Научная и учебная работа на кафедре гидробиологии. Научные знания для целей социально-экономического развития и безопасности России
ВОПРОСЫ ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ СТАБИЛЬНОСТИ. 2. АППАРАТ БИОСФЕРЫ И ЕГО НАНОСТРУКТУРЫ КАК ФАКТОРЫ СТАБИЛЬНОСТИ
жүктеу/скачать 2.06 Mb.
|
- Бұл бет үшін навигация:
- 119992 Москва, МГУ, биологический факультет, кафедра гидробиологии
ВОПРОСЫ ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ СТАБИЛЬНОСТИ. 2. АППАРАТ БИОСФЕРЫ И ЕГО НАНОСТРУКТУРЫ КАК ФАКТОРЫ СТАБИЛЬНОСТИКонцепция биосферы обычно рассматриваются в терминах крупномасштабных явлений и процессов. Их масштабы обычно либо глобальные, либо на уровне географических регионов. В данной работе предлагается обратить внимание на роль зон, объемов пространства и "сгущений жизни" (термин Вернадского) значительно меньших размерных масштабов, которые по сравнению с глобальным и масштабами биосферы представляют собой наноструктуры- причем наноструктуры в буквальном смысле слова (нано – девять). Действительно, 1000 км = 106 м = 109 мм; 10 тыс км = 107 м = 109 см. Среди наноструктур в общей функциональной архитектуре биосферы можно выделить следующие: А. В водных системах: 1. Слои стратифицированных водоемов и зоны границ (т.е. зоны резких переходов) между ними. 2. Пленки обрастаний на границах твердой и жидкой фаз. Эти пленки содержат и прокариотные, и эукариотные организмы. 3. Поверхностный микрослой воды на границе вода/воздух. 4. Интерстициальные сообщества – таковы сообщества в узких пространствах между песчинками на дне водоемов и на литоралях. Б. В наземных системах: 1.Стратифицированные фитоценозы. 2. Организмы на поверхности почв. 3. Организмы в порах почв, в пленках влаги на поверхности почвнных частиц и в пространствах между почвенными частицами. В. Биоценозы индивидуальных организмов. Таковы комплексы организмов, нередко выпадающие из иерархий экологических классификаций – например комплексы организмов, которыми являются многие или почти все животные. В заключение подчеркнем, что понятие наноструктуры – относительное, оно формируется по отношению к некоторой системе относительно более крупного масштаба. Когда в качестве такой системы берется биосфера, то многие объекты, изучаемые экологией и гидробиологией, становятся наноструктурами по отношению к макросистеме биосферы. Исключительно высокая активность биологических процессов в этих наноструктурных "сгущениях жизни" (В.И.Вернадский) придает им крайне большое значение в "экологическом метаболизме" (выражение К.М.Хайлова [2]) биосферы. Функциональное значение наноструктур аппарата биосферы намного превосходит их относительно скромные линейные размеры. Значение этих биосферных наноструктур двоякое: они выступают как функциональные компоненты аппарата биосферы (первичная продуктивность, генерация парниковых газов, транспирация воды и др.) и как регуляторы физико-химических параметров биосферы (подробнее в [1]). В итоге констатируем несоответствие между относительно малыми линейными масштабами биосферных наноструктур и их большой функциональной ролью в экологическом метаболизме и стабильности биосферы. 1. Остроумов С.А. Поиск подходов к решению проблемы глобальных изменений: элементы теории биотическо-экосистемного механизма регуляции и стабилизации параметров биосферы, геохимической и геологической среды // Вестник Моск. ун-та. Сер. биол. 2005. № 1. С.24-33. 2. Хайлов К.М. Экологический метаболизм в море. Киев: Наукова думка. 1971. 252 с.
Ниже дан список нескольких функций фильтраторов, важных для стабильности водных экосистем, для поддержания качества воды, оздоровления источников водоснабжения. Некоторые из этих пунктов частично перекрываются или входят друг в друга. Некоторые формулировки почти дублируют друг друга. Однако целесообразно указать их как отдельные пункты из соображений дальнейшего приложения теоретических положений на практике. Пункты перечисляются в произвольном порядке.
Все вышеперечисленные функции фильтраторов тем или иным образом важны для стабильности экосистемы. Подробнее вопрос о функциях фильтраторов, включая ссылки на литературу, см. в работах [1-6].
ВОПРОСЫ ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ СТАБИЛЬНОСТИ. 4. КОНЦЕПТУАЛЬНЫЕ ОСНОВЫ ТЕОРИИ НАРУШЕНИЙ ЭКОЛОГИЧЕСКИХ МЕХАНИЗМОВ ВТОРОГО РОДА (ОСНОВЫ ИНАКТИВАЦИИ ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ БОМБЫ ВТОРОГО РОДА) Предлагается различать нарушения экологических механизмов первого рода и второго рода. К нарушениям экологических механизмов первого рода предлагается относить нарушения, связанные с исчезновением или появлением популяций видов в составе экосистем. Как нарушения экологических механизмов второго рода предлагается рассматривать нарушения, связанные с изменением функциональной активности популяций, существующих в составе данной экосистемы. Именно такие нарушения могут вести к существенным дефектам в функционировании экосистемы, к ситуации, которая на языке метафоры была условно названа экологической бомбой второго рода (ЭБВР) (Ecological Studies, Hazards, Solutions. 2004. Vol. 7. P.106-167). Некоторые элементы теории ЭБВР и основы ее инактивации были сформулированы ранее (Факты и концепции экологии // Ecological Studies, Hazards, Solutions. 2004. Vol. 7. P.106-167). Выражение ЭБВР носит в сущности характер метафоры, которая продолжает образное выражение, использованное профессором В.Д.Федоровым в одной из его публикаций, где он назвал нарушения в биосфере, вызванные антропогенными воздействиями, "медленным взрывом". Цель этого сообщения – продолжить постепенную концептуальную проработку этих элементов с целью разработки принципов и методов инактивации ЭБВР. Из соображений экологической безопасности автор ограничивается в изложением вопроса лишь в общих чертах, избегая чрезмерной конкретизации. Для разработки теории имеют значение некоторые принципиальные положения и концептуальные инновации, сформулированные нами ранее (см. таблицу 1). Некоторые дополнительные примеры и релевантные факты приведены в табл. 2 и 3. Таблица 1. Некоторые теоретические положения
Табл 2. Примеры сублетальных воздействий химических соединений, создающих опасность того, что возникнет развитие ситуации ЭБВР
Таблица 3. Новые факты, подтверждающие адекватность разрабатываемых представлений о ЭБВР
В целом накопление новых данных, подтверждая обоснованность развиваемых нами представлений об опасности ситуации ЭБВР, дает более глубокое понимание экологической опасности сублетальных воздействий на организмы и экосистемы. ЛИТЕРАТУРА (использовано сокращение ESHS – Ecol. Studies, Hazards, Solutions): Остроумов С.А. Принципы анализа экологической опасности антропогенных воздействий, в том числе химического загрязнения: концепция и новые данные // Вестник Моск. ун-та. Сер.16. Биол. 2000а. № 4. С.27-34. Idem. Ингибиторный анализ регуляторных взаимодействий в трофических цепях // Доклады РАН, 2000б, Т. 375, № 6. С.847-849 Idem. Биологические эффекты поверхностно-активных веществ в связи с антропогенными воздействиями на биосферу. М.: МАКС-Пресс. 2000в. 116 с. Idem. ДАН, 2001а, т. 380, № 5, с.714-717; ДАН. 2001б. Т. 380. №6. С. 847-849 (выявление синэкологического синергизма антропогенных воздействий) Idem. Дисбаланс факторов, контролирующих численность одноклеточных планктонных организмов, при антропогенных воздействиях // ДАН. 2001в. т. 379. № 1. С.136-138. Нов. данные о действии СМС ОМО на Unio tumidus, СМС Лоск-Универсал на M. galloprovincialis, СМС Lanza на Crassostrea gigas, СМС Весна на C. gigas Idem. Биологические эффекты при воздействии поверхностно-активных веществ на организмы. М.: МАКС-Пресс. 2001г. 334 с. Idem. Новый тип действия потенциально опасных веществ: разобщители пелагиально-бентального сопряжения // ДАН. 2002а. т. 383. № 1. C.138-141 Idem. Идентификация нового вида опасности химических веществ: ингибирование процессов экологической ремедиации // ДАН. 2002б. т. 385. № 4. C. 571-573 (в статье вводится понятие экологической репарации) Idem. О биотическом самоочищении воды. Элементы теории // ДАН.2004а. 396: 136-141. Idem.Факты и концепции экологии // ESHS. 2004б. Vol. 7. P.106-167. Idem. Экология и гидробиология. 3. Трансуровневая реализация антропогенных воздействий на биоту как особый новый тип антропогенных воздействий на биосферу: факты и концепция. // ESHS. 2004в. Т. 10. С. 112-113. Idem. Биологический механизм самоочищения в природных водоемах и водотоках: теория и практика // Успехи совр. биологии. 2004г. Т.124. №5. С. 429-442. Idem. 2005а. Гептан: действие на Mytilus galloprovincialis // Токсикологический вестник. № 1. С. 50-52. Idem. Загрязнение, самоочищение и восстановление водных экосистем. М.: МАКС Пресс. 2005б. 100 с. Idem. О некоторых вопросах поддержания качества воды и ее самоочищения // Водные ресурсы. 2005в. т.32. № 3. С. 337-347 Остроумов С.А., Горшкова О.М. Вклад моллюсков в образование растворенного и взвешенного органического вещества. Некоторые данные о выделении моллюсками органических веществ в воду // ESHS. 2004. Т. 10. С. 81-84. Остроумов С.А., Чердынцева Т.А. Пресноводные моллюски снижают концентрацию бактерий Escherichia coli в воде // ESHS. 2004. Т. 10. С. 84 - 86. Остроумов, Солдатов, 2006. См. в этом сборнике. Ostroumov S.A. Biological Effects of Surfactants. Boca Raton, London, New York: CRC. Taylor & Francis. 2006. 279 p.
Ранее в наших работах было указано, что биотические процессы самоочищения в водной экосистеме несут функцию экологической репарации [1]. Нами отмечались аналогии между особенностями экологической репарации и репарации ДНК [1] – аналогии репарационных процессов на двух различных уровнях организации живых систем. После этих публикаций нами были проведены дополнительные эксперименты, которые дали новые доказательства того, что загрязняющие вещества могут ингибировать фильтрационную активность моллюсков, которая является одним из важных процессов, участвующих в экологической репарации. Тем самым были получены новые доказательства того, что поллютанты могут нарушать систему экологической репарации. В ряд новых фактов в подтверждение этой способности вошли наши новые данные о том, что фильтрационную активность моллюсков Mytilus galloprovincialis могут ингибировать такие поллютанты, как соединения олова, ртути, гептан, углеводороды нефти, коммерческий смесевой препарат "Красная линия" и др. В результате мы теперь еще более обоснованно и уверенно можем утверждать, что существует еще один тип антропогенных нарушений при воздействии поллютантов и ксенобиотиков на организмы, а именно, нарушение процессов экологической репарации, важных для поддержания параметров местообитаний и экосистем. Мы можем предсказать, что в дальнейшем будут выявлены новые примеры таких воздействий поллютантов и ксенобиотиков на организмы, которые действуют как ингибиторы процессов, входящих в систему экологической репарации. 1. Остроумов С.А. Идентификация нового вида опасности химических веществ: ингибирование процессов экологической ремедиации // ДАН. 2002. т. 385. № 4. C. 571-573 (в статье вводится понятие экологической репарации).
Ранее нами были опубликованы предложения рассматривать некоторые явления в экологии организмов как экологический налог (Остроумов, 2004; Ostroumov, 2005). Предлагалось таким образом интерпретировать явление выделения (экскреции) организмами большого количества пеллет, содержащих органическое вещество, которое опускается в нижние слои столба воды, поступает в бенталь и служит пищевым ресурсом для гетеротрофных организмов нижних слоев воды и бентали. Организмы, выделяющие это органическое вещество и пеллеты, не только обеспечивают многие другие организмы пищевыми ресурсами, но также выполняют еще одну важную для экосистемы функцию – убирают часть органического вещества и минеральной или органо-минеральной взвеси из пелагиали (Остроумов, 2004; Ostroumov, 2005). Цель этого сообщения – привести дополнительные факты, которые характеризуют экологический налог, его масштабность и важность в биологии ряда видов гидробионтов. В нашей предыдущей публикации был сделан акцент на организмы-фильтраторы, которые выделяют большое количество пеллет фекалий и псевдофекалий (Остроумов 2004). Думается, что не только фильтраторы, но другие организмы могут выделять такое большое количество пеллет и переработанной массы вещества, что можно интерпретировать это как своеобразный экологический налог, в той или иной мере служащий на благо других членов экосистемы. Изучение питания морского ежа Strongylocentrotus intermedius выявило следующие величины усвояемости разных видов корма (Холодов, Рябушко, 1982): ламинария, пельвеция, ульва – 60%; зостера – 36%. Усвояемость была еще ниже у мелких животных массой 0.3 -1 г. Еще одна интересная группа фактов выявлена при изучении популяций Gammarus lacustris Sars в литорали озера Большого (Красноярский край, в лесостепной зоне). Величина фекальной продукции популяций бокоплавов была одного порядка с продукцией фитопланктона, которая составляет около 700 ккал/м2 (Скопцов, 1981). В процессе жизнедеятельности бокоплавы минерализуют 261 ккал/м2 органического вещества хары и еще около 704 ккал/м2 в виде фекальной продукции переводят в форму, относительно более доступную для обитающих в озере животных (Скопцов, 1981), а также, по-видимому, и бактерий. Изучение питания медуз Aurelia aurita выявило, что в определенных условиях питания зоопланктоном усвояемость менее 50%. Усвояемость U-1 зависела от интенсивности питания (C1 ) следующим образом (Аннинский, 1989): U-1 = 0.507 C1 –0.104 При C1 2.374 мг г-1 сут-1 усвояемость составляла 0.463; При C1 0.056 мг г-1 сут-1 усвояемость составляла 0.492. Изучение питания прибрежных рыб-эврифагов – пескарок Callionymus (cем. Callionymidae) и бычков (сем. Gobiidae) показало, что при питании ойтонами Oithona minuta и Paracalanus parvus в случае непрерывного захвата больших порций пищи усвояемость обычно не выше 10-30% (Дука, 1967). Продолжают накапливаться новые интересные сведения о питании и "экологическом налоге" организмов-фильтраторов. Недавно были проведены исследования питания морского двустворчатого моллюска Perna canaliculus (Hatton et al., 2005). Установлено, что от одной трети до половины материала, который отфильтровывается ими из воды, далее отбрасывается в виде пеллет псевдофекалий. Это существенное количество. В определенных условиях скорость выделения пеллет одним моллюском составляла 50-70 мг/час, при том что вес одного моллюска максимального размера (90-115 мм) не превышает 4-8 мг (сухой вес мягких тканей без раковины). В ряде опытов показано, что за час моллюск отфильтровывал 80 мг взвеси, а выделял с пеллетами псевдофекалий 50 мг (более 60%), или отфильтровывал 50 мг, а выделял 35 мг (79%) (см. рис.4 в работе Hatton et al., 2005). Масштабы этого явления становятся понятны из того факта, что этот моллюск культивируется в аквакультуре и одна только Новая Зеландия экспортирует ежегодно более 22 000 тонн этого моллюска (Hatton et al., 2005). Отмечено (Холодкевич, личное сообщение, 2006), что речные раки измельчают существенное количество макрофитов, значительно больше, чем употреблют их в пищу. Избыточное количество измельченной ими фитомассы становится прекрасным кормом для других гидробионтов. Все эти факты дополнительно подтверждают важность и распространенность явления, которое было предложено интерпретировать как экологический налог. Литература Аннинский Б.Е. Эколого-Физиологические особенности медуз Aurelia aurita L. в условиях Черного моря. Автореф… канд.биол. н. ИНБЮМ. Севавстополь. 1989. 20 с. Дука Л.А. Приспособительные особенности в питании пелагических личинок рыб, обитающих в разных эколоигческих условиях // Структура и динамика водных сообществ и популяций. К.:Наукова думка. 1967. с.136-143. Остроумов С.А. Факты и концепции экологии 15. Новые экологические показатели, характеризующие роль организмов в функционировании экосистем. Экологический налог и коэффициенты F/B, F/A, F/P // Ecol. Studies, Hazards, Solutions. 2004. Vol. 7. С. 154-157. Скопцов В.Г. Энергетический баланс популяции Gammarus lacustris Sars в литорали озера Большого // Основы изучения пресноводных экосистем. М. ЗИН. 1981. с. 80-85. Холодов В.И., Рябушко В.И. Питание и метаболизм неполовозрелого морского ежа Strongylocentrotus intermedius // Биология шельфовых зон Мирового океана. Ч.1. Владивосток: Ин-т биологии моря. 1982. 176-177. Hatton S., Hayden B., James M. The effects of food concentration and quality on the feeding rates of three size classes of the Greenshell mussel, Perna canaliculus. Hydrobiologia. 2005. 548: 23-32. Ostroumov S. A. Some aspects of water filtering activity of filter-feeders // Hydrobiologia. 2005. 542: 275 – 286. ВОПРОСЫ ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ СТАБИЛЬНОСТИ. 7. ЭЛЕМЕНТЫ ТЕОРИИ НАРУШЕНИЙ БИОТЫ ЭКОСИСТЕМ. НАРУШЕНИЯ ДВУХ ТИПОВ No theory ever agrees with all the facts in its domain… Paul K. Feyerabend 1924-1994 Выше неоднократно затрагивался вопрос о нарушениях, вызываемых при антропогенных воздействиях на биоту. Отмечались многие виды нарушений, в том числе нарушения на нескольких уровнях организации живых систем (1), ингибирование экологической репарации и ремедиации (9). В дополнение ко многим известным видам нарушений, нами были выявлены или подтверждены на новых примерах такие виды нарушений, как разобщение пелагиально-бентального сопряжения (8), синэкологический синэргизм при суммировании воздействий на разные трофические уровни (4, 5), ингибирование фильтрационной активности гидробионтов (3, 6-17) и другие виды нарушений (2, 6). Обилие различных видов нарушений еще раз ставит вопрос о целесообразности более четкой классификации и типологии нарушений. Цель этой публикации – выдвинуть новые предложения о типологии видов нарушений биоты экосистем. Предлагается выделять два основных типа нарушений биоты. Выпадение отдельных звеньев из экологической системы или появление в ней новых звеньев. Этот тип нарушений подразделяется на два подтипа. Подтип 1а – снижение численности популяций (выпадение отдельных индивидуумов), вымирание отдельных популяций, исчезновение отдельных видов, ранее входивших в экологическую систему. Подтип 1б - появление новых звеньев в экологической системе. Примеры – внедрение в экосистему видов-вселенцев (интродуцентов). Характерным примером является вселение дрейссены (Dreissena polymorpha) в те водоемы и водотоки, где ее ранее не было. Другой пример – вселение новых видов гребневиков в Черное море. Изменение функциональной активности организмов или популяций. Пример – снижение фильтрационной активности гидробионтов при загрязнении среды. Необходимо отметить, что оба типа нарушений опасны для состояния экосистем. Говоря о практическом использовании природных ресурсов и рассматривая пример водных экосистем, отметим, что оба типа нарушений опасны и нежелательны. Особенность первого типа нарушений – то, что такие нарушения сравнительно более легко обнаруживаются, что помогает в борьбе с ними. Особенность второго типа нарушений – то, что их обнаружить гораздо сложнее. Необходимо привлечение высококвалифицированных экологов и гидробиологов. Сказанное еще раз подчеркивает необходимость увеличения вложения средств для подготовки экологов и гидробиологов, имеющих серьезные биологические знания. Литература (ESHS – Ecol. Studies, Hazards, Solutions)
ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ И ПРЕДУПРЕЖДЕНИЕ НЕКОТОРЫХ ФОРМ ЭКОЛОГИЧЕСКОГО ТЕРРОРИЗМА. Остроумов С.А. 119992 Москва, МГУ, биологический факультет, кафедра гидробиологииНеобходимо подчеркнуть, что данные очерки предназначены только для сравнительно узкого круга специалистов и экспертов, которые ставят своей задачей предотвращение и ослабление угроз современному обществу, в том числе угроз экологического характера. Эти очерки основаны на предыдущих работах автора (1-4) и на текущей экспериментальной работе.
Экологическая безопасность и предупреждение экологического терроризма. 1. Концептуальное изложение, типология и классификация основных направлений мер по противодействию потенциальным формам экотерроризма The first thing the intellect does with an object is to class it along with something else. Willi am James 1842-1910 Ранее автор опубликовал несколько небольших работ по вопросам экологической безопасности (3, 4). Оказалось, что эти работы были с интересом встречены специалистами МЧС, что подтолкнуло автора продолжить работать над данной темой. Данная работа написана с надеждой, что она может быть использована в профилактической работе и при подготовке кадров для организаций и структур, в чьи функции входят вопросы экологической безопасности, профилактики чрезвычайных ситуаций, противодействия угрозам потенциальных форм терроризма, связанных с нарушением экологической безопасности. Предлагается разрабатывать типологию мер по противодействию экотерроризму на основе наиболее разумной классификации потенциально возможных форм экотерроризма. Таковыми типами могут быть следующие. 1. Предупреждение потенциального экотерроризма первого типа - прямого, открытого экотерроризма, направленного на разрушение экосистем и экологических механизмов, снижение полезной функциональной активности экосистем и популяций, снижение биоразнообразия и другие негативные результаты (см. след. очерк в этой серии). 2. Предупреждение потенциального экотерроризма второго типа, т.е. экотерроризма не менее опасного, но по форме скрытого, в той или иной мере замаскированного под видом аварий или техногенных катастроф, происходящих при тех или иных формах жизнедеятельности человеческого общества (5,6). Выявление и идентификация форм этого терроризма необходимы, хотя и могут быть затруднены внешним сходством с теми событиями, которые время от времени происходят вследствие халатности, экологически безграмотных действий и различных техногенных катастроф. Трудно подобрать четкую формулировку для обозначения этого типа экотерроризма, который внешне может выглядеть как те или иные формы техногенных катастроф, аварий или технологической халатности. возможно, в конкретных случаях уместно было бы использование выражений "имитирующий аварии или катастрофы", "частично имитирующий", "уподобляющийся", "аналогичный", "функционально аналогичный", "сопоставимый", "корреспондирующий". Необходимо предусматривать меры по предутпреждению потенциального экотерроризма второго типа - замаскированного под аварии или технологические нарушения и катастрофы (5,6): (2а) аварии и технологические нарушения в промышленности и энергетике и связанные с ними выбросы загрязняющих веществ и отходов, которые загрязняют воду, воздух, почвы, снижают биоразнообразие, нарушают функциональную активность популяций и вызывают другие неблагоприятные воздействия (см. след. статью это серии). Опасность таких событий и потенциальных форм терроризма, имитирующих аварию на производстве иллюстрируется аварией на промышленном предприятии в Китае в ноябре 2005 г., что вызвало загрязнение реки, впадающей в р. Амур, на которой расположены российские города и другие населенные пункты. Другие примеры экологически опасных аварий в промышленности: аварии в Севезо (Италия, 1976, выброс 2,4,5-трихлорфенола и диоксинов), близ г. Дрогобыча (Украина, 1983, в р.Днестр попало более 4.5 млн м3 рассола), в Базеле (Швейцария, склад хим. концерна, 1986, был загрязнен Рейн) (5,6); (2б) аварии или катастрофы, связанные с экологически безграмотной сельскохозяйственной деятельностью и сопутствующие ей нарушения, упомянутые в пп. 1 и 2а; (2в) аварии, связанные с транспортными перевозками, вызывающие нарушения, упомянутые в п.1 и п.2а. Опасность таких событий и потенциальных форм терроризма иллюстрируется аварией на железной дороге в Тверской области в 2005 г., в результате которой в реку и на пойменные земли попали сотни тонн нефтепродуктов. Примерами являются также многочисленные аварии нефтепроводов и нефтеперевозящих танкеров. Еще один пример аварии – авария автоцистерны 11.05.1976 в г. Хьюстоне (США, выброс 19 т аммиака, погибло 6 человек) (ccылка 6); (2г) нарушения, связанные с антиэкологической добычей полезных ископаемых, в том числе руд, алмазов, благородных металлов, нефти и газа; (2д) нарушения при экологически безграмотной хозяйственно-бытовой деятельности человека, связанной, например, с использованием товаров и веществ бытовой химии. Сюда могут входить экологические нарушения при использовании товаров и веществ в ходе функционирования прачечных, проведении индивидуальной стирки, при мойке автотранспорта, борьбе с насекомыми и грызунами, и многое другое; (2е) аварии при хранении отходов, отбросов, сточных вод. Опасность этого иллюстрирует авария близ г. Алма-Аты (Казахстан, 1988, из накопителя сточных вод произошел выброс 30-50 млн м3) (5) и др. Как отмечено выше, меры по предотвращению таких видов экотерроризма можно отнести ко второму типу. Приведенная классификация использует многие работы, в том числе наших (1,2). Необходима четкая типология того, что считать вредным воздействием на экосистемы, виды, популяции, организмы. Конкретные предложения даются в следующей публикации. Из вышесказанного вытекают два очень важных практических следствия. 1. Во многих случаях при промышленном или сельскохозяйственном производстве, при добыче полезных ископаемых и перевозках на транспорте полностью доминируют экономические соображения и факторы достижения максимальной прибыли. Такое доминирование на практике означает создание условий, потенциально благоприятных для экотерроризма; такой подход должен быть изменен. 2. Необходима серьезная профилактическая работа с привлечением профессиональных экологов и гидробиологов, которые прошли фундаментальную биологическую подготовку. Подчеркиваем необходимость фундаментальной биологической подготовки с изучением таксономии и биоразнообразия мира животных, растений и микроорганизмов, с обязательными лабораторными практикумами и полевой практикой. Мы вынуждены подчеркнуть это, поскольку дипломы экологов зачастую получают студенты, проходившие экологию только на словесном уровне с использованием только библиотек и компьютера. Этого совершенно недостаточно для подготовки специалистов, способных предвидеть экологические угрозы и внести вклад в обеспечение мер экологической безопасности.
Экологическая безопасность и предупреждение экологического терроризма. 2. К разработке типологии воздействий на живую природу, которые следует рассматривать как наиболее опасные и приоритетные Science is organized knowledge. Herbert Spencer (1820-1903)
Предлагаемая концепция подхода к типологии и классификации очень существенно опирается на теорию, разработанную совместно с членом-корр. РАН А.В.Яблоковым в работах (15,16) и дается в таблице, приводимой ниже. Таблица. Типология и классификация некоторых опасных воздействий на природу
Подчеркнем, что данная классификация, как и любая классификация в биологии, условна и некоторые типы вредных и опасных воздействий перекрываются. Так, частично перекрываются меры по противодействию формам экотерроризма, направленных против популяций и видов. Это отражено в предлагаемой классификации: чтобы подчеркнуть близость этих категорий, они обе включены в один тип II. Число видов опасностей и нарушений, которые могут вызываться экотерроризмом, больше, чем то, что перечисляется в колонке 2. Из практических соображений приходится ограничиться упоминанием лишь некоторых типов опасности. Это перечень открыт для дальнейших дополнений. В работах автора были идентифицированы некоторые дополнительные типы опасности антропогенных воздействий на биоту. Среди них: опасность дисбаланса в регуляторных воздействиях на данную популяцию или экологически близких популяций (4); опасность синэргического суммирования воздействий на разные трофические уровни (5,6); опасность разобщения пелагиально-бентального сопряжения (7); опасность трансуровневых воздействий (14); опасность ингибирования механизма экологической репарации (8). Автором были также проведены экспериментальные исследования, показавшие более высокую приоритетность нескольких классов химических веществ, относящихся к синтетическим поверхностно-активным веществам (1-3, 9, 10) (получены Свидетельство и Диплом № 274 на научное открытие). Еще раз твердо подчеркнем, что для практического применения предлагаемой типологии в целях предупреждения экотерроризма необходимо привлечение специалистов с хорошей общебиологической подготовкой, которые прошли практикумы, лабораторные занятия и полевые практики. Специалисты с дипломами экологов, которые проходили подготовку в вузах на словесном уровне, ограничиваясь изучением только лекций, книг и статей, пусть и хороших, не имеют адекватной подготовки для практической работы по предвидению опасностей для популяций и видов и внесению вклада в обеспечение экологической безопасности. Таким образом, полноценное обеспечение экологической безопасности неизбежно начинается с дополнительных вложений в подготовку экологов-биологов по классической университетской схеме с обязательным использованием дорогостоящих практикумов и привлечением специалистов, владеющих квалификацией в области таксономии и экологии животных, растений и микроорганизмов. Литература (ESHS Ecological Studies, Hazards, Solutions; ДАН – Докл. Академии Наук)
ЭКОЛОГИЧЕСКИЙ АПОПТОЗ: АКТИВНОСТЬ ГЕТЕРОТРОФОВ ВНОСИТ ВКЛАД В ФУНКЦИЮ АПОПТОЗА НА ЭКОСИСТЕМНОМ (ЦЕНОТИЧЕСКОМ) УРОВНЕ С.А.Остроумов Для всех один закон, закон уничтоженья. Евгений Баратынский (1800-1844) Аннотация. В развитие и подтверждение представлений, развиваемых акад. В.П.Скулачевым, констатируется существование большого эмпирического материала, который свидетельствует о явлении апоптоза на уровне экосистем. Привлекается эмпирический материал по водным экосистемам. В развитие сформулированного В.П.Скулачевым принципа самурая, характеризующего стратегию апоптоза ("лучше погибнуть, чем ошибиться"), предлагается "принцип гетеротрофного суперсамурая" как полезная конструкция, суммирующая широкий эмпирический материал и по-новому интерпретирующая структурно-функциональные особенности водных экосистем. Проблема запрограммированной гибели биологических структур на различных уровнях привлекает большое внимание исследователей. Исследуется самоуничтожение на субклеточном (митоптоз), клеточном (апоптоз) и надклеточном (органоптоз) уровнях (В.П.Скулачев, 2005, Вестник РАН). Ставится вопрос и о самоуничтожении на более высоких уровнях организации жизни (В.П.Скулачев). Анализ функционирования сообществ водных организмов показывает наличие запрограммированного самоуничтожения и на уровне водных экосистем. Ранее мы проанализировал комплекс экологических процессов, формирующих механизм самоочищения воды (Остроумов, 2004а,б, 2005). Этот же механизм можно рассмотреть и под другим углом зрения. Этот механизм агрессивно уничтожает часть популяций водных организмов – так, например, фильтраторами из воды изымаются клетки фитопланктона и других одноклеточных организмов (Сущеня, 1975; Алимов, 1981; Остроумов 2004а,б, 2005). С другой стороны, и многие виды бентосных фильтраторов, сравнительно неплохо защищенные от выедания хищниками (раковины, колонии тесно сплоченных организмов), подставляют свое потомство (в форме планктона) под активный пресс хищников. Примечательно, что в водных экосистемах число видов, поедающих организмы других видов (и тем самым несущих функцию, аналогичную работе механизма апоптоза), заметно превышает число видов, автотрофно создающих органическое вещество. В подавляющем большинстве крупных экосистем, где подсчитывалось число видов зоопланктона (гетротрофы) и число видов водорослей (автотрофы), получен один и тот же результат: число видов зоопланктона заметно выше числа видов водорослей. Общее число видов гетеротрофов еще более значительно перевешивает число видов автотрофов, поскольку к числу видов зоопланктона надо приплюсовать число видов зообентоса (многие из них имеют зоопланктонную личиночную стадию) и число видов рыб. Получается в итоге, что система в каком-то смысле еще больше заботится о самоуничтожении, чем о самосоздании. В.П. Скулачев сформулировал принцип апоптоза, перекликающийся с философией самурая: "Лучше погибнуть, чем ошибиться". На уровне экосистем можно найти подтверждения этого принципа, а также свидетельства еще более категоричного принципа "гетеротрофного суперсамурая": "подвергается уничтожению все или существенная часть тех элементов, которые в текущий момент не имеют временной привилегии быть защищенными от уничтожения в связи с выполнением важных для системы функций". Роль самоуничтожения так велика, что, по-видимому, не будет преувеличением сказать, что даже часть элементов, выполняющих жизненно важные для системы функции, либо уничтожается, либо постоянно подвергается испытанию на прочность со стороны самой системы и находится на грани уничтожения. Интересно, что среди наиболее длительно живущих элементов водной экосистемы находятся именно те, которые несут функцию уничтожения других элементов – например, двустворчатые моллюски, которые фильтруют воду и изымают из нее одноклеточный планктон, проводя его массовое уничтожение. Рассматривая фактор времени, можно заметить, что в водной экосистеме наблюдается особенно выраженная направленность эволюции на создание быстро живущих организмов – организмов с максимально коротким временем от зарождения нового организма до момента начала размножения. Именно в водных экосистемах обычным являются способы размножения, не требующие встречи гамет разных полов (экономия времени за счет отсутствия необходимости тратить время на поиск гаметами друг друга). Именно в водных экосистемах встречается диапауза (напр., у коловраток, ракообразных), когда организм уходит в стадию покоя, как бы временно выходит из игры, дожидаясь благоприятного момента для предельно быстрого развития до стадии размножения. В сущности, фактор времени (максимально быстрое прохождение жизненного цикла или уход в диапаузу) – единственная хрупкая защита многих организмов от гильотины принципа гетеротрофного самурая (см. выше). В водной экосистеме тема апоптоза на ценотическом уровне особенно акцентирована тем фактом, что именно в водной среде обитания особенно важен рециклинг химических элементов. Рециклинг необходим, причем чем быстрее, тем лучше для системы или ее части: определенная часть экосистемы заинтересована в быстрейшей гибели других элементов (организмов), чтобы химические элементы (Р, N и возможно, некоторые другие) быстрее освободились из состава живого вещества, вышли в водный раствор и оказались доступны для их дальнейшей утилизации другими организмами.
Двойной поток: Цветенье и распад (М. Волошин) Литература: Алимов А. Ф. Функциональная экология пресноводных двустворчатых моллюсков. - Л.: Наука. 1981. (Труды Зоол. ин-та АН СССР, т. 96) - 248 с. Остроумов С.А. Биологический механизм самоочищения в природных водоемах и водотоках: теория и практика. // Успехи совр. биологии. 2004а. Т.124. №5. С. 429-442. Idem. Биотический механизм самоочищения пресных и морских вод. Элементы теории и приложения. М.: МАКС Пресс. 2004б. 96 с. Idem. Загрязнение, самоочищение и восстановление водных экосистем = Pollution, self-purification and restoration of aquatic ecosystems.М.:МАКС Пресс.2005.100 с., Скулачев В.П. Старение как атавистическая программа, которую можно попытаться отменить // Вестник РАН. 2005. Т.75. С. 831-845. Сущеня Л.М. Количественные закономерности питания ракообразных.- Минск: Наука и техника. 1975. -208 с.
Остроумов С.А. Им ведом их закон.
жүктеу/скачать 2.06 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||