Аутекологія

План

1  Аутекологія

2 Закони України про охорону тваринного світу

2.1 Тваринний світ як об’єкт правової охорони

2.2 Організаційно-правові заходи охорони тваринного світу

2.3 Відповідальність за порушення законодавства про охорону тваринного світу

1 АУТЕКОЛОГІЯ

Аутоекологія, аутекологія(від др.-грец. αὐτός — «сам») (екологія видів) — розділ екології, що вивчає взаємовідносини окремих видів організмів з довкіллям. Також аутекологія — розділ екології, що вивчає вплив чинників довкілля(екологічних факторів) на окремі організми, популяції і види (рослин, тварин, грибів, бактерій). Завдання Аутекології — виявлення фізіологічних, морфологічних і інших пристосувань (адаптацій) видів до різних екологічних умов: режиму зволоження, високим і низьким температурам, засоленню ґрунту (для рослин). Останніми роками у аутекології з'явилося нове завдання — вивчення механізмів реагування організмів на різні варіанти хімічного і фізичного забруднення (включаючи радіоактивне забруднення) середовища. Цей термін нині вважається застарілим, а предмет розділу відносять до демекології. Це пов'язано з тим, що рівнем організації живого, на якому можливе вивчення взаємодії з відсталим середовищем, вважають популяцію організмів певного виду.

Екологічні фактори - це різні фактори середовища, зовнішні по відношенню до організму, які впливають на нього. Будь-який організм у середовищі свого проживання піддається впливу найрізноманітніших факторів: кліматичних, ґрунтових та біотичних (вплив живих організмів).

Однією з найбільш поширених класифікацій екологічних факторів - поділ на біотичні (біогенні) і абіотичні (абіогенним). До перших належать такі, що характеризують живі організми в оточенні даного організму. До других відносять неживі компоненти його оточення. Обидві групи факторів за своїм походженням можуть бути як природними, так і антропогенними (Схема 1).

Поряд з представленою існують й інші класифікації екологічних факторів. Наприклад, за часом дії - еволюційні (температура, світло, вологість, солоність) і діючі (сучасні); за періодичністю дії - періодичні (сезонні) і неперіодичні (техногенні залпові викиди, природні катаклізми); історичні (в ході філогенезу, тобто історичного розвитку виду). Необхідно пам'ятати, що діяльність людини справляє визначальний вплив на всі ці фактори. В даний час антропогенний вплив зачіпає практично всі сторони взаємодії організму з умовами її проживання. Тому вивчення умов проживання організмів має величезне значення для оптимізації відносин людини з біосферою.

Схема 1

Розглянемо приклад екологічного фактору.

Температура та обмін речовин. Фізіологічний час

Незважаючи на існування міжвидових відмінностей, вплив різних температур на ектотермні організми підпорядковується якомусь загальним правилом. По суті справи, інтерес представляють три температурних інтервали: температури загрозливо низькі, загрозливо високі і проміжні. У проміжному інтервалі з підвищенням температури швидкості метаболічних реакцій зростають.

Це зростання, як правило, непогано апроксимується експоненційною залежністю, яка характеризується зазвичай «температурним коефіцієнтом» Q10. Значення Q10, що дорівнює 2,5, відображає типовий приклад, означає, що з підвищенням температури тіла на кожні 10 ° С швидкість метаболічних реакцій зростає в 2,5 рази. Очевидний наслідок полягає в тому, що при низьких температурах ектотермні організми поглинають ресурси і включають їх в обмін дуже і дуже повільно, а при високих температурах - набагато швидше. Ще один наслідок полягає в тому, що деякі фізіологічні процеси (такі, наприклад, як дихання) проходять в усьому температурному інтервалі (нехай навіть з різними швидкостями), тоді як інші (які потребують, можливо, більш інтенсивного і стійкого потоцку речовини і енергії) - лише при відносно високих температурах. Розмноження у ектотермів зазвичай відбувається в більш вузькому інтервалі температур, ніж зростання, а зростання в свою чергу - в більш вузькому, ніж просте виживання.

Можна стверджувати, що найважливіший з екологічної точки зору аспект впливу температури (в тому інтервалі, в якому вона не смертельна) на ектотермів - це її вплив на швидкості їх росту і розвитку. На рис.1 наведено два типових приклади, і їх найважливіша особливість виділяється надзвичайно яскраво: якщо по вертикальній осі відкладено значення швидкості розвитку, а по горизонтальній - значення температури тіла, то виявляється широкий інтервал значень температури, в якому залежність швидкості розвитку від температури лінійна. Більш того, при найбільш низьких температурах відхилення залежно від лінійної досить невелике, що ж до високотемпературного інтервалу нелінійності, то, як правило, життя організмів протікає при температурах, що не досягають цього інтервалу. З цих причин часто приймається наступне просте припущення; при температурах, що перевищують «поріг розвитку», швидкість розвитку організму лінійно зростає з підвищенням температури (рис. 1, Б).

Рис. 1 пояснює також найбільш істотний наслідок співвідношення між температурою і швидкістю розвитку. Наприклад, як видно з рис. 1(А), при 20 °С розвиток яйця до моменту вилуплення займає 17,5 доби, а при 30 °С - тільки 5 діб. Отже, при обох температурах для завершення розвитку потрібно 70 градусоднів: 17,5*4 = 70 і 5-14 = 70. Стільки ж потрібно для розвитку коника при інших нелетальних температурах.

Подібним чином метеликам (рис. 1, Б) для завершення розвитку необхідно 174 градусоднів понад відповідного порогу. Таким чином, ектотерми на відміну, наприклад, від нас з вами, зокрема, і від ендотермів взагалі не можна сказати, що для розвитку їм потрібен певний проміжок часу. Те, що їм потрібно - це певна комбінація часу і температури, часто звана фізіологічним часом. Інакше кажучи, час для ектотермів залежить від температури, і якщо температура впаде нижче порогу розвитку, то він може «зупинитися».

Рис.1

Значення концепції градусоднів (або, в загальному випадку, «температура-час») полягає в тому, що вона допомагає нам зрозуміти тимчасову приуроченість подій і, отже, динаміку популяцій ектотермних організмів. У природі масове народження коників і метеликів, зазначених на рис. 1, в різні роки зазвичай припадає на різні дати, але незмінно відбувається тоді, коли з моменту початку розвитку (взимку) накопичується приблизно одна й та ж кількість градусоднів. Отже, зрозуміти причини їх появи, а тим більше передбачити його можна лише на основі уявлень про фізіологічну шкалу часу.

Практичне визначення шкали фізіологічного часу для даного організму може виявитися досить складним - особливо при обліку наслідків коливань температури; до того ж сама по собі лінійна залежність швидкості розвитку від температури - це не більше ніж апроксимація, та й визначення фактичної температури тіла організму в природних умовах завжди пов'язане з відомими труднощами. Але взагалі-то концепцію фізіологічного часу варто хоча б мати на увазі. Кожен еколог зобов'язаний вчитися бачити світ очима вивчуваної ним живої істоти.

Рисунок 1 - Для завершення розвитку потрібен певний «фізіологічний час».

А. Для завершення розвитку вийшовших з діапаузи яєць коника Austroiceiescruciata потрібно 70 градусоднів (понад фізіологічного порога розвитку, рівного 16 ° С); описувана залежність відхиляється від лінійної лише при найнижчих і найвищих температурах.

Б. Для завершення розвитку личинки метелика (Pierisrapae) від вилуплення з яйця до утворення лялечки потрібно 174 градусодні (понад температурного порогу, який дорівнює 10,5 ° С).

Основні закони аутекології

До основних законів аутоекології належать такі:

І. Закон біологічної стійкості (нелінійної реакції особини на екочинник).

II. Закон лімітуючого чинника (Ю. Лібіха).

III. Закон рівнозначності чинників середовища.

IV. Закон сукупної дії чинників середовища.

V. Закон оптимальності.

І. Сутність закону біологічної стійкості можна проілюструвати у вигляді графіка. Якщо на ньому по вертикалі відкладати фізіологічну активність особини (швидкість росту, розмноження тощо), а по горизонталі значення довільного з важливих чинників (температуру, вологість чи інші), то легко виявити зону оптимуму інтервал сприятливих (оптимальних) значень цього чинника.

Поза зоною нормальної життєдіяльності лежить зона песимуму, де активність більшою або меншою мірою пригнічується (припиняється розмноження, гальмується ріст тощо). Часто зону пригнічення називають зоною екстремальних умов. Рухомі істоти намагаються покинути такі некомфортні умови і знайти сприятливіші. Втім, людина для тренування чи випробування себе може свідомо робити протилежне і підніматися на захмарні вершини або пірнати на сотню метрів. За зоною песимуму розміщується зона смерті. Тривале перебування у цій зоні закінчується загибеллю особини.

Графічне зображення закону біологічної стійкості:

(нелінійна реакція особини на вплив різних значень

екологічних чинників довкілля)

Для деяких чинників крива стійкості може бути лише частиною лінії, зображеної на рисунку. Прикладом є вологість повітря, яка може змінюватися від 100 % до нуля. Для багатьох рослин і тварин максимальна вологість є оптимальною, а сухе повітря чи ґрунт — смертельними. Отож для них крива стійкості буде правою частиною кривої.

Вивчення реакцій особин на всі чинники впливу та вміле використання цієї інформації є важливим завданням аутоекології та інших наук (фізіології рослин, тварин тощо). Не менше значення має закон біостійкості й для людини. Вивчено вплив на людину багатьох чинників довкілля (високих і низьких температур, браку води тощо).

На один з висновків радимо звернути найпильнішу увагу: реакція нашого тіла не пропорційна зміні того чи іншого чинника впливу. Як свідчить крива на рисунку, спочатку зміна чинника компенсується захисними можливостями особини. Проте рано чи пізно збільшення відхилення чинника від оптимуму викликає непропорційно швидке ослаблення опору організму (нелінійна реакція). Порівняно малі зміни впливу створюють надто великі відхилення від оптимуму. Потрібно уникати умов, які можуть перевищити компенсаційні можливості організму людини.

II. Закон лімітуючого чинника (або закон мінімуму) сформульований у середині XIX ст. німецьким фізіологом і хіміком Ю. Лібіхом, який вивчав вирощування рослин на штучних субстратах. Він встановив, що результуючу витривалість особини визначає найслабша ланка її потреб, тобто той чинник, значення якого потрапляє у зону пригнічення або й смерті. Практичне застосування закон Лібіха має насамперед в агрономії. Фактична врожайність визначається кількістю в ґрунті того елемента, потреби рослин в якому задовольняються найменшою мірою (де тонко, там і рветься!).

Закон мінімуму добре виконується лише в незмінних умовах перебування особини. Насправді завжди спостерігаються більші чи менші зміни у часі різноманітних чинників середовища, тому слід враховувати можливість їх взаємного впливу (тобто рахуватися з існуванням четвертого закону і висновками з нього).

Правильне і своєчасне визначення лімітуючого чинника надзвичайно важливе для складання точного екологічного прогнозу, для своєчасного уникнення проблем.

III. Закон рівнозначності чинників середовища стверджує, що всі життєво необхідні екочинники однаково важливі, не можна обминати чи ігнорувати жодного з них.

На жаль, у своїй практичній діяльності людина часто не враховує вимог цього закону. Прикладом може бути застосування у рільництві дедалі потужніших і важчих машин. їх кількаразове щорічне “прасування” поля ущільнювало ґрунт, порушувало умови руху води, а отже, живлення рослин. Тепер для усунення цього шкідливого явища машини обладнують великою кількістю широких коліс, щоб зменшити їх тиск на ґрунт до прийнятного значення.

IV. Закон сукупної (спільної) дії чинників середовища є певним розширенням і уточненням закону мінімуму (Ю. Лібіха). Згідно з цим законом, фізіологічна активність особини (наприклад, результуючий врожай на полі) залежить не лише від одного (навіть і лімітуючого чинника), а від повної сукупності всіх екологічних чинників одночасно. Це означає, що відбувається своєрідна комбінація впливів, що істотно ускладнює роботу науковців, змушує їх виконувати щораз точніші досліди й широко залучати математичні методи та комп’ютери.

Дослідження свідчать, що ефективність впливу кожного окремого екочинника (його “вага” або коефіцієнт дії) неоднакова і її можна визначити дослідним способом. Особливо ретельно і точно досліджено вплив чинників на врожайність, бо крім основних чинників (температура, освітлення, опади, вміст у ґрунті азоту, фосфору і калію) враховувалися додаткові (наприклад, наявність мікроелементів живлення, кількості шкідливих сполук тощо).

Виявилася помилковою думка про те, що чим більше елементів живлення в ґрунті, тим вищий врожай. Одночасність і спільність дії екочинників, змінність потреб рослини на різних стадіях її розвитку зумовлюють існування певної найефективнішої кількості життєво необхідних речовин у ґрунті. Застосування цього закону аутоекології має величезне практичне значення.

Сучасна аутоекологія має ще надто мало даних з царини проявів цього закону стосовно людини. Наприклад, визначено гранично допустимі концентрації для сотень окремих шкідливих речовин (хоч у побуті людина стикається з тисячами потенційних отрут, а на виробництві з десятками тисяч). А от для одночасної дії двох отрут небезпечні концентрації відомі для кількох десятків випадків, що неприпустимо мало.

Сучасна ж людина досить часто зазнає впливу двох і більше негативних чинників, комбінація яких може призвести до несподіваних наслідків. Повідомлялося, наприклад, як на дискотеках у Західній Європі кілька осіб загинуло від... зневоднення організму. З чималими труднощами вчені виявили, що споживання деяких наркотиків у 23 рази знижує опірність частини органів тіла людини до втрати води. Оскільки ці речовини одночасно порушують нормальну роботу датчиків, які мають сигналізувати про брак води у наших клітинах, то стають зрозумілими втрата свідомості і смерть здорових юнаків і дівчат після кількох годин енергійних танців.

V. Закон оптимальності стосується ефективності діяльності як окремих особин, так і їх сукупностей (популяції), а також ще складніших біосистем.

Цей закон стверджує, що будь-яка система (від бактерії чи рослини аж до величезного лану) з максимальною ефективністю діє (функціонує) у певних просторових та часових межах, за певних її розмірів та інших характеристик. Іншими словами, параметри системи (чи організму) завжди суворо відповідають її функціям.

Це важливий і суворий, але складний для практичного застосування закон екології. Спроби проігнорувати його дорого обходяться людині. Прикладом є багато невдач створити величезні плантації, поля чи лісові насадження лише з однієї культури. Такі системи-гіганти вкрай нестійкі. То воднораз буря “викошує” величезні площі штучного лісу, то шкідники встигають з’їсти майже все, що висаджено на полі, до того, як людина помітить небезпеку.

Звичайно, фахівці поступово вчаться на помилках попередників, тому великі збої у штучних екосистемах трапляються дедалі рідше.

У розвинених країнах чимало позитивних прикладів того, як територія вміло ділиться на невеликі фрагменти, де висаджують такі рослини, які в цих умовах забезпечать максимум біопродукції.

Безперечно, ефективне використання основного природного ресурсу України її родючих і різноманітних ґрунтів є надскладним завданням, яке потребує оптимального вирішення. Благородною і вдячною буде спроба найздібніших присвятити своє життя кращому використанню землі. Повірте, для успіху в цій царині потрібні не менший талант і не менша працьовитість, аніж для наукової праці у математиці чи у фізиці космосу.

Тим, хто обере генну інженерію, доведеться враховувати цей закон також для того, щоб сконструйовані рослини чи тварини були збалансованими і ефективними, а не вразливими потворами-інвалідами, яких одразу доведеться “рятувати” від усіх зовнішніх впливів, створюючи над комфортні умови.

Потрібно наголосити, що окрім викладеної інформації і розглянутих законів в аутоекології існує багато інших, а також чимало висновків у формі правил, тверджень і закономірностей.

Наприклад, закон оптимальності породжує правило Бергмана: у межах біовиду, поширеного від тропіків до Полярного кола, маса і розміри особин збільшуються при переході від дуже теплих зон життя до дуже холодних. Наочними прикладами є пінгвіни, крачки та інші птахи, ведмеді, дельфіни тощо.

Ще одним висновком з цього закону є правило Аллена: придатки до тіла тварини (вуха, хвости, лапи) порівняно тим менші, чим нижча навколишня температура. Вуха у фенека (лисичка пустель) набагато більші, ніж у звичайної лисиці. Зовсім короткі вуха і хвіст мають песці, які змушені переносити заметілі і страшенні морози сибірської і канадської тундри.

Тут не розглядалися деякі наукові поняття типу екологічної валентності як діапазону адаптованості (пристосованості) особини і виду до цього екологічного чинника. Ще важливіше поняття екологічного спектра виду як сукупності ековалентностей. Саме він є своєрідною “візитною карткою” виду, точною характеристикою його преференцій і можливостей, визначаючи його місце, або екологічну нішу, в біосфері та перспективи змін у майбутньому.

Що ж до впливу на особину біотичних чинників, то основний їх аналіз ми вирішили поєднати з викладом міжвидових взаємодій у складних екосистемах.