Лекции по "Экология"

     Мутуализм ─ форма организации, при которой один организм не может жить без другого. Пример: сотрудничество между азотфиксирующими бактериями и бобовыми растениями. Мутуалистические отношения, по-видимому, замещают паразитизм в ходе созревания экосистемы; они особенно важны, когда лимитированы некоторые ресурсы среды.

   В 60-х годах XX в. Л. Маргулис предположила, что эукариотические клетки произошли в результате симбиотического союза npocтых прокариотических клеток, таких, как бактерии. Она выдвинула гипотезу, что митохондрии (клеточные органеллы, которые производят энергию из кислорода и углеводов) произошли от аэробных бактерий; а хлоропласты растений когда-то были фотосинтезирующими бактериями. По мнению Л. Маргулис, симбиоз —- образ жизни большинства организмов и один из наиболее созидательных факторов эволюции. Например. 90% растений существует вместе с грибами, поскольку грибы, связанные с корнями растений, необходимы им для получения питательных веществ из почвы. Совместная жизнь пpиводит к появлению новых видов и признаков. Эндосимбиоз (внутрений симбиоз партнеров) — механизм усложнения строения многих opганизмов. Изучение ДНК простых организмов подтверждает, что сложные растения произошли из соединения простых. Например, (смотри  схему) соединение 2-х организмов (обозначенное знаком «+») ведет к созданию 3-его; присоединение к нему еще одного даст 4-тый организм.

       Симбиотическая коэволюция хорошо согласуется с данными синергетики, и ею можно объяснить образование колоний амёб под влиянием недостатка пищи и образование муравейника. Суть синергетики в этом случае ─ начальная флуктуация (отклонение) связана с пропиткой гормонами термитов некоторых комочков земли. Но каждый комочек пропитан гормоном, привлекающим других термитов. Флуктуация растет, и конечная площадь гнезда определяется радиусом действия гормона.

   Так происходит переход от целесообразности на уровне организмов к целесообразности на уровне сообществ и жизни в целом — целесообразности в научном смысле слова, определяемой тем, что существуют не внешние по отношению к сообществам, а внутренние объективные надорганизменные механизмы эволюции.

    По концепции коэволюции естественный отбор, который играл главную роль у Дарвина, является не «автором», а скорее «редактором» эволюции. Здесь науку ждет еще немало важных открытий.

    Ю.Одум дает следующее определение коэволюции, или сопряженной эволюции. «Сопряженная эволюция это тип эволюции сообщества (т.е. эволюционных взаимодействий между организмами, при которых обмен генетич. информацией между компонентами минимален или отсутствует), заключающийся во взаимных селективных воздействиях друг на друга двух больших групп организмов, находящихся в тесной экологич. взаимозависимости»

Гипотеза сопряженной эволюции Эрлиха и Равена (1965): В результате случайных мутаций или рекомбинаций растения начинают синтезировать химич. вещества, не имеющие непосредственного отношения к основным путям метаболизма или, являются побочными отходами, возникающими  на этих путях. Вещества эти не мешают нормальному росту и развитию, но уменьшают привлекательность растений для растительноядных животных. Отбор закрепляет данный признак. Однако насекомые фитофаги могут выработать ответную реакцию (наподобие устойчивости к инсектицидам). Если в популяции насекомых появится мутант или рекомбинант, способный питаться растениями, которые прежде были устойчивы к данному насекомому, отбор закрепит этот признак. Итак, растения и фитофаги эволюционируют вместе.

   Отсюда термин «генетическая обратная связь»  ─ обратная связь, в результате которой один вид является фактором отбора для другого, и этот отбор влияет на генетич. конституцию второго вида.

Групповой отбор, т.е. естественный отбор в группах организмов, является генетическим механизмом коэволюции. Он ведет к сохранению признаков, благоприятных для популяций и сообществ в целом, но невыгодных для их отдельных генетических носителей внутри популяций.

Сравнивая с системой «хозяин ─ паразит», человека можно отнести к паразитам, живущим за счет ресурсов биосферы и не заботящимся о благосостоянии своего хозяина.

Тем не менее (см.выше) в процессе эволюции паразитизм склонен сменяться мутуализмом. Перейдя от охоты к земледелию и скотоводству, человек тем самым сделал шаг по пути к мутуализму с ОС.

         Гипотеза Геи-Земли (авторы англ. химик Д. Лавлок и америк. микробиолог Л.Маргулис) возникла в конце 20 в. на основе учения о биосфере, экологии и концепции коэволюции  ─  живые организмы, объединенные в целое со средой своего обитания, могут на каждом более высоком уровне в большей степени контролировать условия существования, в том числе атмосферу.

        Существенным для понимания возможностей гармонизации развития человечества совместно с природной средой явл. результаты исследования типов взаимодействия биотических компонентов, (см.выше табл.3). По аналогии в системе «человек-природная среда» преобладает конкуренция. Цель же развития данной системы ─ реализация критериев мутуализма.

       Общие понятия о природопользовании (далее ПП)  ПП ─ практич. деятельность человека, направленная на удовлетворение своих потребностей с использованием природных богатств. В правовом отношении ПП деляют на землепользование, водопользование, пользование земными недрами, лесопользование, пользование растительными ресурсами вне лесов, животным миром, атмосферой, космич. пространством и космич. объектами. ПП как научно-практич. дисциплина изучает особенности взаимоотношений человека с природой, разрабатывает научные основы комплексного решения возникающих при этом проблем. Одной из основных теоретич. основ ПП является экология.

       Предмет ПП ─ выявление принципов и методов использования природных ресурсов и общественно-производственной деятельности человека с целью исключения или сведения к минимуму нежелательных экологич. и др. последствий в настоящем и будущем.

        Природные ресурсы — часть всей совокупности природных условий существования человечества, важнейшие компоненты природной среды и их свойства, используемые в производственной и непроизводственной сферах для удовлетворения потребностей людей.

        Природные ресурсы подразделяют на 1)практич. неисчерпаемые (солнечная и ветровая энергия, гидроэнергия и др.); 2) исчерпаемые — в том числе возобновляемые (водные, биологич. и др.); 3) невозобновляемые (минерально-сырьевые).  

        Принципы рационального ПП:в целях обеспечения устойчивости геосистем темпы добычи возобновляемых ресурсов не должны превышать уровней восстановительных способностей природных геосистем, производящих эти ресурсы.  Добыча невозобновляемых ресурсов должна вестись со скоростью, с к-рой разрабатываются и внедряются возобновимые заменители этих ресурсов (например, по мере уменьшения запасов железных руд должны совершенствоваться процессы сбора и переработки металлолома и др.)

        Проблема обеспеченности человечества природными ресурсами — едва ли не самая насущная.

   В течение значительного периода человек нарушает правило меры преобразования природы: в ходе эксплуатации природных систем нельзя превышать нек-рые пределы, позволяющие этим системам сохранять свойства самоподдержания. Отклонения от оптимального уровня как в сторону увеличения, так и уменьшения приводит к отрицательным результатам. Например, избыток вносимых удобрений столь же вреден, как и недостаток. Человек вмешивается в сложившиеся биогеохимич. круговороты веществ, и в этом проявляется его геологич. сила, в основном разрушительная по отношению к биосфере.

Работа по созданию системы рационального ПП ─ главная задача развития общества в интересах современного и будущих поколений,, суть к-рой в охране и комплексном использовании природы, всех ее богатств, благ и объектов на основе научного понимания хода ее естественных процессов и геосистемного характера развития, без ухудшения, либо с улучшением ее исходного состояния как среды обитания.

Лекция 5.Тема 5. Развитие учения о ноосфере Вернадского. Формирование экологического мировоззрения. Экологич. образование и воспитание. Общественные экологич. движения

      Концепция ноосферы. Глобальный характер взаимоотношений человека со средой обитания привел к появлению понятия ноосферы, введенного Ле-Руа, а затем к концепции ноосферы, развитой Тейяром де Шарденом. Ноосфера, по Тейяру де Шардену, — коллективное сознание, к-рое станет контролировать направление будущей эволюции планеты и сольется с природой в идеальной точке Омега, подобно тому, как раньше образовывались такие целостности, как молекулы, клетки и организмы.

  Этапы формирования ноосферы можно представить в виде последовательности: Геогенез (молекулы)  Биогенез (клетки)  Психогенез (нервная система)  Ноогенез (ноосфера) Точка Омега

              «Мы беспрерывно прослеживали последовательные стадии одного и того же великого процесса. Под геохимич., геотектоническими, геобиологич. пульсациями всегда можно узнать один и тот же глубинный процесс — тот, к-рый, материализовавшись в первых клетках, продолжается в созидании нервных систем. Геогенез, сказали мы, переходит в биогенез, к-рый в конечном счете ничто иное, как психогенез... Психогенез привел нас к человеку. Теперь психогенез сменяется и поглощается более высокой функцией — вначале зарождением, затем последующим развитием духа — ноогенезом» (Тейяр де Шарден П. Феномен человека. М., 1973. С. 180).

   Свою концепцию ноосферы на основе учения о биосфере дал В.И.Вернадский. Как живое вещество  преображает косную материю, явл. основой его развития, так человек неизбежно обладает обратным влиянием на природу, породившую его. Как живое вещество и косная материя, объединенные цепью прямых и обратных связей, образуют единую систему биосферу, так человечество и природная среда образуют единую систему — ноосферу. На следующей стадии взаимодействия природы и человека может быть достигнута гармония. Ноосфера, по Вернадскому, «такого рода состояние биосферы, в к-ром должны проявляться разум и направляемая им работа человека как новая небывалая на планете геологич. сила» (Вернадский Размышления натуралиста. Кн. 2. Научная мысль как планетарное явление. М.. 1977. С. 67).

   Вернадский развил концепцию ноосферы как растущее глобальное осознание усиливающегося вторжения человека в естественные биогеохимич. циклы, ведущего, в свою очередь, ко все более взвешенному и целенаправленному контролю человека над глобальной системой.

  Ценность концепции ноосферы в том, что она дает конструктивную модель вероятного будущего.

              Формирование экологич. мировоззрения. Важнейшим условием  эффективной экологизации экономики и всех сфер жизни общества  является экологич. просвещение и образование, которое становится обязательным во всем мире. В России, например, госстандарты подготовки специалистов включают как обязательные дисциплины экологию и безопасность жизнедеятельности. Расширяется объем подготовки специалистов экологов различного профиля. Поставлена задача формирования у всех жителей Земли экологич. менталитета. Переход от общества потребления к постиндустриальному обществу, от антропоцентрического мировоззрения к биоцентрическому определяет императивность поддержания гармонии в самой природе в условиях все увеличивающегося вовлечения природных систем в сферу деятельности человека. Именно человек сейчас становится ответственным за гармонию в природе так же, как он ответствен за жизнедеятельность собственного организма.