Значение экологии - Основы общей экологии



Индекс материала
Основы общей экологии
Предисловие
Введение
История экологии
Структура экологии
Значение экологии
Жизнь и физическая среда
Концепция экосистемы
Водная и наземная среда
Термические свойства воды
Образование почвы
Изменения внешней среды
Материки и морские течения
Влияния, оказываемые рельефом местности
Микросреда
Разнообразие биологических сообществ
Обзор биологических сообществ

Значение экологии

Можно спросить, как подобные представления об экологии как науке вписываются в то гораздо более обширное здание, которое мы называем человеческой цивилизацией? Каким образом абстрактные концепции, выведенные из наблюдений над девственной природой, можно затем применить для решения таких реальных задач, как борьба с болезнями зерновых пли с этерификацией. Экология, безусловно, имеет два разных аспекта. Один ее аспект — это стремление к познанию ради самого познания — особенность, присущая, насколько мне известно, исключительно представителям человеческого рода; в любом определении цивилизации всякую науку, активно занятую поисками закономерностей и объяснений, следует ставить рядом с искусством и литературой. Другой аспект экологии — применение собранных знаний и объяснений для решения проблем, связанных с окружающей средой.

Эти два аспекта экологии развиваются рука об руку, потому что основные принципы, обнаруживаемые при изучении природных сообществ, должны относиться также к нарушенным сообществам. Физические и химические законы, лежащие в основе таких явлений, как растворимость неорганических соединений, химические реакции, поверхностное натяжение и переход из одного фазового состояния в другое, имеют самое непосредственное отношение к землепользованию. Например, при орошении пустынных земель с целью превращения их в посевные площади соли, содержащиеся в частицах почвы, растворяются в воде. При этом они не вымываются из верхних слоев почвы, а отлагаются на ее поверхности, по мере того как вода поднимается вверх в результате сильного испарения, происходящего под действием горячего солнца пустыни. То, что ирригация в конечном счете может превратить тысячи гектаров пустыни в засоленную равнину, непригодную для возделывания, можно было предсказать па основании общеизвестных законов химии п физики.

Математическое изучение экологии популяций показывает, что спады численности наступают тогда, когда уничтожение особей хищниками превышает прирост за счет размножения. Применение демографических законов к охотничьим видам убеждает пас в том, что наивысшей урожай дичи можно получить в тех случаях, когда интенсивность охоты способствует поддержанию популяций охотничьих видов па уровне достаточно низком, чтобы наличного количества пищи хватало для интенсивного размножения, по вместе с тем достаточно высоком, чтобы обеспечить высокий устойчивый выход живой продукции. Для эффективного ведения охотничьего хозяйства необходимо регулировать сроки охоты, ежедневные нормы добычи, применяемое оружие п даже стоимость лицензий. Когда биологи-охотоведы затопляют какие-либо участки, с тем чтобы создать местообитания для водоплавающих птиц, или выжигают кустарники, чтобы благоприятствовать развитию той растительности, которую предпочитают в качестве пищи олени, они руководствуются экологическими принципами. Разумное ведение охотничьего хозяйства должно быть основано на этих принципах.

К экологии очень редко обращаются за советом, а между тем решение многих проблем упирается именно в нее. Селекционеры на протяжении многих лет стремятся создать идеальный сорт пшеницы, который был бы устойчив к любым вредителям и к любым болезням. Но, проводя искусственный отбор с целью получить линию с желаемыми признаками, человек невольно производит при этом также отбор насекомых, вирусов и грибов, выводя линии, превосходящие все другие по способности поедать или заражать созданный прекрасный сорт пшеницы. Такого рода игра в эволюционные кошки-мышки в иных обстоятельствах могла бы привести к установлению безобидного status quo, попутно обеспечивая работой многие десятки генетиков и селекционеров. Однако природа не столь снисходительна. Повышение устойчивости данного сорта к вредителям может повлечь за собой снижение его засухоустойчивости пли способности конкурировать с сорняками. Совокупность приспособительных признаков какого-либо организма подобна шарику глины: если защипнуть глину так, что на шарике образуется выступ, то при этом непременно образуется и вмятина, поскольку количество глины все время остается одинаковым.

Применение гербицидов и искусственного орошения позволяет возместить потери, причиняемые снижением конкурентоспособности и засухоустойчивости, которое сопровождает повышение устойчивости к вредителям, однако стоимость необходимых для этого химических веществ и ирригационных сооружений может свести на пет всю получаемую выгоду. Мне вспоминается попытка иптродуцпровать хлопок на Коста-Рике. В относительно сухих районах этой тропической страны климат идеально подходит для выращивания хлопка,на первых порах хлопковые поля процветали. Однако здесь, как и повсюду, большой урон хлопководству наносят насекомые. Вначале при помощи инсектицидов удавалось бороться с вредителями, однако по мере того, как в популяции насекомых развивалась устойчивость к химическим препаратам, последние приходилось применять все в больших количествах. Хлопковому буму па Коста-Рике пришел конец, когда стоимость пестицидов стала съедать весь доход, получаемый от выращивания хлопка. Тракторы, ржавеющие на заросших сорняками полях, — вот все, что от него осталось. Рентабельность разведения хлопка на Коста-Рике без применения пестицидов сомнительна. Что же касается экономической и экологической стоимости применения пестицидов, то теперь, задним числом, совершенно ясно, что она выходит далеко за пределы допустимого.

Я вспоминаю также об одном сложном примере прямых и косвенных воздействий человека, разрушающих естественные сообщества, который красноречиво свидетельствует о необходимости глубокого понимания функционирования экосистемы. Озеро Клпр-Лейк в Калифорнии— живописный водоем длиной более 30 км; когда-то оно было идиллическим местом отдыха, хорошо известным любителям рыбной ловли и водных лыж. Единственным недостатком этого земного рая были тучи мелких двукрылых, появляющиеся летом вокруг озера. Эти насекомые, личиночное развитие которых проходило в донных отложениях па мелководьях, не представляли никакой угрозы для здоровья человека и не кусались. Но по вечерам, когда в домах зажигали свет, они скапливались вокруг ламп, вызывая раздражение и неудовольствие обитателей этих домов.

Все усилия, прилагаемые для того, чтобы разработать подходящие меры борьбы с этими двукрылыми, оставались безуспешными вплоть до конца второй мировой войны, когда получили широкое распространение такие пестициды, как ДДД и ДДТ. В 1949 г. все озеро было обработано ДДД, который ввели в воду в количестве менее 0,02%0. Это мероприятие оказалось очень эффективным, и на протяжении следующих 2—3 лет у берегов озера можно было встретить лишь единичных насекомых. Однако после 1951 г. их численность стала возрастать. В 1954 г. была проведена повторная обработка озера ДДД, вновь позволившая истребить значительное количество этих назойливых насекомых. Спустя некоторое время жители стали находить мертвых водоплавающих птиц, выброшенных на берег, по никому не пришло в голову связать это с программой по борьбе с насекомыми.

После второй обработки ДДД популяция насекомых оправилась быстрее, чем после первой. Еще менее эффективной оказалась третья обработка, предпринятая в 1957 г., и тогда у биологов зародилось подозрение, что насекомые стали устойчивы к ДДД. В 1957 г. по всему побережью озера можно было видеть мертвых водоплавающих птиц, главным образом поганок Aechophorus occidentalis. На этот раз двух умирающих птиц отправили в Химическое бюро Департамента сельского хозяйства штата Калифорния. Анализы показали, что программа борьбы с насекомыми оказалась смертным приговором озеру Клир-Лейк. Содержание остатков ДДД в жировой ткани мертвых поганок почти в сто раз превышало его первоначальную концентрацию в воде, создаваемую при обработке озера. Позднее обнаружилось, что рыбы также ассимилировали и накапливали это ядовитое вещество в очень больших количествах, в результате чего многие виды стало небезопасно употреблять в пищу.

Таким образом, программа борьбы с назойливыми двукрылыми привела к созданию устойчивой к ДДД линии этих насекомых (которые по-прежнему отравляют жизнь местным жителям), к уничтожению поганок на озере и к сокращению популяций других водоплавающих птиц, а кроме того, создала угрозу для наиболее привлекательной особенности этого озера — рыбной ловли. Парадокс в данном случае состоит в том, что все эти проблемы порождены самим человеком: питательные вещества, стекающие в озеро с удобряемых полей и просто с нечистотами, обогащают придонный ил и благоприятствуют развитию личинок насекомых.

Итак, программа борьбы с двукрылыми привела в конечном счете к совершенно неожиданным результатам. Ее создатели пренебрегли основными принципами экологии. Они не учли способность популяции насекомых вырабатывать устойчивость к ядовитому инсектициду и не предусмотрели возможности накопления остатков ДДД в организме животных, их передачи по пищевой цепи от жертвы к хищнику и повышения их концентрации вплоть до летального уровня в каждом звене этой цепи. Непредвиденные последствия почти неизменно сводят на пет все усилия человека подчинить себе сложную систему сдерживающих и уравновешивающих механизмов, обеспечивающих стабильность в природе. Поскольку деятельность человека продолжает оказывать все более ощутимое воздействие на окружающую среду, вмешательство в природу будет становиться все более сложным и трудным, а выявление и применение основных экологических принципов — все более важным для сохранения жизни, в том числе и жизни самих людей.