ЛЕКЦИИ ПО ОБЩЕЙ ЭКОЛОГИИ 1 страница

Н. М. ЧЕРНОВА

МОСКВА

УДК 574

Ч-

Чернова Н. М. Лекции по общей экологии. Справочные материалы к курсу «Экология Москвы и устойчивое развитие». — М.:, 2009. с.

Под общ. ред. Ягодина Г. А., академика РАО, д. х. н., профессора

Пособие представляет собой сборник справочных материалов по общей (классической) экологии, ее истории и основным разделам. В популярной форме излагается содержание основных понятий экологии, ее основные законы и принципы. Показано значение концепции устойчивого развития в контексте приложения общих подходов классической экологии к современной социальной действительности.

Пособие предназначено для самообразования учащимся старшей школы, студентам, педагогам. Издание может быть использовано при разработке материалов для курсов повышения квалификации педагогических кадров.

ISBN

© Чернова Н. М., текст, 2009

© Изд-во …., 2009 3

Оглавление

Лекция 1. ВВЕДЕНИЕ.................................................................................................................. 4

ЛЕКЦИЯ 2. ОРГАНИЗМ И СРЕДА.......................................................................................... 14

ЛЕКЦИЯ 3. ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ АДАПТАЦИИ..................................................................... 26

ЛЕКЦИЯ 4. СРЕДООБРАЗУЮЩАЯ ДЕЯТЕЛЬНОСТЬ ОРГАНИЗМОВ............................ 40

ЛЕКЦИЯ 5. БИОЦЕНОЗЫ......................................................................................................... 53

ЛЕКЦИЯ 6. ПОПУЛЯЦИИ........................................................................................................ 67

ЛЕКЦИЯ 7. ЭКОСИСТЕМЫ...................................................................................................... 81

Лекция 8. Биосфера..................................................................................................................... 95 4

ЛЕКЦИЯ 1. ВВЕДЕНИЕ

Экология — одна из самых актуальных наук современности. С нею связывают надежды на выживание человечества в усложняющемся мире и на возможности нового витка развития. Слово «экология» очень популярно сейчас и в бытовом общении, и в средствах массовой информации, и в речах политиков. Однако, далеко не все представляют себе его истинное значение. Чаще всего его используют в смысле «состояние окружающей среды» и относят исключительно к человеку, его здоровью и условиям жизни. На самом деле экология — это сложная наука с множеством разделов, в центре внимания которой — законы устойчивости живой природы, связи организмов друг с другом и средой обитания, позволяющие выживать, развиваться и противостоять изменениям условий. Эти связи как раз и поддерживают общую систему жизни на Земле, от бактерий до человека.

Человек как биологический вид появился на планете в результате длительной эволюции живой природы. Несмотря на то, что Homo sapiens (Человек разумный) — новая, высшая ступень эволюции, человеческое общество подчиняется всем основным природным законам и полностью зависит от состояния жизни на Земле. Это простое обстоятельство по-настоящему стало осознаваться лишь во второй половине ХХ столетия, когда вплотную приблизилась угроза глобального экологического кризиса. Гигантская техническая мощь современного человечества и быстрый рост числа людей на планете, получивший название «демографического взрыва», стали причиной того, что на глазах живущих поколений происходит масштабная деградация природы. Эти разрушения затрагивают не только конкретные регионы, но и начинают проявляться в масштабах всей биосферы. Человечество подходит к пределу, угрожающему его выживанию на планете.

Именно живая природа создала и поддерживает всю систему жизнеобеспечения людей на Земле. Пища, чистая пресная вода, кислород воздуха, озоновый экран над Землей, защищающий от губительного коротковолнового излучения Солнца, плодородная почва, биологические круговороты веществ, перерабатывающие отходы жизнедеятельности, целый ряд составляющих климата — это те основные ресурсы и условия существования человека, которые обеспечиваются биосферой. Биология человека приспособлена именно к современному этапу исторического развития жизни на планете. Трудно, например, представить возможности его существования в условиях далекого прошлого, хотя бы в кембрийский период, когда в атмосфере было мало кислорода и 5

много углекислого газа, был слаб озоновый экран, на суше отсутствовала растительность и постоянные размывы грунта создавали неустойчивость границ водотоков и побережий.

Современное общество, кроме обеспечения биологических потребностей, использует огромное количество ресурсов природы для развития промышленности, транспорта, сельскохозяйственного производства и строительства. Добыча полезных ископаемых к XXI веку составляет в мире около 10 млрд.. т ежегодно. Это в сотни раз больше того, что выносится из недр Земли за счет природных процессов — активности вулканов и просачиваний на дне океана и приближается к тому объему вещества, которое сносят в моря все реки мира. Потребление человеком энергии за последнее столетие возросло в 100 раз. Если сохранятся современные темпы производства энергии, то понадобится всего две сотни лет, чтобы она сравнялась с той, что Земля получает от Солнца. Для хозяйственных нужд используется в настоящее время 40% стока рек. Ежегодно производится 30 млрд. т отходов, что равноценно весу горного хребта, а в промышленно развитых странах и регионах сжигается столько кислорода воздуха, что его не успевает поставлять растительность этих территорий.

Деятельность человека на планете, как впервые утверждал еще в начале ХХ века В. И.Вернадский, становится силой геологического масштаба. Тем самым резко увеличился риск нарушения биосферного равновесия, что затрагивает судьбу самого человечества и эволюцию жизни. На Земле множатся локальные катастрофы, вызываемые способами хозяйствования: эрозия и падение плодородия почв, уменьшение площади лесов, разрастание пустынь, накопление отбросов, нехватка пресной воды, кислые дожди, загрязнение среды токсичными и радиоактивными веществами, вымирание диких видов, взрывы численности вредителей и многие другие. В такой среде людям становится все труднее вести здоровый образ жизни и сохранять основы наследственности.

Природа на протяжении почти всей истории человечества была сильнее его и всегда восстанавливала производимые нарушения. Сейчас мы находимся на таком этапе, когда разрушительные процессы, вызываемые потреблением ресурсов биосферы, становятся мощнее восстановительных сил живой природы. Затрагивается вся система жизнеобеспечения человеческого общества на планете. Современный мир стоит перед необходимостью резко менять систему хозяйствования и ориентируется прежде всего на законы устойчивости и развития жизни. Эта гигантская задача требует усилий всего человеческого общества, включая международные организации, отдельные государства, корпорации, компании, предприятия и личную деятельность каждого человека. С 6

середины ХХ века Организация Объединенных Наций (ООН) начала разработку международных программ, углубляющих научные основы понимания и прогнозирования биосферных процессов. Первая Всемирная межправительственная конференция 1977 года в Тбилиси поставила перед миром задачи всеобщего экологического образования.

Единственной альтернативой стихийного развития общества, приведшего мир на грань глобальной экологической катастрофы, становится сознательная переориентация экономики и образа жизни на путь, не противоречащий, а согласующийся с законами живой природы. Человечество осознает, наконец, что оно — ее часть и должно быть встроено в общую природную систему таким образом, что не только не подрывать своего будущего, но и иметь возможность длительного устойчивого развития. Для этого необходимо, прежде всего, знать и глубоко понимать те связи и закономерности, которым подчиняется жизнь на нашей планете.

Именно связи, объединяющие все живое на Земле и поддерживающие тесное единство с окружающей неживой природой, являются предметом науки экологии. Знание ее основ необходимо для каждого грамотного человека, поскольку экология представляет научный фундамент рационального, не истощающего природопользования. Она, с одной стороны, заставляет понимать необходимость целого ряда запретов и ограничений в сферах хозяйственной деятельности, а с другой — открывает новые возможности и горизонты для развития общества.

Влияние человечества на биосферу складывается из миллиардов мелких и крупных действий, от дел конкретных людей до политики государств и международных сообществ. Всеобщее и непрерывное экологическое образование становится необходимым условием современности. Начиная со школьной скамьи, оно должно сопровождать человека всю жизнь во всех сферах его деятельности. Связь экологических, социальных и экономических проблем регулярно обсуждается мировым сообществом в рамках ООН и ЮНЕСКО — организации по вопросам образования, науки и культуры, а также ЮНЕП — программы ООН по окружающей среде. Крупные международные форумы по этим проблемам состоялись в 1972 г. в Стокгольме, в 1992 г. — в Рио-де-Жанейро и в 2002 г. — в Йоханнесбурге. На них была сформирована концепция «устойчивого развития» и выработаны рекомендации правительствам всех стран по реализации тех мер, которые направлены на улучшение качества среды жизни на планете и предотвращение экологических катастроф. Эти меры не допускают отсрочки, так как деградация природы происходит ускоряющимися темпами и на исправление положения 7

человечество имеет в запасе, по разным расчетам, лишь немногие десятилетия. Годы 2005 - 2015 объявлены ЮНЕСКО десятилетием экологического образования в интересах устойчивого развития.

Экология как научная область биологического знания начала формироваться в XIX столетии. Название новой науке дал в 1866 г. известный немецкий естествоиспытатель Эрнст Геккель. Оно произведено из двух греческих слов: «логос» — наука и «ойкос» — дом, жилище, окружение, местопребывание. В естествознании постепенно накапливались знания об образе жизни разных видов, об их зависимости от условий, приспособленности к среде, появлялось много удивительных открытий. В XXVIII столетии эти, еще разрозненные, сведения ученые объединяли под общим названием «естественная история» организмов. К середине XIX века новые данные требовали уже обобщения и анализа. Были сформулированы первые эмпирические правила и законы, отражавшие связь организмов со средой обитания — климатом и другими условиями. Интерес к этой тематике возрос после появления в 1859 г. учения Ч. Дарвина о естественном отборе в результате борьбы за существование как главном механизме происхождения и эволюции видов. Э. Геккель, характеризуя зарождавшуюся экологию, указывал, что она призвана изучать связи организмов друг с другом и физической средой обитания, или «все те запутанные взаимоотношения, которые Дарвин условно обозначил как борьбу за существование». Еще ранее (1809 г.) влияние «условий» на историческое изменение видов провозглашал автор первого эволюционного учения Ж. Б. Ламарк. Таким образом, взаимопроникновение идей экологии и эволюционного развития живой природы наметилось уже в XIX веке, хотя их настоящая связь становится ясной лишь в наше время.

Начальной основой экологии было внимание к образу жизни отдельных видов, их адаптациям, способности противостоять неблагоприятным факторам среды, возможности выжить и оставить потомство, их сходству и различиям по этим признакам. В современной науке этот раздел знаний получил название «аутэкологии» (буквально — «собственно экологии») и входит важной частью в состав других ее подразделений.

Первоначальный интерес к отдельным видам и организмам не случаен. Живая природа сложно структурирована и первое, что бросается в глаза — огромное множество разнообразных организмов, ее составляющих. Из ныне живущих описано более полутора миллионов видов, что далеко не исчерпывает ее современного богатства, так как ежегодно выявляются сотни новых, особенно из мелкоразмерных форм. В истории Земли виды сменяют друг друга, и по подсчетам палеонтологов вымершие превышают существующих 8

примерно на два порядка величин. Такое гигантское разнообразие явно не случайно, и в нем просматривается связь с устойчивостью жизни в целом.

Каждый вид по-своему связан со средой, отличаясь от других множеством мелких и крупных особенностей. Современная аутэкология расшифровала эти связи далеко не для всех ныне живущих видов, а лишь для очень небольшой их части. Эти сведения имеют не только неоценимое значение для теории, но и самое прямое отношение к человеческой практике. Успех выращивания культурных растений и сельскохозяйственных животных напрямую зависит от глубины наших знаний об их экологических зависимостях. То же относится и к промысловым видам, а также используемым в медицинской практике и других сферах жизни человека.

Современная деятельность человечества отрицательно сказывается на судьбе множества видов дикой природы. Важно знать степень их устойчивости к разным формам антропогенных воздействий, возможности выживания в новых условиях, планировать пути сохранения вымирающих форм. Видовое богатство органического мира — также неиссякаемый источник новых возможностей для хозяйственной практики. Это демонстрируют, например, новейшие биотехнологии. Активно размножающиеся водоросли хлорелла, у которых обнаружена высокая интенсивность фотосинтеза, используют для быстрого наращивания кормовой биомассы и для обогащения воздуха кислородом. Сидячих морских животных асцидий в Японии разводят для получения из их тел ванадия, поскольку обнаружено, что асцидии способны в значительных количествах концентрировать этот химический элемент из морской воды. Разные виды и штаммы микроорганизмов используют для очистки почвы и вод от нефтяного загрязнения, для извлечения металлов из бедных руд, для получения новых лекарств и витаминов. Можно эффективно использовать даже потенциал тех видов, с которыми человек обычно ведет непримиримую борьбу, если мы хорошо знаем их экологические особенности и можем управлять их размножением. Например, в России разработана технология разведения личинок комнатной мухи для эффективной и быстрой переработки отходов свиноводческих комплексов. От взрослых мух, которых держат в инсектариях, получают большое количество яиц и засевают ими навоз, помещенный на медленно двигающийся конвейер. Через пять дней личинки превращают антигигиенические отбросы в рассыпчатую гумусированную массу, пропущенную через их кишечники и стерилизованную наружными антибактерицидными выделениями — ценное органическое удобрение. Взрослых личинок («опарышей») перед окукливанием 9

автоматически извлекают из субстрата и используют либо как живой корм на птицефермах, в рыбоводческих прудах и т.п., либо на белковую муку в животноводстве.

Драгоценные ранее жемчуга превратились ныне во вполне доступные украшения благодаря технологии специального выращивания жемчужин у разводимых моллюсков. Ряд видов рыб, моллюсков, ракообразных и других промысловых животных, находящихся на грани уничтожения в океане, начинают сейчас разводить в аквакультуре, т. е. на морских фермах. Все эти мероприятия требуют глубокого знания экологии видов. Таким образом, аутэкология поставляет неоценимые материалы и для теоретической науки, и для практики.

В XIX веке оформился и другой раздел экологии, в центре внимания которого находятся не отдельные особи и виды, а их сообщества. В 1877 г. немецкий гидробиолог Карл Мѐбиус, изучая условия жизни промысловых устриц в Северном море, ввел в науку понятие «биоценоз». Живая природа подразделена не только на отдельные организмы и виды, но и на биоценозы, т.е. такие сожительства разных видов, которые повторяются в пространстве и типичны для определенных условий. Так, вместе с устрицами обитают совершенно определенные виды сидячих ракообразных, других моллюсков, червей, рыб, морских звезд и т.п. Мѐбиус подчеркивал, что сосуществующие вместе виды, с одной стороны, сходны по отношению к ведущим факторам среды (температура воды, глубина, соленость, грунты, течения и т.п.), а с другой — связаны друг с другом всевозможными отношениями (пищевыми, конкурентными, взаимовыгодными). Поэтому удаление из биоценоза какого-либо одного вида сказывается на численности и состоянии других. Виды приспособились к совместной жизни в ходе исторического развития.

Учение о биоценозах перенесли и на наземную жизнь. Особенно подробно стали изучать закономерности сложения растительного покрова суши и вслед за этим — общие характеристики биоценозов: их видовой состав, структуру, связи между видами как главный механизм объединения их в сообщества, динамичность и устойчивость. Так сформировалась биоценология — самостоятельный раздел экологии. К нему относятся и специальные науки о растительном покрове — фитоценология и геоботаника.

Современная биоценология также имеет не только теоретическое, но и глубочайшее практическое значение. Эксплуатируя природу, человек сильно преобразует естественные биоценозы, меняя условия их существования, изымая и уничтожая ряд видов или, наоборот, внедряя новые из других районов планеты. Поля, сады, пастбища и сенокосы, сеяные луга, лесопосадки, культуры закрытого грунта, городские парки и скверы — это 10

искусственно создаваемые биоценозы, в которых, тем не менее, продолжают действовать естественные законы. Их незнание, неумение использовать резко снижает устойчивость и продуктивность этих сообществ. Например, химическая борьба с вредителями, в массе размножающимися на полях и в садах, часто приводит к прямо противоположным результатам: через некоторое время они дают новый, еще более высокий всплеск численности, а применяемые в еще большем количестве яды загрязняют среду и производимые продукты питания, что бумерангом сказывается на здоровье населения. Вместе с тем есть уже много примеров успешного использования вместо ядов естественных врагов вредителей. Эти методы получили название биологических. Чем больше мы знаем о связях в биоценозах, тем больше возможностей управлять ими.

В дикой природе почти не осталось биоценозов, не затронутых влиянием человека: ни на дне морей и океанов, ни в лесах тропического и умеренного пояса, ни в горах, ни в пространствах бывших степей и саванн, ни в тундрах и пустынях. Даже в заповедниках, где запрещено вмешательство людей в жизнь природы, по многолетним наблюдениям, идет постепенное изменение естественных сообществ в результате так называемого фонового загрязнения атмосферы промышленными выбросами, преобразования животного и растительного мира на окружающих территориях, затруднения миграций и расселения видов. Особенно сильно меняется вблизи городов, на урбанизированных территориях растительность и животное население. Возникают новые, не существовавшие ранее биоценозы, где большая роль принадлежит так называемым синантропным животным — спутникам поселений человека, а естественная растительность уступает место посадкам и скоплениям сорных видов. Изменяются и микробные сообщества в окружающей человека среде.

Эти преобразования живой природы в результате хозяйствования на Земле человека — уже свершившийся факт. Только изучение и грамотное использование биоценотических законов позволяет поддерживать относительную стабильность окружающего живого мира не подрывая, а используя те связи, которые формировались миллионами лет. Законы биоценологии диктуют нам основные правила охраны природы и среды жизни человека.

Еще один раздел экологии оформился в первой трети ХХ века. Речь идет об экологии популяций, т. е. территориальных подразделений вида. Английский эколог Ч. Элтон обратил внимание на периодические взрывы численности и нашествия чужеродных видов. Популяционная экология изучает закономерности, лежащие в основе размножения 11

и динамики численности популяций в разных условиях среды, способов освоения нового пространства. Выяснилось, что эти процессы во многом зависят от внутривидовых отношений и от демографической структуры популяций (т.е. соотношения особей по полу и возрасту). Обнаружено, что в популяциях могут действовать механизмы, снимающие угрозу перенаселения, очень различные у разных видов. При исследовании популяций особенно наглядно выявилась значимость информационных связей в живой природе. Для понимания популяционных законов много дала также развивающаяся со второй половины ХХ века наука о поведении животных — этология, открывшая удивительно сложный мир отношений между особями в пределах вида.

Экология популяций — это не только руководство к действию при охране редких и исчезающих видов, борьбы с вредителями и распространителями болезней, поддержания оптимальной численности промысловых объектов. Общие популяционные законы касаются и человеческого общества. Недаром первые прогнозы роста городов были сделаны еще в ХVII веке на основе демографического анализа населения. Актуальнейшая проблема современности — быстрый рост численности людей на планете. Одно из основных отличий человека от представителей животного царства — сложнейшие социальные связи, пронизывающие общество. Однако социальность в различных формах присуща и животным. Прослеживание эволюционного развития этих отношений позволяет кое-что лучше понять и в нашей собственной природе. Именно через социальные связи человечества при осознании экологических законов можно находить разумные пути планирования населения.

К середине прошлого века экология сделала еще один виток в развитии своей проблематики. В ней появился новый раздел, посвященный изучению экосистем. Термин «экосистема» ввел в науку в 1935 г. английский геоботаник А. Тенсли для обозначения единства биоценозов и их физического окружения, откуда в конечном счете живые организмы получают вещество и энергию. Близкое понятие — биогеоценоз — выдвинул в 1940 г. академик В. Н. Сукачев. Понимание теснейшей связи живой и неживой природы давно было присуще естествоиспытателям — натуралистам. Еще В. В. Докучаев развивал эти идеи в учении о русском черноземе на рубеже XIX и ХХ вв. Однако развитие экосистемных исследований по-настоящему началось только в 50-х годах ХХ столетия, после того как были разработаны принципы количественного учета потоков энергии и веществ через сообщества. Приоритетные работы выполнили гидробиологи, а затем началось изучение с этих позиций и наземных экосистем. В экосистемной экологии 12

особое внимание уделяется оценкам биологической продукции, т. е. органического вещества, синтезируемого в сообществах из неорганического за определенное время. Именно биологическая продукция экосистем поддерживает на Земле жизнь всех царств природы и человечества в целом. Не менее важна и скорость круговорота веществ, вовлекаемых в процессы синтеза и разложения.

Первые же десятилетия активных исследований показали, что продуктивность разных частей суши и океана сильно различается и позволили определить тот «потолок», на который может рассчитывать человечество в использовании ресурсов живой природы. Много важного было выявлено и в поддержании устойчивости экосистем. Обнаружены законы их развития (сукцессий), приводящих к изменению физических условий среды (влажности, микроклимата, формированию почв и т.п.) за счет смены состава биоценозов на одном и том же участке, вплоть до установления сбалансированного круговорота веществ. Эти исследования позволили оценить восстановительные возможности живой природы после ее нарушений, дают в руки ключ к управлению процессами развития сообществ. Экосистемы Земли, крупные и мелкие, связаны между собой вещественно-энергетическими потоками в единое глобальное образование — биосферу.

Таким образом, примерно за полтора столетия экология постепенно охватила все основные уровни организации жизни: организмы — виды с их популяциями — биоценозы — экосистемы, включая биосферу как самую большую экосистему планеты. Жизнь на Земле сложно структурирована. Она проявляется только в организмах (простейшие из них — одноклеточные, а сложнейшие состоят из миллиардов клеток). Но каждый организм, простой или сложный, является представителем популяции какого-либо вида, существует только в сообществах, которые входят в состав какой-либо экосистемы, поддерживают биологический круговорот веществ и извлекают потоки энергии из окружающей среды. Биосфера функционирует по законам огромной сложной экосистемы.

Пока экология охватывала только вопросы «естественной истории» видов и жизнь биоценозов она, по сути дела, оставалась частью биологической области знания. Однако, при развитии популяционной и особенно экосистемной экологии стало ясно, что фундаментальным законам этой науки подчиняется и человеческое общество. Об этом свидетельствует хотя бы формирующаяся на наших глазах новая область знаний — социальная экология, соответствующие курсы преподаются уже во многих вузах.

Современная технократическая мощь направлена, по сути, против всех тех процессов, на которых основана динамическая устойчивость природы. Ранее она всегда 13

была сильнее человека, и ее восстановительные способности породили представления о неисчерпаемости ресурсов и возможности пользоваться ими, не заботясь о состоянии окружающей жизни. Человечество подходит сейчас к опасной черте и способно подорвать основы своего существования на планете. В. И. Вернадский, развивший учение о биосфере, где жизнь является самой активной и действенной силой, преобразующей верхние слои планеты, обсуждал также понятие «ноосферы» — сферы разума. Он предвидел, что вскоре эволюция жизни на Земле будет практически целиком зависеть от деятельности человека и оптимистично считал, что мощный поток коллективного разума справится с этой задачей.

Современное развитие экологии, с одной стороны, дает ключ к решению многих проблем, связанных с состоянием живой природы, а с другой стороны, показывает, насколько сложны, дороги и трудоемки зачастую пути их реализации. Главная сложность — единение усилий всего человечества, раздробленного на государства, разные слои общества, бедных и богатых, образованных и необразованных. В этих условиях общее и непрерывное экологическое образование и просвещение — абсолютная необходимость современности. Экологическая наука представляет сейчас огромное поле знаний, которое продолжает разрабатываться трудами специалистов — ученых. Но знание ее важнейших основ, из которых вытекает понимание последствий любых практических действий по отношению к природе, должно быть обязательным для каждого члена общества, независимо от его профессии. На любом рабочем месте от тракториста, коммерсанта, учителя до министра человек должен действовать экологически грамотно, заботясь не только о текущей отдаче, но и о судьбе следующих поколений — детей, внуков и правнуков.

Экологические законы пронизывают всю нашу хозяйственную деятельность, и бытовую, и производственную: в промышленности, на транспорте, в сельском хозяйстве, лесоводстве, медицине, добыче полезных ископаемых, получении энергии и т.п. Экологические знания — источник разработки новых технологий, сберегающих ресурсы и биоразнообразие на планете. Следует лишь помнить, что жизнь природы, поддерживающая нашу жизнь на Земле, — самое главное, что должно быть в центре внимания хозяйствования человека в биосфере.

Вопросы к лекции 1.

1. Что изучает наука экология? В какой мере это касается человечества? 14

2. Каково содержание и значение для практики таких ее разделов, как аутэкология и популяционная экология?

3. Что изучают биоценология и экосистемная экология?

Рекомендуемая литература

1. Чернова Н.М., Галушин В.М., Константинов В.М. Основы экологии. 10(11 класс). Учебник для общеобразовательных учреждений. — М.: Дрофа, 2005. 304 с.

2. Чернова Н.М., Былова А.М. Общая экология. Учебник для студентов педагогических вузов. — М.: Дрофа, 2004. 412 с.

3. Медоуз Д.Х., Медоуз Д.Л., Рендес Й., Беренс В.В. Пределы роста. — М.: Изд. МГУ, 1991. 201 с.

4. Миллер Т. Жизнь в окружающей среде. Перевод с англ. — М.: Издат. группа «Прогресс», «Пангея», 1993. Т. 1. 254 с.

5. Небел Б. Наука об окружающей среде. Перевод с англ. — М.: Мир, 1993. Т. 1. 420 с.

6. Руденко Б. Цена цивилизации // Наука и жизнь. 2004. № 7. С. 32-36.

ЛЕКЦИЯ 2. ОРГАНИЗМ И СРЕДА

Современная экология, охватывая огромное поле знаний о структуре и функционировании живой природы, включая человеческое общество, по-прежнему остается «наукой о связях», как писал о ней Э.Геккель на заре ее становления. Связи организмов со средой являются механизмом устойчивости не только самих живых существ, но и всех надорганизменных систем, вне которых их жизнь невозможна (популяций, биоценозов, экосистем). Эти связи можно измерить. Они представляют конкретные вещественно-энергетические потоки, протекающие через тела организмов и поддерживающие их жизнь.

Потребление энергии и обмен веществ — основное условие жизнедеятельности. Причины этого кроются в основных законах физико-химической материи. Жизнь организмов строится на непрерывном обновлении живых структур. Этот процесс к настоящему времени достаточно изучен, особенно с применением методов радиоактивного мечения. Например, белки клеток млекопитающих обновляются со скоростью 1% в час, а некоторые ферменты — до 10%. В печени мыши все белки 15

синтезируются вновь за 2-3 дня. Интенсивно обновляются также полисахариды, липиды и нуклеиновые кислоты. На все эти процессы синтеза требуется много свободной энергии. Например, энергетическая «стоимость» одной пептидной связи — около 4 тысяч калорий, а число их в молекулах белка — сотни и тысячи. Энергия в клетке передается от одной химической связи к другой с помощь молекул АТФ. Для сборки одной молекулы РНК требуется энергия гидролиза 6 тысяч, а одной молекулы ДНК — около 120 миллионов молекул АТФ. Это самая энергетически расточительная работа в живом организме.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: