Организм и среда обитания: закономерности взаимодействия

Понятие «организм» в экологии чаще всего подразумевает под собой особь, индивидуум. Но для того чтобы жить, любое живое существо нуждается в сообществе себе подобных. Именно поэтому возникают такие понятия, как биологический вид и популяция.

Биологический вид — совокупность особей, обладающих общими признаками, способных свободно скрещиваться между собой и давать плодовитое потомство, занимающих определенное пространство обитания (ареал) и ограниченных от других видов нескрещиваемостыо в природных условиях.

Популяция — совокупность особей одного вида, длительное время обитающих на одной территории (части ареала данного вида) и воспроизводящих себя в течение большого числа поколений.

Как правило, биологический вид представлен множеством взаимодействующих популяций. Каждая популяция существует в определенных условиях, поэтому, как правило, популяции одного и того же вида имеют различия. Общая среда обитания предопределяет неизбежное взаимодействие популяций различных видов живых организмов. В процессе длительного сосуществования формируются многовидовые сообщества — биоценозы, в которых подбор видов обусловлен необходимостью непрерывного поддержания круговорота веществ в природе.

Биоценоз — совокупность взаимосвязанных популяций растений, животных, грибов и микроорганизмов, совместно населяющих относительно однородное жизненное пространство.

Человеческое общество является частью биосферы. Наибольшее развитие понятие биосферы получило в трудах академика В. И. Вернадского, который иод биосферой понимал все пространство атмосферы, гидросферы и литосферы, где существует или существовала когда-либо жизнь.

Биосфера возникла 3,5—4,5 млрд лет назад и представляет собой результат взаимодействия живой и неживой материи. В верхних слоях литосферы 99% всего вещества трансформировано живыми организмами. И если жизнь существует на Земле более 3,5 млрд лет, то история человечества насчитывает всего 1,5 млрд лет. Человечество возникло на одном из этапов развития жизни на Земле. Соответственно, существование человека возможно только в биосфере.

Биосфера — оболочка Земли, в которой развивается жизнь разнообразных организмов. Биосфера охватывает нижнюю часть атмосферы (до 15 км), всю гидросферу (до 12 км) и верхнюю часть литосферы (до 5 км). Человеческая деятельность вносит существенные изменения в биосферу. В настоящее время на нашей планете существует техносфера — искусственная оболочка Земли, созданная человеком с помощью использования различных технических устройств. Технический прогресс на данном этапе развития одерживает верх над эволюционными процессами, что дает возможность техносфере превосходить биосферу в перемещении биомасс на планете. Достижения технического прогресса и нерациональное природопользование создают реальную опасность для биосферы, а значит, и для всего живого на Земле. Следовательно, совместная эволюция человечества и биосферы неизбежно должна выйти на новый уровень.

Именно эта очевидная необходимость создала предпосылки для возникновения теории ноосферы — сферы разума, которая впервые была выдвинута В. И. Вернадским в 20-х гг. XX в. Суть этой теории заключается в том, что для обеспечения дальнейшего существования человеческого общества на Земле неизбежна высшая стадия развития биосферы — ноосфера, которая управляется разумной деятельностью человека. При этом подразумевается, что ответственность за свое будущее и будущее биосферы повлечет за собой новую организацию общества и создание таких структур, которые смогут обеспечить гармоничное существование общества и окружающей природной среды.

Ведущим элементом преобразования биосферы в ноосферу является инженерная экология. Одним из центральных в инженерной экологии является понятие «экологическая система» (экосистема).

Экологическая система (экосистема) — это совокупность совместно обитающих разных видов организмов и условий их существования, находящихся в закономерной взаимосвязи друг с другом.

Экологические системы могут быть:

• • микроэкосистемами (горшок с цветком);
• • мезоэкосистемами (лес, пруд);
• • макроэкосистемами (океан, континент).

Самой крупной экосистемой является биосфера. Все остальные экосистемы входят в биосферу и являются ее подсистемами.

В состав экосистемы входят:

1) три группы организмов, участвующих в круговороте веществ и энергии: продуценты, консументы и редуценты.

Продуценты (производители) — автотрофные организмы, создающие в процессе фотосинтеза органические вещества из неорганических за счет использования солнечной энергии. Основным продуцентом в биосфере являются зеленые растения.

Консументы (потребители) — гетеротрофные организмы, питающиеся за счет автотрофных. К копсумептам первого порядка относятся, например, некоторые рыбы, питающиеся фитопланктоном, травоядные животные; к консументам второго порядка — хищники и паразиты растительноядных организмов. В природе встречаются также консументы третьего и четвертого порядка, но, как правило, в цепях питания бывает не более шести звеньев.

Редуценты (восстановители) — организмы, разлагающие мертвое органическое вещество и возвращающие неорганические вещества в окружающую среду. К ним относятся:

• 1) бактерии и грибы;
• 2) неорганические вещества, которые включаются в круговороты веществ (С, N₂, S, Р, 0₂, Н₂0 и др.);
• 3) органические соединения, связывающие живой (биотический) и неживой (абиотический) компоненты экосистемы (белки, углеводы и др.);
• 4) климатический режим и другие физические факторы.

Понятие «экологический фактор» не менее важное для инженерной экологии. Экологический фактор — элемент среды, оказывающий существенное влияние на живой организм.

Экологические факторы принято делить на три группы:

• • факторы неживой среды (например, климатические: температура, влажность и т. п.);
• • биотические факторы — факторы живой среды, связанные с влиянием живых существ;
• • антропогенные факторы — факторы, связанные с влиянием деятельности человека.

В инженерной экологии вводится обобщенный термин «антропогенный производственный фактор» (АПФ) — фактор, способный вызвать негативные изменения здоровья человека, непосредственно занятого в производственном процессе, и антропогенные изменения окружающей среды, подверженной воздействию данного производственного процесса.

По своей природе АПФ могут быть физическими, химическими, биологическими, психофизиологическими.

По степени воздействия различают АПФ:

• 1) вредные — АПФ, воздействия которых на работающих в определенных условиях приводят к заболеванию или снижению работоспособности (шум, вибрация, электромагнитные ноля);
• 2) опасные — АПФ, воздействия которых на работающих в определенных условиях приводят к травме или другому резкому ухудшению здоровья (электрический ток, шум, вибрация);
• 3) особо опасные — АПФ, которые при определенных условиях приводят к промышленной аварии, т. е. разрушительному высвобождению собственного энергозапаса промышленного предприятия, при котором сырье, промежуточные продукты, продукция предприятия, отходы производства, установленное на промышленной площадке технологическое оборудование, вовлекаясь в аварийный процесс, создают для населения, персонала, окружающей среды и самого промышленного предприятия факторы, приводящие к катастрофическим последствиям (ионизирующие излучения, пожар, взрыв).

В зависимости от уровня и продолжительности воздействия вредный производственный фактор может стать опасным.