Основы экологии

В 1874 г. немцем Цейдлером был изобретён порошок, действие которого на насекомых было исследовано в 1937 г. швейцарским химиком П.Мюллером, получившим за это Нобелевскую премию. К концу Второй мировой войны этот порошок, в США названный ДДТ (а у нас известный как дуст), стал применяться в армии против вшей, блох, клопов и других насекомых. После войны ДДТ получил широкое распространение по всему миру: его подмешивали в извёстку, опрыскивали им стены помещений, им опыляли с самолётов леса и болота, где водились комары. Громадные количества его стали производиться и использоваться против вредителей сельского хозяйства. Но уже в 1947 г. стали появляться насекомые, на которых этот порошок не действовал. Был выпущен ряд новых ядохимикатов, которые взамен ДДТ стали распылять во всё возрастающих количествах. Некоторые последствия оказались неожиданными. В ходе уничтожения насекомых-вредителей стали исчезать и полезные насекомые. Перестали плодоносить деревья, опылявшиеся насекомыми, массами гибли насекомоядные птицы, рыбы, лишившиеся корма в виде насекомых и личинок комаров. Во многих районах стали гибнуть полезные насекомые, тогда как вредные выживали: от ДДТ сразу же погибают пчёлы, а на колорадского жука и бабочку-капустницу он не действует.

Тем не менее использование ядохимикатов быстро растёт. Так, за период с 1950 по 1967 г. применение ядохимикатов в сельском хозяйстве возросло в США в 3 раза, а в Японии -- в 22 раза. При этом арсенал химических средств воздействия на биосферу растёт и появляется группа химических средств «пестициды» -- сильно действующие отравляющие вещества. Они включают в себя: инсектициды (средства для уничтожения вредных насекомых), родентициды (для борьбы с грызунами), бактерициды (для уничтожения бактерий, вызывающих болезни культурных растений), гербициды (для истребления сорняков), фунгициды (для борьбы с возбудителями грибковых болезней). Массированное применение ядохимикатов вызвано тем, что ежегодно значительная часть урожая сельскохозяйственных культур гибнет от насекомых, грызунов и других вредителей. К 1975 г. величина потерь зерна достигла 85 млн.т в год, которым можно было бы прокормить 380 млн. человек. Отсюда понятно стремление учёных найти радикальные средства борьбы с вредителями сельского хозяйства.

Массовое применение пестицидов сопровождается ростом незапрограммированных отрицательных последствий. Так, в 1960 г. в Нидерландах после применения против грызунов паратиона погибли сотни тысяч птиц. Подобные последствия имелись во Франции, США и других странах: после массовых опрыскиваний погибало не менее 30% местных птиц. В ряде стран Западной Европы после опрыскивания садов стали исчезать зайцы, весной питавшиеся травой у стволов обработанных деревьев, на которую попал яд. В Калифорнийской долине пестициды применялись для уничтожения лигуса -- насекомого, приносившего громадный ущерб плантациям хлопчатника. Однако на обработанных ими плантациях к концу сезона непомерно размножились совка, коробчатый червь, гелиотис -- другие вредители хлопчатника, поскольку пестициды с широким спектром действия уничтожали не только лигуса, но и естественных врагов вредителей. Подобных примеров можно привести множество.

В 1962 г. появилась книга д-ра Р.Карсон «Безмолвная весна», в которой она опубликовала данные об особенной стойкости пестицидов, их способности концентрироваться в пищевых продуктах и организмах. Пестициды в почве были обнаружены в концентрации, в десятки раз большей, чем при распылении. Встревоженная общественность побудила президента США создать специальный комитет по изучению влияния пестицидов на природу. В 1963 г. комитет представил доклад, в котором отмечал, с одной стороны, большие достоинства этих средств по борьбе с сельскохозяйственными вредителями, а с другой -- что пестициды посредством ветров, вод и животных могут транспортироваться на громадные расстояния: их можно обнаружить в китовом жире, в мясе морских рыб, в организмах пингвинов Антарктики.

С годами массовое применение пестицидов стало сопровождаться всё более частыми случаями приспособления к ним вредителей сельского хозяйства. У них стала появляться сопротивляемость смертоносному действию ядохимикатов, причём этот иммунитет передаётся генетически последующим поколениям вредителей. Так, появился иммунитет у муравьев в южных штатах США против диалдрина и гептахлорана, тогда как почти все полезные насекомые гибли. За последние десятилетия подобный иммунитет появился уже у 200 видов вредных для сельского хозяйства насекомых, причём количество видов таких членистоногих неуклонно растёт.

Против вредителей сельского хозяйства, у которых выработался иммунитет против ядохимикатов, стали создавать новые химические средства более узкого и специального спектра воздействия. Так, против крыс и мышей, ставших невосприимчивыми к ряду ядохимикатов, в Англии создан препарат «ратак», содержащий химические антикоагулянты, которые нарушают естественное свёртывание крови, и грызуны погибают от внутреннего кровоизлияния. Однако неизвестно, как будет реагировать человеческий организм, если этот новый препарат попадёт в него с пищей.

Очень серьёзной отрицательной стороной применения пестицидов является попадание их по трофическим цепям в пищу человеку. Например, в Венгрии семенной материал озимой пшеницы протравливается ртутьсодержащими фунгицидами. До прорастания семян их склёвывали пролётные гуси и из-за отравления гибли по несколько сотен в день. Возникла опасность отравления людей из-за отстрела и употребления в пищу мяса таких гусей. Подобная опасность появилась и в западных районах США, где используемый на полях пшеницы сильно действующий пестицид был обнаружен в концентрациях, в 20 раз превышающих безопасный уровень, в костях птиц, являющихся объектом охоты, о чём охотники были предупреждены органами здравоохранения.

Учёными АН Таджикистана установлено, что из 17 применяемых для хлопчатника гербицидов, инсектицидов и фунгицидов 5 обладают мутагенной активностью. Пока ещё человечество не располагает достаточными по охвату, плотности и информативности системами слежения за химическим составом и состоянием биосферы. Нежелательные последствия бесконтрольного применения пестицидов сказываются, к сожалению, не только на тех объектах, где они применяются. Миграция и накопление их может привести к нарушению экологического равновесия биоценозов и даже к их разрушению.

Общее количество ежегодно применяемых на планете пестицидов превышает 1 млн.т, что в среднем на поверхность суши составляет 0,07 кг/га, а в отдельных районах до 4 кг/га. Отрадно, что в последние годы в ряде стран запрещены и изъяты из употребления наиболее токсичные виды пестицидов. Учёные работают над созданием ядохимикатов узкого спектра действия -- например, действия на половую систему определённого насекомого, а также пестицидов, не стойких под воздействием природных агентов.

Последние годы учёные всё больше усилий сосредоточивают на поиске новых путей борьбы с вредителями сельского хозяйства -- без применения ядохимикатов. В этом плане перспективным является направление использования биологической защиты.

В ряде научных учреждений страны и за рубежом проводятся исследования с энтомофагами -- насекомыми, являющимися естественными врагами вредителей растений. Например, в биолаборатории Российской станции защиты растений в Раменском, под Москвой, создана экспериментальная технологическая линия по механизации процессов выращивания трихограммы -- маленького насекомого, похожего на крылатого муравья. Одна самка трихограммы может уничтожить до 30 яиц вредителей -- озимой, хлопковой, капустной, огородной и других совок, кукурузного и лугового мотыльков, яблоневой и гороховой плодожорок и др. Там же ведутся работы с хищной мухой галлицией -- врагом бахчевой тли, с клещом фитосейлюсом, сохраняющим от вредителей парниковые огурцы, со златоглазкой.

Учёные Института леса и древесины Сибирского отделения РАН использовали бактерии для приготовления нового препарата «инфектин» против сибирского шелкопряда, размножение которого остановлено во многих районах Сибири, а также против вредителей хлопчатника и садов Средней Азии и Молдавии. Проверки показали безвредность препарата для людей, животных, птиц и полезных насекомых. Сибирские предприятия наладили выпуск этого препарата.

В Институте биологии АН Латвии нашли способ использования одного из видов микроскопических грибов, споры которого врастают в сельскохозяйственных вредителей (тлей и паутинных клещей), разрушая живую ткань этих насекомых. Созданный на грибковой основе препарат для опрыскивания безопасен для животных, птиц и полезных насекомых.

Зоологи Сингапура вывели, путём направленной селекции, крошечных карпиков, которые питаются почти исключительно личинками москитов в мелких водоёмах. Первое поколение этих рыбок, обладающих завидным аппетитом, уже привело к резкому сокращению в районах испытаний москитов -- опасных врагов людей и животных в тропических странах.

Прямым воздействием человека на животный мир является также переселение человеком отдельных видов животных в новые места обитания, причём такие переселения могут сказываться не только на самом животном мире, но в ряде случаев имеют гораздо более широкие последствия.

В 1868 г. француз Трувело с целью получения новых видов шёлка из коконов непарного шелкопряда выписал из Европы грену (яйца) непарного шелкопряда в район г.Медфорда, штат Массачусетс. Шелкопряд хорошо акклиматизировался и стал быстро размножаться. Поедая всю листву на деревьях, гусеницы в поисках пищи заползали в дома и объедали листья комнатных растений, причиняя немало неприятностей обитателям квартир и домов: они забирались в постели, одежду, источая своими телами и экскрементами невыносимый запах. Домашние и дикие животные голодали и гибли от недостатка кормов. Стали голодать и люди из-за затруднений с подвозом продовольствия: колёса поездов давили толстый слой гусениц на рельсах, локомотивы буксовали. Люди стали переселяться из захваченного гусеницами района, жгли заражённые ими леса, огнём и едкими жидкостями очищали дороги и жилища. За неполные 40 лет гусеницы захватили площадь в 11 тыс. миль2. Лишь после того, как в Америку специально привезли естественных врагов шелкопряда, его агрессия была ограничена.

В XIX веке с о-ва Мадагаскар была вывезена крупная (до 25 см длиной) улитка ахатина как предполагаемое средство от туберкулёза. При участии человека она попала в Индию, на Шри-Ланку, Малайский архипелаг, Маркизские о-ва и в Калифорнию. Прожорливая улитка наносила огромный ущерб плантациям сахарного тростника, чая и каучуконосов. Её собирали, сжигали, пытались топить в море, травили ядохимикатами, ежегодно уничтожают миллионами, однако борьба продолжается до сих пор.

Широко известна история с переселением в Австралию кроликов. Завезённые во многие страны человеком свиньи попали и на Новую Зеландию. Там, выпущенные на волю, они одичали и, пристрастившись к яйцам, резко уменьшили популяции ряда видов нелетающих птиц, а ящерица гаттерия сохранилась лишь на небольших островках на побережье, куда свиньи не проникли.

Туда же из Америки был завезён опоссум. Этому хорошо лазающему зверьку понравилось объедать верхушки деревьев, из-за чего в местах его обитания у деревьев становятся укороченные искривлённые ветвящиеся стволы, не пригодные как стройматериал, что приводит к большим убыткам. Кроме того, опоссумы наносят ущерб энергетике: забираясь на столбы и раскачиваясь на проводах, они вызывают обрывы проводов и короткие замыкания.

На ряд тропических островов был завезён мангуст для борьбы с крысами и змеями. На Фиджи мангусты резко сократили численность гнездящихся на земле птиц, особенно из отрядов пастушковых и куриных, а также фиджийской игуаны. На Кубе мангустами почти полностью истреблён эндемичный щелезуб, сократилось количество видов неядовитых змей.

В некоторые районы нашей страны была завезена енотовидная собака. Она быстро прижилась и стала уничтожать гнёзда и яйца тетеревиных птиц и к тому же оказалась носителем вируса бешенства. Пришлось принимать меры к сокращению поголовья этого животного.

Известны, конечно, и случаи завоза человеком отдельных видов животных, которые оказались удачными, без тяжёлых последствий, например, завоз в Россию ондатры, в Калифорнию и Грузию некоторых насекомых для борьбы с вредителями цитрусовых и др. Тем не менее многочисленные случаи неудачных переселений человеком отдельных видов животных убеждают нас в необходимости предварительного всестороннего изучения последствий, которые могут произойти в результате такого эксперимента.

Случается и незапрограммированное человеком переселение тех или иных животных, хотя и при его участии. Так, вместе с кочевниками из Азии в Европу пришёл чёрный таракан. Недостаточный таможенный контроль создал возможность колорадскому жуку в трюмах судов вместе с картофелем пересечь океан и попасть из Америки в Европу, откуда он постепенно продвигается на восток.

В 60-е годы в Московской области обнаружена малая оленья кровососка, появившаяся в связи с неудачной попыткой акклиматизировать здесь маралов: маралы не прижились, а кровососка благоденствует на лосях.

Из Кении с грузами в Европу прибыл жук кожеед Смирнова; сейчас он в большом количестве встречается в квартирах Москвы, Санкт-Петербурга, Сочи, Свердловска и ряда районов Западной Европы.

В 50-е годы на черноморском побережье Кавказа обнаружена японская цикадка, завезённая случайно с какими-то растениями из Японии и ставшая теперь серьёзным вредителем культурных растений на Кавказе.

Косвенное воздействие человека на животных

Накопление металлов в организмах часто связано с их способностью концентрировать в своих телах и отдельных органах повышенное, по сравнению с фоновым содержанием, количество металлов. Например, в теле рыб концентрация металлов в 100000 раз выше, чем в окружающей их воде; а известны и такие виды растений и животных, в которых концентрация металлов в 1000000 раз выше, чем в воде. При длительном и постоянном воздействии загрязнителя на животный организм у него может возникнуть адаптация к этому загрязнителю. Однако, если даже такая адаптация наступает у животных организмов, последние, становясь пищей человека, могут вызывать у него различные болезни.

Приводимые в таблице 11 данные по концентрации некоторых металлов показывают, насколько неравномерно происходит накопление металлов в различных организмах. Так, наиболее высокая концентрация ртути наблюдается у морских рыб и моллюсков, а мышьяка -- у ракообразных, пресноводных рыб и морских растений.

Таблица 9 Аккумуляция металлов организмами

Попадающие в биосферу, в результате испытаний ядерного оружия и по другим причинам, радиоактивные изотопы Sr90 и Cs137 концентрируются в тканях живых организмов, Sr90 накапливается в костях, замещая кальций и стабильный стронций, а Cs137 -- в мышцах, замещая калий и стабильный цезий. Факт концентрации радиоактивных изотопов в тканях живых организмов представляет большую опасность для здоровья человека и животных.

В связи с техногенными изменениями в окружающей среде и широким распространением антропогенных ландшафтов, не существующих в дикой природе (строительство городов и сёл, промышленных предприятий и дорог, появление отвалов и терриконов), многие животные переходят в разряд синантропных организмов (вместе с людьми -- греч.), то есть так или иначе приспосабливаются к новым условиям обитания, возникающим в связи с расселением и деятельностью человека.

Степень синантропизации животных проявляется различно, так как синантропы неодинаковы по степени привязанности к человеческому жилью или какому-то типу антропогенного ландшафта.

Одни из них кормятся и размножаются в поселениях человека. Это чёрная и серая крыса, домовая мышь, комнатная муха, чёрный и рыжий тараканы, домашний клоп и др.

Другие синантропы нуждаются в человеческих постройках, используя их как место размножения, а кормиться могут вне жилья. Таковы галка, домашний воробей, городская и деревенская ласточки, грачи, гнездящиеся в парках, и др. У этой группы связь с человеческим жильём менее прочна, чем у первой.

Третьи синантропы обитают вне человеческих поселений, но посещают их ради корма. Таковы сорока, ворона и др. Некоторые, как например синицы, перекочёвывают в парки и сады только в зимний период бескормицы, а весной откочёвывают обратно в леса.

Процесс синантропизации протекает на наших глазах. За последние десятилетия всё новые виды животных сближаются в своём обитании с человеком. Приведём несколько примеров.

В Канаде контейнеры с мусором на окраинах заполярных городов всё чаще посещаются белыми медведями, которые с меньшими усилиями добывают себе зимой пищу среди человеческих отбросов, чем в условиях дикой природы, когда водоёмы скованы толстым ледяным панцирем. Подобные случаи отмечались и в районах полярных зимовок и посёлков России, когда белые медведи приходили к поселениям человека в поисках пищи, иногда даже совершая дерзкие вторжения в кухни, столовые или склады продуктов.

По сообщению газеты «Таймс», в английском городе Бристоль насчитывается 211 лисьих пар, ежегодно дающих потомство, в пятикратном размере превышающее это поголовье. Отмечается, что такой плотности лисьего населения нет в Англии ни в одном лесу и ни в одном заповеднике. Очевидно, лисы приспособились питаться отходами со стола человека, выбрасываемыми в контейнеры, и грызунами, кормящимися в складах пищевых продуктов.

К пищевым отбросам человека приспособились и чайки, ранее жившие преимущественно над морем, а теперь проникающие в глубь суши и становящиеся «городскими» птицами. При этом удивляет всеядность этих птиц, так как они нередко поглощают и непищевые отходы человеческой деятельности -- пластмассу, шерсть, дерево, спички.

Из птиц к городским условиям жизни хорошо приспособились врановые: серые вороны (во многих городах, в том числе и в Москве), грачи (начали даже зимовать в Москве, Варшаве, Люблине), вроны (на окраинах Москвы, в Риге и других городах Прибалтики), сороки (в Берлине более полутора тысяч пар, стало больше сорок и в Москве), сойки (в Харькове), галки (в Тарту). Врановые птицы стали господствующими видами городов, потому что они стоят на вершине эволюционного ряда развития птиц: у врановых развита рассудочная деятельность -- птицы точно определяют степень опасности приближающегося человека, хорошо различают мужчин и женщин, взрослых и подростков; приспособились размачивать в луже или под каплями крана корку хлеба, проклювывают бумажные молочные пакеты и добывают из них кусочки масла; гнёзда на бульварах сооружаются так, чтобы из гнёзд был хороший обзор, на гнезде сидят хвостом к проезжающему транспорту, головой к пешеходной дорожке, при этом транспорт спокойно игнорируют, но насторожённо реагируют на человека, сошедшего с дорожки в сторону гнезда.

Хозяйственная деятельность человека оказывает влияние и на миграции перелётных птиц. Например, целый ряд водоплавающих птиц -- таких, как лебедь, различные виды уток и другие, пересекавших ранее во время осеннего перелёта умеренные широты России, стали оставаться на зимовку на незамерзающих водоёмах, подогреваемых сбросами в них отработанных вод с тепловых и атомных электростанций.

В противоположность синантропам, существует много видов животных, которые не выдерживают тех изменений, какие человек вносит теми или иными путями в среду обитания. Такие животные называются мизантропами (избегающие людей -- греч.). Они покидают нарушенные биоценозы, как например, бухарский олень, сурки-байбаки, из птиц -- стрепет и др. Ареалы обитания подобных животных постепенно сокращаются, иногда до полного исчезновения.

Теперь уже никого не удивляет, что мы встречаем во многих парках Москвы, в скверах городов Прибалтики, в Академгородке Новосибирска белок, безбоязненно приближающихся к человеку, нередко берущих из рук человека пищу. Известны случаи, когда белки регулярно посещают балконы или лоджии некоторых квартир многоэтажных домов, где их систематически подкармливают. Тут мы сталкиваемся уже не с процессом адаптации животных к расширяющимся человеческим поселениям, а с процессом приручения животных.

В Литве в результате проведённой переписи приручённых зверей установлено, что белки живут во многих квартирах горожан, заменив собой кошку. Во дворах колхозников пасутся десятки косуль. Обнаружены приручённые благородные олени, еноты, кабаны. Существуют два основных источника появления приручённых зверей близ человека: первый -- когда браконьерами убита мать недавно появившегося на свет животного, и второй -- когда люди, спугнув своим приближением в лесу мать недавно рождённого детёныша, подбирают его и забирают домой.

Приручение и домашнее содержание диких животных имеет две стороны. С одной стороны, постоянное живое общение с таким животным может облагораживать человека, способствовать воспитанию в детях чувства любви к живому, заботы о наших «меньших братьях» и через это -- и о людях. С другой стороны, мы не должны забывать, что детёныш дикого животного, лишённый родной и естественной среды и выращенный в домашних условиях, а затем выпущенный на волю, уже не может приспособиться к естественной жизни в природной среде и погибает или от голода, или становится жертвой хищников. Нередки случаи, когда дикое животное, попав в руки несведущего человека, погибает из-за его незнания правил ухода за этим животным, требующегося состава пищи и т.д. Таким образом, необдуманный порыв несведущего и безответственного человека, подобравшего животное, оборачивается часто для самого животного трагедией.

Косвенное воздействие на животный мир происходит также через антропогенное изменение среды обитания. «Изменение, сокращение и иногда полная гибель мест обитания животных связаны с деятельностью человека, главным образом с рубкой леса и осушением болот, созданием водоёмов, поселений, аэродромов и т.п.» [Красная книга, 1976, с.16].

На громадных площадях вместо сведённых лесов появились сельскохозяйственные угодия, а животный мир этих территорий резко изменился: исчезли лесные животные и птицы, появились грызуны и землеройные животные. На распаханных целинных степях Казахстана вместо питающейся зеленью степной пеструшки и обыкновенной полёвки появились питающиеся зёрнами хомячки, фауна насекомых изменилась преимущественно в сторону развития вредителей сельскохозяйственных культур.

В Западной Сибири из-за интенсивной хозяйственной деятельности человека в таёжной зоне происходит уменьшение численности куриных птиц. С освоением южных районов сокращается ареал лебедя-кликуна, во многих лесостепных районах исчезает кряква. Вместе с тем расширяется ареал зяблика, коноплянки и городской ласточки.

Осушение болот в Хорезмской области вызвало деградацию богатой прибрежной растительности и сокращение численности ондатры.

На Маскаренских и Сейшельских о-вах в Индийском океане из-за сильных изменений человеком мест обитания на грани вымирания оказались уникальные пресмыкающиеся: эндемичные удавы, геккон и др.

В водах, омывающих Северную Австралию, сильно уменьшилась численность дюгоней из-за загрязнения морей пестицидами и хлорорганическими соединениями, а также из-за проводимых дноуглубительных работ в связи с разработкой титана на побережье, что нарушает их подводные пастбища.

На юге Африки траловый лов анчоусов из-за выдавливания жира при подъёме кошельковых неводов и промывки траулеров вызвал массовую гибель капских бакланов: вследствие загрязнения оперения птицы потеряли способность летать, выходили на берег и массами гибли в коллизиях с транспортом. Подобных примеров можно привести множество.

Размещено на Allbest.ru