Биология

Учебник для 10-11 классов

§ 74. Применение экологических знаний в практической деятельности человека

Биологические методы борьбы с вредителями. Для борьбы с вредителями сельскохозяйственных растений и с сорняками у нас в стране и во всем мире применяются органические синтезированные соединения, которые называют пестицидами. Все пестициды ядовиты для тех или иных организмов и способны вызывать их быстрое отравление и гибель. Пестициды позволили решить во многих случаях проблемы защиты растений: например, численность мигрирующей саранчи сейчас успешно контролируется. Если численность ее популяции начинает резко возрастать, то эти места обрабатывают пестицидами и тушат опасный очаг. Однако применение пестицидов сопровождается многими нежелательными последствиями. Они оказывают часто губительное действие не только на вредителя, но и на многие другие организмы, в том числе и на естественных врагов этого вредителя. Нарушается биологическое равновесие и саморегуляция численности особей в биоценозе.

Загрязнение окружающей среды и нарушение экологического равновесия побудило ученых разработать новые способы борьбы с вредителями. Такими способами являются биологические методы борьбы. Биологическими методами называют приемы сокращения численности нежелательных в хозяйстве организмов с помощью других видов. Сократить численность вредителя можно, повысив его смертность или снизив рождаемость. Именно такой метод применили в борьбе с кроликами в Австралии. Популяцию кроликов заразили одним из вирусов, близких к вирусу оспы, который был обнаружен у южноамериканских кроликов. При первой же эпидемии в зараженных популяциях погибло 99,8% кроликов, что на определенный срок снизило их численность.

В прошлом веке вредитель фруктовых садов — австралийская щитовка случайно попала из Австралии в Северную Америку, а затем в Европу. Численность этого вредителя резко возросла, поскольку он не имел естественных врагов в новом для него местообитании. Уничтожить щитовку удалось только после внедрения в Европе и Америке ее природного врага — божьей коровки.

Можно вести биологическую борьбу не только с насекомыми, но и с растениями-сорняками. Кактус опунция попал в Австралию как комнатное растение. Проникновение его из цветочного горшка в природные условия сопровождалось таким буйным размножением, что кактус занял миллионы гектаров пахотных и пастбищных земель. Он стал настоящим бедствием Австралии. Покончить с ним удалось, также используя биологические методы борьбы. В начале 30-х годов из Аргентины ввезли бабочек, гусеницы которых питаются опунцией. Гусеницы справились с кактусом за короткое время.

Применение экологических знаний в лесоводстве. Лесной покров нашей планеты постоянно уменьшается, так как вырубка древесины превышает ее годовой прирост. Рационально использовать лесные богатства означает вырубать не больше того количества древесины, которое прирастает. По мере исчезновения природных лесов все больше распространяются искусственные лесные насаждения. Перед лесным хозяйством стоит вопрос: что лучше — искусственный лес из одной культуры (монокультура), смешанные посадки или естественный лес? Монокультура выгоднее в хозяйственном отношении. При использовании она может давать больший годовой прирост древесины и удобнее в эксплуатации.

Однако лес — это не только древесина. Он выполняет много других полезных функций. Лес — местообитание диких животных, защита воздуха, воды и почвы, место отдыха для человека и т. д. Всем этим целям удовлетворяют естественные леса, которые дают хотя и низкие, но непрерывные урожаи древесины, а кроме древесины — ягоды, орехи, грибы, целебные травы.

Следовательно, оптимальный вариант — создать такую структуру, в которую входили бы и леса, и посадки. Соотношение между этими типами лесных древостоев, подбор площадей для посадок, стратегия рубок, правила многостороннего использования леса, меры его охраны — вот задачи прикладной экологии в организации лесных хозяйств.

Применение экологических знаний в рыболовстве и рыбоводстве. Для любого вида животного существует оптимальный уровень его добычи, который обеспечивает максимальную прибыль без ущерба для популяции. Экологически правильная организация промысла требует соблюдения равновесия между количеством ежегодно вылавливаемой рыбы и той частью популяции, которая вступает в репродуктивный период. Использование сведений о возрастном составе популяции рыб позволяет без ущерба для численности вида вылавливать и незрелых особей.

Превышение максимально возможной добычи приводит сначала к уменьшению размеров разового улова, а затем к перелову, т. е. к сокращению численности популяции. Понятно, что знание закономерностей изменения численности потомков очень важно для рациональной эксплуатации любой популяции животных.

Продуктивность рыбы в озерах и искусственных водоемах зависит от того, беден или богат водоем пищевыми ресурсами, от температуры воды, вида рыб и положения вида в цепи питания. Есть рыбы (например, лосось), которые обитают в холодных водах, где кормовые запасы малы. Понятно, что продуктивность этого вида низка. Низка продуктивность также тех рыб, которые образуют четвертое или пятое звено в цепи питания. Пятое звено (например, щука) питается рыбой, которая, в свою очередь, поедает мелкую рыбу, кормящуюся зоопланктоном (маленькими беспозвоночными животными, обитающими в водоемах). Пищей зоопланктону служат водоросли. Как мы знаем, при переходе от одного звена пищевой цепи к другому звену энергия растрачивается и биомасса на каждом последующем уровне уменьшается. Именно поэтому продуктивность четвертого и пятого звеньев низка. Наибольшей продуктивностью обладают рыбы, которые кормятся водорослями и зоопланктоном, т. е. ближе всего стоят к продуцентам.

Знания пищевой цепи и кормовых запасов водоема помогают решить вопрос, каких рыб и в каком количестве целесообразно разводить в данных условиях и какая совокупность различных популяций будет наиболее эффективно использовать кормовые ресурсы.

Экология и космос. Одно из самых увлекательных приложений экологии — создание замкнутых искусственных экосистем для жизнеобеспечения человека во время длительных исследований внеземной среды. В замкнутой искусственной экосистеме происходит круговорот веществ, который можно регулировать биологическими механизмами. Фотосинтез водорослей или наземных растений — «космический огород» — обеспечивает утилизацию углекислого газа и снабжение человека кислородом. Короткая цепь редуцентов (микроорганизмов) минерализует все отходы человеческого организма. Освободившиеся минеральные вещества и вода используются «космическим огородом», поставляющим пищу для космонавтов. Такие экспериментальные закрытые экосистемы уже созданы.

Разработки подобных систем чрезвычайно важны не только для космоса, но и, прежде всего, для Земли, так как это идеальные безотходные системы. Принципы их организации войдут в технологию безотходных производств.

1. Экологические знания находят широкое применение в практической деятельности человека. Докажите это. Какие проблемы решает экология?