Адаптационные возможности организмов и допустимые уровни экологических нагрузок

Согласно закону толерантности Шелфорда адаптационные возможности живых организмов небезграничны. Существуют критические уровни воздействия, по достижении которых наступает смерть организма. Указанную закономерность иллюстрирует график на рис. 1.3.^[1]

Рис. 1.3. Влияние интенсивности (уровня) экологического фактора на жизнедеятельность организмов¹:

А — степень благоприятности экологического фактора; А_опт и А_кр — оптимальное и критическое значения А; Г — интенсивность (уровень) экологического фактора, т. е. его численное значение, Г_лет, Т_лим, Г_опт — соответственно летальные, лимитирующие и оптимальные значения экологического фактора Конкретные численные значения и единицы измерения, А и Т зависят от природы экологического фактора и особенностей его воздействия на организм. Например, при взаимоотношениях «хищник — жертва» и А, и Т имеют размерность число особей/км^[2][3]. Если рассматривают влияние температуры на организм, то А определяют по его подвижности, а за интенсивность Г берется температура окружающей среды в °С (t). При анализе химического воздействия интенсивность воздействия (Г) будет представлена концентрацией действующего вещества ©, имеющей размерность мг/м³ или мг/кг. При этом, если средой распределения агента является воздух или вода, то в знаменателе — м³, если почва или тело организма, то в знаменателе — кг. Значения А можно также принять в пределах от 0 до 100%.

Область внутри интервала (Г_лим—Т_лим) называют зоной нормальной жизнедеятельности организма. Здесь он нормально питается и развивается, дает жизнеспособное потомство. В этой области отмечают и некоторый наилучший (оптимальный) для организма уровень данного фактора (Т_опт), при котором его активность (А_опт) будет максимальной.

На участках (Г'_лет—Г'_лим) и (Т_лет—Т_лим) данный экологический фактор приводит к подавленному, пессимальному состоянию организма или популяции. Эти области определяют по величине критического значения степени благоприятности фактора — А_кр. Проведя горизонтальный луч из точки А_кр до пересечения с кривой графика, опускают перпендикуляры на ось Т и определяют лимитирующие значения фактора Т_лим, Т_лим. При дальнейших отклонениях значений фактора влево от Т'_лиы и вправо от Г_лим располагаются зоны угнетения (пессимума). Для значений фактора, соответствующих этим областям, характерно подавленное, пессимальное состояние организма или популяции. Для отдельного организма это состояние может закончиться хроническим заболеванием, бесплодием, мутацией, гибелью. Для популяции, пребывающей в указанных условиях, ситуация также завершается либо гибелью, либо миграцией животных. Для экосистемы наличие таких значений факторов приводит к ее деструкции, т. е. к образованию новой экосистемы, подчас упрощенной структуры. Предельные значения экологических факторов, за границами которых (в меньшую для Т'_лет или большую для Т_лет сторону) жизнедеятельность особей становится невозможной, называют летальными (Т'_лет и Г_лет на рис. 1.3)^[3].

Диапазон значений фактора внутри интервала Г'_лет—Т_лет называют диапазоном толерантности или пределами выносливости (от лат. tolerantia — терпение). Чем больше расстояние Г'_лет и Т_лет, тем выносливей данный вид по отношению к экологическим факторам. Виды с широким диапазоном выносливости называют эврибионтными или эвриэками, а с узким диапазоном выносливости — стенобионтными или стеноэками. Как правило, к стенобионтным видам относят боль;

шинство крупных млекопитающих. Эврибионтами являются в основном автотрофные организмы и насекомые. Именно поэтому борьба с насекомыми — вредителями сельскохозяйственных культур подчас практически не приносит результатов вследствие их высокой устойчивости к внешним воздействиям. И наоборот, меньшая устойчивость крупных млекопитающих, некоторых видов рыб и птиц к колебаниям факторов окружающей среды, и в том числе к антропогенным возмущениям, делает их очень уязвимыми и порой ставит на грань выживания.

Таким образом, можно с уверенностью утверждать, что чем уже диапазон выносливости организма, тем менее интенсивным должно быть допустимое воздействие на этот биологический вид со стороны человека. Помимо диапазона толерантности, для определения допустимого уровня антропогенного воздействия на популяционном уровне важно значение биотического потенциала биологического вида. Биотический потенциал — это величина, характеризующая способность популяции наращивать численность. С увеличением значения биопотенциала увеличивается и допустимая доля изъятия особей из популяции. Принимая во внимание тот факт, что значение биотического потенциала не остается постоянным и зависит от условий существования популяции, можно сделать вывод, что в благоприятных условиях существования допустимая степень эксплуатации популяции всегда выше, чем в неблагоприятных. В оптимальных условиях значение биотического потенциала популяции может достичь своего оптимального значения и сравняться с врожденной (генетически обусловленной) способностью популяции наращивать численность, т. е. с мальтузианским параметром. Таким образом, в оптимальных условиях существования величина допустимого уровня эксплуатации тоже максимальна. В целом допустимый уровень эксплуатации применительно к биотическим ресурсам должен обеспечивать неснижение численности популяции. То есть должно выполняться условие r>k, где к — коэффициент промысловой смертности — величина, характеризующая интенсивность изъятия особей для хозяйственных нужд; г — биотический потенциал популяции. Зная величину биотического потенциала эксплуатируемой популяции в текущих условиях, можно определить коэффициент промысловой смертности, обеспечивающий неснижение численности особей. Умножив коэффициент промысловой смертности на текущую численность популяции, можно рассчитать количество особей, которое может быть изъято из популяции за единицу времени.

• [1] Приводится по: Кузнецов Л. М., Николаев А. С. Экология., 2015.
• [2] См.: Кузнецов Л. М., Николаев А. С. Экология.
• [3] Там же.
• [4] Там же.