразно. Воздействие человека может быть прямым и косвенным . Наиболее очевидное проявление антропогенного влияния на биосферу – загрязнение окружающей среды.

Влияние антропогенного фактора в природе может быть как сознательным , так и случайным, или неосознанным .

К сознательным относятся - распашка целинных земель, создание агроценозов (сельскохозяйственных угодий), расселение животных, загрязнение среды.

К случайным относятся воздействия, происходящие в природе под влиянием человеческой деятельности, но не были заранее предусмотрены и запланированы им - распространение различных вредителей, случайный завоз организмов, непредвиденные последствия, вызванные сознательными действиями (осушение болот, постройка плотин и т.д.).

Предложены и другие классификации антропогенных факторов: изменяющиеся закономерно, периодически и изменяющиеся без каких-либо закономерностей.

Существуют и другие подходы к классификации экологических факторов:

Ø по очередности (первичный и вторичный);

Ø по времени (эволюционный и исторический);

Ø по происхождению (космический, абиотический, биогенный, биотический, биологический, природно- антропогенный);

Ø по среде возникновения (атмосферный, водный, геоморфологический, эдафический, физиологический, генетический, популяционный, биоценотический, экосистемный, биосферный);

Ø по степени воздействия (летальный - приводящий живой организм к гибели, экстремальный, лимитирующий, беспокоящий, мутагенный, тератогенный – приводящий к уродствам в ходе индивидуального развития).

Популяция Л-3

Термин «популяция» был впервые введен в 1903 г. Йогансеном.

Популяция - это элементарная группировка организмов определенного вида, обладающая всеми необходимыми условиями для поддержания своей численности необозримо длительное время в постоянно изменяющихся условиях среды.

Популяция - это совокупность особей одного вида, которая обладает общим генофондом и занимает определенную территорию.

Вид - это сложная биологическая система, состоящая из группировок организмов- популяций.

Структура популяции характеризуется составляющими ее особями и их распределением в пространстве. Функции популяции – рост, развитие, способность поддерживать существование в постоянно меняющихся условиях.

В зависимости от размеров занимаемой территории выделяют три типа популяций :

Ø элементарные (микропопуляция) - это совокупность особей вида, занимающих какой-то небольшой участок однородной площади. В состав входят генетически однородные особи;

Ø экологические - формируется как совокупность элементарных популяций. В основном это внутривидовые группировки, слабо изолированные от других экологических популяций. Выявление свойств отдельных экологических популяций является важной задачей в познании свойств вида в определении его роли в том или ином местообитании;

Ø географические - охватывают группу особей, населяющих территорию с географически однородными условиями существования. Географические популяции занимают сравнительно большую территорию, довольно разграничены и относительно изолированы. Они отличаются плодовитостью, размерами особей, рядом экологических, физиологических, поведенческих и др. особенностей.

Популяция обладает биологическими особенностями (свойственными всем составляющим ее организмам) и групповыми особенностями (служат уникальными характеристиками группы).

К биологическим особенностям относится наличие жизненного цикла популяции, ее способность к росту, дифференцировке и самоподдержанию.

К групповым особенностям относят рождаемость, смертность, возрастную, половую структуру популяции и генетическую приспособляемость (эта группа признаков относится только к популяции).

Различают следующие типы пространственного распределения особей в популяциях:

1. равномерный (регулярный) - характеризуется равным удалением каждой особи от всех соседних; величина расстояния между особями соответствует порогу, за которым начинается взаимное угнетение,

2. диффузный (случайный) -встречается в природе чаще- особи распределены в пространстве неравномерно, случайно,

3. агрегированный (групповой, мозаичный) – выражается в образовании группировок особей, между которыми остаются достаточно большие незаселенные территории.

Популяция является элементарной единицей эволюционного процесса, а вид есть его качественный этап. Важнейшими являются количественные характеристики.

Выделяют две группы количественных показателей :

1. статические – характеризуют состояние популяции на данном этапе;

2. динамические – характеризуют процессы, протекающие в популяции за какой-то промежуток (интервал) времени.

К статистическим показателям популяций относятся:

Ø численность,

Ø плотность,

Ø показатели структуры.

Численность популяции - это общее количество особей на данной территории или в данном объеме.

Численность никогда не бывает постоянной и зависит от соотношения интенсивности размножения и смертности. В процессе размножения происходит рост популяции, смертность приводит к сокращению ее численности.

Плотность популяции определяется количеством особей или биомассой на единицу площади либо объема.

Различают :

Ø среднюю плотность - это численность или биомасса на единицу всего пространства;

Ø удельная или экологическая плотность - численность или биомасса на единицу обитаемого пространства.

Важнейшим условием существования популяции или ее экотипа является их толерантность к факторам (условиям) среды. Толерантность у разных особей и к разным частям спектра разная, поэтому толерантность популяции значительно шире, чем у отдельных особей.

Динамика популяции – это процессы изменений ее основных биологических показателей во времени.

Основными динамическими показателями (характеристиками) популяций являются:

Ø рождаемость,

Ø смертность,

Ø скорость роста популяции.

Рождаемость - способность популяции к увеличению численности за счет размножения.

Различают следующие виды рождаемости:

Ø максимальная;

Ø экологическая.

Максимальная, или абсолютная, физиологическая рождаемость - появление теоретически максимально возможного количества новых особей в индивидуальных условиях, т. е. при отсутствии лимитирующих факторов. Этот показатель - постоянная величина для данной популяции.

Экологическая, или реализуемая, рождаемость обозначает увеличение популяции при фактических, или специфических, условиях среды, Она зависит от состава, размера популяции и фактических условий среды.

Смертность - характеризует гибель особей популяций за определенный период времени.

Различают:

Ø специфическую смертность - число смертей по отношению к числу особей, составляющих популяцию;

Ø экологическую или реализуемую, смертность – гибель особей в конкретных условиях среды (величина непостоянная, изменяется в зависимости от состояния природной среды и состояния популяции).

Любая популяция способна к неограниченному росту численности, если ее не лимитируют факторы внешней среды абиотического и биотического происхождения.

Эта динамика описывается уравнением А. Лотки : d N / d t ≈ r N

N – численность особей; t - время; r - биотический потенциал

В ходе исторического процесса взаимодействия природы и общества происходит непрерывное усиление влияния на окружающую среду антропогенных факторов.

По масштабам и степени воздействия на лесные экосистемы одно из важнейших мест среди антропогенных факторов занимают рубки главного пользования. (Рубка леса в пределах расчетной лесосеки и с соблюдением эколого-лесоводственных требований является одним из необходимых условий развития лесных биогеоценозов.)

Характер воздействия рубок главного пользования на лесные экосистемы в значительной степени зависит от применяемой техники и технологии лесозаготовок.

В последние годы в лес пришла новая тяжелая многооперационная лесозаготовительная техника. Внедрение ее требует неукоснительного соблюдения технологии лесозаготовительных работ, в противном случае возможны нежелательные экологические последствия: гибель подроста хозяйственно ценных пород, резкое ухудшение водно-физических свойств почв, увеличение поверхностного стока, развитие эрозионных процессов и др. Это подтверждается данными натурного обследования, проведенного специалистами Союзгипролесхоза в некоторых областях нашей страны. Вместе с тем немало фактов, когда разумное применение новой техники с соблюдением технологических схем лесосечных работ, учитывающих лесоводственные и природоохранные требования, обеспечивало необходимое сохранение подроста и создавало благоприятные условия для восстановления лесов ценными породами. В этой связи заслуживает внимания опыт работы с новой техникой лесозаготовителей Архангельской обл., которые добиваются с помощью разработанной технологии сохранения 60% жизнеспособного подроста.

Механизированные лесозаготовки существенно изменяют микрорельеф, строение почвы, ее физиологические и другие свойства. При использовании в летний период валочных (ВМ-4) или валочно-трелевочных машин (ВТМ-4) минерализуется до 80-90% площади лесосек; в условиях всхолмленного и горного рельефа такие воздействия на почву в 100 раз увеличивают поверхностный сток, усиливают эрозию почвы, а, следовательно, снижают ее плодородие.

Особенно большой вред лесным биогеоценозам и окружающей среде в целом сплошные рубки могут причинять в районах с легко уязвимым экологическим балансом (горные районы, притундровые леса, районы вечной мерзлоты и др.).

Отрицательное влияние на растительность и особенно на лесные экосистемы оказывают промышленные выбросы. Они влияют на растения непосредственно (через ассимиляционный аппарат) и косвенно (изменяют состав и лесорастительные свойства почвы). Вредные газы поражают надземные органы дерева и ухудшают жизнедеятельность микрофлоры корней, в результате чего резко снижается прирост. Преобладающим газообразным токсикантом является сернистый газ - своеобразный индикатор загрязнения воздушной среды. Значительный вред оказывают аммиак, окись углерода, фтор, фтористый водород, хлор, сероводород, окислы азота, пары серной кислоты и др.

Степень поражения растений загрязняющими веществами зависит от целого ряда факторов, и прежде всего от вида и концентрации токсикантов, продолжительности и времени их воздействия, а также от состояния и характера лесонасаждений (их состава, возраста, полноты и др.), метеорологических и других условий.

Более устойчивыми к действию токсических соединений являются средневозрастные, а менее устойчивыми - спелые и перестойные насаждения, лесные культуры. Лиственные породы более устойчивы к действию токсикантов, чем хвойные. Высокополнотные с обильным подлеском и ненарушенной структурой древостой устойчивее изреженных искусственных насаждений.

Действие высоких концентраций токсикантов на древостой в короткий период приводит к необратимым повреждениям и гибели их; длительное воздействие небольших концентраций вызывает патологические изменения в древостоях, а незначительные концентрации вызывают снижение их жизнедеятельности. Поражение лесов наблюдается практически в районе любого источника промышленных выбросов.

Более 200 тыс. га лесов повреждено в Австралии, где ежегодно с осадками выпадает до 580 тыс. т SO 2 . В ФРГ поражено вредными промышленными выбросами 560 тыс. га, в ГДР - 220, Польше - 379 и Чехословакии - 300 тыс. га. Действие газов распространяется на довольно значительные расстояния. Так, в США скрытые повреждения растений отмечались на расстоянии до 100 км от источника выбросов.

Вредное действие выбросов крупного металлургического комбината на рост и развитие древостоев распространяется на расстояние до 80 км. Наблюдения за лесом в районе химического завода с 1961 по 1975 г. показали, что прежде всего стали усыхать сосновые насаждения. За этот же период средний радиальный прирост упал на 46% на расстоянии 500 м от источника выбросов и на 20% в 1000 м от объекта выбросов. У березы и осины листва оказалась поврежденной на 30-40%. В 500-метровой зоне лес полностью усох через 5-6 лет после начала поражения, в 1000-метровой - через 7 лет.

На площади поражения с 1970 по 1975 г. усохших деревьев было 39%, сильноослабленных - 38 и ослабленных - 23%; на расстоянии 3 км от завода ощутимое поражение леса отсутствовало.

Наибольшее поражение лесов от промышленных выбросов в атмосферу наблюдается в районах крупных промышленных и топливно-энергетического комплексов. Имеют место и очаги поражения более мелкого масштаба, которые также наносят немалый вред, снижая природоохранные и рекреационные ресурсы района. Это относится прежде всего к малолесным районам. Для предотвращения или резкого снижения поражения лесов необходимо осуществление комплекса мероприятий.

Отвод лесных земель для нужд той или иной отрасли народного хозяйства или перераспределение их по назначению, а также прием земель в состав гослесфонда являются одной из форм воздействия на состояние лесных ресурсов. Сравнительно большие площади отводятся под сельскохозяйственные угодья, для промышленного и дорожного строительства, значительные площади используются горнопромышленной деятельностью, энергетической, строительной и другой промышленностью. На десятки тысяч километров через леса и другие угодья тянутся трубопроводы для перекачки нефти, газа и т. д.

Велико влияние лесных пожаров на изменение окружающей среды. Проявление и подавление жизнедеятельности ряда компонентов природы нередко связано с действием огня. Во многих странах мира формирование природных лесов в той или иной степени связано с влиянием пожаров, которые оказывают отрицательное влияние на многие процессы жизни леса. Лесные пожары наносят серьезные травмы деревьям, ослабляют их, обусловливают образование ветровала и бурелома, снижают водоохранно-защитные и другие полезные функции леса, способствуют размножению вредных насекомых. Воздействуя на все компоненты леса, они вносят серьезные изменения в лесные биогеоценозы и экосистемы в целом. Правда, в некоторых случаях под влиянием пожаров создаются благоприятные условия для возобновления леса - прорастания семян, появления и формирования самосева, особенно сосны и лиственницы, а иногда ели и некоторых других древесных пород.

На земном шаре лесные пожары ежегодно охватывают площадь до 10-15 млн. га и более, а в отдельные годы эта цифра увеличивается более чем вдвое. Все это ставит проблему борьбы с лесными пожарами в разряд первоочередных и требует большого внимания к ней лесохозяйственных и других органов. Острота проблемы возрастает в связи с быстрым народнохозяйственным освоением слабо обжитых лесных территорий, созданием территориально-производственных комплексов, ростом населения и его миграцией. Это относится прежде всего к лесам Западно-Сибирского, Ангаро-Енисейского, Саянского и Усть-Илимского производственных комплексов, а также к лесам некоторых других районов.

Серьезные задачи по охране природной среды возникают в связи с возрастанием масштабов использования минеральных удобрений и пестицидов.

Несмотря на их роль в повышении урожайности сельскохозяйственных и других культур, высокую экономическую эффективность, следует отметить, что при несоблюдении научно обоснованных рекомендаций их использования могут иметь место и негативные последствия. При небрежном хранении удобрений или плохой заделке их в почву возможны случаи отравления ими диких животных и птиц. Безусловно, химические соединения, используемые в лесном и особенно в сельском хозяйстве в борьбе с вредителями и болезнями, нежелательной растительностью, при уходе за молодыми насаждениями и др., нельзя отнести к совершенно безвредным для биогеоценозов. Отдельные из них оказывают отравляющее действие на животных, некоторые в результате сложных превращений образуют токсические вещества, способные накапливаться в организме животных и растений. Это обязывает строго следить за выполнением утвержденных правил использования пестицидов.

Применение химических препаратов при уходе за молодыми лесными насаждениями повышает пожароопасность, нередко снижает устойчивость насаждений к вредителям леса и болезням, может оказывать отрицательное влияние на опылителей растений. Все это должно учитываться при ведении хозяйства в лесу с применением химических препаратов; особое внимание должно быть обращено при этом на водоохранные, рекреационные и другие категории лесов защитного назначения.

В последнее время расширяются масштабы гидротехнических мероприятий, возрастает водопотребление, имеет место устройство отстойников на лесных площадях. Интенсивный водозабор влияет на гидрологический режим территории, и это, в свою очередь, приводит к нарушению лесных насаждений (зачастую они теряют свои водоохранные и водорегулирующие функции). Значительные отрицательные последствия для лесных экосистем может вызвать подтопление, особенно при строительстве гидроэлектростанции с системой водохранилищ.

К подтоплению огромных территорий и образованию мелководий приводит создание крупных водохранилищ, особенно в равнинных условиях. Образование мелководий и болот ухудшает санитарно-гигиеническую обстановку, отрицательно сказывается на природной среде.

Особый ущерб причиняет лесу пастьба скота. Систематическая и неурегулированная пастьба приводит к уплотнению почвы, уничтожению травянистой и кустарниковой растительности, повреждению подроста, изреживанию и ослаблению древостоя, снижению текущего прироста, поражению лесных насаждений вредителями и болезнями. При уничтожении подроста покидают лес насекомоядные птицы, поскольку их жизнь, гнездование чаще всего связаны с нижними ярусами лесонасаждений. Наибольшую опасность пастьба вызывает в горных районах, так как эти территории более всего подвержены эрозионным процессам. Все это требует особого внимания и осторожности при использовании лесных участков под пастбища, а также для сенокошения. Важную роль в осуществлении мероприятий по более эффективному и рациональному использованию лесных территорий для этих целей призваны сыграть новые правила сенокошения и пастьбы скота в лесах СССР, утвержденные постановлением Совета Министров СССР от 27 апреля 1983 г.

Серьезные изменения в биогеоценозе вызывает рекреационное использование лесов, особенно неурегулированное. В местах массового отдыха нередко наблюдается сильное уплотнение почвы, что приводит к резкому ухудшению ее водного, воздушного и теплового режимов, снижению биологической активности. В результате чрезмерного вытаптывания почвы могут погибнуть целые насаждения или отдельные группы деревьев (они ослабляются до такой степени, что становятся жертвами вредных насекомых и грибных болезней). Чаще всего от рекреационного пресса страдают леса зеленых зон, расположенных в 10-15 км от города, в окрестностях баз отдыха и местах массовых мероприятий. Определенный ущерб наносится лесам механическими повреждениями, разного рода отходами, мусором и др. Наименее устойчивы к антропогенному воздействию хвойные насаждения (ель, сосна), в меньшей степени страдают лиственные (береза, липа, дуб и др.).

Степень и ход дигрессии определяются устойчивостью экосистемы к рекреационной нагрузке. Устойчивость леса к рекреации определяет так называемую емкость природного комплекса (предельное количество отдыхающих, которое может без ущерба выдержать биогеоценоз). Важным мероприятием, направленным на сохранение лесных экосистем, повышение, их рекреационных свойств, является комплексное благоустройство территории с образцовым ведением здесь хозяйства.

Отрицательные факторы действуют, как правило, не изолированно, а в виде определенных взаимосвязанных компонентов. При этом действие антропогенных факторов часто усиливает отрицательное влияние природных. Например, влияние токсических выбросов промышленности и транспорта чаще всего сочетается с повышенной рекреационной нагрузкой на лесные биогеоценозы. В свою очередь, рекреация и туризм создают условия для возникновения лесных пожаров. Действие всех этих факторов резко снижает биологическую устойчивость лесных экосистем к вредителям и болезням.

При исследовании влияния на лесной биогеоценоз антропогенных и природных факторов необходимо учитывать, что отдельные компоненты биогеоценоза тесно связаны как между собой, так и с другими экосистемами. Количественное изменение одного из них неизбежно вызывает изменение во всех остальных, а существенное изменение всего лесного биогеоценоза неизбежно сказывается на каждом его компоненте. Так, в зонах постоянного действия токсических выбросов промышленности постепенно меняется видовой состав растительности и животного мира. Из древесных пород в первую очередь повреждаются и погибают хвойные. Из-за преждевременного отмирания хвои и уменьшения длины побегов меняется микроклимат в насаждении, что сказывается на изменении видового состава травянистой растительности. Начинают развиваться травы, способствующие размножению полевых мышей, систематически повреждающих лесные культуры.

Определенные количественные и качественные характеристики токсических выбросов приводят к нарушению или даже полному прекращению плодоношения у большинства древесных пород, что отрицательно сказывается на видовом составе птиц. Появляются устойчивые к действию токсических выбросов виды вредителей леса. В результате образуются деградированные и биологически неустойчивые лесные экосистемы.

Проблема снижения отрицательного воздействия антропогенных факторов на лесные экосистемы путем проведения целой системы охранных и защитных мероприятий неразрывно связана с мерами по охране и рациональному использованию всех других компонентов на основе разработки межотраслевой модели, учитывающей интересы рационального использования всех ресурсов среды в их взаимосвязи.

Приведенная краткая характеристика экологической взаимосвязи и взаимодействия всех компонентов природы показывает, что лес, как ни один другой из них, обладает мощными свойствами положительно влиять на окружающую природную среду, регулировать ее состояние. Будучи средообразующим фактором и активно влияя на все процессы эволюции биосферы, лес испытывает при этом и на себе влияние разбалансированной антропогенным воздействием взаимосвязи между всеми другими компонентами природы. Это и дает основание считать растительный мир и происходящие при его участии природные процессы ключевым фактором, определяющим генеральное направление поиска интегральных средств рационального природопользования.

Природоохранные схемы и программы должны стать важным средством выявления, предупреждения и решения проблем взаимоотношений человека и природы. Такие разработки помогут решить эти проблемы как в целом по стране, так и по ее отдельным территориальным единицам.

Наиболее значимая в настоящее время группа факторов, интенсивно изменяющая окружающую среду, связана непосредственно с разносторонней деятельностью человека.

Развитие человека на планете всегда было связано с воздействием на окружающую среду, но сегодня этот процесс значительно ускорился.

К антропогенным факторам относится любое воздействие (как непосредственное, так и опосредованное) человека на окружающую среду — организмы, биогеоценозы, ландшафты, .

Переделывая природу и приспосабливая ее к своим потребностям, человек изменяет среду обитания животных и растений, влияя тем самым на их жизнь. Воздействие может быть прямым, косвенным и случайным.

Прямое воздействие направлено непосредственно на живые организмы. Например, нерациональные рыболовство и охота резко сократили численность ряда видов. Нарастающая сила и ускоренные темпы изменения природы человеком вызывают необходимость ее охраны.

Косвенное воздействие осуществляется путем изменения ландшафтов, климата, физического состояния и химизма атмосферы и водоемов, строения поверхности земли, почв, растительности и животного мира. Человек сознательно и бессознательно истребляет или вытесняет одни виды растений и животных, распространяет другие либо создаст для них благоприятные условия. Для культурных растений и домашних животных человек создал в значительной степени новую среду, многократно увеличив продуктивность освоенных земель. Но это исключило возможность существования многих диких видов.

Справедливости ради следует сказать, что многие виды животных и растений исчезали с лица Земли и без вмешательства человека. У каждого вида, как и у отдельного организма, есть свои юность, расцвет, старость и гибель — естественный процесс. Но в природе это происходит медленно, и обычно уходящие виды успевают смениться новыми, более приспособленными к условиям обитания. Человек же ускорил процесс вымирания до таких темпов, что эволюция уступила место революционным, необратимым преобразованиям .