Предмет и задачи сельскохозяйственной экологии

Предмет и задачи сельскохозяйственной экологии

Экология как учение о взаимоотношениях между организмами и окружающей их средой превратилась в науку о жизненных явлениях в природе. Суть ее заключается в исследовании влияния внешней среды на организмы и обратного действия, оказываемого организмами на их окружение. Обе функции, действие и противодействие, взаимосвязаны и изменчивы. Из сложных явлений экология сначала старается выделить определенные процессы и зависимости, чтобы выяснить степень влияния отдельных факторов и благодаря этому научиться лучше понимать дальнейшие более широкие взаимосвязи в ландшафте.

Экологические исследования можно вести в трех разных плоскостях. Во-первых, можно изучать отдельный вид с его особыми жизненными требованиями и реакциями на окружающую среду, его зависимостью от света, температуры, влажности, субстрата, питательных веществ и врагов. Этим занимается аутэкология, которую называют еще и физиологической экологией. В лабораторных опытах с разведением вначале определяют экологическую потенцию вида, которую затем сравнивают с ее реализацией в природных условиях, т. е. с экологическим существованием. Они не обязательно совпадают. Часто из всего диапазона какого-то фактора внешней среды, в котором может существовать определенный вид, в естественных условиях выбирается лишь какой-то узкий предел; выбор ландшафта, кормового растения, жертвы и т. п. может, следовательно, быть более ограниченным, чем собственно было бы необходимо, исходя из возможности существования вида. Кроме того, в природе потенция вида по отношению к одному фактору (важность которого установлена опытным путем) может сужаться вследствие компенсирующего действия другого фактора. Диапазон существования какого-либо вида может быть также и более широким, чем выявлено лабораторным опытом. Это бывает в тех случаях, когда для опыта берется лишь одна из многих генетически разнородных популяций, как это часто случается с видами с широким экологическим и географическим распространением. Односторонние исследования в естественных условиях могут, так же как и лабораторные привести к ложным выводам, поэтому необходимо сочетать эти два метода изучения. В противоположность физиологу эколог должен уметь ставить вопросы так, чтобы ответы на них были годны не только для лабораторных условий, но в конечном итоге способствовали расширению знаний и о естественном местообитании.

Если подобные комплексные наблюдения и опыты ведутся на количественной основе, то это означает переход ко второй плоскости экологических исследований, а именно к популяционной экологии. Здесь целью исследования является изменение плотности популяции вида на определенной территории на протяжении ряда поколений. Колебания численности популяции обусловлены неодинаковым и зависящим от вида организма, местообитания и времени числом эндогенных и экзогенных факторов со сложной структурой взаимосвязей, вследствие чего они действуют как единое целое. Конечно, также и здесь следует начинать с изучения отдельных частичных связей, прежде чем удастся составить представление обо всей динамике популяции вида. Эпидемиология грибных паразитов культурных растений превосходно описана Гойманном, а насекомых— Андревартой и Берчем, но это лишь две особенно важных в бюджете природы группы организмов.

Третью ступень представляют биологические исследования целых ландшафтных форм для понимания взаимосвязей, зависимостей и действия жизненных явлений, а также участия организмов в круговороте веществ в крупных природных комплексах. Это направление исследований, обычно называемое синэкологией, Пеус считает необходимым исключить из экологии и отнести к физической географии или просто географии. Однако вместе с Тинеманном мне это кажется не более чем спором о термине: считать ли изучение таких взаимосвязей экологией или отнести это к географии. Объяснения сосуществования и встречаемости организмов еще недостаточно, чтобы понять «биоценотический порядок» в том или ином ландшафте или его части. Он возникает, прежде всего в результате все более многосторонних отношений между отдельными видами, а не только благодаря отношениям между этими видами и окружающей неживой природой. Важнейшими признаками этого порядка являются следующие:

1) вся система возникает из сочетания готовых частей, а не в результате дифференцирования из внутренних зачатков; 2) части ее заменяемы и связаны не обязательно со всей системой, а только с основой их существования; 3) вся система поддерживается взаимной компенсацией сил, следовательно, благодаря антагонизму, а не координации; 4) существует лишь количественная, но не качественная способность к регуляции выпадающих компонентов; 5) отграничение системы обусловлено внешними условиями, а не внутренними предпосылками. Указываемые иногда дополнительно в качестве противоположных биоценотическому порядку признаки относятся «к функциональной форме существующего в природе порядка», представленной клеткой, многоклеточными организмами, колониальными организмами и колониями животных.

Возникновение биоценотической взаимосвязанной структуры, как она проявляется в экосистеме, лучше всего прослеживается при заселении нового местообитания. Вначале большую роль в отборе видов играет случай, затем абиотические условия среды обусловливают распределение первичных поселенцев. Однако уже своей жизнедеятельностью каждый вид изменяет окружающую среду, по крайней мере, если он обосновывается в большой массе. В результате он хотя и лишает некоторые виды возможности существования, но создает новые возможности для других. Все возрастающее обилие организмов, вследствие все более полного использования жизненного пространства, может приводить к борьбе и конкуренции. Из антагонистических отношений развиваются трофические, или пищевые цепи, а из них возникает своеобразная пищевая сеть многосторонних связей. Антибиотические воздействия, тормозящие жизнедеятельность одних организмов, часто бывают для других стимулирующими, пробиотическими, независимо от того, идет ли речь о питании, выделении веществ или изменении микроклимата; даже мертвый организм еще используется другими организмами. Наряду с подобными, обычно более односторонне складывающимися цепочками зависимостей и влияний, имеются дополняющие специфические связи между видами, начиная с непрочного союза до мутуализма и до теснейшего симбиоза в питании. Уровень организации биоценоза может характеризоваться как степенью сохранения имевшегося вначале случайного комплекса, так и обилием межвидовых связей. Если определять биоценоз (те. живые компоненты в экосистеме) с точки зрения постепенного становления, то окажется, что это не что иное, как совместное присутствие растений и животных, которые встречаются случайно или целенаправленно, могут находиться в данном пространстве благодаря сходным требованиям к окружающей среде или вследствие их односторонней, реже взаимной (взаимодополняющей) зависимости и связаны между собой в первую очередь пищевыми отношениями. Взаимно противоположные влияния компонентов (видов) выходят за рамки отношений между организмами и участвуя в круговороте веществ зависят от абиотических условий ландшафта. В конечном итоге они могут быть уравновешены, чем обеспечивается относительная стабильность системы. Такое состояние называется «биоценотическим равновесием». Так как ни один вид не может существовать независимо, сам по себе, то знание биоценотических отношений крайне важно также и для понимания направлений эволюции.

Изучение культурных ландшафтов и, в частности, площадей сельскохозяйственного пользования представляет предмет сельскохозяйственной экологии. Долгое время экологи ограничивались изучением ландшафтных форм, которые в меньшей степени или вообще не подвергались 'воздействию человека. Они исследовали высокогорье, воды, пещеры, болота, дюны, пустыни, степи, леса, тундры и лишь сравнительно недавно стали заниматься сельскохозяйственными ландшафтами. Считалось, что поля, луга и пастбища с находящимися между ними живыми изгородями и межами имеют более или менее случайно распределенную флору и фауну остальных форм ландшафта и в целом не представляют специфичной и закономерной колонии. Земледельцы и фитопатологи интересовались лишь возбудителями болезней и вредителями культурных растений и включали в свои исследования в лучшем случае еще прямых врагов вредителей. Поэтому само собой напрашивалось объединить оба эти направления и расширить исследования по защите растений до целой науки — экологии сельскохозяйственных земель, как это и было сделано впервые в крайне поучительной книге Фридерикса в 1930 г. Объектом исследования в сельскохозяйственной экологии также могут быть вид, популяция или экосистема. Для каждого из этих подходов имеются особенно благоприятные предпосылки. Часто речь идет о широко распространенных растениях или животных, о биологии и жизненных требованиях которых уже имеется информация из самых разных географических районов. На этой основе можно делать заключения о реализации физиологической потенции вида в различных условиях окружающей среды. Часто происходят вспышки размножения вредителей, которые для многих видов регистрируются уже с давних пор, так что изменение плотности популяций и жизнеутверждение таких видов можно изучать особенно успешно. И наконец, в сельскохозяйственном ландшафте имеются все переходы от сравнительно простых систем с немногими видами до богатых компонентами сложных структур, примером которых могут служить биоценозы полезащитных насаждений или полезащитных полос. Я хотел бы еще раз подчеркнуть, что речь идет всего о трех различных отправных пунктах экологических исследований. Я считаю неуместным принципиально резкое разграничение аути синэкологии. Часто результаты синэкологических исследований создают предпосылку для глубокого аутэкологического анализа. И наоборот, только основательное знание видов, составляющих биоценоз, позволяет лучше понять взаимосвязи в той или иной экосистеме. Даже обычные мероприятия человека на сельскохозяйственных землях создают богатые возможности для экологических наблюдений. Однако сделанные из этого выводы, возможно, не всегда обязательны. Между тем, как раз в сельскохозяйственных ландшафтах особенно легко проводить планомерные полевые опыты. В соответствии с методикой, применяемой в физиологии развития, но в совершенно иных, гораздо более сложных системах, можно осуществлять экспериментальное вмешательство путем изоляции отдельных частей, исключения важных факторов, введения (имплантации) или замены (трансплантации) частей системы. При этом обеспечивается изменчивость одного фактора или процесса при постоянстве остальных явлений, а также воспроизводимость опыта. Таким образом, можно получить представление о компенсационных и регулирующих процессах целой экосистемы и тем самым богатого жизнью ландшафта. Опыты с разведением отдельных видов в контролируемых условиях — это не что иное, как изоляция частей целой системы. Нарушения системы могут быть вызваны, например, применением химических средств борьбы с вредителями, обработкой почвы, затоплением, скашиванием травы или чрезмерной пастьбой. Реакцию системы на введение инородных частей можно проследить в почве после внесения навоза, после закапывания падали на различную глубину или на больших пространствах, после интродукции новых для данной местности видов, как, например, при биологических методах борьбы с вредителями. «Замена* целых ярусов в экосистеме происходит в результате изменения растительного покрова на соседних полях при плодосмене. Я считаю особо важной задачей исследование сложных связей ландшафта с биологической точки зрения, чтобы, опираясь на эти знания, уметь разумно сочетать экономические требования с природными процессами и смягчать или предотвращать непредусмотренные побочные влияния, которые часто возникают как следствие вмешательства человека.

Литература

биоценотический экосистема трофический сельскохозяйственный

1. Тишлер В. Сельскохозяйственная экология. М., «Колос», 1971.

2. Основы общей и сельскохозяйственной экологии: Ю. А. Захваткин — Санкт-Петербург, Мир, 2003 г.- 360 с.

3. Лекции по экологии: О. В. Богданкевич — Москва, ФИЗМАТЛИТ, 2002 г.- 208 с.

4. Общая экология: М. В. Гальперин — Санкт-Петербург, Форум, Инфра-М, 2007 г.- 336 с.