Предельно допустимые концентрации загрязнителей
Почему предельно допустимые концентрации различных загрязнителей должны быть ниже тех концентраций, которые начинают вредить здоровью человека?
На первый взгляд этот вопрос может показаться тривиальным. Поскольку желательно снизить до минимума вредное воздействие загрязнителей, предельно допустимые концентрации (ПДК) должны быть как можно более низкими. Однако такой подход неверен. Устанавливать слишком низкие значения ПДК нельзя, прежде всего потому, что в этом случае окажутся невозможными соблюдение этих ПДК и контроль за ними. Следовательно, ответы типа «ПДК должны быть низкими, так как вообще чем меньше загрязнителей, тем лучше» или «Должен быть запас на всякий случай» неудачны. Научно обоснованная ПДК — это максимальная концентрация загрязнителя, которая не оказывает вредного воздействия ни на человека, ни на природную среду ни в данный момент, ни в течение длительного периода времени. В этом определении — ключ к ответу на вопрос.
Во-первых, очень многие животные и растения во много раз чувствительнее к загрязнителям,, чем человек. Особенно чувствительны к загрязнителям водные животные: рыбы, земноводные, беспозвоночные. Для большинства из них характерно жаберное дыхание, а жабры с их развитой поверхностью и постоянным омыванием водой — широкие ворота в организм и первая мишень для загрязнителей.
Биологическая защита
Какими способами можно защитить урожай сельскохозяйственных растений от вредителей без использования ядохимикатов?
На разнообразные методы борьбы с вредителями сельскохозяйственных культур, не связанные с применением ядохимикатов, возлагают большие надежды. Все их можно разбить на две большие группы: методы, связанные с подавлением популяции вредителя, и методы, основанные на повышении устойчивости растения к вредителю. Эти методы можно объединить под названием биологических.
Конечно, наиболее хорошо известен метод подавления популяции вредителей сельского хозяйства, основанный на использовании паразитов и хищников. Есть две основные модификации этого метода: акклиматизация паразита или хищника в природе и искусственное его выращивание с последующим выпуском в те места, которые подвергаются нашествию насекомых-вредителей. Особенно широко используются в качестве насекомых-паразитов различные наездники.
Экологическое влияние плотин и водохранилищ
К каким отрицательным экологическим последствиям могут привести сооружение на реке каскада водохранилищ и зарегулирование стока?
Ни одно крупное мероприятие по преобразованию природной среды не может обойтись без серьезных и разнообразных экологических последствий. Зарегулирование стока реки неминуемо скажется и на наземных биоценозах, расположенных в бассейне реки, и на биоценозах самой реки и водохранилищ. Прежде всего, в результате создания водохранилищ оказываются затопленными леса и плодородные пойменные луга. Повышается уровень грунтовых вод, что может привести к заболачиванию. Прекращаются ежегодные паводки, оставляющие на затопляемых землях плодородный ил. Вместо этого воду весной спускают так называемым залповым сбросом, в результате которого часто происходят размывание берегов и смыв почвы с прибрежных земель.
«Цветение» воды
Сильное «цветение» воды, наблюдаемое иногда в прудах и озерах, часто сопровождается замором рыбы. Как объяснить это явление?
«Цветением» воды называют массовое размножение в ней водорослей, обычно придающих ей зеленый цвет. Это явление часто наблюдается в неглубоких, хорошо прогреваемых солнцем водоемах, особенно в тех случаях, когда в водоем попадает большое количество необходимых водорослям нитратов и фосфатов, например, в результате смыва удобрений с полей. «Цветение» сопровождается рядом неприятных последствий, в частности массовой гибелью зоопланктона и рыб. Это может быть связано с рядом причин. Во-первых, некоторые водоросли, вызывающие «цветение», в частности многие сине-зеленые (цианобактерии) и динофлагелляты, ядовиты. Во-вторых, во время «цветения» часто возникает острая нехватка кислорода. На первый взгляд кажется парадоксальным, что массовое размножение фотосинтезирующих водорослей сопровождается дефицитом кислорода. Это кажущееся противоречие разрешается следующим образом. Естественно, что помимо кислорода при фотосинтезе образуется большое количество органики, входящей в клетки водорослей или выделяемой ими в воду. Кислород, растворимость которого в воде падает с возрастанием температуры днем, когда идет фотосинтез и вода особенно прогрета, часто выделяется в атмосферу в виде пузырьков. Органические же вещества остаются в водоеме. По ночам фотосинтез не идет и восполнить расход кислорода на окисление этой органики нечем. К тому же при высокой температуре и дыхание организмов, и химические процессы окисления идут особенно интенсивно. В случае очень сильного «цветения» в воде, особенно в придонном слое, вообще может не остаться кислорода. При этом органические вещества претерпевают бескислородное окисление, в результате чего выделяются метан, аммиак и сероводород. Последний особенно опасен для всего живого в водоеме.
Биомасса потребителей водных и наземных биоценозов
Почему в наземных биоценозах биомасса потребителей обычно меньше биомассы фотосинтезирующих организмов, а в некоторых водных биоценозах наоборот?
Общая закономерность, состоящая в том, что биомасса продуцентов (фотосинтезирующих организмов) превышает биомассу потребителей (растительноядных организмов), которая, в свою очередь, должна быть больше биомассы хищных животных, известна под названием «правило пирамиды биомасс». На первый взгляд кажется, что это правило не терпит никаких исключений. На самом деле к приведенной выше формулировке требуется сделать очень существенную поправку. Для того чтобы «правило пирамиды биомасс» было справедливо, следует говорить не о биомассах, а о продукциях. Продукция есть биомасса, произведенная за некоторую единицу времени. Тогда все становится на свои места. Действительно, растительноядные организмы никак не могут произвести больше биомассы, чем они потребили растительной пищи, и потребить больше, чем было за некоторый промежуток времени произведено растительной продукции. На самом деле продукция растительноядных животных обычно бывает раз в десять меньше, чем продукция растений, ими потребленная, поскольку не вся пища усваивается, а из усвоенной пищи некоторая часть обязательно расходуется в качестве источ-ника энергии для движения, продукции тепла, процессов биосинтеза, и поэтому не может быть использована на построение тела животного, то есть на продукцию.
Суточные вертикальные перемещения планктона
Как Вы полагаете, с чем могут быть связаны суточные вертикальные перемещения планктона?
Этот вопрос допускает двоякое толкование. С одной стороны, можно говорить о том, что служит сигнальным фактором для организмов зоопланктона, то есть о том, как они узнают, что настает пора двигаться вверх или вниз. С другой — порассуждать о том, каков биологический смысл вертикальных миграций, то есть в чем адаптивное преимущество мигрирующих видов зоопланктона перед немигрирующими.
Что касается ответа на первую часть вопроса, то он однозначен. Известно, что организмы зоопланктона ориентируются по свету (ночью обычно поднимаясь в верхние слои). Сложнее обстоит дело с адаптивным значением вертикальных миграций.
Массовые миграции животных
Почему происходят массовые миграции животных?
Миграции характерны для очень многих животных. Все миграции можно разделить на две основные группы: регулярные и нерегулярные. Регулярные миграции связаны прежде всего с питанием и размножением животных. Например, многочисленные травоядные животные, обитающие в степях и саваннах, вынуждены постоянно мигрировать с одного пастбища на другое для того, чтобы не подорвать собственную кормовую базу. Вслед за стадами своих жертв мигрируют многие хищники. Иногда периодические миграции служат механизмом спасения от хищников или кровососущих насекомых. Например, северные олени в период массового появления гнуса откочевывают в те места, где этих насекомых меньше.
Репродуктивный успех и плотность популяции
В каких случаях вероятность для данной особи оставить потомство зависит и в каких не зависит от численности других особей того же вида?
Репродуктивный успех отдельной особи чаще всего связан с плотностью популяции. Прежде всего, такая связь осуществляется путем внутривидовой конкуренции. Различают два типа конкуренции, то есть взаимоотрицательного воздействия одних особей на другие: совместную эксплуатацию одних и тех же ресурсов и непосредственное взаимодействие между особями либо путем прямых физических контактов, либо путем выделения во внешнюю среду тех или иных веществ, оказывающих отрицательное воздействие на других особей.
Оба этих типа взаимодействий могут снижать плодовитость особей и выживаемость потомства при увеличении плотности популяции. Очень многие насекомые, планктонные ракообразные и другие беспозвоночные при высокой плотности популяции снижают плодовитость из-за нехватки пищи. Для млекопитающих более характерно снижение плодовитости в результате стресса при перенаселенности. Этот стресс возникает, если частота прямых контактов между особями становится слишком высокой. Например, у многих грызунов при высокой плотности популяции могут рассасываться эмбрионы, находящиеся в утробе матери.
Пути передачи инфекционных заболеваний растений и животных
Какие пути передачи инфекционных заболеваний растений и животных (общие и различные) вы можете назвать?
Классификацию инфекционных болезней обычно строят на основе путей и механизмов передачи возбудителя. Через какие ворота может попадать возбудитель заболевания в организм животного или растения? Если речь идет о животных, то основные пути проникновения возбудителя таковы: алиментарный, то есть с водой или пищей через органы пищеварительной системы; воздушно-капельный — через органы дыхания; трансмиссивный, то есть с помощью переносчиков, которыми обычно являются кровососущие насекомые и клещи, и, наконец, контактно-кожный, который заключается в передаче возбудителя при непосредственном контакте через кожу или слизистые оболочки.
Симпатрические ареалы близкородственных видов
Области распространения (ареалы) двух близкородственных видов пересекаются. Как Вы думаете, в каких частях ареалов животные этих двух видов будут более сходными — в тех, где виды живут по отдельности, или в тех, где они сосуществуют, и почему?
Первое, что может прийти в голову при ответе на этот вопрос, — близкие виды будут более сходны в тех местностях, где они обитают совместно, поскольку в этих частях ареалов они находятся под воздействием сходных экологических факторов, и, следовательно, в симпатрических (т. е. обитающих совместно) популяциях этих видов будет идти отбор в сходных направлениях. Еще один возможный аргумент в пользу того, что при совместном обитании виды будут более сходны, состоит в том, что в случае, если эти два вида настолько близки, что способны давать межвидовые гибриды, в результате гибридизации признаки одного вида могут проникать в популяции другого, чего, естественно, не может быть в тех частях ареалов, где эти виды обитают по отдельности.
