Реферат: Экология

Для описания возрастной структуры в популяции выделяют возрастные группы, состоящие из организмов одного возраста, и оценивают численность каждой из этих групп. Результаты пред­ставляют в виде диаграмм или пирамиды (рис. 5).

Если в популяции размножение происходит постоянно, то по возрастной структуре устанавливают, сокращается или уве­личивается численность. Если основание пирамиды широкое это означает, что рождаемость превышает смерт­ность и численность растет (в данном случае населения быв­шего СССР, 1970 г. и Кении, 1969). Если же особей младших возрастных групп меньше, чем более старых, то численность будет сокращаться (рис. 5).

Условия существования особей разного возраста в популя­ции часто резко различны. Различна и их смертность, например, личинки многих беспозвоночных и рыб подвержены более вы­сокой смертности, чем взрослые особи.

             

            Май                     Июнь                                  Июль                     Август                     Сентябрь

Рис. 4  Возрастная структура популяции полевки-экономки на Крайнем Севере (по С.С. Шварцу, 1980

                    Рост популяций и кривые  роста

Если рождаемость в популяции превышает смертность, то по­пуляция, как правило, будет расти. Рассмотрим это на примере оди­ночной бактериальной клетки, помещенной в питательную среду и находящейся в условиях, оптимальных для роста. Клетки и все ее потомки делятся каждые 20 минут. Можно отметить четыре фазы роста бактерий.

Рис. 5. Типичная кривая роста бактерий

 Лаг-фаза — бактерии адапти­руются к новой среде обитания, и поэтому мак­симальная ско­рость роста не достигается. В этот период у бактерий могут, например, синте­зироваться новые ферменты, необходимые для усвоения тех пи­тательных веществ, которые содержатся в новой среде.

Логарифмическая фаза — это такая фаза, когда бактерии растут с максимальной скоростью. Число клеток увеличивается почти экс­поненциально, а кривая роста идет прямолинейно. Затем рост коло­ний начинает замедляться, и культура входит в стационарную фазу, а затем и в фазу замедления роста. Кривая роста приобретает сигмоидную (S-образную) форму. Такой тип роста называют зависимым от плотности популяции, которая влияет на истощение пищевых ре­сурсов и накопление токсических продуктов, а потому нарост. С уве­личением плотности скорость роста популяции постепенно снижает­ся до нуля, кривая выходит на плато. При нулевом росте популяция стабильна, т. е. размеры ее не меняются. Отдельные организмы при этом могут расти и размножаться. Нулевая скорость роста означает лишь то, что скорость размножения, если оно происходит, уравно­вешена смертностью. Такая сигмоидная кривая роста получена для ряда одноклеточных и многоклеточных организмов, например, для клеток водорослей в культуральной жидкости, для фитопланктона озер и океанов весной, для насекомых (мучные хрущаки, а также клещи, интродуцированные в новое местообитание с обильными за­пасами пищи, где нет хищников). Когда экспоненциальный рост про­должается вплоть до внезапного падения плотности популяции в ре­зультате исчерпания ресурсов среды, получается кривая другого типа, называемой «J-образной», или кривой «бум и крах». Такой рост не зависит от плотности, так как его регуляция связана с плотностью популяции до самого момента катастрофы. Крах может происходить по тем же причинам, например, из-за истощения пищевых ресурсов, которое в случае сигмоидной кривой роста заблаговременно оказы­вало регулирующее влияние на рост. Миграция, или расселение, так же как и внезапное снижение скорости размножения, может способ­ствовать уменьшению численности популяции. Расселение может быть связано с определенной стадией жизненного цикла, например, с образованием семян. Примеры того и другого типа показаны на рис. 6. Для обоих типов характерна экспоненциальная фаза в на­чале роста. Рассматривая вопрос об оптимальных размерах популя­ции в данной среде, следует учитывать поддерживающую емкость или кормовую продуктивность среды. Чем выше поддерживающая емкость, тем больше максимальный размер популяции, который может существовать неопределенно долгое время в данном местообитании. Дальнейшему росту популяции будут препятствовать один или несколько лимитирующих факторов. Это зависит от доступнос­ти ресурсов для данного вида. В случае J-образной кривой роста (рис. 6) популяция внезапно выходит за пределы поддерживающей емкости среды. Эту величину обозначают символом К, который можно использовать также для обозначения максимальных разме­ров стабильной популяции в данных условиях. Рост, соответствую­щий сигмоидной и .J-образной кривой, можно описать алгебраичес­ки с помощью простых дифференциальных уравнений. Оба уравне­ния относятся к популяциям, в которых поколения полностью перекрываются, так что популяция изменяется непрерывно. Это и позволяет использовать дифференциальные уравнения (таб.3).

Сигмоидная и J-образная кривые — это две модели роста популяции. Здесь предполагается, что все организмы сходны между собой, имеют равную способность к размножению и рав­ную вероятность погибнуть. Отсюда скорость роста популяции в экспоненциальной фазе зависит только от ее численности и не ограничена условиями среды, которые остаются постоянными.

Математические формулы логарифмического или экспонен­циального роста были приведены в 20-х годах XX столетия А. Лоткой. В настоящее время уравнения, описывающие экспо­ненциальный рост, в экологии используются прежде всего для определения потенциальных возможностей к росту популяции.

Поддерживающая емкость среды

. Поддерживающая.    емкость среды

Резкое снижение численности

30 Возраст, дни

60

 

Рис. 6. Два типа кривых роста популяции (по Н. Грину и др., 1993)

А — сигмоидная (S-образная) кривая роста дрожжей в культуре; Б — J-образная кривая роста дафний в культуре

Ограничения техногенного типа экономического развития.

         Рассмотрим необходимость смены техногенного типа развития экономики России на устойчивый тип. Почему этот вопрос жизненно ва­жен для нашего общества? Можно ли при техногенном развитии оздоровить экономику, перейти к рынку, повысить благосостоя­ние? Сейчас часто встречается позиция, согласно которой сна­чала нужно решить текущие   экономические проблемы, а затем после улучшения  экономической ситуации заниматься приро­дой. Возможна ли такая последовательность: сначала экономи­ка, а потом природа?

Для ответа на эти вопросы рассмотрим более подробно основные черты техногенного типа экономического развития сложившегося у нас в стране. Можно выделить по край мере три ограничения ("тупика") техногенного типа развития: экологическое, экономическое (инвестиционное) и со­циальное.

• экологические ограничения все более лимитируют экстен­сивный экономический рост. Деградация природного фундамента экономики может произойти в самое ближайшее время, если не принять срочных мер. Например, по оценкам специалистов в ближайшие два десятилетия во многих сельскохозяйственных регионах можно ожидать экологический кризис, вызываемый де­градацией земельных ресурсов.

Уже сейчас очевидны кризисные последствия промышлен­ного и аграрного развития для водных ресурсов в реках Волге, Дон, озере Байкал, Азовском и Каспийском морях и др. Они сверх допустимых норм загрязнены органикой, тяжелыми ме­таллами, фенолом, нефтепродуктами и другими веществами, и в самой ближайшей перспективе можно ожидать усугубления это­го. Острой проблемой становится широко распространенное, особенно в Европейской части России, загрязнение подземных вод. Это приводит к обострению дефицита питьевой воды и со­провождается кризисом в обеспечении водой населения урбани­зированных регионов.

Растет число отходов, в том числе токсичных. Их захоро­нение и утилизация поставлены крайне неудовлетворительно.

Многие виды природных ресурсов близки к исчерпанию. Крупных промышленных запасов нефти в России осталось при­мерно на 20—30 лет. Практически исчерпаны лесные ресурсы европейской части страны. Подобные ситуации сложились и в использовании других видов природных ресурсов.

В ближайшие годы резко возрастет опасность возникнове­ния крупных техногенных аварий и экологических катастроф, что связано с колоссальным износом промышленного, транс­портного и очистного оборудования. На многих предприятиях этот износ достигает 80—90%. О возможных огромных экономи­ческих потерях по этим причинам свидетельствуют масштабные аварии нефтепроводов в Коми (1994 г.) и Башкирии (1995 г.).

          • Вторым ограничением техногенного типа экономичес­кого развития является экономическое, или, в более узком смыс­ле, инвестиционное. Для поддержания техногенного, природоемкого развития с каждым годом необходимо выделять все больше средств в природоэксплуатирующие народнохозяйственные ком­плексы и отрасли. Деградация и истощение природных ресурсов требуют огромных капитальных вложений для разработки новых  ресурсов или усиления эксплуатации уже имеющихся. Только на два крупнейших в экономике природоэксплуатирующих комп­лекса — топливно-энергетический и агропромышленный — вы­деляется значительная часть всех инвестиций в экономику.

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8