Понятие среды обитания организма

Конкурентное взаимодействие может касаться как пространства, биогенных элементов, использования света (деревья в лесу), так и процесса борьбы за самку, за пищу, равно как и зависимости от хищника, подверженности болезням и др. Обычно наиболее жесткая конкуренция наблюдается на межвидовом уровне. Она может привести к замене  популяции одного вида популяцией другого вида, но может привести и к равновесию между двумя видами (обычно такое равновесие природой устанавливается в системе хищник-жертва). Крайние случаи – это вытеснение одним видом другого за пределы данного местообитания. Бывают случаи, когда один вид вытесняет другой в трофической цепи и заставляет его перейти на использование другой пищи. Наблюдение за поведением близкородственных организмов со сходным образом жизни и сходной морфологией показывает, что такие организмы стараются никогда не обитать в одном и том же месте. Это наблюдение было сделано Джозефом Гринеллом в 1917-1928 годах, изучавшего жизнь птиц-пересмешников Калифорнии. Собственно Гринелл ввел понятие «ниша», но не внес в это понятие различий между нишей и местообитанием.

Если же близкородственные организмы живут в  одном и том же месте, то они или будут использовать разные пищевые ресурсы, или вести активный образ жизни в разное время (ночь, день). Такое экологическое разделение близкородственных видов получило название принципа конкурентного исключения или принципа Гаузе по имени русского биолога, экспериментально показавшего действие этого принципа в 1932 году. В своих выводах Гаузе использовал концепцию Элтона о позиции вида в сообществе в зависимости от других видов.

9. Пространство ниши. Экологические ниши видов – это нечто большее, чем отношение вида к какому-то одному градиенту среды. Очень многие признаки или оси многомерного пространства (гиперобъема) очень сложны для измерения или не могут быть выражены линейными векторами (например, поведение, пристрастие и др.). Следовательно, необходимо, как справедливо отмечал Р.Уиттекер (1980), перейти от концепции оси ниши (вспомним ширину ниши по какому-либо одному или нескольким параметрам) к концепции ее многомерного определения, что позволит выявить характер отношений видов при их полном диапазоне адаптивных взаимосвязей.

Если ниша есть «место» или «положение» вида в сообществе согласно концепции Элтона, то вправе дать ей какие-то измерения. Согласно Хатчинсон ниша может быть определена некоторым числом переменных условий среды в пределах сообщества, к которым виды должны быть приспособлены. Эти переменные включают как биологические показатели (например размер пищи), так и небиологические (климатические, орографические, гидрографические и др.). Эти переменные могут служить осями, по которым и воссоздается многомерное пространство, которое называется экологическим пространством или пространством ниши. Каждый из видов может приспособиться или быть устойчивым к некоторому диапазону значений каждой переменной. Верхние и нижние пределы всех этих переменных и очерчивают то экологическое пространство, которое способен занимать вид. Это и есть фундаментальная ниша в понимании Хатчинсон. В упрощенном виде это можно себе представить как «n-сторонний ящик» со сторонами, соответствующими пределам устойчивости вида на осях ниши.

Применив многомерный подход к пространству ниши сообщества, мы можем выяснить позицию видов в пространстве, характер реакции вида на воздействие более чем одной переменной, относительные размеры ниш.

Изучение биоценозов (биоценология) имеет огромное значение при утверждении политики рационального природопользования, создания рекреационных зон, охранных природных мероприятиях, создании национальных парков и заповедников.

Принцип конкурентного исключения еще называют «законом Гаузе» – в честь Георгия Францевича Гаузе (1910–1986) – выдающегося российского эколога, эволюциониста, специалиста по антибиотикам. Но Дж. Эвелин Хатчинсон предложил именовать это правило «приципом Вольтерры–Гаузе», что вполне справедливо. Итальянский математик Вито Вольтерра на математических моделях (системе дифференциальных уравнений) показал, что два вида, потребляющие одну пищу и этой пищей ограниченные, не могут устойчиво сосуществовать: один вид вытесняет другой. Гаузе же, еще будучи студентом, заинтересовался этими работами и провел эксперименты с простейшими, подтвердив данное правило эмпирически. Он использовал предложенное Ч. Элтоном представление об экологической нише и сформулировал правило: «два вида, занимающие одну и ту же экологическую нишу, не могут устойчиво сосуществовать». Современная трактовка данного принципа, сложившаяся в 1980-х годах, гласит: ЧИСЛО ВИДОВ, УСТОЙЧИВО СОСУЩЕСТВУЮЩИХ СО СТАЦИОНАРНЫМИ ЧИСЛЕННОСТЯМИ, НЕ МОЖЕТ ПРЕВЫШАТЬ ЧИСЛА ЛИМИТИРУЮЩИХ ЭТИ ВИДЫ ПЛОТНОСТНО-ЗАВИСИМЫХ ФАКТОРОВ. Иными словами, численности видов должны не меняться (в противном случае можно говорить, что процесс вытеснения идет). Плотностно-зависимые факторы – это не только нехватка пищи (чем больше плотность популяции, тем меньше пищи на особь!), но и пресс хищников (до определенной степени он также усиливается при росте плотности популяции жертв).

Если один вид планктонных водорослей сильнее ограничен фосфором, а второй – азотом, то эти виды могут сосуществовать. Также если два близких вида насекомых ограничены разными специфическими хищниками, то они так же могут сосуществовать. В последнее время представления о конкурентном исключении не столь уж популярны. Виды могут жить бок о бок, если они не различаются экологически, а наоборот – очень близки. Такова выдвинутая Стивеном Хаббелом (Stephen P. Hubbell) «гипотеза нейтральности», используемая, в частности, для объяснения сосуществования множества видов деревьев в тропическом лесу.

3. Технические средства и методы защиты водных объектов.

Водные объекты представляют собой субаквальные фации в природных ландшафтах, и, в силу своего гипсометрического расположения в ландшафтах, являются конечным звеном в стоковой аккумуляции большей части подвижных техногенных веществ, образующихся на водосборе, поступление которых в водные системы коренным образом изменяет сложившиеся в них природные процессы.

Достаточно большое количество водных ресурсов сосредоточено в так называемых малых водных объектах (МВО), к. которым можно отнести пруды и озера объемом до 1. .2 млн. м и зеркалом водной поверхности до 2 км2. Практика эксплуатации подобных водных объектов показывает, что они в наибольшей степени чувствительны к антропогенной нагрузке, в сравнении с более крупными водными объектами, так как процессы самоочищения в них весьма ограничены.

Из-за постоянно нарастающей антропогенной нагрузки на все компоненты природной среды возникают определенные проблемы рационального использования водных объектов, особенно малых. Миграция загрязняющих веществ и поступление их в водные объекты приводит к загрязнению водных объектов различными химическими элементами и их соединениями, в том числе тяжелыми металлами и нефтепродуктами.

Попадание сырой нефти и нефтепродуктов в водные объекты приводит к образованию масляной плёнки, которая затрудняет газообмен и препятствует прохождению солнечного света в толщу воды, ухудшает кислородный режим водоёмов, угнетает жизнедеятельность водных организмов.

Накопление в водных объектах загрязняющих веществ в концентрациях, превышающих ПДК, ухудшает их санитарно-эпидемиологическое состояние, снижает водохозяйственный потенциал, сокращает возможности использования их в хозяйственных и рекреационных целях, изменяет природную среду, приводит к деградации водных экосистем, к изменению среды обитания и состояния здоровья человека. Большинство водных объектов экологически неполноценны и не способны выполнять свои основные функции - поддерживать сложившиеся в результате длительной эволюции биологическое разнообразие и равновесие.

Приостановить подобные изменения можно только целенаправленным воздействием на факторы, способствующие снижению загрязнения сбросных вод и активизации внутриводоемных процессов самоочистки, что соответствует основному положению устойчивого развития современного общества - существование не за счет основных фондов, а за счет процентов с них, то есть за счет возобновляемых ресурсов, к которым относится и вода.

Цель и задачи исследований. Целью выполненных исследований является теоретическое обоснование технических средств, организационных основ и технологических приемов рекультивации и восстановления водных объектов и снижения негативного воздействия источников диффузионного и сосредоточенного распространения загрязняющих веществ на компоненты природной среды. Достижение указанной цели связано с решением целого ряда новых задач, включающих:

- анализ существующих теоретических представлений о ландшафтном подходе применительно к проблеме восстановления природных свойств нарушенных водных объектов;

- разработку классификации отходов, как источников распространения загрязняющих веществ, образующихся в результате производственно-технологической деятельности человека, с учетом их влияния на компоненты природной среды и воздействия на экологическое состояние водных объектов;

- разработку классификации стоковой аккумуляции загрязнений в водных объектах, с учетом ландшафтного подхода;

- изучение миграции техногенных веществ в ландшафтно-геохимических системах и анализ процессов самоочистки водных объектов с учетом их ассимилирующей способности;

- изучение способов снижения негативного воздействия источников сосредоточенного (импактного) и рассредоточенного (диффузионного) распространения загрязняющих веществ на компоненты природной среды;

- научное обоснование методов рекультивации и восстановления водных объектов, направленных на поддержание в них ассимилирующих процессов и повышение качества воды.

Методология исследований. Исследования базировались на методах системного анализа и проведения теоретических, лабораторных и полевых исследований. В качестве изучаемой системы рассматривались малые водные объекты, как природно-техногенные элементы в составе природных ландшафтов.

Научная новизна работы Научная новизна работы заключается в применении ландшафтно-геосистемного подхода к решению проблемы рекультивации и восстановления нарушенных антропогенной деятельностью водосборов, малых водных объектов и загрязненных участков. На основе большого комплекса теоретических и экспериментальных исследований получены новые научно-методические и практические результаты, выносимые на защиту:

1. Основные закономерности воздействия загрязняющих веществ на различные компоненты ландшафта в границах водосбора.

2. Предложена классификация водных объектов, рассматриваемых в качестве элементов конечной стоковой аккумуляции, с учетом ландшафтно-геосистемного подхода.

3. Усовершенствована, на основе экспериментальных исследований, модель миграции загрязняющих веществ в различных компонентах ландшафта.

4. Предложены принципиально новые методы и способы предупреждения загрязнения окружающей среды в местах размещения отходов.

5. Сформулированы требования к объемам и видам работ, проводимых в составе инженерно-экологических исследований, необходимые для комплексной оценки экологической ситуации в зонах расположения источников сосредоточенного загрязнения природной среды.

6. Разработаны методы, способы и технологии восстановления водных объектов и рекультивации загрязненных участков на водосборах в зависимости от их экологического состояния. Отдельные способы снижения техногенной нагрузки на компоненты природной среды защищены патентами на изобретения.

Практическая значимость работы. На основании выполненных теоретических и экспериментальных исследований разработана и обоснована общая схема снижения воздействия антропогенных загрязняющих веществ на компоненты природно-техногенных ландшафтов, включая водные объекты.

Выводы по главе 5

1.Водные объекты являются конечным звеном аккумуляции большей части подвижных токсичных веществ, а также продуктов ветровой и водной эрозии в ландшафтно-геохимических системах. Миграция вещества между блоками и внутри блоков идет во всех фазовых состояниях, часто с переходом из одной фазы в другую.

2. Существенный ущерб природной среде и водным объектам наносит неорганизованный сброс загрязняющих веществ на рельеф местности при природопользовании.

В условиях села наибольшее количество загрязняющих веществ поступает с орошаемых и осушаемых земель, с территорий животноводческих ферм и птицефабрик, с эродированных и эрозионно-опасных земель сельскохозяйственного назначения.

В городских условиях это с полей фильтрации очистных сооружений, а также с площадей природопользователей, в зависимости от степени урбанизации территорий и ее функционального использования.

3.3а неорганизованный сброс загрязняющих веществ на рельеф местности с природопользователей взымается плата, размер которой устанавливается в зависимости от норматива сброса: в пределах предельно допустимого норматива сброса, в пределах установленного лимита сброса и сверхлимитного сброса загрязняющих веществ. Максимальные ставки и повышающиеся тарифы применяют к природопользователям, которые осуществляют сверхлимитные сбросы загрязняющих веществ на рельеф местности и не проводят природоохранных мероприятий и работ. При проведении природоохранных мероприятий и работ плата за несанкционированные сбросы загрязняющих веществ резко сокращаются, что позволяет на ряду, с уменьшением антропогенной нагрузки на природную среду, улучшить экономическую ситуацию природопользователя и достичь одного из следующих результатов:

- стабилизации состояния природного комплекса;

- улучшения состояния природного комплекса;

- восстановления утраченных элементов или полного объема природного комплекса.

5. Экологические проблемы и здоровье человека. Изменение демографической структуры человечества. Урбанизация и связанный с ней рост негативных влияний на человека.

Химические загрязнения среды и здоровье человека.

В настоящее время хозяйственная деятельность человека все чаще становится основным источником загрязнения биосферы. В природную среду во все больших количествах попадают газообразные, жидкие и твердые отходы производств. Различные химические вещества, находящиеся в отходах, попадая в почву, воздух или воду, переходят по экологическим звеньям из одной цепи в другую, попадая в конце концов в организм человека.