Биологические инвазии в природно-технических системах

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

НИУ «Московский энергетический институт» ООО «Альфамед 2000»

Московский городской педагогический университет

Биологические инвазии в природно-технических системах

А.Л. Суздалева, В.Н. Безносов, С.В. Горюнова

Аннотация

техногенный инвазия экологический природный

Показано, что в настоящее время основной причиной увеличения количества биологических инвазий является техногенез окружающей среды. Для обозначения этих явлений предложен термин «техногенная инвазия». Описаны экологические механизмы основных видов техногенных инвазий.

Ключевые слова: техногенная инвазия, природно-техническая система, биотический техногенез, биотехносфера, инвайдер, технобиота.

Природно-техническая система (ПТС) - это совокупность природных, природно-техногенных и техногенных объектов, условия существования которых взаимозависимы и взаимообусловлены. Становление человеческой цивилизации сопровождалось постепенным увеличением экологической роли ПТС и занимаемого ими пространства. На современном этапе вся биосфера в целом превращается в ПТС планетарного масштаба - в так называемую «биотехносферу», состояние которой зависит от глобальных последствий производственной деятельности человека, например, от «парникового эффекта».

Условия существования организмов в ПТС отличаются от естественных. Ареал распространения и численность многих видов под воздействием техногенеза сокращаются. Вместе с тем, обширный комплекс разнообразных организмов в результате техногенеза смог расселиться в новые районы. Условия для развития некоторых видов в ПТС оказались даже более благоприятными, чем в естественной среде, например, благодаря отсутствию конкурентов и хищников, а также формированию новых, легкодоступных пищевых ресурсов, возникающих в результате выращивания сельскохозяйственных культур или образования свалок пищевых отходов на урбанизированных территориях. Большинство ПТС представляют собой объекты, в которые могут вселиться и найти условия для своего массового развития новые, ранее не встречавшиеся в этом регионе виды организмов.

В экологии проникновение и последующее развитие в каком-то регионе нового, ранее не обитавшего здесь вида, обозначают термином «биологическая инвазия». Еще в самых первых работах, посвященных систематическому изучению этих явлений, под этим понятием подразумевался комплекс разнородных процессов - от самостоятельного, без участия человека, расселения организмов до целенаправленной интродукции хозяйственно-ценных видов [1]. Однако наиболее значимые последствия, причем не только экологические, но и экономические, имели неконтролируемые инвазии, происходящие в ходе различных форм человеческой деятельности (транспортных перевозок, гидротехнических систем, соединяющих водные бассейны и др.). В связи с этим представляется целесообразным использование для их обозначения специального термина - «техногенная инвазия», под которым подразумевается инвазия, происходящая благодаря осуществлению человеческой деятельности с применением техники, но не являющаяся целенаправленным мероприятием по вселению организма в новые для него местообитания.

Виды-вселенцы или «инвайдеры», развиваясь в новых местообитаниях и вытесняя аборигенов, разрушают существовавшие биоценозы. По этой причине инвазиям нередко сопутствует снижение таксономического разнообразия [2]. Некоторые из инвайдеров становятся вредителями сельского хозяйства, создают биологические помехи при эксплуатации технического оборудования. Наносимый такими видами экономический ущерб достигает огромных масштабов. Так, вселение в США двустворчатого моллюска дрейссены, являющегося массовым видом-обрастателем в системах водоснабжения, нанесло убытки, составляющие несколько сот миллионов долларов. Инвайдеры могут представлять опасность в санитарно-эпидемиологическом, ветеринарно-санитарном и фитосанитарном планах, вызывая заболевания человека, животных и растений или являясь их переносчиками. По этим причинам неконтролируемые инвазии рассматриваются как негативные явления.

Экономический и экологический ущерб, наносимый биологическими инвазиями, обусловливает необходимость различных мер по их предотвращению. В 2004 г. была принята «Международная конвенция о контроле судовых балластных вод и осадков и управлении ими». В 2012 г. к ней присоединилась Российская Федерация. Однако предлагаемые меры в большинстве своем носят «карантинный» или «дезинфекционный» характер. Это либо создание дополнительных преград для потенциальных инвайдеров, либо профилактически меры, направленные на уничтожение таких организмов на путях возможного распространения.

Объективная оценка результатов инвазии требует анализа всех ее последствий. Это касается не только возможного экологического эффекта, но и воздействия на условия эксплуатации ресурсов окружающей среды. Поэтому мы рассматриваем явление техногенной инвазии не как процесс проникновения организма в новое местообитание, а как значимый фактор техногенного воздействия, приводящий к трансформации окружающей среды. Это как особый вид техногенеза среды - «биотический техногенез» [3]. Вместе с тем, как уже указывалось ранее, именно благодаря техногенезу среды, создаются местообитания, пригодные для инвайдеров. Примером, является ширящееся расселение синантропных видов и синантропизация видов, ранее не обитавших в осваиваемых человеком участках. Таким образом, процессы техногенных инвазий и характер техногенеза окружающей среды тесно взаимосвязаны.

Техногенная инвазия в природной среде и техногенная инвазия в ПТС имеют ряд важных различий. В природной среде техногенная инвазия обычно происходит как преодоление вселенцем с помощью человека физико-географических барьеров, названных Л.А. Зенкевичем [4] «импедитные преграды» (букв. - непроходимые). Внедрение нового вида-вселенца в экосистему в той или иной мере вызывает нарушение ее структуры, сложившейся в процессе естественной эволюции. Техногенная инвазия в ПТС - это внедрение нового вида в уже преобразованную человеком среду. Биота этой среды сложилась и существует в условиях техногенеза. Иными словами, это «техногенный процесс, происходящий на фоне техногенеза». Его результат можно обозначить как «вторичный биотический техногенез», т.е. вселение нового вида в сообщества, которые сами являются продуктом «первичного биотического техногенеза», в ходе которого изначально существовавшая на данном участке биота уже подверглась изменениям. Так, насекомые-вредители сельского хозяйства распространяются в агробиоценозах, возникших на месте уничтоженных естественных экосистем и являющихся разновидностью ПТС. Подобные случаи неправомерно рассматривать как распространение вида-вселенца в форме «внедрения» или «замещения». Это один из аспектов процесса формирования специфической биоты конкретной ПТС. Для ее обозначения можно предложить термин «технобиота». В качестве ее разновидностей можно выделить «урбобиоту» - биоту урбосистем, «агробиоту» - биоту агросистем и «культуробитоту» - биоту резортов, т.е. природно-антропогенных объектов, использующихся в рекреационных целях [5]. Превращение биосферы в биотехносферу неминуемо повлечет хотя и постепенное, но повсеместное превращение природной биоты в технобиоту. Сохранение биоразнообразия в этих условиях возможно лишь на основе управления процессом техногенеза [6]. Неконтролируемые изменения технобиоты представляют собой не меньшую опасность, чем техногенные инвазии в природной среде. Они могут не только нанести значительный экономический ущерб, но и вызвать нежелательное изменение экологической и санитарно-эпидемиологической обстановки. Инвайдеры, создающие биопомехи в работе технических средств, создают условия для аварий на опасных производственных объектах.

По характеру экологического механизма среди техногенных инвазий можно выделить несколько отдельных видов:

1. Трансимпедитные техногенные инвазии, заключающиеся в транспортировке видов-вселенцев с помощью технических средств через непреодолимые (импедитные) преграды.

2. Базисно-трофические техногенные инвазии, имеющие двухступенчатый экологический механизм. Сначала искусственно создается кормовая база для будущего инвайдера. Именно этот фактор и обусловливает возможность последующей инвазии. До этого распространение вида-вселенца ограничивалось не импедитными преградами, а отсутствием необходимых пищевых ресурсов за пределами его ареала. Примером таких инвайдеров является перелетная саранча, мигрирующая далеко за пределы своего ареала по посевам сельскохозяйственных культур.

3. Креативно-биотопические техногенные инвазии происходят при искусственном создании комплекса условий, пригодных для массового развития какого-то организма. В отличие от предшествующего вида инвазий, пищевые ресурсы в данном случае играют второстепенную роль. На первое место выходят иные факторы, например, тепловое загрязнение среды, являющееся необходимым условием техногенных инвазий термофильных организмов [7].

4. Техноклиматические инвазии связаны с парниковым эффектом, способствующим расширению ареалов некоторых видов. Очевидно, что техногенными инвазиями подобные явления можно считать только в случае принятия точки зрения, согласно которой наблюдающиеся глобальные климатические тренды являются продуктом техногенеза, а обширные участки окружающей среды, условия которых в результате данных процессов претерпели значительные изменения, - участками глобальной ПТС - биотехносферы.

5. Техногенная стимуляция патогенных организмов - особый вид инвазии, заключающийся в создании в ПТС условий для распространения возбудителей заболеваний человека, животных и растений. Образование людских поселений и накопление в окружающей среде продуктов жизнедеятельности всегда являлось фактором ухудшения санитарно-эпидемиологической обстановки. Патогенные организмы, развивающиеся в подобных условиях, можно рассматривать как компоненты урбобиоты, а их распространение по цепи взаимосвязанных урбосистем - как особый вид техногенных инвазий. Сюда же можно отнести и явление «вторичного роста патогенных микроорганизмов», т.е. их размножение вне организма-хозяина в условиях техногенного подогрева среды, например, в водоемах-охладителях АЭС [8, 9]. Аналогичные явления наблюдаются и при эксплуатации градирен, когда с потоками теплого влажного воздуха из них в атмосферу поступают аэрозоли с болезнетворными микроорганизмами. Еще большую опасность в этом плане представляют собой объекты микробиологического производства.

Анализ многообразия видов техногенных инвазий приводит к заключению, что меры по их профилактике должны определяться их экологическими механизмами. Доминирующие в настоящее время «карантинный» и «дезинфекционный» подходы к решению проблемы могут быть результативными только при профилактике трансимпедитных инвазий. Для предотвращения распространения стремительного растущего списка инвайдеров, расселение которых наносит ощутимый экологический и экономический ущерб, необходим более широкий взгляд на проблему. Нежелательные базисно-трофические, креативно-биотопические, техноклиматические инвазии, а также техногенную стимуляцию патогенных организмов можно предотвратить лишь на основе разработки методов контроля и управления состоянием ПТС в которых инвайдеры находят благоприятные условия для своего массового развития.

Литература

1. Elton C.S. The ecology of invasions by animals and plants. London: Methuen. 1958. 181 p.

2. Алимов А.Ф., Богуцкая Н.Г. Под ред. Биологические инвазии в водных и наземных экосистемах М.: Товарищество научных изданий КМК. 2004. 436 с.

3. Суздалева А.Л., Горюнова С.В. Техногенез и деградация поверхностных водных объектов. М.: ООО ИД «ЭНЕРГИЯ», 2014. 456 с.

4. Зенкевич Л.А. Об акклиматизации в Каспийском море новых кормовых (для рыб) беспозвоночных и теоретические к ней предпосылки. // Бюл. МОИП. Отд. биол. 1940. Т.39. Вып. 1. С.18-30.

5. Суздалева А.Л., Безносов В.Н. Резортология: предмет изучения, востребованность и основополагающие принципы // Экология и развитие общества. №1(3). 2012. С.23-27.

6. Федоров М.П., Суздалева А.Л. Экологическая оптимизация гидроэнергетики как альтернативная стратегия охраны окружающей среды // Гидротехническое строительство. 2014. №3. С.10-15.

7. Безносов В.Н., Суздалева А.Л. Экзотические виды фитобентоса и зообентоса водоемов-охладителей АЭС как биоиндикаторы теплового загрязнения // Вестник МГУ. Серия 16 Биология. 2001. №3. С.27-31.

8. Суздалева А.Л. Развитие условно-патогенных микроорганизмов в районах сброса подогретых вод атомных электростанций // Гигиена и санитария. 2001. № 4. С. 15-17.

9. Суздалева А.Л., Горюнова С.В., Безносов В.Н., Побединский Н.А. Проблема санитарно-микробиологического состояния термальных вод при использовании их в сельском хозяйстве // Вестник Российского ун-та дружбы народов. Сер. Сельское хозяйство. 1999. №5. С.34-38.

Размещено на Allbest.ru