XIV Международная олимпиада «Интеллектуальный марафон–2005»

Ответы на вопросы тура «Экология»

Пространство между Санкт-Петербургом и Москвой ученые иногда называют «экономической пустыней»: столицы «высасывают» людские ресурсы. В итоге здесь сохранились крупные массивы нетронутой природы, особенно на Валдайской возвышенности – хранительнице истоков рек трех морей, с девственными лесами, озерами, болотами и исключительной чистотой воздуха. В 1990 г. здесь был создан Валдайский национальный парк площадью 158,5 тыс. га, получивший статус заповедника, т.к. в нем обитают более 50 видов млекопитающих и 220 видов птиц, многие из которых занесены в Красную книгу России. В лесах, которые занимают более 70% территории заповедника, живут бурые медведи, рыси, бобры, выдры, куницы, енотовидные собаки, в озерах, а их насчитывается около 80 (в том числе гигантские – Полновский плес Селигера, Велье, Боровно, Валдайское, Ужин), сосредоточено большое видовое разнообразие рыб, которые находят здесь естественную среду для обитания и размножения. Отсюда берут начало малые реки, дающие жизнь озёрам и большим рекам Великого Водораздела, находятся болота с уникальной флорой и фауной, являющиеся хранилищами чистой воды.

Часть последствий влияния строительства высокоскоростной железнодорожной магистрали (запланирована скорость движения поездов – 200 км/ч) были приведены в предыдущем номере. Кроме них необходимо указать следующие:

9) начнется процесс гибели лесов, помимо их прямого уничтожения, связанного с прокладкой трассы (трасса должна пройти по 70% лесных земель);

10) произойдет разрушение почвенного покрова (зона негативного влияния на почвенный покров составит 1–1,5 км по обе стороны от трассы);

11) произойдет загрязнение водоохранной зоны, возникнет угроза исчезновения малых, а вслед за этим, и больших рек;

12) вследствие строительства электростанции для энергообеспечения магистрали (строительство Крестецкой ТЭЦ уже начато) возникнет угроза выпадения кислотных дождей на обширных территориях – что приведет к гибели заповедной флоры и фауны;

13) функционирование трассы потребует развития дополнительных дорог и сопутствующей инфраструктуры, призванной обеспечить надежность и стабильность ее эксплуатации (подъездные пути, вертолётные площадки на случай аварийной ситуации, населенные пункты для работников, обслуживающих линию, и т.п.).

В итоге – заповедная зона прекратит свое существование!

3. Для каждой пары видов хищник–жертвы результат взаимодействия зависит прежде всего от их количественных соотношений. Если хищники ловят и уничтожают своих жертв примерно с той же скоростью, с какой жертвы размножаются, то они могут сдерживать рост их численности. Именно такие результаты характерны для устойчивых природных сообществ. Если скорость размножения жертв выше, чем скорость поедания их хищниками, происходит вспышка численности вида, которую хищники уже не могут сдерживать. Это временами встречается в природе. Обратный результат – полное уничтожение жертвы хищником – в природе очень редок и встречается в основном в экспериментах или в нарушенных человеком условиях. Связано это с тем, что с падением численности какого-либо вида жертв в природе хищники переключаются на другую, более доступную, добычу, поскольку охота за редким видом отнимает слишком много энергии. Предложенный к рассмотрению эксперимент является аналогом хрестоматийного эксперимента, проведенного российским исследователем Георгием Францевичем Гаузе по изучению изменения численности двух видов инфузорий, связанных отношениями хищник–жертва. Жертвой был один из видов инфузорий туфелек, питающийся бактериями, а хищником – инфузория дидиниум. В начале численность туфельки увеличивалась быстрее, чем численность хищника, который вскоре получил хорошую кормовую базу и тоже стал быстро размножаться. Когда скорость поедания туфелек сравнялась со скоростью их размножения, рост численности вида прекратился. А так как дидиниумы продолжали ловить туфелек и размножаться, скоро выедание жертв намного превысило их пополнение, количество туфелек начало резко снижаться. Спустя некоторое время, подорвав свою кормовую базу, прекратили деление и начали погибать дидимиумы. Количественные законы взаимодействия видов в этих пищевых связях очень важны для практики. Поэтому для специалистов-биологов важно уметь предвидеть последствия своей деятельности и организовать ее так, чтобы не подорвать природные запасы. В данном случае возникло явление экологического бумеранга, когда результаты оказались пря-мо противоположными начальному направлению воздействия. Поэтому грамотное применение знаний и учет природных и экологических законов – основной путь взаимодействия человека с природой.

4. Некоторые птицы действительно способны впадать в своеобразную спячку при наступлении внезапных холодов. Ласточки и стрижи, особенно те, которые обитают на севере Европы, где редкое лето обходится без временных похолоданий, в случае снижения температуры, сопровождаемого отсутствием корма – насекомых, скапливаются в различных убежищах группами, иногда очень многочисленными, и впадают в глубокое оцепенение. Температура тела у них значительно падает, опускаясь почти до температуры воздуха.

Птицы не проявляют никаких признаков жизни, но «оживают», как только установится нормальная летняя погода. У стрижей в такую спячку могут впадать птенцы. Бывает, что при похолодании взрослые птицы откочевывают на 50–70 км и находят место потеплее, а птенцы остаются в гнезде в своеобразном анабиозе – оцепенении, ожидая возвращения родителей-кормильцев. Черные стрижи в холодную погоду могут впадать в спячку по ночам, а днем вести нормальный образ жизни. Многие виды колибри снижают температуру тела и замирают даже в теплые тропические ночи. Дело в том, что у этих мелких птиц чрезвычайно интенсивный обмен веществ, им постоянно нужна пища. Ночью же они не могут найти ни насекомых, ни цветов с нектаром. Поэтому, чтобы не умереть за ночь от голода, колибри вынуждены резко снижать энергетические затраты: температура тела у них падает с 40–44 °C до 15–20 °C, в зависимости от температуры воздуха (однажды была даже отмечена температура тела в 9 °C). Дыхание почти прекращается: птичка дышит раз в пять минут. Заметим, что по правилу, выведенному голландским химиком Вант-Гоффом, снижение температуры на 10 °C примерно в три раза замедляет все химические реакции, в том числе обмен веществ, таким образом, у птицы при снижении температуры тела с 40 °C до 20 °C тормозится обмен веществ в среднем в девять раз. Наконец, известен вид птиц, впадающих в зимнюю спячку, почти как медведь или сурок. Это американский спящий козодой. На зиму он прячется в расщелины и углубления крутых каньонов, температура его тела снижается с 40–41 °C до 18–20 °C, сердцебиение не прослушивается. Птица может иметь свое излюбленное место зимовки и возвращаться к нему осенью из года в год. Наши европейские козодои зимой улетают на юг, но при кратковременных летних похолоданиях способны впадать в оцепенение так же, как стрижи и ласточки. В старой и старинной зоологической литературе указано еще несколько видов птиц, которые якобы могут впадать во временное оцепенение при снижении температуры. Так, Аристотель относил к ним аистов, скворцов и диких голубей. Но проверка не подтвердила эти данные. Сейчас считают, что находки, например, диких голубей зимой в дуплах объясняются проще: отдельные больные птицы, не имеющие сил на перелет, забиваются в различные убежища, где и гибнут от холода.

5. В природе существуют как стабильные, так и нестабильные экосистемы. Дубрава, ковыльная степь, ельники темнохвойной тайги – это примеры длительно существующих, устойчивых экосистем. Пустоши, сырые луга, мелкие водоемы, если их предоставить самим себе, быстро изменяются. Они постепенно зарастают другой растительностью, заселяются другими животными и превращаются в экосистемы иного типа. На месте болота вырастает лес, на заброшенных пашнях восстанавливается степь и т.д.

Продолжение следует