Экологические особенности населенных пунктов. Экологические особенности растений

Выше отмечалась активная роль организмов в их взаимоотношениях со средой. Поэтому необходимо рассмотреть экологические особенности животных и растений.

Абиотические и биотические факторы, действующие в единстве на живой организм в любых условиях, характеризуются определенным закономерным проявлением в различных средах жизни. Но и каждый вид, будучи качественно-определенным состоянием живой природы, отличается своими требованиями. к среде. В то же время могут быть выделены группы видов, имеющие в том или ином отношении экологическое сходство.

Экология микроорганизмов. Хотя микробы по существу относятся к растениям, но по ряду своих свойств они столь своеобразны, что обычно выделяются в особую группу организмов, а наука, их изучающая, - микробиология-давно уже обособилась в самостоятельную биологическую дисциплину.

Бактерии представляют собой мельчайшие, невидимые невооруженным глазом растения, состоящие из одной или нескольких клеток. Бактерии не являются ахроматинобионтами, «примитивными цитодами» в смысле Геккеля. Своеобразной особенностью бактерий, как относительно примитивных органических существ, является постоянное присутствие нуклеиновых веществ в клетке.

Величина микробов колеблется от 100 до 2-5 микронов, а у вирусов исчисляется миллимикронами (Петерсон, 1953). По форме бактерии разделяются на три основные группы: палочковидные - бациллы, шаровидные - кокки («цепочки» - стрептококки) и штопорообразные - спириллы («запятые» - вибрионы).

Бактерии в большом количестве встречаются в воздухе, воде, почве, на поверхности и внутри организмов. Количество бактерий в разных средах характеризуется следующими цифрами: воздух 0, 01 экз. /см 3 вода 10-20 млн. /см 3 почва 100 тыс. - 1 млрд. /см 3

Размножаются бактерии делением. При благоприятных условиях температуры и наличии пищи деление может происходить через каждые 0, 5 часа. В итоге такой прогрессии размножения один экземпляр через сутки дает 115 000 млрд. бактерий. Бактерии размножаются так быстро, как ни одно другое живое существо.

Вырабатываемые бактериями вещества могут быть вредными (токсины) или полезными человеку (ферменты). Бактериология и иммунология разрабатывают вопросы защиты организмов от бактерий, а ряд отраслей промышленности (пищевая, кожевенная и др.) и сельское хозяйство используют полезную деятельность бактерий.

Огромна роль бактерий в круговороте веществ, который совершается в природе. Зеленые растения, или продуценты, синтезируют из минеральных солей (почвы и воды) и углекислого газа (воздуха, воды), при участии солнечной энергии, сложные органические вещества - белки, жиры и углеводы. Консументы, т. е. различные растительноядные и плотоядные животные, переводят эту первичную продукцию в промежуточную и конечную продукцию. После отмирания растений и животных их трупы подвергаются процессу гниения и брожения при участии бактерий, или редуцентов.

В результате вновь образуются минеральные соли и газы, поступающие при разложении организмов обратно в неорганическую природу. Таким образом, бактерии являются необходимым звеном в общем круговороте веществ, делая возможным существование и развитие настоящей растительной и животной жизни на Земле. Известно значение микроорганизмов как фактора урожайности растений.

Плодородие почвы зависит не только от минеральных веществ, но и от микрофлоры, принимающей активное участие во всех важнейших процессах, протекающих в почве и создающих благоприятные условия питания растений. Микроорганизмы участвуют в подготовке пищи для растений, в создании условий для ее усвоения растениями и, наконец, непосредственно участвуют в снабжении растений питательными веществами.

Вес тел микробной, главным образом бактериальной, массы в поверхностном слое 1 га плодородной почвы составляет около 5- 7 т, а если учесть непрерывное размножение и обновление этого населения, то за период вегетации ее вес достигнет десятков тонн на гектар (Самойлов, 1957).

Бактерии играют большую роль в биологической производительности водоемов. Это установлено для важного в рыбопромысловом отношении Северного Каспия (Осницкая, 1954; Жукова, 1955 и др.) и других бассейнов. Сток р. Волги отражается на распределении, численности и биомассе бактерий в море. В придельтовой части моря количество бактерий достигает 2-2, 5 млн. на 1 мл воды, а по мере удаления в открытое море оно падает до 100-300 тыс. на 1 мл. Биомасса бактерий: в районе дельты Волги составляет 470-600 мг в 1 м 3 .

Количество бактерий на 1 г грунта Северного Каспия колеблется от сотен миллионов до нескольких миллиардов. Наибольшей величины биомасса бактерий достигала в дельтах рек Волги и Урала и непосредственно после паводка 1951 г. равнялась 50-52 г/м 2 дна в слое толщиной 1 см. В более богатом органическими веществами илистом грунте количество бактерий больше, чем в песчаном грунте.

По вопросу о виде и взаимоотношении микробов со средой в микробиологии существуют два противоположных направления: мономорфизм и плеоморфизм.

Теории мономорфизма и плеоморфизма трактуют вопросы видообразования и изменчивости организмов односторонне и идеалистически. Господство консервативных идей в микробиологии тормозило развитие этой науки. Однако уже с конца прошлого столетия начали накапливаться материалы по изменчивости микробов, позволяющие преодолеть односторонность указанных противоположных концепций.

Л. Пастер показал возможность направленного изменения свойств микроорганизмов и на этой основе разработал методы приготовления вакцин. Н. Ф. Гамалея в 1888 г. обнаружил значительною изменчивость у открытого им мечниковского вибриона. Уделяя большое внимание проблеме изменчивости и видообразования, Гамалея одним из первых доказал возможность превращения одного вида микробов в другой. И. И. Мечников выяснил значение микробных ассоциаций, их симбиоз и антагонизм. В 1909 г. он писал: «Именно в области микробиологии была доказана возможность изменения природы бактерий путем изменения внешних условий, причем можно добиться стойких изменений, передаваемых по наследству». Аналогичные высказывания имеются в работах С. Н. Виноградского, Л. С. Ценковского, Д. И. Ивановского, В. Л. Омелянского и других отечественных микробиологов, но лишь после победы в биологии взглядов И. В. Мичурина началась подлинная перестройка микробиологии на диалектико-материалистической основе.

Работы, проведенные микробиологами за последнее время, дали возможность выявить ряд закономерностей и причин, обусловливающих процессы изменчивости и видообразования, и сделать некоторые обобщающие выводы по данной проблеме. Большое значение в этом отношении имеет конференция по направленной изменчивости и селекции микроорганизмов, проведенная Академией наук России в конце 1951 г.

А. А. Имшенецкий (1952) убедительно показывает, что несостоятельность прежней и современной буржуазной микробиологии коренится в недоучете значения основного закона биологии. Новые формы микробов изучались морфологически, но не обращалось внимание на их физиологию, требования ими определенных условий жизни (последние оставались унифицированными в лаборатории).

Для наследственности и изменчивости микробов характерен ряд особенностей, отличающих их от высших растений. Важнейшими являются следующие (по Имшенецкому):

1. У подавляющего большинства микроорганизмов, в том числе бактерий и практически важных дрожжеподобных и плесневых грибов, половой процесс отсутствует. Имеет место вегетативное размножение организмов, у которых возможно изменение свойств с помощью процессов, близких к вегетативной гибридизации.

2. Наследственность у микроорганизмов не менее устойчива, чем у высших растений, и так как большинство бактерий полностью лишено ядра и хромосом, то этот факт сам по себе является прекрасной иллюстрацией несостоятельности хромосомной теории наследственности.

3. Исключительная быстрота размножения позволяет многократно воздейст

вовать измененными внешними условиями на молодые клетки и дает возможность получать в короткое время большое количество генераций (важно для селекции).

4. Между клетками микроорганизмов и внешней средой существует исключительно тесный контакт. Благодаря малым размерам микробной клетки она в большей степени подвергается воздействию внешней среды, чем многоклеточный организм. Большая приспособляемость микроорганизмов привела к возникновению форм, адаптированных в природе к самым различным внешним факторам.

Больше всего установлено фактов изменчивости у микробов, вызывающих желудочно-кишечные заболевания людей и животных, так как над этими микробами проведено и больше всего исследований (Муромцев, 1952). Многократно было показано, что, например, свойства тифозных микробов могут так глубоко меняться в водопроводной воде, что эти микробы становятся не отличимыми oт кишечной палочки или щелочеобразователя, некоторые штаммы приобретают даже такие свойства, которые выводят их за пределы кишечнотифозной группы.

Из культур возбудителя чумы получен микроб, обладающий всеми свойствами возбудителя ложного туберкулеза грызунов. В то же время чумной и ложнотуберкулезный микробы являются самостоятельными видами, отличающимися по морфологическим, культуральным и ферментативным свойствам, а во взаимоотношениях между ними наблюдаются явления межвидовой конкуренции.

Видовую изменчивость дизентерийных микробов бесспорно показал в экспериментальных условиях Г. П. Калина, получивший паратифозного микроба.

Многими исследователями описаны взаимопереходы пневмококков, гемолитических и зеленых стрептококков как в опытах с искусственными средами, так и в экспериментах на животных.

Как указывает В. Д. Тимаков (1953), при культивировании микроорганизмов кишечнотифозной группы в условиях, когда источником питания их являются продукты распада других родственных бактерий, удается получить культуры, почти в полной мере обладающие свойствами той культуры, на продуктах распада которой она выращивалась. Автор приходит к выводу, что «в мире микроорганизмов можно направленно изменять и создавать новые, полезные для человека формы и виды бактерий». С. Н. Муромцев (1952) пишет: «Необходимо признать ненаучным распространенное среди микробиологов представление о том, что существующие виды микроорганизмов возникли только в самой глубокой древности и в современных условиях вновь не зарождаются. Видообразование у микроорганизмов происходит и в современных условиях».

Как нами указывалось выше, существование бактерий тесно связано с растениями и животными. В природе нельзя найти мест, где были бы другие организмы, но бактерии отсутствовали бы. В любом биоценозе в качестве составного элемента всегда присутствуют микроорганизмы. Но могут быть биотопы, в которых существование животных и растений невозможно, и бактерии являются единственными представителями живых существ (например, в сероводородной зоне Черного моря).

Представление о микробиальной жизни глубин океана дают последние исследования Курило-Камчатской впадины Тихого океана (Крисс и Бирюзова, 1955). Пробы брались до глубины 9000 м. Выяснилось, что основная масса гетеротрофных микробов представлена неспороносными палочками, затем спороносными палочками и кокками, а также дрожжами; актиномицеты встречаются редко. На глубине 0-250 м обнаружено свыше 10 000 клеток в 1 мл; в зоне выраженного фотосинтеза - до 100 000 клеток; на глубине 300- 400 м - тысячи и сотни клеток в 1 мл, а в самых глубоких местах- десятки клеток. Биомасса микроорганизмов: 10-80 мг в 1 м 3 воды в слое 0-25 м; 1 -10 мг - до 300 м глубины; ниже 400 м - десятые и сотые доли, а в придонных областях - тысячные доли миллиграмма. В грунте океана были обнаружены десятки, сотни и тысячи, реже свыше 10 000 клеток на 1 г ила. Распределение микробного населения в грунте нe зависит от глубины океана и, очевидно, связано с распределением усвояемого органического вещества в толще грунта и в воде над ним.

Эволюция микробов шла и идет в разных направлениях и связана с занятием ими всех возможных местообитаний.

Экология растений. Растения представляют собой (вместе с бактериями) один из двух больших отделов живой природы. Весь растительный мир современная ботаника делит на два ствола: низших (слоевцовых) и высших (листостебельных) растений.

Представители низших растений (бактерии, водоросли, грибы, лишайники) в большинстве основных типов остаются в первоначальной водной среде, где многие и до настоящего времени сохранили черты примитивной организации. В прошлом низшие растения были сначала единственными, затем преобладающими представителями растительного мира, но теперь занимают подчиненное положение, по сравнению с высшими.

Высшие растения (мхи, папоротники, хвощи, плауны, голосеменные, покрытосеменные) представлены примерно 300 000 видов. Большинство их обитает на суше (используют воздух и почву), меньшая часть - в воде.

Среди цветковых имеется несколько сот вторично водных видов (в разных систематических группах). Водный образ жизни вызывает усиленный рост, сравнительно с наземными растениями, и замену полового размножения вегетативным (элодея, ряски, телорез). У многих водных растений корни утрачивают значение органов поглощения питательных веществ, так как этот процесс происходит прямо через покровы. Вследствие этого в сосудистых пучках водных растений древесина недоразвивается. Защита организма от выщелачивания вследствие избытка воды происходит за счет слизи, обильно покрывающей подводные части. Механическая ткань у водных растений не развивается, так как сама вода - плотная среда- является для них хорошей опорой тела. Немногие виды водных растений являются однолетними, перезимовывая в виде семян (шильник, наяда малая и др.). Большинство, в связи с сохранением зимой подо льдом положительных температур, перезимовывает в форме тех или иных вегетативных частей - корневищ (кувшинки, кубышки), клубней (стрелолист, рдест гребенчатый), зимующих почек (, пузырчатка, водокрас) или целиком (ряска, болотник, некоторые рдесты).

В ходе эволюции растений имели место различные приспособления к условиям существования - абиотическим и биотическим. Например, эволюция от низших растений к высшим была связана с переходом от водного к воздушному образу жизни, но затем среди высших замечается процесс вторичного завоевания гидросферы.

Водоросли дифференцируются на одиночные и колониальные формы (Volvox). У водорослей, как и у мхов, имеет место сложное чередование поколений, характеризующееся сменой требований к условиям жизни на отдельных стадиях индивидуального развития.

Многие грибы заняли в природе очень своеобразное место, приспособившись к обоюдополезному симбиозу с другими организмами. Благодаря «взаимопомощи» лишайники (гриб и водоросль) способны жить на самых бесплодных почвах и голых скалах, где не могут обитать в отдельности ни гриб, ни водоросль. Поселение грибов на корнях высших растений образует микоризу, способствующую более полному усвоению растением питательных веществ почвы. У вереска, растущего на песчаных участках, зародыш без микоризы даже не развивается.

Расцвет семенных растений связан с полным завоеванием ими суши и постепенным освобождением от участия водной среды в процессе полового размножения. Зародыш в семени обильно снабжен запасами пищевого материала и способен подолгу выдерживать и сухость и холод. Поэтому только цветковые и могли стать настоящими сухопутными организмами, тогда как мхи и папоротники остались еще амфибийными.

Жизненное преимущество покрытосеменных перед голосеменными состоит в образовании плодов, которые полнее обеспечивают вызревание и распространение семян (при участии животных). Микроспоры голосеменных растений приспособлены к переносу ветром. У большинства покрытосеменных выработались приспособления к опылению цветов при содействии насекомых (яркие околоцветники, выделение нектара и аромата, липкая пыльца). Такой способ опыления лучше обеспечивает перекрестное оплодотворение, биологически полезное.

Таким образом, важным фактором эволюции покрытосеменных растений являются их взаимоотношения с миром животных с насекомыми-опылителями, с птицами и млекопитающими, способствующими распространению семян. Как видим, по мере эволюции связь между растениями и животными усиливается. При этом они не только взаимно обслуживают друг друга в процессе питания, но растения, предоставляя животным кров, нередко включают их в свои условия развития.

Как правильно отмечает Б. А. Келлер (1938), у растений отношения со средой имеют своеобразные черты, особые качества, связанные с типичным для этих организмов способом питания. Зеленые растения пользуются пищей, которая находится вокруг них в чрезвычайно разреженном виде. Например, в воздухе этой пищей служит углекислый газ, которого там всего 0, 03%, в почве - питательные минеральные соли, обыкновенно в слабом растворе. Кроме того, листья, как источник энергии в процессе питания, улавливают солнечный свет. В связи с этим эволюционное развитие растений, в общем, шло по пути сильного расчленения кнаружи, выработки очень богатой наружной поглощающей поверхности (листовой и корневой). В результате растения оказываются особенно тесно связанными с окружающей их средой, что определяет их повышенную внутривидовую изменчивость.

Роль растений как продуцентов в отдельных средах жизни различна. В воде главную массу автотрофов составляют водоросли, а на суше - высшие растения.

Прикрепленный образ жизни растений обусловливает в их распределении вертикальную ярусность. Только у растений наблюдается сомкнутость, как следствие густоты населения (ряска в пруду, лес и т. п.) при благоприятных условиях.

В сочетании с климатом и почвами растительность образует характерные вертикальные пояса в горных местностях и широтные ландшафтные зоны в пределах северного и южного полушарий (от экватора к полюсам), неотъемлемым элементом которых являются свойственные им представители животного мира.

Величина годичного прироста надземной растительной массы, по исследованиям Е. М. Лавренко, для тундровой, степной и пустынной областей колеблется от 4 до 56 ц/га. Валовой запас (биомасса) надземной растительной массы наибольших величин достигает в лесных сообществах (900 ц/га в северной тайге, 1300 ц/га в средней тайге, 2600 ц/га в широколиственных лесах). В тундре этот показатель равен 6-32 ц/га, в лесотундре 73 ц/га. Для степей годичный прирост (продукция) растительной массы почти равен ее валовому запасу (биомассе) в силу ежегодного отмирания надземных частей. Пустынные степи и полукустарниковые сообщества. пустынь дают наименьшую величину валового запаса (5-10 ц/га).

О необходимых в жизни растений факторах мы не говорим: каждый вид, в зависимости от среды и условий обитания, «на каждой стадии своего онтогенеза нуждается в особых условиях существования и развития. Руководства по экологии растений содержат относящийся сюда материал, хотя и они далеки от полноты освещения вопроса.

Экология животных. Животные, представленные более чем 1, 2 млн. видов, весьма разнообразны по высоте своей организации и обитают во всех средах жизни.

Как указывал еще Ж. Ламарк, действие среды на животных значительно сложнее, чем на растения. Если растения прямо испытывают на себе влияние внешних условий, то у высокоорганизованных животных это воздействие является более косвенным, чем прямым. Разница здесь не в том, как действует среда, а в том, как реагирует на эти действия организм.

Неподвижное растение при действии нового фактора погибает или остается, в последнем случае происходит изменение, приспособление организма к соответствующему внешнему воздействию. Подвижный животный организм находится в более выгодном положении, так как перед ним не стоит дилеммы: погибнуть или измениться. Для него возможен третий ответ на соответствующее воздействие- миграция, уход в более благоприятные условия. Кроме того, важнейшее значение в качестве условия связи организма со средой у животных имеет нервная система. Как показал И. П. Павлов, у животных исторически сложились постоянные ответные реакции организма на внешние воздействия (безусловные рефлексы, инстинкты) и временные связи (условные реакции), имеющие огромное значение в установлении связей со средой.

В связи с разнообразием типов нервной системы у животных и общими отличиями в организации и обмене веществ, экологически животные весьма различны. Отличия имеются как по средам жизни, так и по систематическим группам.

Подобно растениям, и в мире животных среда определяла направление и ход эволюции.

Развитие у водных членистоногих наружного хитинового покрова, задерживавшего испарение, дало возможность некоторым группам этих мелких животных выйти из водной среды на сушу и вполне освоить условия наземного существования.

Многочисленность видов (до 1 млн.) и широкое распространение членистоногих во всех средах жизни свидетельствует о процветании этой группы в настоящее время. В результате высокого развития нервной системы и связанных с ней явлений особой приспособленности к условиям жизни, тип членистоногих образовал одну из двух вершин всего животного мира.

Только высшие позвоночные, наряду с пауками, многоножками и насекомыми, смогли вполне освоить воздушную среду и приобрести сходные приспособления для передвижения по суше (сгибающиеся в суставах ноги) и по воздуху (крылья для полета). Только у высших членистоногих и высших позвоночных встречаем мы так далеко идущую дифференцировку различных отделов и органов тела и, наконец, у тех и других оказывается наиболее развитой их нервно-мозговая деятельность (инстинкты и пр.).

В эволюции животных принципиально важный этап связан с расхождением первичноротых и вторичноротых, давших две крупные ветви животного мира. Начало расхождения этих групп связано с тем, что одна пошла по линии приспособления к придонному образу жизни (первичноротые - черви, моллюски, членистоногие), а другая дала начало формам, способным свободно плавать в воде (вторичноротые - иглокожие и хордовые).

В эволюции низших позвоночных большую роль играло приспособление к питанию, в связи с чем наметились две линии развития: бесчелюстные (давшие панцирных и круглоротых) и челюстные (прогрессивная ветвь, приведшая от настоящих рыб к млекопитающим).

Засушливые условия, господствовавшие на обширных пространствах в девоне, дали жизненные преимущества таким пресноводным рыбам, у которых обнаруживалась способность обходиться без жаберного дыхания и в случае порчи воды или временного пересыхания водоема пользоваться для дыхания атмосферным воздухом. Такие «легочные рыбы» принадлежали к двум различным группам-двоякодышащим и кистеперым. От древних кистеперых к концу девона получили начало амфибии - стегоцефалы, эпохой расцвета которых был карбон, отличавшийся влажным климатом.

Новое изменение климата в сторону уменьшения влажности дало жизненное преимущество тем измененным потомкам древних амфибий, у которых развились роговые образования на коже и которые для размножения не нуждались в водоемах. Так с засушливой перми началось развитие пресмыкающихся, а в юрское время они достигли большого многообразия и заняли первенствующее положение на суше.

В конце мезозоя от пресмыкающихся отделились два ствола- птицы и млекопитающие, независимо друг от друга выработавшие сходное приспособление - полное разделение артериального и венозного потоков крови. Эта анатомическая особенность, в связи с развитием более значительной дыхательной поверхности в легких, обеспечивает более энергичный дыхательный обмен и создает возможность поддержания постоянной температуры тела.

Развитие обеих групп «теплокровных» животных шло почти одновременно и без взаимной помехи: они разошлись по двум различным экологическим нишам и заняли каждая свое особое место в природе. Птицы от лазающего древесного образа жизни (юрские первоптицы) перешли к воздушному передвижению и к связанным с ним способам добывания пищи. У млекопитающих эволюция пошла в основном в сторону различных возможностей существования и передвижения на поверхности суши.

Млекопитающие от откладки яиц перешли к живорождению, чем обеспечивалось значительно большее выживание потомства.

Таким образом, эволюция животных, проходившая в связи с изменением условий жизни, может быть понята лишь при экологическом анализе происхождения тех или иных приспособлений. И современный процесс видообразования, характеризующийся определенной спецификой в отдельных группах животных, может быть правильно понят также лишь при экологическом анализе материала.

Остановимся на рассмотрении некоторых экологических особенностей позвоночных животных.

В экологическом отношении рыбы довольно заметно отличаются от других позвоночных. Как известно, рыбы составляют самый богатый (около 20 000 видов) класс позвоночных. Рыбам в высокой степени свойственна внутривидовая изменчивость, что потребовало применения особо дифференцированной системы таксономических единиц. Почти в каждом водоеме мы можем найти локальные формы тех или иных видов рыб.

В чем причины этой повышенной изменчивости рыб?

Их несколько, но основная причина заключается в исключительной динамичности водной среды и действии в ней целого ряда факторов, которых не испытывают наземные позвоночные (большие колебания в давлении, световом и кислородном режиме, влияние реакции среды, различной минерализации и др.). Указанное разнообразие условий существования в водной среде способствует адаптивной радиации рыб, обусловливая имеющееся разнообразие видов и интенсивно продолжающийся в настоящее время процесс формирования локальных форм.

Фактор изоляции действует на рыб (особенно туводных) в значительно большей степени, чем на сухопутных животных. Для подтверждения этого достаточно напомнить, что количество озер, различающихся по режиму, на земном шаре во много раз превышает количество островов с различными условиями жизни. Не составляет труда указать два рядом расположенных озера, различных по условиям водной жизни, но соседние острова обычно сходны по характеру наземной жизни. К этому следует добавить, что наземные животные обладают значительно большим разнообразием средств в преодолении механических барьеров, нежели рыбы.

Фактор изоляции оказывает двоякое влияние - на водоем и на рыб. В изолированном водоеме быстро устанавливается особый режим жизни, слагающийся из свойственных водоему физико-географических условий, его взаимоотношений с окружающим ландшафтом и зависящий от комплекса попавших в него гидробионтов. На земной поверхности нельзя найти двух вполне тождественных водоемов, даже в одной местности, по соседству друг от друга. Изоляция водоемов ведет к выработке специфического режима, что в конечном счете увеличивает разнообразие водных условий жизни.

С другой стороны, изоляция рыб (популяции) содействует сохранению всех тех уклонений (локальных форм), которые имеют возможность выработаться в этих разнообразных водоемах и которые были бы снивеллированы при их общении друг с другом. Изоляция содействует сохранению форм, которые могли бы быть уничтожены в межвидовой борьбе за существование при открытой связи различных водоемов. Наконец, длительная изоляция ведет к ухудшению наследственности и вырождению, как результату отсутствия свободного скрещивания особей, развившихся в различных условиях.

Повышенная изменчивость рыб зависит, далее, от их значительной «подчиненности» водной среде. Внутренняя среда наземных позвоночных, сформировавшаяся в прошлом, возможно, при участии внешней водной среды, теперь от нее (воздух) резко отличается. Напротив, внутренняя среда рыб (жидкость) остается аналогичной и даже в некоторых случаях близкой их внешней среде. Газообразная и жидкая среды жизни резко отличны по своим физико-химическим свойствам, а это, конечно, создает принципиальное различие между рыбами и наземными позвоночными и не может не влиять на особенности их изменчивости.

Отдельные группы рыб в процессе эволюции выработали разную степень изоляции от внешней среды, но, тем не менее, у них, в силу сходного характера внешней и внутренней сред, изменения первой должны находить больший отклик во второй, сравнительно с наземными животными.

Наконец, на изменчивости рыб не может не отразиться и то обстоятельство, что они, по-видимому, единственные среди животных, характеризуются ростом в течение всей жизни. Известно, что организмы обладают значительной пластичностью именно в период формирования и роста. Взрослые организмы, достигшие предельного роста, наиболее выносливы и потому в меньшей степени подвержены трансформирующему воздействию условий существования.

Рост рыб в течение всей жизни, несомненно, является фактором, повышающим изменчивость. У растущих наземных позвоночных можно различать размерную и возрастную изменчивость, после же достижения ими дефинитивных (окончательных) размеров - остается только возрастная изменчивость (помимо половой и сезонной). Вследствие этого систематик может оперировать с абсолютными данными измерений птиц и млекопитающих, но по рыбам он обязательно должен переводить их в сравнимые относительные индексы. Это обстоятельство, между прочим, является косвенным доказательством необходимости разграничения у рыб возрастной и размерной изменчивости.

В зависимости от условий жизни рост рыб в отдельных водоемах чрезвычайно сильно колеблется.

Экологические особенности птиц и млекопитающих впервые подробно рассмотрели Д. Н. Кашкаров и В. В. Станчинский (1929). В последующие годы в этой области накоплен большой фактический материал. Большую ценность представляет книга С. И. Огнева «Очерки экологии млекопитающих» (1951), но она далека от общей сводки, поскольку целый ряд экологических факторов, определяющих жизнь млекопитающих, в ней не освещен.

Д. Н. Кашкаров и В. В. Станчинский, характеризуя зависимость птиц и млекопитающих от условий внешней среды, рассматривают климатические, экотопические и биоценотические факторы.

Климатические факторы делятся этими авторами на теплоту, свет, давление и влажность. Птицы ко всем факторам довольно чувствительны. Будучи теплокровными животными, птицы способны выносить разные температурные условия и живут везде, где есть пища. Эвритермными являются: остающиеся у нас на зиму вороны, галки, синицы и др.; обитатели районов с ярко выраженным континентальным климатом, как рябки, саджи, горные индейки; поднимающиеся при полете на большие высоты - грифы и орлы.

К стенотермным формам относятся птицы тропических стран с ровным приморским климатом и перелетные птицы умеренного пояса. Для предохранения тела от охлаждения служит покров из перьев и пуха. Роль охлаждающего аппарата, за отсутствием потовых желез берут на себя органы дыхания, испаряющие воду.

По отношению к фактору света птицы разделяются на дневных (большинство) и ночных (совы и др.). По отношению к влаге птиц можно разделить на три группы: гидрофилов (водолюбивых -обитатели водных бассейнов и их берегов), гигрофилов (влаголюбивых- например, кулики) и ксерофилов (сухолюбивых - обитатели пустынь).

Что касается экотопических факторов, то по отношению к птицам могут быть выделены следующие характерные местообитания: воздух (для стрижей, ласточек, крачек и др., питающихся исключительно в воздухе летающими животными), вода (буревестники, чайки и др.), болота (кулики, цапли, аисты, журавли и др.), открытые пространства- луга, степи, пустыни (страусы), древесная растительность (дятлы, поползни).

Биоценотические отношения птиц весьма разносторонни, в связи с высоким развитием различных инстинктов.

Аналогичным образом характеризуют Кашкаров и Станчинекий экологию млекопитающих, иначе подходит к этому вопросу С. И. Огнев. По данным последнего автора, в фауне России насчитывается 360 видов млекопитающих. В экологическом отношении они изучены весьма неравномерно и совершенно недостаточно, учитывая большое практическое значение многих видов.

С. И. Огнев главное внимание уделяет рассмотрению приспособлений у млекопитающих к различным условиям жизни - под землей и на открытых пространствах (быстрый бег), на деревьях (лазание, перепархивание) и в воздухе (полет), в воде и на горах. Далее им описываются норы и гнезда, спячка, линька, миграции, размножение, питание и колебания численности популяций. К сожалению, автор не оценивает природные факторы с точки зрения их значения в жизни млекопитающих как условий существования и развития.

Н. И. Калабухов (1951) считает условиями существования наземных позвоночных температуру, свет, тепловые и ультрафиолетовые лучи, влажность, осадки, газовый состав атмосферы и давление. Таким образом, этот автор говорит лишь относительно абиотических факторов, не касаясь биотических. Несомненно, что при всем значении первых существование животных без пищи все же совершенно невозможно, и потому биотическим факторам принадлежит не менее важная роль.

Таким образом, приходится констатировать, что разработка общих вопросов экологии животных с позиций творческого дарвинизма крайне отстает, хотя имеется ряд хороших экологических исследований отдельных видов, в связи с их практическим значением (акклиматизация, охота, истребление). Большинство экологических работ посвящено изучению приспособлений (морфологических, физиологических, экологических), которые вырабатываются у отдельных видов под влиянием конкретных условий существования.

Но теперь этого уже недостаточно. Мичуринское учение требует не того, чтобы еще и еще раз было показано приспособительное значение лапы крота к условиям подземной жизни или описано крыло летучей мыши - как адаптация к полету. А именно так и излагает экологию С. И. Огнев. Требуется показать, какие факторы необходимы для существования и развития крота, летучей мыши и других животных и какое влияние оказывают на них другие условия среды. При наличии соответствующих знаний экология станет действенной наукой.

Отдельные ученые, в частности животноводы, пытаются нащупать пути исследования в этом направлении. Работы по созданию костромской пароды крупного рогатого скота и другие, выполняемые советскими зоотехниками на основе достижений мичуринского учения, являются образцами глубоко научных экологических исследований. Работа по созданию новой породы животного слагается из двух частей: 1) подбор производителей и скрещивания (одно или несколько) в целях расшатывания наследственности и усиления нужных свойств, 2) целесообразный режим воспитания и кормления. Если первая часть работы является генетической, то вторая- экологической. Знание наилучших условий температурного режима, моциона, питания и т. п., в которых должен воспитываться молодняк животных, с целью выработки новых породных качеств, позволяет планово и в короткие сроки создавать высокопродуктивные породы сельскохозяйственных животных.

Но не менее важное практическое значение имеет точное знание экологических особенностей животных также при проведении работ по акклиматизации ценных видов или истреблению вредных, по рациональной эксплуатации запасов в охотничьем и рыбном хозяйстве и других отраслях.

Во взаимоотношениях растений и животных со средой и в характере выработки приспособленности к условиям жизни имеются существенные различия.

Во-первых, жизненные форм растений гораздо менее разнообразны, по сравнению с многообразием биоморф животных. У растений довольно часто наблюдается конвергенция. Объясняется это более однообразным образом жизни растений (неподвижное укоренение в почве) и их более сходными жизненными потребностями (свет, углекислота воздуха, вода, минеральные соли почвы). В мире животных жизненные требования различных видов более многообразны и сложны, очень неодинаковы у них способы добывания пищи и защиты от врагов; очень сильно отражаются на их строении и внешнем облике различия в способах передвижения.

Во-вторых, у растительных организмов естественный отбор выработал очень широкую морфо-физиологическую пластичность в ответ на изменение внешних условий, т. е. наследственную способность давать изменения приспособительного характера. Понятно, что при неподвижности растительных организмов такая способность имеет для них очень важное жизненное значение: лишенные этой пластичности растения, при изменении внешних условий, неминуемо погибали бы, так как не обладают способностью активного укрытия.

Рис. 1. Одуванчик, выросший на низменности.

У животных пластичность подобного характера развита несравненно слабее, и приспособленность к изменениям жизненной обстановки достигается иным путем - развитием подвижности, усложнением нервной системы и органов чувств. При изменении внешних условий животное отвечает на него не столько изменением своей организации, сколько быстрым изменением своего поведения и в очень большом числе случаев может приспособиться к новым условиям довольно быстро. Естественный отбор и выдвигает на высшие ступени в мире животных такие организмы, у которых вместе с общим повышением типа организации шло также прогрессивное развитие их психической деятельности.

Таким образом, взаимодействие растений и животных со средой, имея много общего, в то же время и существенно отличается.

Используемая литература: Основы Экологии: Учеб. лит-ра./Б. Г. Иоганзен
Под. ред.: А. В. Коваленок,-
Т.: Типография № 1,-58 г.

Скачать реферат: У вас нет доступа к скачиванию файлов с нашего сервера.

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.

Общие требования, которые тот или иной вид предъявляет окружающей среде

Обусловлены наследственно. Каждый вид обладает, как принято говорить, специфическими экологическими особенностями. К ним относятся, например, определенные требования к температуре, наличию воды, питательных веществ, света и т. д., причем на ранних стадиях развития растения эти требования могут быть иными, чем во время его цветения и плодоношения.

Так, для прорастания семян растений многих видов необходима определенная температура почвы; иногда до прорастания, то есть в период покоя, семена должны быть сильно охлаждены, а для того чтобы растение зацвело, обычно также необходимо воздействие определенных внешних условий. При этом речь идет в основном о факторах неживой природы, то есть об абиотических факторах. Только в тех случаях, когда эти факторы соответствуют экологическим особенностям растения, оно может хорошо расти и пройти полный жизненный цикл.

Итак, рост и распространение растений в значительной мере определяются условиями внешней среды. Но само по себе понятие «внешняя среда» очень многозначно. Сюда относятся не только абиотические факторы, но и живой мир, то есть влияния, оказываемые другими растениями, животными, а также - и не в последнюю очередь - человеком. Все они находятся в тесном взаимодействии, и часто очень трудно выявить влияние какого-либо из них на распространение растений, тем более что нередко оно определяется и историческими причинами. В этом разделе мы ограничимся рассмотрением только компонентов неживой природы, а именно двух их крупных комплексов - климата и почвы, к которым в большинстве случаев могут быть сведены все абиотические факторы. Разумеется, эти комплексы факторов также находятся в тесной взаимозависимости.

Границы ареалов многих видов частично определяются границами континентов, омываемых океанами и морями. Хотя принято считать, что такого рода естественные границы тоже обусловлены абиотическими факторами, все же с экологической точки зрения они не представляют особого интереса, и мы не станем останавливаться на них. И в горах условия внешней среды часто меняются очень резко, поэтому не удивительно, что там границы ареалов нередко выражены достаточно четко, тем более что именно высокогорья представляют собой препятствия для расселения многих растений. Четкие, сравнительно легко обнаруживаемые границы ареалов мы находим также вблизи не имеющих растительного покрова высокоширотных районов Арктики, крайне засушливых областей пустынь или территорий с сильно засоленными почвами (если они занимают очень большие площади).

Однако границы большинства ареалов проходят там, где таких препятствий для расселения растений нет. Здесь эти границы часто выражены не резко, и ареал обычно постепенно «разреживается». Это указывает на то, что условия для существования соответствующего вида ухудшаются, пока наконец не исчезнут вовсе. При этом важную роль часто играют изменения климатических условий, на которых мы теперь остановимся.

Лес как экосистема

Выделяют также антропогенные факторы

Абиотические факторы.

1. Светолюбивые

2. Теневыносливые

3. Тенелюбивые

1. Влаголюбивые

2. Засухоустойчивые

1. Растения мало требовательные

2. Растения очень требовательные

3. Растения среднетребовательные

Биотические факторы.

1. Фитофаги или растительноядные

2. Зоофаги

3. Всеядные

сапрофаги

Вопросы и задания

ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ ЛЕСОВ

Лес как экосистема

Что такое «растительное сообщество»?

Назовите признаки, по которым растения объединяются в лесные сообщества

Лесные экосистемы на территории Вологодской области являются преобладающим типом наземных экосистем. В нашей области леса занимают около 80% площади. Они довольно разнообразны по структуре, составу и условиям местообитания. В лесах представлены разнообразные жизненные формы растений. Среди них главная роль принадлежит деревьям и кустарникам. Растения, образующие леса, существуют совместно, влияют друг на друга. Кроме того, лесные растения находятся во взаимодействии со средой обитания и другими организмами (животными, грибами, бактериями). В своем единстве они образуют сложную развивающуюся экосистему.

Своеобразное сочетание природных условий позволило сформироваться древесным формам растений. Для произрастания деревьев наиболее важными факторами являются температура и влажность. Так низкая температура ограничивает развитие деревьев в тундре, а недостаточная влажность – в степях. В нашей природной зоне высота деревьев достигает 35 – 40 метров.

Особенностью лесной экосистемы является четкое распределение растений по ярусам. Это связано с тем, что растения различаются по высоте и распределению корневых систем в почвенных горизонтах. От физических условий среды зависят видовой состав растений и количество ярусов.

В лесном сообществе ярусы выделяют по жизненным формам: древесный, кустарниковый, травяно-кустарничковый и мохово-лишайниковый. В различных типах леса эти ярусы выражены неодинаково. В лесах выделяют также группу внеярусных организмов – эпифитов.

В составе древесного яруса в лесах Вологодской области встречается 22 вида деревьев. Но некоторые из них могут иметь две жизненные формы: деревья и кустарники (черемуха, ивы, рябина).

В зависимости от типа леса развитие кустарникового яруса различно – от одиночных экземпляров до сомкнутых зарослей. Поскольку кустарники всегда ниже деревьев, их заросли называют "подлеском". В наших лесах 32 вида кустарников. Часть из них – ива, малина, крушина, смородина, шиповник – образуют заросли.

Травянистые растения и кустарнички составляют в лесу свой особый ярус. Доминирующие виды этого яруса определяют название лесного сообщества (сосняк брусничник, сосняк черничник и т.д.). Видовой состав травянистых растений леса разнообразен. Каждому лесному сообществу соответствует определенный комплекс видов травянистых растений. В хвойных лесах насчитывается около 10-15 видов, а в мелколиственных до 30-50 видов. Среди них преобладают цветковые, в меньшем количестве встречаются высшие споровые (хвощи, плауны, папоротники).

Самый нижний ярус лесов образован мхами и лишайниками. Из мхов в зависимости от увлажнения развиваются зеленые, долгомошные или сфагновые мхи. В сухих сосняках преобладают лишайники: различные виды кладоний, цетрария исландская и другие. Доминирующие виды этого яруса определяют название лесного сообщества: сосняк лишайниковый («беломошник»), ельник зеленомошный, ельник долгомошный (при доминировании кукушкиного льна), ельник сфагновый.

Внеярусную группу (эпифиты) образуют водоросли, мхи и лишайники, растущие на деревьях и валеже. Эпифитные мхи более разнообразны на лиственных породах, а лишайники на старых елях и соснах.

Ярусное распределение растений создает разнообразие условий обитания для животных. Каждый вид животных занимает наиболее благоприятные для него условия на определенной высоте. Но животные, в отличие от растений, подвижны. Они могут использовать разные ярусы для кормежки и размножения. Так дрозды-рябинники строят гнезда на деревьях, в первую половину лета кормятся на земле беспозвоночными, а во второй половине лета поедают ягоды на деревьях.

Благодаря ярусному расположению, в лесном сообществе уживается большее количество видов, что позволяет полнее использовать среду обитания. Это обеспечивает разнообразие лесных организмов.

Этому же способствует различное сочетание условий обитания в лесу. С одной стороны, жизнь организмов зависит от особенностей климата таежной зоны, рельефа и почв территории, где располагается лесное сообщество. С другой стороны, под пологом леса в каждом его ярусе создается свой микроклимат. От колебаний температуры и влажности зависит произрастание определенного набора растений. В свою очередь, это формирует особенности обитания для животных, где они могут кормиться, размножаться и укрываться от врагов.

Условия существования организмов представляют собой совокупность экологических факторов.

Природные экологические факторы принято делить на две группы абиотические и биотические.

Абиотические экологические факторы – факторы неживой природы. В лесах наиболее важными для организмов являются температура, свет, влажность, состав почвы, особенности рельефа.

Выделяют также антропогенные факторы – все формы влияния человека на природу.

Абиотические факторы. Они, в первую очередь, влияют на жизнедеятельность организмов и имеют разное значение для растений и животных. Например, свет необходим для фотосинтеза растениям, а большинству животных помогает ориентироваться в пространстве. Каждый вид предъявляет определенные требования к среде, которые по отдельным экологическим факторам не совпадают у разных видов. Например, сосна обыкновенная светолюбива, хорошо переносит сухие и бедные почвы. Ель европейская теневынослива и нуждается в более богатых почвах и т.д.

По отношению к свету различают три основные группы растений: светолюбивые, теневыносливые и тенелюбивые.

1. Светолюбивые виды лучше всего растут при полном освещении. К числу лесных светолюбивых видов относятся: сосна обыкновенная, береза, многие кустарнички (толокнянка) и травянистые растения сосняков. Наибольшее разнообразие таких видов можно встретить в сосновых лесах.

2. Теневыносливые виды могут расти на полном свету, но лучше развиваются при некотором затенении. Это довольно большая группа лесных травянистых растений, обитающая в разных типах лесов и занимающая разные ярусы, например, ландыш, медуница, рябина, черемуха.

3. Тенелюбивые виды никогда не растут на полном свету. В эту группу входят некоторые лесные травы и мхи: кислица обыкновенная, папоротники, грушанки и другие виды, которых характерны для темных ельников.

Температурный фактор и достаточная влажность определяют преобладание древесной растительности над другими растительными сообществами в нашей природной зоне. В течение года происходит изменение этих факторов, что приводит к хорошо выраженным сезонам и сменам состояния растительного и животного мира. Внешний облик лесного сообщества и активность его обитателей зависят от времени года. Сезонности соответствуют такие явления как вегетация, цветение, плодоношение, листопад, перелеты птиц, размножение и спячка животных.

По отношению к влажности лесные растения относятся к трем основным экологическим группам:

1. Влаголюбивые виды, растущие на переувлажненных почвах и в условиях высокой влажности воздуха (некоторые виды осок, папоротников и другие). Эта группа имеет широкое распространение в таких сообществах как чернольшанники и ивняки.

2. Засухоустойчивые растения обитатели сухих мест, они способны переносить значительную и продолжительную сухость воздуха и почвы. Сюда относят травянистые растения, произрастающие в сосновых борах (толокнянка, тимьян ползучий, овсяница овечья).

3. Промежуточную группу составляют растения умеренно влажных местообитаний (многие лиственные древесные породы и травянистые растения). Эта группа растений преобладает в связи с особенностями климата и рельефа области.

По требовательности к содержанию в почве минеральных питательных веществ выделяют три экологические группы видов:

1. Растения мало требовательные к содержанию питательных веществ в почве. Они могут расти на очень бедных песчаных почвах (сосна обыкновенная, вереск, кошачья лапка и другие). У многих из них на корнях образуется микориза. Она помогает растениям усваивать из почвы воду и питательные вещества.

2. Растения очень требовательные к содержанию питательных веществ. Это травянистые виды, произрастающие в ольшанниках: крапива двудомная, сныть обыкновенная, недотрога обыкновенная и т.д.

3. Растения среднетребовательные к содержанию питательных веществ. Это большинство лесных видов: майник двулистный, кислица обыкновенная и другие. Они преобладают в лесных сообществах.

Биотические факторы. Не менее важным условием существования организмов в лесах являются взаимоотношения между ними. Это могут быть отношения сотрудничества, которые выгодны для обоих видов. Например, птицы питаются плодами растений и распространяют их семена. Известны взаимовыгодные отношения между грибами и растениями. В иных случаях один вид может пользоваться другим, не нанося вреда. Так, зимой синицы могут питаться за счет дятлов, которые оставляют часть кормов не съеденными. Виды, которые имеют сходные требования к условиям обитания, конкурируют между собой. При совместном произрастании ель постепенно вытесняет светолюбивую осину, создавая по мере роста затенение и препятствуя ее возобновлению. Среди животных конкурентные отношения между видами возникают за территорию и пищу. Например, обитающие в Вологодской области 5 видов дроздов, в первую половину лета кормятся мелкими беспозвоночными в нижних ярусах леса. Затем, по мере созревания ягод, они преимущественно держатся в верхних ярусах леса. Конкуренция между ними ослабляется за счет разнообразия беспозвоночных и обилия ягод.

Пища является очень важным экологическим фактором, так как это энергия для существования организмов. Питание животных в лесах различно. Вообще, все, что есть в лесу, используется в пищу, а животные встречаются от вершин деревьев до самых глубоких корней.

По питанию можно выделить разные экологические группы животных.

1. Фитофаги или растительноядные животные – потребители различных частей растений (листвы, древесины, цветов, плодов). С обилием растительной пищи связано разнообразие растительноядных животных. Основными потребителями вегетативной массы в наших лесах являются лоси, зайцы-беляки и различные насекомые (жуки листоеды, короеды, усачи и многие другие). Генеративные части растений (цветы, плоды, семена) поедают птицы (клест-еловик, чечетка, щегол, чиж, снегирь), млекопитающие (белка) и насекомые. Многие насекомые, питаясь нектаром и пыльцой растений, одновременно их опыляют. Поэтому, они играют исключительно важную роль в размножении растений. Птицы, которые поедают ягоды, принимают участие в распространении растений, так как семена растений не перевариваются и с экскрементами попадают в новые места.

2. Зоофаги – потребители других животных. Многие в лесу поедают беспозвоночных животных. Пауки питаются насекомыми. Добычей хищных насекомых становятся их собратья. К ним относятся жуки (жужелицы, мягкотелки, коровки), осы, кузнечики и многие другие. Насекомыми, моллюсками, червями кормятся жабы, ящерицы, землеройки. Синицы поедают насекомых, а ястребы и соколы охотятся на других птиц. Совы, горностаи, ласки едят мелких млекопитающих. Волки преследуют крупных животных, а рысь охотится из засады.

3. Всеядные – животные, которые потребляют различную пищу: растения, грибы, животных, включая падаль. Это обитающие в наших лесах кабан, медведь, барсук, ворон, серая ворона и другие. Для этих животных характерны очень разнообразные способы добычи пищи и места, где они кормятся.

4. Группа животных, использующих отмершую растительность (сапрофаги ). Перерабатывая опавшую листву, мертвую древесину, эти организмы играют важную роль в существовании и развитии лесов. Среди них преобладают насекомые. Так у различных жуков-усачей личинки развиваются и питаются в мертвых стволах деревьев. Из почвенных животных к этой группе относятся черви.

В лесах умеренной зоны в разные сезоны года обилие и доступность кормов сильно меняется, поэтому многие животные питаются как растительной, так и животной пищей. Например, рябчик, глухарь, большой пестрый дятел, и даже грызуны, которых принято считать растительноядными.

Экологические факторы действуют на организмы совместно, определяя распространение и жизнедеятельность растений и животных. Например, комплексное действие абиотических и биотических факторов привело к формированию у птиц оседлых, кочующих и перелетных видов.

Вопросы и задания

Почему растения в лесах распределяются по ярусам?

Приведите примеры растений разных ярусов. Какие особенности для них характерны?

Почему среди абиотических факторов одними из самых важных являются температура, влажность и свет?

Подумайте, какие экологические группы животных можно выделить по отношению к свету?

H Приведите примеры растений разных экологических групп, произрастающих в лесах вашей местности.

§ 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.