Современные задачи биогеоценологии | Журнал Природа 6/1971 17.05.1971

Академик Е. М. Лавренко

Научный совет АН СССР по проблеме «Комплексное биогеоценологическое изучение живой природы и научные основы ее рационального освоения и охраны»

Основоположнику биогеоценологии В. Н. Сукачеву принадлежит следующее определение: «...Биогеоценоз — это совокупность на известном протяжении земной поверхности однородных природных явлений (атмосферы, горной породы, растительности, животного мира и мира микроорганизмов, почвы и гидрологических условий), имеющая свою особую специфику взаимодействий этих слагающих ее компонентов и определенный тип обмена веществом и энергией их между собой и другими явлениями природы и представляющая собой внутренне противоречивое диалектическое единство, находящееся в постоянном движении, развитии».

Биогеоценоз представляет очень сложное образование как в своей ивой, так и косной части. Видовой состав организмов в биогеоценозах исчисляется сотнями, а в некоторых случаях, например во влажных тропических лесах, видимо, тысячами видов. Материальная структура биогеоценозов и взаимоотношения между их компонентами также сложны. Потоки вещества и энергии в них многообразны и разветвлены.

Пока биогеоценозы чаще всего изучаются не как некое сложное целое, а фрагментарно (что бывает связано с решением частных практических задач). Нередко исследования ограничиваются только изучением структуры биогеоценозов или их первичной биологической продуктивности. В то же время для глубокого понимания сущности биогеоценозов необходимо по полной программе организовать изучение природных коренных, а также производных и культурных биогеоценозов, существующих в тех же эколого-топологических условиях, что и первые.

Биогеоценоз — это многокомпонентная, многомерная биокосная открытая система. К этому следует добавить, что природные коренные биогеоценозы являются самоорганизующимися и информационными системами.

О самоорганизации коренных биогеоценозов свидетельствуют явления смен (сукцессий) в природном биогеоценотическом покрове. При самых разнообразных нарушениях коренных биогеоценозов, вызванных природными или антропогенными воздействиями (рубка леса, пожары, распашка территории, пастбищная дигрессия (вытаптывание) или рыхление почвы землероями в моменты пика численности последних и т. д.); когда воздействие этих нарушающих факторов прекращается, а очаги инспермации все же сохраняются, коренные биогеоценозы постепенно восстанавливаются.

Информативность природных биогеоценозов и их сочетаний непосредственно связана с их сложным видовым составом: на все изменения биогеоценоз отвечает либо определенными перестройками (флюктуациями) своей структуры, либо даже циклическими сменами биогеоценозов за счет своих видовых ресурсов, а иногда видовых ресурсов соседних или близлежащих биогеоценозов. Этой запрограммированностью на длительный срок существования коренные биогеоценозы отличаются от большинства культурных, созданных человеком биогеоценозов.

Устойчивость коренных биогеоценозов, существующих в смене ряда поколений основных ценозообразователей — автотрофов (растений) в течение сотен, а иногда, возможно, и тысяч лет обязана в основном, видимо, качественной множественности живого вещества в биогеоценозах, т. е. их многовидовому составу. С этим же связана и устойчивость всей биосферы, которая в течение геологического времени развивалась в теснейшей связи с эволюционным процессом в мире организмов.

Программа и методика изучения биогеоценозов опубликована в ряде коллективных работ *; остановимся поэтому на важнейших современных задачах биогеоценологии.

Спецификой биогеоценологических исследований является изучение структуры биогеоценозов, трофических (пищевых) связей между их живыми компонентами и обменных процессов в биогеоценозах, в том числе биологической продуктивности.

Биогеоценологические исследования невозможно проводить, не обеспечив предварительно возможно более полного анализа и изучения флористического, фаунистического и микробного состава живой части биогеоценозов, всестороннего аут-экологического изучения видов (если не всех, то хотя бы массовых), их морфологии в процессе онтогенеза, экологической физиологии (для растений — водный режим, фотосинтез, минеральное питание, дыхание, размножение), популяционной структуры, биоценотических взаимоотношений и пр. Однако все эти аналитические исследования хотя и необходимы для постановки углубленного изучения биогеоценозов, но не являются специфически биогеоценологическими. Последние основное внимание должны уделить изучению потоков вещества и энергии в биогеоценозах разного типа в их посезонной и погодичной динамике.

Помимо изучения природных (коренных и производных) биогеоценозов в их неизменном состоянии, следует широко использовать приемы их экспериментального изучения, внося те или иные изменения в их структуру, или воздействуя на биогеоценозы теми или иными химическими веществами (удобрение и пр.). Подобные приемы изучения природных лесных биогеоценозов широко использовались у нас В. Н. Сукачевым и его сотрудниками и учениками. Необходимо создавать также экспериментальные модельные биогеоценозы. Такие модельные биогеоценозы создавал, например, Н. В. Тимофеев-Ресовский для изучения миграции радиоактивных элементов.

Перспективны методы математического моделирования биогеоценозов, в целях их оптимизации. Существует точка зрения, что подобное моделирование станет полностью возможным и наиболее информативным только после накопления максимальной информации, полученной эмпирическими методами, о составе, структуре и обменных процессах хотя бы немногих конкретных биогеоценозов того или иного типа. Хотя в общем эта мысль верна, но вряд ли следует возражать против попыток математического моделирования биогеоценозов до их полного изучения в природе. Моделирование — один из путей синтеза наших знаний о природе изучаемого явления.

Для решения одной из фундаментальных задач биогеоценологии— изучения коренных природных биогеоценозов — необходимо расширить сеть стационаров в различных природных зонах СССР. Лесные биогеоценозы у нас более или менее изучены. Этого нельзя сказать о других типах биогеоценозов (тундровых, луговых, степных, пустынных, а также поясных в горах).

Существующая в СССР сеть биогеоценологических стационаров весьма неполна. В идеале следует иметь четыре меридиональных ряда зональных стационаров: 1) в Европейской части СССР, 2) в Западной Сибири, Казахстане и Средней Азии, 3) в Восточной Сибири, 4) на Дальнем Востоке (от Чукотки до юга Приморского края).

Современный органический мир высоких и средних широт, особенно в Северном полушарии, эволюционно запрограммирован на резкие и быстрые (в масштабе геологического времени) термические колебания климата, т. е., иначе говоря, на смену ледниковых и межледниковых эпох, но отступает перед мощным глобальным натиском технической революции и всеобщей урбанизации.

В прошлом антропогенные воздействия на биогеоценотический покров носили в основном региональный характер. Биогеоценотический покров в ТОЙ ИЛИ ИНОЙ мере «приспосабливался» к воздействию хозяйственной деятельности человека, создавая за счет наличного генофонда на обширных пространствах производные биогеоценозы (например, на месте рубок леса, пожаров, усиленной пастбищной дигрессии и т. д.) или даже восстанавливая коренные биогеоценозы при наличии достаточного количества очагов инспермации соответствующих видов растений и животных.

Хозяйственные мероприятия, связанные с возрастанием энерговооруженности и с ростом промышленности и городов в условиях технической революции, обнаруживают тенденцию к разрушению биогеоценотического покрова. Эти воздействия сводятся в основном к следующему: 1) к потеплению климата в районах больших городов и промышленных центров, а в дальнейшем на всей Земле; 2) уменьшению в атмосфере кислорода используемого на сжигание топлива; 3) загрязнению атмосферы газообразными и пылеватыми отходами промышленности и транспорта, в том числе радиоактивными веществами, часть которых оседает на суше и на поверхности водоемов, 4) загрязнению озерных, речных и даже океанических вод отходами промышленности, а также нефтью и продуктами ее переработки; 5) увеличению территории, выключаемой полностью или частично из биогеоценотического покрова (строительство жилых и промышленных зданий, асфальтированных дорог, а также скопление всякого рода отбросов горной и обрабатывающей промышленности).

Должно быть изучено воздействие всех этих антропогенных нарушений среды на биогеоценотический покров, на его автотрофную и гетеротрофную часть (последнюю особенно в почве) в районах промышленных центров разной специализации. При этом следует обратить внимание на установление видов (или их совокупностей)— индикаторов тех или иных нарушений среды, например загрязнения атмосферы и пр.

Существенная задача — составление биогеоценотической карты СССР (для начала — масштабом 1 : 4 000 000). Эта карта должна зафиксировать состояние биогеоценотического покрова в 70—80-х годах, показать территории, занятые не только природной, но и культурной растительностью, а также более или менео окультуренные почвы.

Каковы основные недостатки в биогеоцено логических исследованиях? У нас еще медленно развиваются некоторые разделы биологии, крайне необходимые для проведения комплексных биогеоценологических исследований, в частности почвенная микология (и микология в целом), почвенная бактериология. Остается неизвестным, каково влияние на почвенную фауну и флору (включая микробы) химических удобрений всякого рода биоцидов (инсектицидов, фунгицидов, гербицидов, дефолиантов и др.).

Оборудование наших биогеоценотических или близких к ним по тематике стационаров в большинстве случаев примитивно и не соответствует современному уровню науки. В частности, почти полностью отсутствует автоматическая аппаратура, регистрирующая ход тех или иных, процессов в биогеоценозах.

17 мая 1971 года.

содержание

Отзывы о статье (0) / +добавить