Существует 5 этапов взаимоотношения человека и природы:

5. Непосредственное единство человека и природы.

2. Охотничье-собирательное общество.

3. Земледельческо-скотоводческое общество. Становление и развитие человеческого общества сопровождалось локальными и региональными экологическими кризисами антропогенного происхождения. Таковые имели место в истории многих культур. Даже образование пустынь (в частности, Сахары) связывают с человеческой деятельностью. Гибель цивилизации майя, по мнению некоторых ученых, частично обусловлена слишком интенсивной обработкой нестойких почв тропического пояса.

6. Индустриальное общество. Ранее противоречие между человеком и природой нарастало, главным образом, в сельскохозяйственной сфере. Новым фактором обострения экологического положения стала индустриализация. Последние 4 века человечество, по сути, развернуло крупномасштабную войну с природой, и результатом ее стал глобальный экологический кризис.

7. Постиндустриальное общество. Будет основано на гармоничном единстве человека с природой, то есть возродит единство человека и природы на более высоком уровне.

Эволюция человека отличается своей необычностью, которая состоит в том, что, в отличие от других организмов, он не приспосабливается к природе, а стремится как бы отделить ее от себя. В процессе эволюции человек все больше изменяет окружающую среду и совершенствует свою. Но изменения человеком окружающей среды подчас становятся угрожающими для существования самого человека.

АБИОТИЧЕСКИЕ ФАКТОРЫ СРЕДЫ

Организм как элементарная часть живого мира в среде своего обитания находится под постоянным влиянием климатических, эдафических и биотических факторов, которые вместе называют экологическими факторами.

Аутэкологию, изучающую влияние различных экологических факторов на организмы, называют еще факториальной экологией.

Факторы среды можно разделить на абиотические, или факторы неживой природы (климатические и эдафические), и биотические (то есть воздействия различных групп живых организмов), среди которых выделяют антропогенный фактор, то есть результат воздействия человека.

Из абиотических факторов наиболее важными на суше являются свет, температура и влажность, в море – свет, температура, соленость.

Свет (солнечная радиация) распространяется в виде электромагнитных волн, из них 48 % приходится на видимую часть спектра, 45 % - на инфракрасную и 7 % - на ультрафиолетовую. Примерно 19 % солнечной энергии поглощается при прохождении ее через атмосферу. В процессе фотосинтеза наибольшее значение имеют оранжево-красные и сине-фиолетовые лучи.

Температура определяет обмен веществ живых организмов и границы жизни, при которых возможно существование белков (в среднем от 0 до 55 ⁰С). Температура определяет природную зональность и адаптацию растений и животных к местам обитания, при этом выделяют криофилы – виды, предпочитающие холод, и термофилы, обитающие в условиях повышенных температур.

Животные по типу теплообмена разделяются на холоднокровных (пойкилотермных), температура тела которых зависит от окружающей среды, и теплокровных (гомойотермных), у которых температура тела сравнительно постоянна независимо от окружающей среды (птицы и млекопитающие). Отдельные организмы могут выдерживать значительные температуры. Так, в горячих источниках Камчатки и Америки были обнаружены водоросли при +70-82 ⁰С, а в горячих водах Калифорнии живет один из видов рыб при +52 ⁰С. Деревья и кустарники в Якутии не вымерзают при -68-70 ⁰С. В состоянии анабиоза ряд организмов выживает при температурах, близких к абсолютному нулю (-273 ⁰С).

По степени отношения к влажности среды выделяют группы растений гигрофитов, обитающих во влажных местах, ксерофитов, обитающих в сухих местах, и мезофитов, предпочитающих среднюю влажность среды. Для животных чаще употребляются соответственно термины – гигрофилы, ксерофилы и мезофилы.

К абиотическим факторам относятся также атмосферное давление, соленость среды, высота над уровнем моря, геологические особенности местности, типы ландшафтов, ветер, осадки, вулканическая деятельность и т. д.

Лимитирующие (ограничивающие) факторы это факторы среды, способные ограничивать рост, развитие организмов, численность их популяций. Немецким ученым Ю. Либихом в 1864 году был выдвинут закон минимума в действии факторов среды, согласно которому для роста растений ограничивающим фактором является тот, который находится в количестве, наиболее близком к необходимому минимуму. В. Шелфорд в 1929 году на основании закона минимума сформулировал закон толерантности, согласно которому невозможность существования и развития организмов (популяции) определяется не только недостатком, но и избытком любого из факторов.

В наших условиях важнейшим лимитирующим фактором является загрязнение природной среды. К лимитирующим факторам относят и численность популяций (позже мы рассмотрим принцип Олли).

Преодоление лимитирующих факторов требует огромных затрат вещества и энергии. Для удвоения урожая необходимо 10-кратное увеличение количества удобрений, ядохимикатов и мощности (животных или машин).

Экологическая валентность (пластичность) зависит от особенностей организмов и их способности адаптирования к изменяющимся факторам среды. Выделяются виды, имеющие широкий диапазон пластичности и узкий. С экологической пластичностью видов связаны их специализация по местам обитания (у паразитов по хозяину), географическое распространение и ареал (территория, на которой обитает вид).

Выделяются среды обитания организмов – наземная и водная, которые имеют свои особенности. Водные организмы подразделяются на плавающие – планктон (фитопланктон – растения, зоопланктон – животные) и бентос - обитатели дна.

Для водной среды выделяется горизонтальная и вертикальная зональность, где имеется литораль (кромка берега), сублитораль (до 200 м), батиаль (крутой склон), абиссаль (океаническое ложе до 3-6 км), ультраабиссаль (дно океанических впадин 6-10 км). Обитание организмов зависит от прозрачности воды, степени солености, содержания растворенного кислорода и углекислого газа, концентрации водородных ионов (рН) и так далее.

Эдафические факторы это почвенные условия, влияющие на жизнь и распространение живых организмов. Как известно, живые организмы существуют не только в почве, но и в местах, где ее еще нет: скалы, дюны, терриконы, карьеры. Поэтому под эдафическим фактором следует понимать более широкий круг условий, чем почва.

Почва это верхний плодородный слой земной коры, почва относится к биокосному веществу, включающему большое количество живых организмов. В почве протекают многие процессы разрушения организмов, их минерализация, здесь находят убежище многочисленные личинки насекомых, строят гнезда различные млекопитающие. В почве выделяют ряд экологических групп организмов: геобионты (педобионты) – постоянные обитатели почв, геофилы – животные, часть цикла развития которых проходит в почве, и геоксены – животные, для которых почва служит местом временного укрытия.

БИОТИЧЕСКИЕ ФАКТОРЫ СРЕДЫ

Биотические отношения среди организмов крайне разнообразны. Здесь проявляются внутривидовые и межвидовые связи, особенности питания, конкуренция и так далее. Наряду с прямой зависимостью от пищи ( например, растение – фитофаг) существуют взаимоотношения типа хищник – жертва.

Внутривидовые взаимоотношения это взаимодействия между особями одного вида. К внутривидовым взаимоотношениям относятся: групповой эффект, массовый эффект и внутривидовая конкуренция.

Групповой эффект это изменения, связанные с объединением животных одного вида по две особи и более. Существование группового эффекта распространено среди насекомых и позвоночных животных. Одним из его важных последствий является ускорение роста сообщества. Групповой эффект проявляется у многих видов, которые могут нормально размножаться и выживать только в условиях существования в крупной популяции. Групповое сожительство облегчает животным поиск пищи и борьбу с врагами. Например, волки сильны своей стаей.

Массовый эффект – эффект, обусловленный перенаселением среды обитания. До какого-то оптимального значения размера популяции мы имеем дело с групповым эффектом, выше него – массовый эффект.

Внутривидовая конкуренция – отрицательное влияние особей одного вида на другой. Например, у животных часто проявляется территориальная конкуренция, когда животные защищают место своего проживания и определенную прилегающую территорию. Конкуренция обостряется по мере уплотнения популяции. У растений это приводит даже к изменениям морфологического характера: утоньшение стебля, уменьшение объема кроны у древесных растений и т.д. Все это - результат внутривидовой борьбы за экологические факторы (у растений прежде всего за свет и воду, у животных – за корм).

В межвидовых отношениях между организмами можно выделить ряд групп: нейтрализм – взаимодействие организмов отсутствует, конкуренция – взаимоотношения, возникающие между видами со сходными экологическими требованиями. При конкуренции естественно, что один вид вытесняет другой. Русским ученым Г.Ф. Гаузе было сформулировано правило, или “закон конкурентного исключения”, согласно которому в одной экологической нише не могут существовать два близких вида.

Экологическая ниша – это физическое пространство со свойственными ему экологическими условиями, определяющими существование какого-либо организма, место вида в природе, что включает не только положение его в пространстве, но и функциональную роль в биоценозе и отношение к абиотическим факторам среды обитания. Экологическая ниша характеризует степень биологической специализации данного вида. Местообитание, говорил Ю. Одум, - это адрес обитания вида, а экологическая ниша – это система занятий в той системе видов, к которой он принадлежит. Иными словами, знание экологической ниши дает возможность ответить на вопросы, как, где и чем питается вид, чьей добычей становится он сам, как он отдыхает и размножается, какие условия среды для него необходимы.

Химические взаимоотношения растений через продукты обмена их веществ (эфирные масла, фитонциды) получили название аллелопатии (антибиоз). Сюда же можно отнести “цветение воды” с участием сине-зеленых водорослей, явление “красного моря” – выделение гиганскими скоплениями микроорганизмов токсичных веществ, вызывающих гибель рыбы.

Симбиоз в широком смысле слова это различные формы сосуществования разноименных организмов, составляющих симбионтную систему. Выделяют различные типы симбиоза: мутуализм, комменсализм и паразитизм.

Мутуализм (симбиоз в узком смысле слова) – сожительство организмов с взаимной выгодой (микориза некоторых грибов и корней деревьев, актиния и рак-отшельник). Часто при мутуализме один организм не может существовать без другого (лишайник = гриб+водоросль).

Комменсализм - взаимоотношения, при которых один вид (комменсал) получает пользу от сожительства с другим видом, а другой (хозяин) ее не получает. Часто одно животное использует для убежища постройки или тело другого вида (рыба-прилипала передвигается на большие расстояния, прилипая к акуле).

Паразитизм – форма биотических связей организмов разных видов, при которых один живет за счет другого, находясь внутри (эндопаразит) или на поверхности его тела (эктопаразит). При этом организм-потребитель использует живого хозяина не только как источник питания, но и как место постоянного или временного проживания. К ним относятся паразитические насекомые (оводы, клещи, комары), паразитические растения (повилика, омела), паразитические черви (аскариды, острицы).

Необходимо отметить, что в некоторых литературных источниках симбиоз понимается только как взаимовыгодное сожительство организмов, то есть является синонимом мутуализма.

Хищничество – взаимоотношения, при которых один вид (хищник) поедает другой (жертву). Отличие хищника от паразита состоит в том, что первый живет свободно, а второй хотя бы на одной стадии своего развития связан с поверхностью или с внутренними органами другого организма - его хозяина. Как правило, численность хищников зависит от плотности популяции жертвы. Хищники предотвращают монополизацию одним видом основных условий существования. Человек как суперхищник оказывает противоположный эффект – развивает монокультуры.

С созданием агрокультурных систем человек выходит на уровень, до которого не доходило ни одно животное, – на уровень производства продуктов питания. Но от этого естественные средства защиты от преобладания доминирующих видов не перестают действовать, и на монокультуры нападают резко увеличивающиеся популяции так называемых вредителей сельского хозяйства. Происходит не только популяционный взрыв численности населения, но и численность вредителей, с которыми человек вынужден бороться. Химические средства, применяемые для защиты искусственных экосистем, приводят в свою очередь к загрязнению почв и понижению сопротивляемости растений.

Возникает вопрос: не является ли данный “сдвиг проблем” средством защиты биосферы от доминирования популяции человека?

С экологическими условиями связаны различные жизненные формы растений и животных. Жизненные формы растений (биоморфы) – внешний облик (габитус) растений, отражающих их приспособленность к условиям среды. Жизненной формой растений также называют единицу экологической классификации растений – группу растений со сходными приспособительными структурами, не обязательно связанных родством. К жизненным формам относятся деревья, кустарники, кустарнички, полукустарнички, наземные травянистые растения и так далее.

У животных жизненной формой называется группа особей, имеющих сходные морфологические приспособления для обитания в одинаковой среде. К одной жизненной форме могут относиться систематически далекие виды животных (например, обитатели нор – пидиколы, трупоядные животные – некрофаги и так далее).

Жизненные формы нельзя смешивать с экотипами, под которыми понимают устойчивую группу организмов внутри одного вида, находящуюся в определенных почвенно-климатических (географических) условиях местообитания и приспособленную к существованию в этих условиях. Иногда экотипы называют экологическими расами.