Экологические особенности лесов. Что такое экология
Тема: Экологические особенности животных по отношению к температуре.
Цели:
- Показать различные приспособления животных к температуре, как экологическому фактору.
- Научить отличать холоднокровных и теплокровных животных.
- Развивать познавательные интересы и логическое мышление.
- Формировать правильное отношение к природе.
Оборудование: карта «Природные зоны мира», мультимедийный проектор для просмотра презентации , карточки с заданиями, раздаточный материал.
Ход урока
1. Организационная часть.
–Здравствуйте, ребята! Садитесь!
2. Сообщение темы и целей урока.
–На прошлых уроках экологии вы уже узнали, что такое экологические факторы, как они влияют на живые организмы, какие особенности имеют животные в связи с воздействием этих экологических факторов. Посмотрите на тему нашего урока. Какие ассоциации у вас возникают, когда вы её читаете? Что мы сегодня будем изучать?
(ОТВЕТЫ УЧАЩИХСЯ)
– Вы знаете много! И ясно, дружок,
Что будет сейчас для вас важный урок!
– Перед нами стоит несколько задач! Необходимо выяснить, какие температурные условия на нашей планете, какие группы животных выделяют в связи с влиянием температуры и самое главное, как приспосабливаются животные к различным температурам.
– Откройте свои тетради и запишите число и тему урока.
III. Изучение нового материала.
1. Рассказ учителя с элементами беседы.
– Так какие же температурные условия на нашей планете?
Горы, пустыни, саванны, леса,
Реки, озёра, поля и моря.
Как ты огромна планета моя!
Как ты загадочна наша Земля!
– Посмотрите на карту «Природные зоны мира». Из уроков географии вы уже знаете, что выделяют разные природные зоны. Подумайте, по каким критериям их выделяют?
(ОТВЕТЫ УЧАЩИХСЯ)
– Они изображены разным цветом. Наиболее жаркие территории расположены вблизи экватора – это тропики и субтропики .
– Каким цветом это показано на карте?
(ОРАНЖЕВЫМ)
– Верно. А ведь этот цвет в изобразительном искусстве относят к тёплым цветам !
– А вот здесь показаны наиболее холодные зоны – вблизи полюсов – это приполярные области. Какой цвет здесь применяют?
(ФИОЛЕТОВЫЙ)
– Правильно! Его относят к группе холодных цветов !
– А между ними лежат области с умеренной температурой . Они показаны нам зелёным цветом.
Планета огромна!
Где влажно, где жарко!
Где холод ужасный
И сильный мороз.
И нет уголка на огромной планете
Где кто-нибудь выжить совсем бы не смог!
(ПО ХОДУ ЧТЕНИЯ СТИХОТВОРЕНИЯ ДЕМОНСТРИРУЮ ВИДЫ ПРИРОДЫ)
– Животные обитают практически во всём температурном диапазоне, который представлен на планете. Раковинные амёбы встречаются при + 58 °С, личинки многих двукрылых могут жить при температуре около + 50 °С. Обитающие высоко в горах щетинохвостки, ногохвостки и клещи прекрасно выживают при температуре ночью около – 10 °С. Науке известен нелетающий комар – дергун, который обитает на склонах Гималаев. Он сохраняет активность даже при температуре –16 °С. В теле животного постоянно происходит обмен веществ. Его интенсивность зависит от температуры тела животного. В то же время обмен веществ обеспечивает животное энергией. На температуру тела животных оказывает влияние температура окружающей среды. При слишком сильной жаре или при слишком сильном холоде животное погибает.
2. Работа с учебником.
– Температура, как экологический фактор, конечно же, влияет на живые организмы, и в зависимости от этого выделяют две группы животных: холоднокровные и теплокровные.
(ФОРМИРУЮ СХЕМУ НА ДОСКЕ)
– Ребята, запишите в тетрадь схему.
– ХОЛОДНОКРОВНЫЕ … ТЕПЛОКРОВНЫЕ
– Это сложные прилагательные, образованные путём сложения 2-х корней: холодный и кровь, тёплый и кровь.
– Что означают эти термины?
(ОТВЕТЫ УЧАЩИХСЯ)
–А как об этом сказано в учеб нике?
– Откройте учебники. Найдите § 12 на стр. 31 4 абзац сверху. Прочитайте определение.
(ОТВЕТЫ УЧАЩИХСЯ)
– Верно. К группе холоднокровных относят – всех беспозвоночных, рыб, земноводных и пресмыкающихся.
– Переверните страницу учебника и найдите 2 абзац снизу. Прочитайте определение курсивом. (ОТВЕТЫ УЧАЩИХСЯ)
– К группе теплокровных животных относятся только птицы и млекопитающие. (ПО ХОДУ ОБЪЯСНЕНИЯ ДОПОЛНЯЮ РАНЕЕ СФОРМИРОВАННУЮ СХЕМУ). Запишите это в тетрадь.
– Обратите внимание на схему. Почему я использую при обозначении холоднокровных животных синий цвет, а при обозначении теплокровных красный?
(ОТВЕТЫ УЧАЩИХСЯ)
– Верно, сегодня на уроке мы будем использовать синий цвет для обозначения низких температур и холоднокровных животных, а красный цвет для обозначения высоких температур и теплокровных животных.
– Возьмите карандаши и выделите термины в тетради.
– Назовите животных, которых мы можем отнести к группе теплокровных.
– А животных, которых можно отнести к группе холоднокровных?
3. Работа в малых группах.
– Ребята, предлагаю объединиться в группы по 5 человека. Для этого ребятам с третьих парт придётся пересесть. У вас на столах лежат пакеты с заданиями. Вам необходимо, определить к какой группе относятся данные животные. Карточек, как и вас 5, и кружочков около животного тоже 5. Каждый заполняет 1 кружок и передаёт следующему. На пакете напишите свои фамилии и запомните порядковый номер. Каждый раскрашивает только кружок со своим порядковым номером. Используем цвета для теплокровных – красный, а холоднокровных – синий. По полученным результатам вы примете единственно верное решение. Кроме того, необходимо подумать, где обитает данное животное. Работу нужно сделать быстро! Даю вам минуту на обсуждение! Приступайте! Время пошло!
(ВКЛЮЧАЮ МУЗЫКУ И ВИДЕО ИЗОБРАЖЕНИЯ ПРИРОДЫ)
– Та группа, которая закончит работу, поднимите руку.
(ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ РАБОТЫ)
– А, теперь, давайте расселим наших животных на карте.
(РЕБЯТА НАЗЫВАЮТ ЖИВОТНОГО, ГОВОРЯТ К КАКОЙ ГРУППЕ ЕГО ОТНЕСЛИ, НАЗЫВАЮТ МЕСТО ЕГО ОБИТАНИЯ И РАСПОЛАГАЮ ИХ НА КАРТЕ).
– Посмотрите теперь на карту, ребята! В зонах с низкой температурой обитают как теплокровные так и холоднокровные. И в зонах с высокой температурой так же обитают представители этих двух групп.
4. Работа с мультемидийным проектором.
– Как же животные приспосабливаются к жизни в различных условиях?
ШАГ 1.
На экране появляется изображение ящерицы.
– Что за животное здесь показано? К какой группе его можно отнести?
(ОТВЕТЫ УЧАЩИХСЯ)
– Пустынная игуана с утра когда ещё не жарко окрашена в более тёмные тона, а по мере усиления солнечного тепла она бледнеет. Как вы думаете, почему так происходит?
(ТЁМНАЯ ОКРАСКА СПОСОБСТВУЕТ ПОГЛОЩЕНИЮ ВНЕШНЕГО ТЕПЛА, А СВЕТЛЫЙ ТОН ОТРАЖАЕТ СОЛНЕЧНОЕ ИЗЛУЧЕНИЕ.)
– Таким образом с помощью изменения окраски в течении суток черепаха приспособилась переносить изменения температур. Таким же приспособлением пользуется и пустынная черепаха.
На экране появляется надпись: Изменение окраски тела.
ШАГ 2.
На экране появляется изображение лягушки и крокодила.
– Кто изображён на экране? К какой группе относятся данные животные?
(ОТВЕТЫ УЧАЩИХСЯ)
– А где могут обитать эти животные? Поскольку эти животные холоднокровные, им так же приходится приспосабливаться к изменению температуры в течении суток. Они это делают при помощи изменения двигательной активности. При понижении температуры холоднокровные становятся активнее.
(ОТВЕТЫ УЧАЩИХСЯ)
На экране появляется надпись: Изменение двигательной активности при колебаниях температуры в течении суток.
ШАГ 3.
На экране появляется изображение черепахи.
–А это пустынная черепаха. При сильном повышении температуры воздуха у неё резко возрастает отделение слюны. Вытекая изо рта, она смачивает нижнюю часть головы, шею и конечности – так черепаха охлаждается. Многие животные чтобы избежать перегрева закапываются в песок или наоборот стараются найти какую-нибудь возвышенность и забраться на неё, т.к. песок очень сильно нагревается. Таким образом здесь на помощь приходят поведенческие манёвры.
На экране появляется надпись: Поведенческие маневры.
ШАГ 4.
На экране появляется изображение виноградная улитка и медведь.
– Посмотрите на это изображение, что может объединять таких разных животных? А всё дело в том, чтобы избежать неблагоприятные для них температуры они впадают в спячку и оцепенение. Кроме моллюсков в оцепенение способны впадать рыбы, амфибии. А какие животные, обитающие в нашей местности способны впадать в спячку зимой? (Ежи, землеройки, барсуки, суслик и т.д. )
На экране появляется надпись: Спячка, оцепенение при сезонных изменениях температуры.
ШАГ 5.
На экране появляется изображение группа пингвинов.
– Посмотрите на изображение. Это пингвины.
(ОТВЕТЫ УЧАЩИХСЯ)
– Сейчас мне понадобится 10 самых смелых помощников. Прошу вас, ребята, выйдите к доске!
(ВЫХОДИТ ГРУППА РЕБЯТ, РАЗДАЮ ИМ ШАПОЧКИ И ВСЕ ВМЕСТЕ ПЫТАЕМСЯ ПРОДЕМОНСТРИРОВАТЬ ДВИЖЕНИЯ ПИНГВИНОВ).
– Мы сейчас изобразим с вами поведение в группе пингвинов.
Ребята встаньте близко друг к другу и образуйте внешний и внутренний круг.
Именно таким способом строятся пингвины. Так они стоят какое-то время, переминаясь с ноги на ногу. Затем они двигаются по кругу, шагая влево или вправо. Позже те пингвины, что были внутри группы выходят в наружный круг, а те оказываются внутри группы. И опять стоят и топчутся на месте и снова через определённое время меняются местами. Так они греются.
– Какой же вывод можно сделать, что это за приспособление?
(ОТВЕТЫ УЧАЩИХСЯ)
На экране появляется надпись: Образование групп животных при понижении температуры.
ШАГ 6.
На экране появляется изображение белого медведя и бурого и сразу же надпись: Чем жарче климат, тем меньше масса тела.
– Здесь вы видите представителей одного класса и даже одного отряда, но обитают они в разных условиях. Это, конечно же отражается на их внешнем облике. Эти особенности были сформулированы так: Чем жарче климат, тем меньше масса тела! В экологии это получило название правила Бергмана, по фамилии ученого, который его сформулировал.
ШАГ 7.
На экране появляется изображение лисиц и песца и сразу же появляется надпись: Чем холоднее климат, тем короче выступающие части тела (уши, хвост, лапы). Правило Алена.
– Здесь тоже действует правило, но какое? Давайте представим себя на минуту учёными-исследователями и попытаемся это правило сформулировать. Здесь показаны лисичка Фенек, обыкновенная лисица и песец. Обитают они в различных климатических условиях. НАЗЫВАЮ ТЕМПЕРАТУРНЫЕ ГРАНИЦЫ,
– Что можно сказать об отличительных особенностях внешнего вида этих животных?
(ОТВЕТЫ УЧАЩИХСЯ)
– Ребята, а действует в этом случае правило Бергмана?
ШАГ 8.
На экране появляется изображение птицы, медведя, моржа.
–Может быть, кто-то догадался почему эти животные здесь объединены? Посмотрите на фон. он синий, а это значит мы здесь рассматриваем приспособление к низким температурам.
(ОТВЕТЫ УЧАЩИХСЯ)
На экране появляется надпись: Наличие защитного покрова.
ШАГ 9.
На экране появляется изображение собаки.
–Ребята, что обычно бывает с вами, когда вы пробежите кросс?
(ОТВЕТЫ УЧАЩИХСЯ)
– Верно, вы потеете, а собаки в силу своих физиологических особенностей не имеют потовых желёз. Как же они выходят из положение? Какое приспособление имеют они для того чтобы переносить высокие температуры?
(ВЫСОВЫВАЮТ ЯЗЫК)
На экране появляется надпись: Увеличение испарения при повышении температуры.
ШАГ 10.
– Итак, рассмотрев приспособления животных к различным температурным условиям, мы сформулировали следующие выводы:
На экране высвечиваются все тезисы.
– Вот мы и справились со всеми поставленными в начале урока задачами.
Задач было много,
Но все решены!
Но сколько ещё у вас впереди?
Узнать нужно столько!!!
Что знай – не ленись.
К познанию мира всегда ты стремись!
IV. Закрепление нового материала.
– А теперь давайте проверим результаты нашего совместного труда!
–Напомните, каким цветом мы сегодня обозначали теплокровных животных и холоднокровных.
– Посмотрите на экран. Определите кто здесь лишний и почему?
– У вас на столах лежат карточки с названиями животных, подчеркните теплокровных красным цветом, а холоднокровных синим цветом.
V. Итог урока.
(ВЫСВЕЧИВАЕТСЯ ИЗОБРАЖЕНИЕ ПЛАНЕТЫ И ЗВУЧИТ МУЗЫКА)
Как мир наш прекрасен!
Леса и сады, Журчит ручеёк,
Воды тихой реки!
Затихли деревни, дороги, поля,
И спит в колыбели Вселенной Земля.
Не будь же, дружок, ты к планете жесток,
Любой береги и цветок и листок,
Её охраняй, помогай ей трудом…
Земля среди звёзд наш единственный дом.
– Итак, ребята, наш урок подходит к концу. Посмотрите ещё раз на карту и вспомните, что температурный режим нашей планеты очень разнообразен, посмотрите на схему в тетради и вспомните каких животных мы относим к группе теплокровных и холоднокровных, и, наконец, вспомните какие всевозможные приспособления имеют животные для того, что бы переносить воздействие различных температур.
V I. Домашнее задание: §12.
Выставление оценок.
Сегодня на уроке хорошо работали _________________________ .
Экология (от греч. ойкос - дом и логос — учение) — наука о законах взаимодействия живых организмов со средой их обитания.
Основателем экологии считается немецкий биолог Э. Геккель (1834- 1919 гг.), который впервые в 1866 г. употребил термин «экология». Он писал: «Под экологией мы подразумеваем общую науку об отношении организма и окружающей среды, куда мы относим все "условия существования" в широком смысле этого слова. Они частично являются органической частично неорганической природы».
Первоначально этой наукой была биология, изучающая популяции животных и растений в среде их обитания.
Экология изучает системы уровня выше отдельного организма. Основными объектами ее изучения являются:
- популяция - группа организмов, относящихся к одному или сходным видам и занимающих определенную территорию;
- , включающая биотическое сообщество (совокупность популяций на рассматриваемой территории) и среду обитания;
- - область распространения жизни на Земле.
К настоящему времени экология вышла за рамки собственно биологии и превратилась в междисциплинарную науку, изучающую сложнейшие проблемы взаимодействия человека с окружающей средой. Экология прошла сложный и длительный путь к осознанию проблемы «человек — природа», опираясь на исследования в системе «организм — среда».
Взаимодействие Человека с Природой имеет свою специфику. Человек наделен разумом, и это дает ему возможность осознать свое место в природе и предназначение на Земле. С начала развития цивилизации Человек задумывался о своей роли в природе. Являясь, безусловно, частью природы, человек создал особую среду обитания, которая называется человеческой цивилизацией. По мере развития она все больше вступала в противоречие с природой. Сейчас человечество уже подошло к осознанию того, что дальнейшая эксплуатация природы может угрожать его собственному существованию.
Актуальность этой проблемы, вызванной обострением экологической обстановки в масштабах всей планеты, привела к «экологизации» — к необходимости учета законов и требований экологии — во всех науках и во всей человеческой деятельности.
Экологией в настоящее время принято называть науку о «собственном доме» человека — биосфере, ее особенностях, взаимодействии и взаимосвязи с человеком, а человека — со всем человеческим обществом.
Экология является не только интегрированной дисциплиной, где оказываются связанными физические и биологические явления, она образует своеобразный мост между естественными и общественными науками. Она не относится к числу дисциплин с линейной структурой, т.е. развивается не по вертикали — от простого к сложному, — она развивается по горизонтали, охватывая все более широкий круг вопросов из различных дисциплин.
Ни одна отдельная наука не способна решить все задачи, связанные с совершенствованием взаимодействия между обществом и природой, поскольку это взаимодействие имеет социальные, экономические, технологические, географические и другие аспекты. Решать эти задачи может лишь интегрированная (обобщающая) наука, какой и является современная экология.
Таким образом, из несамостоятельной дисциплины в рамках биологии экология превратилась в комплексную междисциплинарную науку - современную экологию — с ярко выраженной мировоззренческой составляющей. Современная экология вышла за пределы не только биологии, но и в целом. Идеи и принципы современной экологии имеют мировоззренческий характер, поэтому экология связана не только с науками о человеке и культуре, но и с философией. Столь серьезные изменения позволяют заключить, что, несмотря на более чем столетнюю историю экологии, современная экология — наука динамичная.
Цели и задачи современной экологии
Одной из главных целей современной экологии как науки является изучение основных закономерностей и развитие теории рационального взаимодействия в системе «человек — общество — природа», рассматривая человеческое общество как неотъемлемую часть биосферы.
Главнейшая цель современной экологии на данном этапе развития человеческого общества — вывести Человечество из глобального экологического кризиса на путь устойчивого развития, при котором будет достигнуто удовлетворение жизненных потребностей нынешнего поколения без лишения такой возможности будущих поколении.
Для достижения этих целей экологической науке предстоит решить ряд разнообразных и сложных задач, в том числе:
- разработать теории и методы оценивания устойчивости экологических систем на всех уровнях;
- исследовать механизмы регуляции численности популяций и биотического разнообразия, роли биоты (флоры и фауны) как регулятора устойчивости биосферы;
- изучить и создать прогнозы изменений биосферы под влиянием естественных и антропогенных факторов;
- оценивать состояния и динамики природных ресурсов и экологических последствий их потребления;
- разрабатывать методы управления качеством окружающей среды;
- формировать понимание проблем биосферы и экологическую культуру общества.
Окружающая нас живая среда не является беспорядочным и случайным сочетанием живых существ. Она представляет собой устойчивую и организованную систему, сложившуюся в процессе эволюции органического мира. Любые системы поддаются моделированию, т.е. можно предсказать, как та или иная система отреагирует на внешнее воздействие. Системный подход — основа изучения проблем экологии.
Структура современной экологии
В настоящее время экология разделилась на ряд научных отраслей и дисциплин , подчас далеких от первоначального понимания экологии как биологической науки об отношениях живых организмов с окружающей средой. Однако в основе всех современных направлений экологии лежат фундаментальные идеи биоэкологии , которая сегодня представляет собой совокупность различных научных направлений. Так, например, выделяют аутэкологию, исследующую индивидуальные связи отдельного организма со средой; популяционную экологию , занимающуюся отношениями между организмами, которые относятся к одному виду и живут на одной территории; синэкологию , комплексно изучающую группы, сообщества организмов и их взаимосвязи в природных системах (экосистемах).
Современная экология представляет собой комплекс научных дисциплин. Базовой является общая экология , изучающая основные закономерности взаимоотношений организмов и условий среды. Теоретическая экология исследует общие закономерности организации жизни, в том числе в связи с антропогенным воздействием на природные системы.
Прикладная экология изучает механизмы разрушения биосферы человеком и способы предотвращения этого процесса, а также разрабатывает принципы рационального использования природных ресурсов. Прикладная экология базируется на системе законов правил и принципов теоретической экологии. Из прикладной экологии выделяются следующие научные направления.
Экология биосферы , изучающая глобальные изменения, происходящие на нашей планете в результате воздействия хозяйственной деятельности человека на природные явления.
Промышленная экология , изучающая влияние выбросов предприятий на окружающую среду и возможности уменьшения этого влияния путем совершенствования технологий и очистных сооружений.
Сельскохозяйственная экология , изучающая способы получения сельскохозяйственной продукции без истощения ресурсов почвы при сохранении окружающей среды.
Медицинская экология, изучающая болезни человека, связанные с загрязнением окружающей среды.
Геоэкология , изучающая строение и механизмы функционирования биосферы, связь и взаимосвязь биосферных и геологических процессов, роль живого вещества в энергетике и эволюции биосферы, участие геологических факторов в возникновении и эволюции жизни на Земле.
Математическая экология моделирует экологические процессы, т.е. изменения в природе, которые могут произойти при изменении экологических условий.
Экономическая экология разрабатывает экономические механизмы рационального природопользования и охраны окружающей среды.
Юридическая экология разрабатывает систему законов, направленных на защиту природы.
Инженерная экология - сравнительно новое направление экологической науки, изучает взаимодействия техники и природы, закономерности формирования региональных и локальных природно- технических систем и способы управления ими в целях защиты природной среды и обеспечения экологической безопасности. Она обеспечивает соответствие техники и технологии промышленных объектов экологическим требованиям
Социальная экология возникла совсем недавно. Лишь в 1986 г. во Львове состоялась первая конференция, посвященная проблемам этой науки. Наука о «доме», или месте обитании социума (человека, общества), изучает планету Земля, а также космос — как жизненную среду социума.
Экология человека - часть социальной экологии, рассматривающая взаимодействие человека как биосоциального существа с окружающим миром.
- одно из новых самостоятельных ответвлений экологии человека - наука о качестве жизни и здоровье.
Синтетическая эволюционная экология — новая научная дисциплина, включающая частные направления экологии — общую, био-, гео- и социальную.
Краткий исторический путь развития экологии как науки
В истории развития экологии как науки можно выделить три основных этапа. Первый этап - зарождение и становление экологии как науки (до 1960-х годов), когда накапливались данные о взаимосвязи живых организмов со средой их обитания, были сделаны первые научные обобщения. В этот же период французский биолог Ламарк и английский священник Мальтус впервые предупреждают человечество о возможных негативных последствиях воздействия человека на природу.
Второй этап - оформление экологии в самостоятельную отрасль знаний (после 1960-х до 1950-х годов). Начало этапа ознаменовалось выходом в свет работ русских ученых К.Ф. Рулье, Н.А. Северцева, В.В. Докучаева, впервые обосновавших ряд принципов и понятий экологии. После исследований Ч. Дарвина в области эволюции органического мира немецкий зоолог Э. Геккель первый понял, что Дарвин называл «борьбой за существование», представляет собой самостоятельную область биологии, и назвал ее экологией (1866 г.).
Как самостоятельная наука экология окончательно оформилась в начале XX столетия. В этот период американский ученый Ч. Адаме создал первую сводку по экологии, публикуются и другие важные обобщения. Крупнейший русский ученый XX в. В.И. Вернадский создает фундаментальное учение о биосфере.
В 1930-1940-е годы сначала английский ботаник А. Тенсли (1935 г.) выдвинул понятие «экосистема» , а несколько позжеВ. Я. Сукачев (1940 г.) обосновал близкое ему представление о биогеоценозе.
Третий этап (1950-е годы — до настоящего времени) — превращение экологии в комплексную науку, включающую в себя науки об охране окружающей человека среды. Одновременно с развитием теоретических основ экологии решались и прикладные вопросы, связанные с экологией.
В нашей стране в 1960-1980-е годы практически ежегодно правительство принимало постановления об усилении охраны природы; были изданы земельный, водный, лесной и иные кодексы. Однако, как показала практика их применения, они не дали требуемых результатов.
Сегодня Россия переживает экологический кризис: около 15% территории фактически являются зонами экологического бедствия; 85% населения дышат воздухом, загрязненным существенно выше ПДК. Растет число «экологически обусловленных» заболеваний. Наблюдается деградация и сокращение природных ресурсов.
Аналогичное положение сложилось и в других странах мира. Вопрос о том, что произойдет с человечеством в случае деградации природных экологических систем и утраты биосферой способности поддерживать биохимические циклы, становится одним из наиболее актуальных.
Экологическая характеристика
Экологическая характеристика - это отношение организма к комплексу экологических факторов, или условий среды. Сами экологические факторы можно определить как динамичные элементы природной, или окружающей, среды, влияющие на активность живых организмов, их жизнедеятельность. Другими словами, без наличия любого экологического фактора невозможна нормальная жизнь организма, вплоть до летального исхода; так что экологические факторы - это условия жизни растений, животных и человека.
Набор экологических факторов для растений включает следующие группы: космические (о Солнце говорилось в начале книги), абиотические и биотические факторы. К абиотическим факторам относятся климатические (свет, тепло, влага, воздух), почвенные, орографические (определяемые рельефом). Биотические факторы связаны с воздействием живых организмов друг на друга: влиянием деятельности людей на растения (косьба на лугах, рубка леса, обработки посевов препаратами и пр.), животных на растения (на пастбищах, влияние насекомых-опылителей, вредителей растений и др.). Считается, что все экологические факторы равнозначны для организмов, в том числе и для растений. Принципиально это так, поскольку каждый фактор определят возможность жизни. Если же учитывать время, в течение которого организм может выживать без отдельно взятого фактора, то проявляется определенное различие в значении факторов. Так, без света растение может находиться но нескольку часов в день (ночью), но без тепла (при заморозке) - только несколько минут или даже секунд (при сильном понижении температуры); дефицит воды одни растения переносят сутками (а в пустынях - практически в течение всего периода вегетации), а другие - только в течение немногих часов. Оценки значимости факторов различаются и в мире животных.
Например, без воздуха они могут прожить лишь минуты или даже секунды, без достаточного количества тепла - часы, а иногда только секунды (но некоторые животные в зимней спячке проводят по нескольку месяцев, приспособившись к особенному тепловому режиму), без воды и пищи - по нескольку суток. В общем же, комплекс экологических факторов жизненно необходим организмам, в частности, для растений чрезвычайно важны космические, все климатические и почвенные факторы.
Следует отметить незаменимость экологических факторов. Например, дополнительным снабжением водой не восполнить дефицит того или иного питательного элемента в почве или недостаток тепла и т. д. Вместе с тем, некоторое улучшение условий произрастания растений все-таки наблюдается, если при дефиците одних факторов или одного фактора другие будут предоставляться растению в достаточно полном объеме, без дефицита. И все же полной замены одного экологического фактора другим достичь невозможно.
Разнообразие необходимых уровней экологических факторов, их сочетание, дефицит и излишки отражены в одном из основных, обобщающем все такие показатели, законе экологии, сформулированном американским экологом В. Шелфордом в работах 1911-1915 гг. Этот закон называют законом Шелфорда, или законом толерантности. Суть его такова: отсутствие или невозможность процветания любого организма определяется недостатком или избытком в качественном, и количественном смыслах (показателях) любого из факторов, уровень которого может оказаться близким к пределам толерантности, то есть к пределам, переносимым данным организмом (от лат. Шегапйэ - «терпение»).
Приспособленность организмов к определенным условиям, в которых возможен их жизненный цикл, выражается разницей между минимальным и максимальным показателями по каждому экологическому фактору. Такой диапазон, или зона, между приемлемыми для жизни уровнями факторов называется пределами толерантности, то есть границами условий, в которых организм проходит весь цикл развития и может выжить. У каждого вида организмов (растений, животных, человека) диапазоны индивидуальны и отличаются от диапазонов других организмов (хотя у некоторых видов такие зоны могут быть сходными, в отдельных случаях почти совпадающими).
Заметим, что индивидуальные экологические характеристики имеют не только представители разных видов, но и формы организмов в пределах одного вида, например, разные сорта конкретного вида растений (на этих отличиях строятся и сортовые агротехники возделывания). Это можно проиллюстрировать и на примере людей с разными уровнями здоровья и тренированности: некоторые могут переносить дефицит факторов и перегрузки, которые очень трудно перенести обычным людям. Каждый легко может представить разницу пределов толерантности слабого, болезненного человека и тренированного закаленного спортсмена или космонавта, испытателя. После землетрясений под завалами находили выжившими через много дней слабых женщин, а иногда и стариков. Но это уже индивидуальные особенности людей и специфика обстоятельств.
И еще пояснения к основному закону: любой из факторов, приближающийся по уровню к границам толерантности (не имеет значения - к экологическому максимуму или минимуму), ограничивает условия нормального развития организма и называется лимитирующим фактором. Количественный показатель фактора, при котором организм развивается нормально и «процветает», называется оптимальным уровнем (от лат. орйтт - «наилучший»).
Очень важно то, что и по оптимуму для каждого экологического фактора существует диапазон показателей, и чем шире он у того или иного организма (растения или животного), тем более приспособлен организм к меняющимся условиям. Так что, оптимум -г это не определенная точка на шкале показателей, а именно зона, оптимальные условия, при которых природой предоставлена организму возможность нормально развиваться. При отсутствии диапазона оптимальных условий живые организмы погибали бы при малейших отклонениях условий от оптимального уровня.
Оптимальные уровни каждого фактора для одного и того же организма могут меняться («смещение оптимума»). Это означает смену требований организма к условиям как в разные периоды развития (в разные фазы роста), так и в зависимости от конкурентных взаимоотношений с другими организмами, но особенно от уровня других экологических факторов: при благоприятном сочетании факторов (когда каждый из них близок к оптимальному уровню, бездефицитен) все они используются организмом наиболее эффективно и экономично. Это очень важно, в частности, для практики возделывания растений: применяя агрономические приемы, можно добиться наиболее рационального использования условий среды растениями в посевах, что всегда приводит к повышению урожайности. В этом заключается экологическая суть агрономии: растение необходимо обеспечивать оптимальными уровнями всех экологических факторов в течение всего периода развития данного растения. Понятно, что для достижения наилучшего результата совершенно необходимо знать экологические характеристики возделываемых растений и их изменения в течение всего цикла развития растения.
Подчеркну также, что качество фактора (его качественная характеристика) определяется не только внутренней сущностью и особенностями данного фактора (составом света, воздуха, воды, почвы), но и равномерностью его поступления: растениям требуется без дефицитность в течение всего периода активной вегетации. В связи с этим существенное отрицательное влияние на растения оказывают колебания погодных условий (периоды с возвратом холодов, периоды с отсутствием осадков и др.) и неравномерность снабжения растений питательными веществами (при невыполнении научных рекомендаций по правильному применению удобрений).
Для получения наглядного представления о законе толерантности удобно рассмотреть схему, на которой отражено действие данного закона для разных организмов.
На схеме показаны в виде секторов основные экологические факторы для растений. Здесь требуются короткие пояснения. За счет наличия минеральных соединений в почве осуществляется питание растений. Поэтому каждый из элементов, необходимых растениям (азот, фосфор, калий, кальций, сера и ряд других), является экологическим фактором так же, как и каждое физическое свойство почвы (содержание в ней влаги, воздуха, плотность сложения и др.), поскольку каждый из этих факторов влияет на условия жизни растений в почве. Итак, все химические и физические свойства почвы - это экологические почвенные факторы.
Очевидно отличие растений от животных (II) и человека (III): эти организмы получают питание не из почвы и воздуха, как растения, а используют в пищу растения и животных (органические вещества).
Здесь уместно дать еще два экологических термина: экологическая ниша и цепи питания. Под экологической нишей понимают комплекс экологических факторов между минимальными и максимальными показателями для конкретного организма. Другими словами, более обобщенно, это совокупность характеристик, показывающая положение вида в экосистеме. Именно в пределах своей индивидуальной экологической ниши развивается, размножается и живет любой вид.
§ 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.
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.
