ОБЗОРНАЯ СТАТЬЯ РАЗНООБРАЗИЕ СОВРЕМЕННОЙ ЭКОЛОГИИ

Аннотация

Полный текст

ВВЕДЕНИЕНачиная с Э. Геккеля экологию понимают как науку о взаимоотношении ор- ганизмов с окружающей внешней средой, которая слагается из множества эле- ментов неорганической и органической природы. Но в отличие от середины XIX в., когда впервые был введен термин «экология» [1], в современный период развития общества для большинства организмов окружающей средой является сильно измененная человеком природная среда, и взаимоотношения с фактора- ми этой среды заключаются в адаптации живых организмов к тем или иным про- явлениям антропогенного воздействия. В настоящее время экология перестала быть просто «наукой о доме», системой представлений о взаимоотношениях меж- ду живой и неживой природой, но стала интегрированной дисциплиной, связы- вающей физические и биологические явления и образующей мост между есте- ственными и общественными науками. В современном обществе начала ХХI в. экологию рассматривают как своего рода идеологию «современного развитого постиндустриального общества теоретическую основу поведения человека инду- стриального общества в природе» [2].REVIEWСейчас трудно найти естественную науку, в которой не была бы выделена эко- логическая составляющая. Поэтому в нашем журнале мы считаем возможным помещать статьи, охватывающие очень широкий круг вопросов - от классических экологических до прикладных инженерно-экологических и медико-экологи- ческих, а также смежные научные направления (географические и геологиче- ские), вопросы методики экологических исследований и экологического обра- зования.Разнообразие научно-прикладных задач и мнений по многим экологическим, геоэкологическим, социально-экологическим проблемам определяет возмож- ность публикации спорных статей, мнение авторов которых не всегда совпадает с мнением редколлегии. Это создает основу для дискуссии, к которой мы при- глашаем наших читателей.ОБЗОР СОДЕРЖАНИЯ ЖУРНАЛАЭкологияРаздел «Экология» является ведущим разделом нашего журнала. Тематика ста- тей этого раздела в первом номере охватывает такие вопросы экологии, как ме- ханизмы адаптации, влияние абиотических факторов на жизнедеятельность ор- ганизмов, биоразнообразие и математическое моделирование глобальных циклов углерода.Изменения, происходящие в окружающей среде под влиянием того или ино- го абиотического фактора, в том числе антропогенного, включают механизмы адаптации, от успешности которой зависит возможность организмов выживать и размножаться.Одним из важнейших абиотических факторов традиционно называют свет, особенно для фотосинтезирующих зеленых растений. Ритмичность (суточная и сезонная) в жизнедеятельности организмов, в частности процессов фотосинтеза, определяется величиной световой части суток (сокращением осенью и увеличе- нием весной). В организмах растений выработались особые механизмы, реаги- рующие на продолжительность освещенного периода, в частности, это изменения в пигментном аппарате. В статье Н.В. Кутафиной, А.Н. Краснопивцевой «Физио- логические основы адаптации растительных организмов в условиях урбанизиро- ванной среды» читатели могут ознакомиться с результатами изучения содержания хлорофиллов и каротиноидов в листьях березы повислой Bétula péndula, произ- растающей в парке при активном световом антропогенном воздействии и лесном массиве. Основой проведенных исследований явилось предположение, что в ур- боэкосистемах растения приспосабливаются не только к изменениям почвенно- го покрова и воздуха, но и к изменению продолжительности светового дня за счет вечернего и утреннего освещения уличными фонарями во второй половине ве- гетационного периода. В естественных условиях к завершению вегетационного периода происходит понижение интенсивности фотосинтеза за счет деструкции пластид и уменьшение содержания хлорофилла и воды в листьях. Изменения пигментного комплекса растений в условиях городской освещенности изучены недостаточно, и этим данная работа очень интересна. Авторами установлено, что сокращение содержания фотосинтетических пигментов растений парковой зоны менее выражено и процессы фотодекструкции замедлены. В листовых пластинах деревьев парковой зоны в связи с адаптацией пигментного аппарата к более дли- тельному световому периоду увеличивается содержание хлорофилла и каротино- идов. По мнению авторов, полученные результаты свидетельствуют о высокой устойчивости и адаптации парковых растений к воздействию некоторых видов антропогенного воздействия.Важным адиабатическим фактором традиционно рассматривается температу- ра среды. Температурный фактор характеризуется ярко выраженными сезонны- ми и суточными колебаниями, которые имеют важное сигнальное значение для активности организмов. Влияние температурного фактора рассматривается в статье Е.Б. Мельниковой «Сезонная изменчивость интенсивности свечения ги- дробионтов на юго-западном шельфе Крыма». Исследования колебаний биолю- минесценции проводились в акватории Черного моря (юго-западная часть Кры- ма и Севастопольская бухта).Интенсивность биолюминесценции рассматривается автором как индикатор экологического состояния водных экосистем, подверженных повышенному ан- тропогенному стрессу. Для оценки роли антропогенной составляющей автор изучает изменения природного фактора, влияющие на свечение гидробионтов, - колебания температуры воды в разные сезоны. Выявленные пики активности свечения в значительной степени определяются температурным режимом зим- него периода года и связаны с глубиной водоема.Прикладным исследованиям, связанным с оценкой биоразнообразия, посвя- щена статья А.В. Баздырева, Е.Б. Мурзаханова «Состояние ресурсов гусеобразных птиц Южной Барабы и Северной Кулунды в летний период и их сохранение». Исследования проводились в рамках Программы повышения конкурентоспособ- ности ТГУ за счет средств гранта РФФИ № 12-04-90851-мол_рф_нр, проекта«Сохранение савки в России» (Conservation Leadership Programme) и договорных работ с Департаментом по охране животного мира Новосибирской области по выявлению мест обитания особо охраняемых видов птиц.Специфика территории района исследований, одной из ключевых орнитоло- гических территорий международного значения, характеризуется сочетанием меняющихся природных условий и интенсивной антропогенной нагрузкой, что сказывается на численности гусеобразных. Проведенные работы по учету гусе- образных позволили авторам разработать рекомендации по сохранению биораз- нообразия и реформированию системы охраны их популяций.В этом номере продолжается публикация серии статей, посвященных регио- нальным особенностям проявления глобального цикла углерода в биосфере (А.И. Курбатова, А.М. Тарко, Е.В. Козловой «Влияние повышения атмосферной концентрации СО2 на экологические параметры растительных сообществ в стра- нах Центральной и Южной Америки»). Эти продолжающиеся совместные ис- следования сотрудников экологического факультета и Вычислительного центра РАН базируются на использовании глобальной пространственной математической модели цикла углерода. Авторами рассчитываются изменения экологических параметров и климата от выбросов углекислого газа при сжигании ископаемого топлива, вырубки лесов и эрозии. Авторами были последовательно рассмотрены ситуации, которые складываются в различных регионах мира, таких как страны БРИКС, Индокитай, Россия, США, страны Персидского залива и др. Данная статья рассматривает возможные сценарии изменения климата в странах Цен- тральной и Южной Америки.Вопросы аутоэкологии рассматриваются в статье Н.В. Кутафиной, Т.А. Беловой«Физиологические аспекты тромбоцитарной активности у телят первого годажизни в условиях Центрального Черноземья». Опираясь на представление о том, что оптимальная динамика функциональных характеристик гемостаза связана с состоянием элементов крови, в частности тромбоцитов, авторы на основе лабо- раторных исследований крови новорожденных телят уточнили возрастные из- менения агрегационных возможностей тромбоцитов на начальных этапах онто- генеза у телят. Установлено, что в ходе раннего онтогенеза у телят возрастает ак- тивность тромбоцитов, отражая работу адаптационных механизмов в ответ на средовые воздействия на организм животных.Оценка состояния окружающей средыНачиная с саммита «Рио-92» национальная концепция устойчивого развития регионов и стран, а также формирование индексов и показателей такого развития занимают существенное место в списке публикуемых статей. Одним из важней- ших индексов, определяющих экономическую составляющую устойчивого развития, принятых в нашей стране, является эколого-экономический индекс, определенный для всех субъектов РФ. После вхождения Республики Крым и Се- вастополя в состав Южного федерального округа сотрудниками Севастопольско- го государственного университета Г.А. Сигорой, Л.А. Ничковой, Т.Ю. Хоменко были проведены работы по расчету ЭЭИ, первые результаты которых приведены в их статье «Эколого-экономический индекс как показатель безопасного устойчиво- го развития регионов». Проведенные исследования позволили определить зна- чение Республики Крым и Севастополя в экономике Южного федерального окру- га и наметить базовые отрасли экономики, а именно туризм, промышленность и сельское хозяйство, развитие которых обеспечит устойчивое развитие региона.Одним из важнейших методов оценки состояния окружающей среды являет- ся биологическое тестирование, называемое иногда активным мониторингом. Биотестирование позволяет выявлять различные стрессовые воздействия на ос- нове реакции тест-организмов, в качестве которых используют различные орга- низмы, обладающие специфической, отчетливо выраженной реакцией на био- логически значимое среды. Эти организмы позволяют определять скорость про- исходящих изменений, места скопления в экосистемах токсикантов, степень опасности для человека и биоты конкретных веществ или их сочетаний. Биоте- стирование рассматривают как универсальный и малозатратный способ опреде- ления токсичности среды (почв, водоемов, атмосферного воздуха).Вопросам биоиндикации посвящена статья И.Ю. Корнеевой «Индикаторные показатели червей и растений для оценки экологического состояния вермиком- постируемых почв». В качестве тест-организмов были выбраны несколько видов червей и культурные растения (пшеница и салат), загрязнителей почв - отходы кожевенного и цементного производств.Исследования показали, что индикационными признаками загрязнения в слу- чае использования червей как тест-индикторов являются холодоустойчивость, репродуктивная активность, восстановительные способности популяции, для пшеницы мягкой (Triticum aestivum L.) - ростовые показатели, а для салата обык- новенного (Lactuca sativa L.) - водоудерживающая способность и оводненность листьев.Важным современным методом картографирования значительных по площа- ди территорий с середины 1980-х гг. стало геоинформационное картографирова- ние, основанное на применении данных дистанционного зондирования. Успеш- но развиваясь в системе геологических и географических наук, эта методика все чаще применяется и при экологических исследованиях, позволяя оперативно составлять систем картографических документов по оценке состояния окружа- ющей среды. Примером таких работ является статья Т.Ю. Горбуновой, С.В. Гапона, Р.В. Горбунова «Картографирование типов наземных покровов субсредиземно- морских низкогорных ландшафтов средствами геоматики (на примере Юго-Вос- точного Крыма)». Растительный покров является важнейшим индикатором со- стояния окружающей среды, так как легко опознается по материалам космических съемок и отражает уровень антропогенного воздействия на территорию и струк- туру землепользования. В статье подробно представлена методика проведенного моделирования и оценена точность опознавания растительных сообществ.Моделирование как один из основных методов познания широко применяет- ся во всех отраслях науки, в том числе и в экологии. Поведение организмов в живой природе средствами математики описать адекватно гораздо труднее, чем самые сложные физические процессы, но модели помогают устанавливать не- которые закономерности и общие тенденции развития отдельных популяций, а также сообществ. Моделирование позволяет изучать процессы и системы, уста- навливать прямые и обратные связи, определять причинно-следственные связи, оценивать динамику биологических процессов и прогнозировать скорость и на- правление миграции токсикантов изменения, которые могут происходить в окру- жающей среде вследствие воздействия каких-либо факторов. При этом модель позволяет найти оптимальный способ ее решения. По мере развития экологии и совершенствования методики моделирования усложнялись научные и приклад- ные вопросы, для ответа на которые эти модели создавались.Первоначально результаты математического моделирования представляли от- влеченный теоретический интерес, но в дальнейшем они стали носить конкрет- ный практический характер. Обзор применения моделирования для решения проблем радиоэкологии приведен в статье С.А. Павловой «Моделирование радио- экологических процессов». В этой обзорной статье рассмотрены примеры камер- ных моделей, которые описывают миграцию радионуклидов в экосистемах и по- зволяют сделать детальный прогноз накопления и динамики радионуклидов в компонентах экосистем, структурно-логических моделей, описывающих много- компонентные системы со сложными связями и модели пространственного агре- гирования компонент экосистем.Защита окружающей средыСегодня защита окружающей среды является одним из важнейших вопросов, которые совместно решают правительства, общественные организации и ученые большинства стран мира. Решение проблем защиты окружающей среды лежит в плоскости поиска щадящих промышленных технологий и безопасности произ- водства, снижения вредных выбросов и сбросов, безопасных источников энергиии более экологичных видов топлива, а также утилизации отходов производства и жизнедеятельности человека.В этот раздел первого номера журнала помещена статьи, связанные с пожарной безопасностью, размещением бытовых отходов и защитой от шумового загряз- нения (А.Н. Скворцов «Теоретический расчет звукоизоляции звукоподавляющей ячеистой панели»).Как отмечают специалисты, среди всех техногенных аварий в России доми- нируют пожары [3]. Возникая как на промышленных предприятиях, так и в жи- лом секторе, они приводят к гибели людей и значительным материальным по- терям. Обеспечение пожарной безопасности связано с определением пожарного риска, под которым понимают меру возможности реализации пожарной опас- ности объекта защиты и ее последствий для людей и материальных ценностей [4]. Расчету пожарного риска на примере Иркутской области посвящена статья В.В. Гармышева «Ретроспективная оценка индивидуального риска гибели людей в результате пожаров на территории Иркутской области». Обзор современных технологий и средств тушения пожаров на нефтебазах представлен в статье Т.А. Бу- дыкиной, К.Ю. Будыкиной «Прогрессивные технологии и средства тушения по- жаров на нефтебазах».Приоритетное значение в защите окружающей среды в населенных пунктах приобретает зеленое строительство, основной задачей которого является сниже- ние уровня потребления ресурсов (энергетических и материальных) на протяже- нии всего жизненного цикла здания и повышение качества строительства и ком- форта внутренней среды. Это достигается за счет высокотехнологичных решений и за счет использования приемов пассивной архитектуры. Применяемые техно- логии зеленого строительства должны учитывать разнообразие природных усло- вий нашей страны. Анализу воздействия природных условий на макро-, мезо- и микроуровнях посвящена статья Т.О. Король «Роль природно-экологических фак- торов при внедрении зеленых строительных технологий в России», в которой представлены результаты исследований, выполненных при поддержке РФФИ№ 15-05-01788 A. Автор отмечает, что главными факторами являются климати- ческие характеристики, такие как приход солнечной радиации, тепловой и влаж- ностный режимы. Для расчета эффективности применения зеленых строительных технологий автор предлагает использовать методы компьютерного моделирова- ния, которые позволяют воссоздавать и анализировать ландшафтно-климатиче- ские условия территорий с помощью ряда специализированных компьютерных программ.БиогеохимияБиогеохимия, выделенная ее создателем В.И. Вернадским в самостоятельную область естествознания, играет значительную роль в экологических исследова- ниях. Изучая химический состав живого вещества, биогеохимия рассматривает качественные и количественные параметры трансформации и перемещения ве- щества в антропогенно-модифицированной окружающей среде, отвечая на ак- туальные вопросы экологии. Наиболее широко представлены биохимическиеработы экологической направленности, посвященные выявлению влияния хи- мических элементов, в том числе тяжелых металлов и других токсикантов на про- дуктивность растений [5]. Часто такие исследования проводят на основе модель- ного эксперимента, сопоставляя образцы с разным уровнем загрязнения и эта- лонные. Результаты подобных исследовании приведены в статье Д.А. Аскаровой«Влияние угольной пыли на накопление Pb, Cd проростками бобовой культуры».Исследования проводились по традиционным методикам с определением содер- жания тяжелых металлов в почвенных и растительных образцах фотоколориме- трическим химическим дитизоновым методом Ринькиса и расчетом коэффици- ентов накопления и биологического поглощения (Кн). Исследования показали, что накопление Pb и Cd опытными проростками носит акропетальный характер и фитотоксический эффект не наблюдается.Экология человекаСреди междисциплинарных наук, изучающих закономерности взаимодействия человека и окружающей среды, экология человека занимает особое место. Среди основных задач этого направления экологии, которые были определены в 1983 г. на I Всесоюзном совещании (г. Архангельск), можно отметить такие, как изучение состояния здоровья людей и анализ влияния отдельных факторов среды на ин- дивидуума и на популяцию. Среди значимых факторов окружающей среды, опре- деляющих экопатологии человека, всегда называют ядохимикаты. Этим иссле- дованиям для Курской области, региону с высоким уровнем развития земледелия и, соответственно, с высоким уровнем применения пестицидов, посвящена ра- бота группы авторов из Курского медицинского университета (В.А. Королев, Ю.Д. Ляшев, В.Н. Рыжаева, Н.Е. Кирищева, И.В. Королев, Е.С. Никитина «Отно- сительный экологический риск формирования патологии желудочно-кишечно- го тракта взрослого населения Курской области в условиях интенсивного при- менения инсектицидов»). Исследования строились на сопоставлении районов с разным уровнем загрязнения почв инсектицидными препаратами и разным уров- нем распространенности нозологий. В результате была выявлена связь инсекти- цидов и три из шести изучаемых нозологий.ЗАКЛЮЧЕНИЕПодводя итоги обзора статей, включенных в первый номер журнала «Вестник Российского университета дружбы народов. Серия: Экология и безопасность жиз- недеятельности», следует отметить, что тематика публикуемых статей очень раз- нообразна. Однако она далеко не в полной мере отражает весь спектр проблем и направлений исследований, характерных для современной экологии, которую редакционная коллегия журнала понимает как междисциплинарую науку, с тес- ным переплетением и взаимосвязью живых организмов, климатических условий, геолого-географической обстановки и здоровья человека.Разнообразие рассматриваемых направлений дает основание редакции при- глашать к сотрудничеству широкий круг специалистов в области экологии, био- логии, географии, геологии и безопасности жизнедеятельности.