Адаптационные характеристики водных экосистем

Проблема нормы и патологии экосистем

 

Понятие «норма» — одно из наиболее общих и широких понятий в биологии и медицине, стоящее на стыке медико-биологических и фило­софских наук. Если рассматривать эволюцию представлений, которые вкладывались в понятие нормы и патологии, то следует отметить, что эти представления, как правило, принимали соответствующую истори­ческому моменту идеологическую окраску. Некоторые специалисты отмечают, что биологическое понятие «норма» тесно связано с фило­софской категорией меры, имеет резко выраженные количественный и качественный аспекты. «Норма, — пишут эти специалисты, это те де­маркационные грани (верхние и нижние), в пределах которых могут происходить различные количественные сдвиги, не влекущие за собой качественного изменения в морфологическом состоянии организма». Между тем, установление этих «демаркационных граней» является весьма сложной процедурой. Большинство отклонений от среднего уровня нормы, вызванных процессами, протекающими в самом орга­низме или в окружающей среде, не является патологическим, и их сле­дует расценивать как реализацию приспособительных возможностей организма, обеспечивающих его дальнейшую нормальную жизнедея­тельность.

В отечественной экологии дискуссия о норме экосистем стала тра­диционной. Проблема нормы имеет длительную историю развития в естествознании, обществоведении, философии, юриспруденции, этике и эстетике. Зародившись еще в античные времена, это понятие широко используется в настоящее время в большинстве научных дисциплин. Особое место оно занимает в биологии и медицине, где вопрос о соотношении нормы и патологии (болезни) — один из главных. Важное значение проблема нормы приобретает при исследовании живых систем надорганизменного уровня, становясь одной из центральных в экологии.

Понятие «норма» широко применяется во многих естественных, общественных и технических науках. Так, например, в минералогии говорят о «нормальных кристаллах», в этике — о «нормах морали», в эстетике — об «эстетических нормах», в юриспруденции — о «нормах права», в технике о «нормальной работе механизмов», в лингвистике — о «языковых и грамматических нормах» и т. д.

Отсутствие обобщающих работ по проблеме нормы вынуждает представителей самых различных наук при решении частных проблем опираться на случайные, малообоснованные определения понятия нормы. Либо разрабатывать собственные определения. В значительной мере это справедливо и для современной экологии.

На организменном уровне имеется абсолютный показатель крайней патологии, регистрируемый достаточно объективно, — гибель организма. Однако, на уровне популяции гибель отдельной особи не является таким показателем. Если для отдельного индивидуума смерть означает последнее поражение в борьбе за существование, то для популяции массовая смертность — это лишь отсев менее приспособленных и некоторая реорганизация. Критерием патологии для популяции может служить ее неспособность воспроизводить себя в данных условиях.

Значительно сложнее обстоит дело с экосистемами. Элиминация отдельных видов в них не может быть абсолютным критерием патологии. Смена доминант — не патологический процесс, а определенная форма стабилизации биоценоза в новых условиях. Иными словами, на уровне экосистем необходим поиск иных критериев патологического состояния. Именно отсутствие очевидных критериев патологии на этом уровне существенно обострило проблему нормы в экологии, заставило исследователей рассматривать элементарные основания данного понятия.

По способу формирования в настоящее время выделены следующие варианты норм (Воробейчик и соав., 1994).

1. Статистическая. Смысл статистической нормы состоит в том, что исследователи условились применять некоторый, вполне конкретный период существования системы за эталон ее нормального функционирования. И обоснованность статистической нормы полностью упирается в обоснованность выбора этого периода. Понятия «хорошо» – «плохо» при таком понимании нормы трансформируются в понятия «часто» — «редко», и норма фактически уподобляется среднему.

2. Теоретическая. В качестве нормы рассматривается состояние, выделяемое, исходя из теоретических соображений. При введении целе­вой функции системы нормой будет такое состояние, при котором зна­чение этой функции экстремально.

3. Экспертная. Состояние, определяемое группой компетентных лиц-экспертов. Отмечается, что авторитарно устанавливаемая эксперт­ная норма сводит к минимуму камуфляж наукообразия в вопросах нор­мирования. Вопрос об обосновании нормы переводится в плоскость обоснования авторитета экспертов.

4. Эмпирическая. В качестве такой нормы рассматривается кон­троль при проведении опытов с популяциями и сообществами. Такое понимание нормы широко используется при проведении токсикологических экспериментов (контроль — группа организмов, не подвергающих­ся исследуемому воздействию). В этом случае норма выступает в качест­ве вспомогательного рабочего понятия. Следует, однако, учесть, что та­кое определение нормы не имеет научных оснований, хотя контроль по своей задаче должен быть близким к норме. В практике прикладных эко­логических исследований на локальном уровне распространено понима­ние контроля как естественного состояния экосистем. При этом «естест­венными» участками считают такие, где антропогенное воздействие можно принять незначимым в наибольшей степени. Однако эти «естест­венные» участки отнюдь не девственны из-за наличия глобальных изме­нений всей биосферы. Не исключен вариант (наиболее удачный), когда нормы, сформированные различными путями, совпадают.

По форме представления выделяют норму-число и норму-функцию. В первом случае норма выражается в виде функционала со­стояния системы, который посредством какой-либо оценочной шкалы интерпретируется в терминах качества. Во втором случае — норма име­ет вид определенной зависимости (например, линейная связь между рангом вида и логарифмом его численности, нормальное распределение вероятностей и т. п.)

 

Адаптационные характеристики водных экосистем

Адаптация — приспособление организмов (и видов) к среде — является фундаментальным свойством живой природы. С одной сторо­ны, среда обитания любого живого существа медленно и неуклонно изменяется на протяжении жизни многих поколений соответствующего биологического вида, а с другой, среда предъявляет организму разнообразные требования, меняющиеся и в весьма короткие отрезки индивидуальной жизни. При изменении условий существования (отклонения значений одного или нескольких экологических факторов за пределы обычных колебаний) одни виды адаптируются и преобразуются, а другие вымирают. Организмы, утратившие способность к адаптации, обречены на вымирание.

Различают две основные формы адаптации: генотипическую, передаваемую по наследству, и фенотипическую, приобретенную в процесс онтогенеза (онтогенез — индивидуальное развитие организма, включающее совокупность последовательных морфологических, физиологических и биохимических преобразований с момента зарождения до смерти).

В 1960-х годах стали появляться сообщения о повышенной устойчивости к ДДТ гамбузий, обитающих в водоемах, обрабатывавшихся этим пестицидом. Дальнейшее изучение этого вопроса показало, что повышение токсикорезистентности гамбузий в естественных условиях Действительно имеет место. Так, средние смертельные концентрации (ЛК50) устойчивых гамбузий, отловленных в дренажных каналах оросительной системы дельты р. Миссисипи, в десятки и сотни раз выше, чем ЛК50 нормальных рыб.

Другой пример — цианобактерии (синезеленые водоросли). Для цианобактерий характерна исключительно высокая приспособляемость к крайне неблагоприятным условиям существования. Так, в засушливых районах некоторые виды цианобактерий (виды Nostoc) при наличии минимума влаги образуют налеты на поверхности почвы, после подсыхания в виде хрупких корочек они сохраняются длительное время, вновь оживая при увлажнении.

Академик А.В. Яблоков проанализировал практику использования пестицидов в сельском хозяйстве. По его мнению, человек уже проиграл битву с насекомыми-вредителями, которые приспосабливаются к инсектицидам быстрее, чем специалисты синтезируют и выпускают в массовое производство новые препараты.

Важнейший экологический принцип гласит: выживание вида обеспечивается его генетическим разнообразием и слабыми колебаниями экологических факторов. Приспособленность к одному фактору среды не дает организму такой же приспособленности к другим условиям среды. Эта закономерность сформулирована как закон относительной независимости адаптации: высокая адаптивность к одному из экологических факторов не дает такой же степени приспособления к другим условиям жизни.

В постоянно изменяющейся среде каждый вид организмов адаптирован по-своему. Это выражается правилом экологической индивидуальности, сформулированным Л.Г. Раменским в 1924 г.: каждый вид специфичен по экологическим возможностям адаптации; двух идентичных видов не существует.

Правило соответствия условий среды обитания генетической предопределенности организма: вид организмов может существовать до тех пор и постольку, поскольку окружающая его среда соответствует генетическим возможностям приспособления к ее колебаниям и изменениям.

Профилактику воздействий любого антропогенного фактора на экосистему необходимо начинать с установления естественных экологических норм, ограничивающих это воздействие. При этом следует опираться на количественные оценки, связанные с адаптивными возможностями экосистемы к воздействию или комплексу воздействий. Объяснение такого подхода обусловлено тем, что превышение максимального уровня адаптации ведет к патологии, то есть к разрушению экосистемы. С другой стороны, функционирование экосистемы в пределах максимального уровня адаптации ведет к приспособлению экосистемы к внешнему воздействию.

 

123456Следующая ⇒

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: