Схема действия
естественного отбора в системе
вида, по Дарвину, сводится к следующему:
1. Изменчивость свойственна
любой группе животных и растений,
и организмы отличаются друг от друга
во многих различных отношениях.
2. Число организмов каждого
вида, рождающихся на свет, больше
того числа, которое может найти
пропитание и выжить. Тем не
менее, поскольку численность каждого
вида в естественных условиях постоянна,
следует предполагать, что большая часть
потомства гибнет. Если бы все потомки
какого-либо вида выживали и размножались,
то весьма скоро они вытеснили бы все другие
виды на земном шаре.
3. Поскольку рождается
больше особей, чем может выжить,
происходит борьба за существование,
конкуренция за пищу и место
обитания. Это может быть активная
борьба не на жизнь, а на
смерть или менее явная; но
не менее действенная конкуренция,
как, например, при переживании растениями
засухи или холода.
4. Среди множества изменений,
наблюдающихся у живых существ,
одни облегчают выживание в борьбе
за существование, другие же приводят
к тому, что их обладатели гибнут. Концепция
«выживания наиболее приспособленных»
представляет собой ядро теории естественного
отбора.
5. Выживающие особи дают
начало следующему поколению, и
таким образом «удачные» изменения
передаются последующим поколениям. В
результате каждое следующее поколение
оказывается все более приспособленным
к среде обитания; по мере изменения среды
возникают дальнейшие приспособления.
Если естественный отбор действует на
протяжении многих лет, то последние отпрыски
могут оказаться настолько несхожими
со своими предками, что их можно будет
выделить в самостоятельный вид.
Может также
случиться, что некоторые члены
данной группы особей приобретут
одни изменения и окажутся приспособленными
к окружающей среде одним способом, тогда
как другие ее члены, обладающие другим
комплексом изменений, окажутся приспособлены
иначе; таим путем от одного предкового
вида при условии изоляции подобных групп
может возникнуть два и более видов.
Главным результатом
эволюции является совершенствование
приспособленности организмов к условиям
обитания, что влечет за собой совершенствование
их организации. В результате действия
естественного отбора сохраняются особи
с полезными для их процветания признаками.
Дарвин приводит множество доказательств
повышения приспособленности организмов,
обусловленной естественным отбором.
Это, например, широкое распространение
среди животных покровной окраски (под
цвет местности, в которой обитают животные,
или под цвет отдельных предметов. Многие
животные, имеющие специальные защитные
приспособления от поедания их другими
животными, имеют, кроме того, предупреждающую
окраску (например, ядовитые или несъедобные
животные). У некоторых животных распространена
угрожающая окраска в виде ярких отпугивающих
пятен. Многие животные, не имеющие специальных
средств защиты, по форме тела и окраске
подражают защищенным (мимикрия). У многих
из животных имеются иглы, колючки, хитиновый
покров, панцирь, раковина, чешуя и т. п.
Все эти приспособления могли появиться
лишь в результате естественного отбора,
обеспечивая существование вида в определенных
условиях. Среди растений широко распространены
самые разнообразные приспособления к
перекрестному опылению, распространению
плодов и семян. У животных большую роль
в качестве приспособлений играют различного
рода инстинкты (инстинкт заботы о потомстве,
инстинкты, связанные с добыванием пищи,
и т. д.).
Вместе с
тем Дарвин отмечает, что приспособленность
организмов к среде обитания (их
целесообразность), наряду с совершенством,
носит относительный характер. При
резком изменении условий полезные признаки
могут оказаться бесполезными или даже
вредными. Например, у водных растений,
поглощающих воду и растворенные в ней
вещества, всей поверхностью тела, слабо
развита корневая система, но хорошо развиты
поверхность побега и воздухоносная ткань
– аэренхима, образованная системой межклетников,
пронизывающих все тело растения. Это
увеличивает поверхность соприкосновения
с окружающей средой, обеспечивая лучший
газообмен, и позволяет растениям полнее
использовать свет и поглощать углекислый
газ. Но при пересыхании водоема такие
растения очень быстро погибнут. Все их
приспособительные признаки, обеспечивающие
их процветание в водной среде, оказываются
бесполезными вне ее.
Другой важный
результат эволюции – нарастание
многообразия видов естественных
групп, т. е. систематическая дифференцировка
видов. Общее нарастание многообразия
органических форм весьма усложняет те
взаимоотношения, которые возникают между
организмами в природе. Поэтому в ходе
исторического развития наибольшее преимущество
получают, как правило, наиболее высокоорганизованные
формы. Тем самым осуществляется поступательное
развитие органического мира на Земле
от низших к высшим. Вместе с тем, констатируя
факт прогрессивной эволюции, Дарвин не
отрицает морфофизиологического регресса
(т. е. эволюции форм, приспособления которых
к условиям среды идут через упрощение
организации), а также такого направления
эволюции, которое не приводит ни к усложнению,
ни к упрощению организации живых форм.
Сочетание различных направлений эволюции
приводит к одновременному существованию
форм, различающихся по уровню организации.
3. Понятие о биогеоценозе
Человеку в своей
повседневности постоянно приходится
иметь дело с конкретными участками окружающих
его природных комплексов: участками поля,
луга, болота, водоема. Любой участок земной
поверхности, или природный комплекс,
должен рассматриваться как определенное
природное единство, где вся растительность,
фауна и микроорганизмы, почва и атмосфера
тесно взаимосвязаны и взаимодействуют
друг с другом. С этим взаимосвязями необходимо
считаться при всяком хозяйственном использовании
природных ресурсов (растительных, животных,
почвенных и др.).
Природные комплексы, в которых
полностью сформировалась растительность,
и которые могут существовать сами по
себе, без вмешательства человека, а если
человек или что-то другое, нарушит их,
то они будут восстанавливаться, причем
по определенным законам. Такие природные
комплексы и есть биогеоценозы (рис. 1 и
2).
Самые сложные и важные
природные биогеоценозы – лесные (рис.
3). Ни в одном природном комплексе, ни в
одном типе растительности эти взаимосвязи
не выражены так резко и так многогранно,
как в лесу.
Лес представляет
собой наиболее мощную «пленку жизни».
Лесам принадлежит доминирую-щая роль
в сложении растительного покрова Земли.
Они покрывают почти третью часть суши
планеты – 3,9 млрд. га. Если учесть, что
пустыни, полупустыни и тундры занимают
около 3,8 млрд. га, а более 1 млрд. га приходится
на бросовые, застроенные и другие непродуктивные
земли, то становится очевидным, насколько
велико значение лесов в формировании
природных комплексов и выполняемой им
функции живого вещества на Земле. Масса
органического вещества, сосредоточенного
в лесах, составляет 1017–1018 т, что в 5–10
раз превышает массу всей травянистой
растительности.
Именно поэтому особое значение
придавалось и придается биогеоценологическим
исследованиям лесных систем и термин
«биогеоценоз» был предложен академиком
В.Н. Сукачевым в конце 30-х гг. 20 в. применительно
к лесным экосистемам. Но оно правомерно
по отношению к любой природной экосистеме
в любом географическом районе Земли.
Определение биогеоценоза
по В.Н.Сукачеву (1964: 23) считается классическим
– «... это совокупность на известном протяжении
земной поверхности однородных природных
явлений (атмосферы, горной породы, растительности,
животного мира и мира микроорганизмов,
почвы и гидрологических условий), имеющая
особую специфику взаимодействий этих
слагающих ее компонентов и определенный
тип обмена веществ и энергией: между собой
и с другими явлениями природы и представляющая
собой внутреннее противоречивое единство,
находящееся в постоянном движении и развитии
…".
В этом определении
отражаются все сути биогеоценоза, черты
и особенности, присущие только ему: биогеоценоз
должен быть однородным по всем параметрам:
живого и неживого вещества: растительности,
животному миру, почвенному населению,
рельефу, почвообразующей породе, свойствам
почвы, глубине и режимам грунтовых вод;
каждому биогеоценозу присуще наличие
особого, только ему присущего типа обмена
веществ и энергии, всем компонентам биогеоценоза
свойственно единство жизни и ее среды,
т.е. особенности и закономерности жизнедеятельности
биогеоценоза определяются средой его
обитания, таким образом, биогеоценоз
представляет собой географическое понятие.
Кроме того, каждый конкретный
биогеоценоз должен:
- быть однородным по
своей истории;
- быть достаточно долговременным
сложившимся образованием;
- ясно отличаться по
растительности от соседних биогеоценозов
и эти отличия должны быть закономерными
и экологически объяснимыми.
Примеры биогеоценозов:
- дубняк разнотравный
на подножье делювиального склона
южной экспозиции на горной буро-лесной
среднесуглинистой почве;
- луг злаковый в лощине
на суглинистых оторфованных
почвах,
- луг разнотравный на
высокой пойме реки на пойменной
дерново-глееватой среднесуглинистой
почве,
- лиственничник лишайниковый
на Al-Fe-гумусово-подзолистых почвах,
- лес смешанный широколиственный
с лиановой растительностью на
северном склоне на бурых лесных почвах
и др.
Более простое определение:
"Биогеоценоз – это вся совокупность
видов и вся совокупность компонентов
неживой природы, определяющих существование
данной экосистемы с учетом неизбежного
антропогенного воздействия". Последнее
добавление с учетом неизбежного антропогенного
воздействия – дань современности. Во
времена В.Н. Сукачева не было необходимости
относить антропогенный фактор к основным
средообразующим, каковым он является
сейчас.
Область знаний о биогеоценозах
называется биогеоценологией. Чтобы управлять
природными процессами, надо знать закономерности,
которым они подчинены. Эти закономерности
изучает ряд наук: метеорология, климатология,
геология, почвоведение, гидрология, различные
отделы ботаники и зоологии, микробиология
и др. Биогеоценология же обобщает, синтезирует
результаты перечисленных наук под определенным
углом зрения, обращая основное внимание
на взаимодействия компонентов биогеоценозов
между собой и вскрывая общие закономерности,
управляющие этими взаимодействиями.
Объектом изучения биогеоценологии
является биогеоценоз.
Предмет изучения биогеоценологии
– взаимодействия компонентов биогеоценозов
между собой и общие законы, управляющие
этими взаимодействиями.
4. Угроза глобального потепления
В последнее время
в обществе широко обсуждается проблема
глобального потепления, которое волнует
не только ученых, но и политиков и простых
граждан. Практически каждый день мы видим
телевизионные репортажи и ток-шоу или
читаем в газетах статьи на эту тему. Для
тех, кто следит за темой, очевидно, что
не все ученые имеют одну и ту же точку
зрения, не все политики готовы объединять
усилия разных стран для предотвращения
глобальной угрозы.
Глобальное потепление
несет несколько конкретных опасностей
для человечества:
1) Увеличение частоты
климатических катастроф: тайфунов,
ураганов, наводнений (рис. 3), засух — которые
сопровождаются большим количеством человеческих
жертв. Наиболее уязвимы будут побережья
океанов и морей, дельты крупных рек, небольшие
острова, жители которых, чтобы избежать
гибели, должны будут переселяться ближе
к центру материков (7). Из-за расширения
площадей, подверженных опустыниванию
и засухам, миллионы людей станут «экологическими
мигрантами», вынужденными покидать родные
места, лишенные еды и воды. Уже сейчас
во всем мире численность таких мигрантов
достигает 10 млн. человек и с каждым годом
эта цифра растет (4). Очень сильно увеличится
дефицит водных ресурсов в тропических
и субтропических регионах, жители которых
уже сейчас испытывают острую нехватку
воды.
2) Сокращение территорий,
пригодных для ведения высокоэффективного
сельского хозяйства, что несет
угрозу продовольственной безопасности
человечества. Наибольшее снижение урожайности
ожидается в большинстве тропических
и субтропических регионах (7), одних из
наиболее продуктивных в настоящее время,
и где проживает значительная доля населения
Земли. Если же среднегодовая температура
станет больше на несколько градусов,
снижение урожайности охватит и средние
широты, в результате проблемы с продовольствием
возникнут и у развитых стран. Кроме того,
из-за увеличения температуры морской
воды сократиться численность промысловых
видов рыб, особенно в высоких и средних
широтах.
3) Усиление непрогнозируемости
погоды — станет еще сложнее
предсказывать погоду на среднесрочную
и даже краткосрочную (несколько дней)
перспективу, что очень опасно для сельского
хозяйства, транспорта, энергетики, ЖКХ
и т.д. Широко известно, к каким проблемам
приводят в Москве неожиданные ураганы,
ливни или снегопады, порой парализующие
жизнь мегаполиса на несколько дней. Сейчас
такие события происходят 1–3 раза в год,
а при глобальном изменении климата их
вероятность может возрасти на порядок.
Это чрезвычайно усложнит жизнь крупных
городов, приведет к увеличению числа
техногенных катастроф. Возрастет и число
аварий на транспорте, особенно авиационном
и железнодорожном, поскольку они особенно
чувствительны к капризам погоды.
4) Повышение уровня океана
приведет к затоплению многих
прибрежных городов, чаще всего крупных,
важных для экономики портов и даже полному
исчезновению небольших островных государств.
Увеличение уровня мирового океана только
за счет термального расширения воды при
увеличении ее температуры составит всего
0,88 м. Однако даже это приведет к разрушению
значительной части береговой инфраструктуры,
затоплению практически всех пляжей (где
же тогда отдыхать в отпуск?!), засолению
питьевой воды в прибрежных городах, необходимости
вложения значительных средств в создание
защитных сооружений. Если же подъем уровня
океана за счет таяния ледников окажется
еще больше, то и масштаб проблем возрастет.
Для России это чревато также затоплением
обширных прибрежных низменностей Сибири,
где добывается основная часть нефти и
газа, что сильно усложнит и удорожит их
добычу.
5) Еще очень важная
проблема, которая появится у
стран расположенных в северных
широтах, — разрушение вечной
мерзлоты. Сейчас на ней стоят
заводы, жилые дома, железные дороги, нефте-
и газопроводы, методика строительства
которых давно отработана. Особенно много
городов и объектов, стоящих на вечной
мерзлоте, расположено в России. Разрушение
вечной мерзлоты повлечет за собой разрушение
этих строений, что станет причиной значительного
числа техногенных катастроф — разрушения
домов, аварий на нефтепроводах, железных
дорогах и др. (Рис.4).