Антропогенные лимитирующие факторы

В качестве примеров антропогенных лимитирующих факторов, позво­ляющих управлять природными и созданными человеком экосистемами, удобно рассмотреть пожары и антропогенный стресс.

Пожары как антропогенный фактор чаще оцениваются только нега­тивно. Исследования последних десятилетий показали, что естественные пожары могут являться как бы частью климата во многих наземных ме­стообитаниях. Они влияют на эволюцию флоры и фауны. Биотические сообщества " научились" компенсировать этот фактор и адаптируются к нему, как к температуре или влажности.

Пожар можно рассматривать и изучать как экологический фактор, наряду с температурой, осадками и почвой. При правильном использо­вании он может быть ценным экологическим инструментом.

Некоторые племена выжигали леса для своих нужд еще задолго до того, как люди стали планомерно и целенаправленно изме­нять окружающую среду.

Пожар — важный фактор и потому, что человек может его контроли­ровать в большей степени, чем другие лимитирующие факторы. Трудно найти участок земли, особенно в районах с засушливыми периодами, где бы не случился пожар хотя бы раз за 50 лет. Чаще всего причиной пожа­ра в природе становится удар молнии.

Пожары бывают различных типов и приводят к разным последствиям:

- верховые, или " дикие" пожары — обычно очень интенсивны и не под­даются сдерживанию. Они уничтожают крону деревьев и разрушают всю органику почвы. Пожары такого типа оказывают лимитирующее действие почти на все организмы сообщества. Должно пройти много лет, пока участок вновь восстановится;

- низовые пожары совершенно иные. Они обладают избирательным дей­ствием: для одних организмов оказываются более лимитирующими, чем для других. Низовые пожары способствуют развитию организмов с высокой толерантностью к их последствиям. Они могут быть естест­венными или специально организованными человеком.

Например, плановое выжигание в лесу предпринимается с целью устранить конкуренцию ценной породы болотной сосны со стороны лиственных деревьев. Болотная сосна, в отличие от лиственных пород, устойчива к огню, так как верхушечная почка ее сеянцев защищена пучком длинных плохо горящих иголок.

При отсутствии пожаров поросль лиственных деревьев заглуша­ет сосну, а также злаки и бобовые. Это приводит к угнетению 'куропаток и мелких травоядных животных. Поэтому девственные сосновые леса с обильной дичью являются экосистемами " по­жарного типа", т. е. нуждающимися в периодических низовых пожарах. В данном случае пожар не ведет к потере питатель­ных элементов почвой, не вредит муравьям, насекомым и мел­ким млекопитающим.

Азотфиксирующим бобовым небольшой пожар даже полезен. Выжи­гание проводится вечером, чтобы ночью пожар был потушен ро­сой, а узкий фронт огня можно было легко перешагнуть. Кроме того, небольшие низовые пожары дополняют действие бактерий по превращению отмерших останков в минеральные питательные вещества, пригодные для нового поколения растений. С этой же целью весной и осенью сжигают опавшую листву.

Плановое выжигание - пример управления природной экосистемой с помощью лимитирующего экологического фактора.

Решение вопроса о том, следует ли полностью исключить возмож­ность пожаров или огонь надо использовать как фактор управления, должно целиком зависеть от того, какой тип сообщества желателен на этом участке. Американский эколог Г. Стоддард (1936) одним из первых выступил " в защиту" контролируемых плановых выжиганий для увеличе­ния продукции ценной древесины и дичи еще в те времена, когда с точ­ки зрения лесоводов любой пожар считался вредным. Тесная связь выгорания с составом трав играет ключевую роль в поддержании удивительного разнообразия антилоп и поедающих их хищников в восточно-африканских саваннах. Положительно влияют пожары на многие злаковые, так как точки их роста и запасы энергии находятся под землей. После выгорания сухих подземных частей элементы питания быстро возвращаются в почву, и травы пышно вырастают.

Вопрос " жечь или не жечь", конечно, неоднозначен. По неосторожно­сти человек нередко бывает причиной увеличения частоты губительных " диких" пожаров. Борьба за пожарную безопасность в лесах и зонах отды­ха - вторая сторона проблемы.

Частное лицо ни в коем случае не имеет права намеренно или слу­чайно вызывать пожар в природе - этим занимаются специально обу­ченные специалисты, знакомые с правилами землепользования.

Антропогенный стресс также может рассматриваться как своеобразный лимитирующий фактор. Экосистемы в значительной степени способны компенсировать антропогенный стресс, т. е. изначально адаптированы к острым периодическим стрессам. Кроме того, многие организмы нужда­ются в случайных нарушающих воздействиях, которые способствуют их долговременной устойчивости. Например, большие водоемы часто обла­дают хорошей способностью к самоочищению и восстанавливают свои качества после загрязнения, так же как и многие наземные экосистемы.

Однако долговременные нарушения могут привести к выраженным и устойчивым негативным последствиям. В таких случаях эволюционная история адаптации не может помочь организмам — компенсационные механизмы имеют определенные пределы. Особенно это касается случа­ев, когда сбрасываются сильно токсичные отходы, которые постоянно производит индустриализованное общество и которые ранее отсутствова­ли в окружающей среде. Если не изолировать эти ядовитые отходы от глобальных систем жизнеобеспечения, то они будут угрожать непосред­ственно здоровью И станут для человечества основным лимитирующим фактором.

Антропогенный стресс условно подразделяют на 2 группы:

- острый, для которого характерны внезапное начало, быстрый подъем интенсивности и небольшая продолжительность;

- хронический, когда нарушения невысокой интенсивности продолжа­ются долго или повторяются.

- Природные системы часто обладают достаточной способностью справляться с острым стрессом.

- Например, стратегия покоящихся семян позволяет лесу восста­новится после вырубки. Последствия хронического стресса могут быть более тяжелыми, т. к. реакции на него не столь очевидны. Могут пройти годы, пока изменения в организмах. будут замечены. Так, связь между заболеванием раком и куре­нием была выявлена лишь несколько десятков лет тому назад, хотя существовала давно.

- Пороговый эффект частично объясняет, почему некоторые проблемы окружающей среды возникают как бы неожиданно. На самом деле они накапливались долгие годы.

Например, в лесах начинается массовая гибель деревьев после длительного воздействия загрязнителей воздуха. А проблема стала заметной только после гибели многих лесов в Европе и Америке. К этому времени необходимые меры опоздали на 10-20 лет и не смогли предотвратить трагедию.

- В период адаптации к хроническим антропогенным воздействиям снижается толерантность организмов и к другим факторам, например, к болезням. Хронические стрессы часто связаны с токсичными вещества­ми, которые, хотя и в небольших концентрациях, но постоянно посту­пают в окружающую среду.

- Так, в статье журнала " Тайме" " Отравление Америки" приводи­лись такие данные: " Из всех вмешательств человека в естественный порядок вещей ни одно не нарастает такими тревожными темпами, как создание новых химических соединений. Только в США хитроумные " алхимики" ежегодно создают около 1000 новых препаратов. На рынке имеется около 50 000 разных химикатов. Многие из них, бесспорно, приносят человеку большую пользу, но почти 35 000 используемых в США соединений определенно; или потенциально вредны для здоровья человека".

- Серьезную опасность представляет загрязнение грунтовых вод и глу­боких водоносных горизонтов, составляющих значительную долю водных ресурсов на планете. В отличие от поверхностных, грунтовые воды не подвержены естественным процессам самоочищения ввиду отсутствия солнечного света, быстрого течения и биотических компонентов.

- Опасность вызывают не только вредные вещества, попадающие в во­ду, почву и пищу. Миллионы тонн опасных соединений выносятся в ат­мосферу.

- Только над Америкой в конце 70-х гг. прошлого века выбра­сывалось: взвешенных частиц - до 25 млн т/год, S0₂ - до 30 млн т/год, N0 - до 23 млн т/год.

Свой вклад в загрязнение воздуха вносят: автомашины, электроэнер­гетика, промышленность и т. д. Загрязнение воздуха — четкий сигнал отрицательной обратной связи, который может спасти общество от гибе­ли, т. к. он легко обнаруживается всеми.

Обработка твердых отбросов долгое время считалось второстепенным делом. Были случаи, когда на бывших свалках радиоактивных отходов строили жилые дома. Теперь, хотя и с некоторым опозданием, стало яс­но: накопление отходов лимитирует развитие промышленности. Без соз­дания технологий и центров по их удалению, обезвреживанию и рецир­куляции невозможен дальнейший прогресс индустриального общества.

Прежде всего необходимо безопасно изолировать самые ядовитые ве­щества. Нелегальную практику " ночных сбросов" надо заменить их на­дежной изоляцией. Нужно искать заменители ядовитых химикатов. При правильной технологии обезвреживание и утилизация отходов могут стать особой отраслью промышленности, которая даст новые рабочие места и внесет вклад в экономику.

Решение проблемы антропогенного стресса должно основываться на холистической концепции и требует системного подхода. Попытки зани­маться каждым загрязняющим веществом как самостоятельной пробле­мой неэффективны — они лишь переносят проблему из одного места в другое. Если в ближайшие десятилетия не удастся сдержать процесс ухудшения качества окружающей среды, то вполне вероятно, что не де­фицит природных ресурсов, а воздействие вредных веществ станет фак­тором, лимитирующим развитие цивилизации.