ВВЕДЕНИЕ

Понятие экология происходит от греч. oikos – дом, жилище. Это наука об отношениях растительных и животных организмов между собой  и окружающей средой. Объектами экологии могут быть популяции организмов, виды, сообщества, экосистемы и биосфера в целом.

Термин «экология» (экос - местообитание, дом; логос - наука) был предложен немецким ученым Эрнстом Геккелем в прошлом веке. Экология изучает взаимосвязи организмов между собой и окружающей природной средой. В настоящее время экологию часто определяют как науку о строении и функциях живой природы. В таком широком определении она смыкается с наукой, изучающей биосферу, и служит теоретической основой рационального использования природных ресурсов. Следует еще сказать, что экология - это биология окружающей среды.

Рост масштабов  хозяйственной деятельности человека, бурное развитие научно-технической  революции усилили отрицательное  воздействие человека на природу, привели  к нарушению экологического равновесия на планете.

Среди части  ученых и представителей общественности экологические проблемы породили состояние пессимизма, неверия в возможность предотвратить разрушение окружающей среды. Подлинная перспектива выхода из экологического кризиса – в изменениях производственной деятельности человека, его сознания и образа жизни. Научно-технический прогресс создает не только «перегрузки» для природы; в наиболее прогрессивных ресурсосберегающих и безотходных технологиях, построенных по принципу замкнутого цикла, он позволяет предотвращать негативные воздействия, создает возможность для экологически чистого производства. Таким образом, сегодня появилась не только острая необходимость, но и реальные предпосылки изменения сути технологической цивилизации, придания ей природоохранительного характера.

1 Понятие экосистемы

Экосистема — сообщество организмов биоценоза и окружающей их неживой природы, образующее устойчивую и динамическую систему. Другими словами, совокупность биоценоза и биотопа. В некоторых источниках экосистема не считается синонимом биогеоценоза. Эти авторы считают, что экосистема может не включать растительные сообщества, в то время, как в состав биогеоценоза они входят обязательно.

Живущие на Земле  организмы можно изучать на разных уровнях организации, начиная с  молекулярного и заканчивая экосистемным. Раньше экологи изучали преимущественно отношения отдельных организмов к окружающей среде. Теперь их внимание сосредоточено на изучении организмов на уровнях популяции, сообщества и экосистемы.  
 
 
 
 
 

Понятие экосистемы отсутствует в действующем законодательстве. Специалисты в области экологии определяют экологическую систему как закрытую функционально единую совокупность организмов (растений, животных, микроорганизмов), населяющих общую территорию и способных к длительному существованию при полностью замкнутом круговороте веществ (то есть при отсутствии материального обмена через ее границы). В экологическом словаре дано следующее определение экосистемы: «Любое сообщество живых существ и его среда обитания, объединенные в единое функциональное целое, возникающее на основе взаимозависимости и причинно-следственных связей, существующих между отдельными экологическими компонентами».

Ученые дифференцируют экосистемы на микроэкосистемы (например ствол гниющего дерева), мезоэкосистемы (лес, пруд) и макроэкосистемы (океан, континент). Глобальной экосистемой стала биосфера, существуют признаки, которые позволяют определить понятие экосистемы, выступающей в качестве объекта правового регулирования. К таким признакам относятся:

1. Замкнутость экосистемы. Ее самостоятельное функционирование. Можно сказать, что, например, капля воды, лес, море и т.д. являются экосистемами, поскольку в каждом из этих объектов функционирует собственная устойчивая система организмов (инфузорий в капле, рыб в море и т.п.). Замкнутость экологических систем обязывает всех природопользователей учитывать экологические последствия своих действий даже в том случае, если нет видимых проявлений воздействия на природу. Так, прокладка дороги на открытой местности, на первый взгляд, не влияет на окружающую природную среду. Но при определенных условиях дорога может стать источником экологического бедствия, например если она будет проложена без учета стока паводковых вод, которые, накапливаясь, могут разрушить земляной покров.

2. Взаимосвязь экосистем. Этот признак обусловливает необходимость комплексного подхода при использовании природных объектов, который на практике получил название ландшафтного. Например, при отводе земель под пахотные угодья или проведении мелиорации необходимо учитывать миграционные пути представителей дикой фауны, сохранять нетронутыми отдельные кустарники, болота, перелески и т.д., то есть не нарушать сложившийся в данной местности ландшафт. Ландшафтный подход позволяет обеспечить общий экологический приоритет в природопользовании, в соответствии с которым все виды использования природных объектов должны быть подчинены требованиям экологического благополучия окружающей природной среды.

3. Биопродуктивность. Данный признак способствует самовоспроизводству экосистемы, выполнению той или иной функции, что определяет в результате различный правовой статус природного объекта. Так, земли повышенного плодородия нужно отводить для нужд сельского хозяйства, а для других целей - малопродуктивные. Продуктивность также учитывают при установлении платы за пользование природным объектом, при налогообложении, в случае возмещения ущерба или наступления страхового события.

Экосистема - это  понятие многоаспектное. Оно применяется  как к естественным экосистемам (лес, река), так и к искусственным (закрытый бассейн). Наряду с этим понятием широко употребляются и другие.  
 
 
 

Так, группы особей называют популяциями (от латинского слова  «популус» - народ, население), а совокупно обитающие популяции различных живых организмов, которые образуют исторически сложившиеся определенные сообщества, - биоценозом (от греческих слов «биос» - жизнь и «ценоз» - общее). Биоценоз является составным элементом природного ландшафта - определенной территории со специфическими признаками, где расположено множество биоценозов. Каждый вид, представленный конкретной популяцией, является членом определенного биоценоза. Состав биоценоза определяется тем, какие организмы встречаются в данном месте.

Биоценоз представляет собой исторически сложившийся  комплекс организмов и является частью более общего природного комплекса - экосистемы. Все взаимодействия компонентов экосистемы основаны в конечном счете на обмене веществом и энергией между ними.

Основными характеристиками любой системы будут: а) границы, б) свойства элементов и системы в целом, в) структура, г) характер связей и взаимодействия между элементами системы, а также между системой и ее внешней средой.

Границы - наиболее сложные характеристики системы, вытекающие из ее целостности, определяемые тем, что  внутренние связи и взаимодействия гораздо сильнее внешних. Последнее обстоятельство определяет устойчивость системы к внешним воздействиям.

 Свойства  элементов и системы в целом  характеризуются признаками, количественные признаки называют показателями.

 Структура системы  определяется соотношением в пространстве и во времени слагающих ее элементов и их связей. Пространственный аспект структуры характеризует порядок расположения элементов в системе, а временной отражает смену состояний системы во времени (показывает развитие). Структура является выражением иерархичности и организованности системы.

 Характер  связей и взаимодействия между элементами и с внешней средой представляет собой различные формы вещественного, энергетического и информационного  обмена. При наличии связей системы с внешней средой границы являются открытыми, в противном случае - закрытыми.

 Экологическая система представляет собой любую совокупность живых оpганизмов и сpеды их обитания, взаимосвязанных обменом веществ, энеpгии, и инфоpмации, котоpую можно огpаничить в пpостpанстве и во вpемени по значимым для конкpетного исследования пpинципам.

 Изучение  пpиpодных экосистем в общем случае производится в стpуктуpном и функциональном аспектах. В стpуктуpном отношении исследуется видовой состав экосистемы: выясняется пеpечень видов микpооpганизмов, pастений и животных, населяющих экосистему, их количественное соотношение.

 Информация, в экологических системах может пониматься как энергетически слабый сигнал, управляющий системой. Например, он может восприниматься ее организмами в форме закодированного сообщения о возможности многократно более мощных влияний со стороны других организмов, либо факторов среды, вызывающих их ответную реакцию. Так, слабые и совершенно нечувствительные для человека подземные толчки - предвестники более мощного разрушительного землетрясения, воспринимаются многими животными, своевременно покидающими свои норки.

 Таким образом, информационная сеть экосистемы состоит  из потоков сигналов физико-химической природы и определяет ее кибернетические  возможности (кибернетика - искусство управления, гр.). Управление в экосистемах основывается на обратной связи, изображаемой обратной петлей, по которой часть сигналов с выхода системы поступает обратно на ее вход . При этом их влияние на управление системой может резко усилится. В природе часто низкоэнергетические сигналы вызывают высокоэнергетические реакции.

 В экосистемах  формируются сложнейшие цепи и сети причинно-следственных связей, основанные на механизме обратной связи, которые  часто образуют замкнутые кольца, именуемые контуром обратной связи. Простейшим примером такого контура служит модель «хищник-жертва» (волки - северные олени). Численности «хищника» и «жертвы» взаимозависимы и образуют контур обратной связи.

 Это определяет гомеостаз (гомос - одинаковый, стасис - одинаковый, гр.) системы «хищник-жертва». Гомеостазом называется способность организмов или экосистемы поддерживать устойчивое динамическое равновесие в изменяющихся условиях среды.

 Любая экологическая  система является системой откpытой, поскольку она всегда взаимодействует с внешней сpедой: солнечной pадиацией, влагообоpотом на повеpхности и в почво-грунтах, ветpовым пpивносом и выносом матеpиала. Следовательно, любые пpостpанственные огpаничения экосистемы всегда условны.

 Понятие экологической системы иеpаpхично. Это означает, что всякая экологическая система опpеделенного уровня включает в себя pяд экосистем предыдущего уровня, меньших по площади и сама она, в свою очеpедь, является составной частью более кpупной экосистемы. Hапpимеp, пpавомеpно pассматpивать в качестве экосистемы аласную впадину, огpаниченную склонами межаласной возвышенности (рис.3.4). В свою очеpедь, эта система обычно включает в себя остаточное озеpо, болотные и луговые растительные сообщества со всеми населяющими его живыми существами. В качестве элементаpной экосистемы можно пpедставить себе кочку или мочежину на болоте, а более общей экосистемой, охватывающей множество аласов и межаласные пpостpанства, явиться соответствующая залесенная повеpхность теppасы или пенеплена. Пpодолжая этот pяд ввеpх можно подойти к экологической системе Земли - биосфере, а двигаясь вниз - к биогеоценозу, как элементарной биохорологической (хора - пространство, гр.) единице биосферы. Учитывая pешающее значение на pазвитие живого вещества Земли зональных фактоpов, пpавомеpно пpедставить себе такой теppитоpиальный pяд соподчиненных экосистем:

 элементаpные Þ локальныеÞ зональные Þглобальные.

2. Биообразование экосистем  гонных и предгорных  районов 

      Природная среда гор является  наиболее разнообразной и  совершенной  по

сравнению с  равнинными экосистемами планеты.  Экосистемы  горных  территорий

представлены  зонами  постоянной  мерзлоты,  ледниками,  хребтами  и  реками,

озёрами  и  болотами,  тундрой  и  лугами,  лесами  и   землями,   поросшими

кустарником. В  горах можно встретить ландшафты, характерные для тропиков,  и

для  арктической   среды,   что   обеспечивает   уникальное   богатство   их

биоразнообразия.

      Согласно классификации Groombridge (1992), выделяют три  разновидности

биоразнообразия:   генетическое,   видовое   и    экосистемное.    Последнее

определяется  как  сообщество организмов, взаимодействующих  с  их  физической

окружающей   средой.   Каждый   вид   является   эволюционным    результатом

биологического   «эксперимента»   (Мауг   1988).   Поэтому   горы   являются

уникальными   «экспериментальными»   природными   полигонами,   порождающими

постоянные изменения  в результате внезапных геотектонических,  климатических

и биологических  событий и перемен. 
 

      «Экспериментальные» зоны гор зависят от специфики  горных  территорий,

широты и высоты местности над  уровнем  моря,  от  рельефа,  освещённости  и

удалённости  от  океанов,  преобладающих  направлений  ветра  и  от  многого

другого. Создающиеся  благодаря этому виды климата и растительные  экосистемы

формируют  сложную  мозаику,  состоящую  из  многочисленных  топоклиматов  и

особого микроклимата, характерного для данного места. Часто эти  особенности

определяются   характером   растительности,   геотектонической    структурой

местности  и  её  изрезанной  топографией.  В   горах   зачастую   находятся

эндемические  центры разнообразия флоры и фауны.

      Биоразнообразие  может  служить   определяющей  характеристикой   горных

систем и  их  компонентов,  помимо  характеристик,  зависящих  от  характера

хребтов, вершин и долин. Каждый из этих  компонентов  может  рассматриваться

как более или  менее изолированный экологический  островок  среди  окружающих

долин,  существующих  водоёмов  и  т.д.  Конкретные  горные  системы   резко

отличаются друг от друга,  что  определяет  особенности  местных  экосистем,

характеризующихся  или  их  естественной  изолированностью,   или   степенью

использования конкретно этой системы для землепользования.  Это  приводит  к

трудностям  сравнения экосистем,  определения их  особенностей  по  разным

классификационным  шкалам.  Из-за  больших  геологических  и   климатических

различий горных островков  жизни,  проекты  по  сохранению  национального  и

глобального биоразнообразия  имеют тенденцию  концентрироваться  в  отдельных

местностях. Всемирный  Фонд Природы  (WWF)  и  всемирный  союз  рационального

природопользования  (IUCN)  определили  приоритеты   центров   растительного

разнообразия, избранные  согласно проведённой ранее инвентаризации,  а  также

после  детальных  консультаций  с  экспертами  планеты   (WWF/IUCN,   1994).

Значительная  часть этих центров расположена  в горных местностях.

      В горах представлены многие  эндемические  виды  растений  и  животных,

особенно в  местностях с высокой концентрацией видов при сильном ограничении

их территориального распространения. Эндемические виды  могут  быть  описаны

таксономическими   терминами   либо   как   продукты   недавнего    местного

происхождения  видов   (новые   эндемики),   либо   как   реликты   широкого

распространения в прошлом (старые  эндемики).  В  котловинах  или  межгорных

долинах часто  встречаются популяции,  ранее  распространенные  на  равнинах,

вытесненные из мест их привычного обитания  в  горные  регионы.  Эндемики  и

реликты являются наиболее ценными  сокровищами  горного  биоразнообразия  на

планете, и дают возможность предсказать возможные  изменения  в  будущем.  К

сожалению, большинство  этих видов  зарегистрировано  в  Красных  Книгах  как

вымирающие  или  находящиеся  под  угрозой  вымирания  и  строго  охраняются

природоохранными  ведомствами.

      Геотектонические, климатические и  биологические  компоненты  природной

горной  среды  подвержены  постоянным  и  значительным  переменам,   которые

определяют особенности физической среды и  жизненной  стратегии  растений  и

животных.   Хрупкость   горных   экосистем    происходит    из-за    высокой

чувствительности  биоты к вмешательству динамичных физических факторов  среды

и конкуренции  других популяций и, в  особенности,  к  растущей  деятельности

человека в  горах.

      Усиливающееся антропогенное   давление  на  горную  природную   среду  в

первую очередь  наносит существенный ущерб биоразнообразию.

      Вымирание популяции – непоправимое  явление,  так  как  виды  навсегда

исчезают с  лица  земли.  И  хотя  подобные  явления  происходили  всегда  и

являлись важными  элементами эволюции, однако в настоящее  время  они  приняли

угрожающий  и,  зачастую,   необратимый   характер.   Освободившаяся   ниша,

возможно, будет, а может быть, и нет, заполнена другими  видами,  однако  на

развитие новых  видов  уходят  тысячелетия.  С  большой  уверенностью  можно

утверждать, что  темпы исчезновения видов  на  Земле  возросли  именно  из-за

деятельности  человека. Кроме  того,  исчезновение  видов  зачастую  является

причиной разрушения хрупких горных экосистем. 

3.Международная  значимость горных  и предгорных  экосистем. 
 

      В развивающихся  странах   горные  регионы  обычно  представляют  собой

области,  которые  являются  наименее  развитыми,  с  небольшой   плотностью

населения. В  промышленно развитых странах горы  быстро  становятся  центрами

развития  туризма.  Однако  горы  имеют  значительно  большее  значение.  На

всемирном форуме в Рио-де-Жанейро горные  экосистемы  определены

как одни из важнейших  экосистем планеты, и это было отражено во  введении  к

Главе 13 Повестки 21:

       «Горы  –  это  важнейший   источник  воды,  энергии  и   биологического

разнообразия. Более  того, они являются источником  таких  ключевых  ресурсов

как полезные  ископаемые,  лесоматериалы,  сельскохозяйственные  продукты  и

сфера отдыха. Поскольку  горы – главная экосистема,  влияющая  на  сложную  и

взаимосвязанную экологию нашей планеты,  горная  среда  жизненно  необходима

для выживания  всего человечества». 

      Горы  –  основа  жизни   человечества:  Согласно  оценкам   ООН,  горные

экологические системы занимают приблизительно 20% всей суши  и  обеспечивают

ресурсами приблизительно 10% населения  земли,  живущего  непосредственно  в

горных регионах, где плотность населения значительно  ниже,  чем  в  среднем

для всей планеты.

      Вместе с тем  горы  занимают  громадные  территории,  непригодные   для

использования   человеком,   например,   экстремальные   высоты,   скалистые

поверхности,  вечные  снега  и  льды,  крутые   склоны   и   др.   Трудности

использования горных ресурсов из-за ограниченного  доступа, их  динамичности,

однако, не уменьшают  важности этой экосистемы для человечества,  в  качестве

прямой  основы  жизни.  Эта  основа  включает  в  себя  сельскохозяйственное

использование земель, водных, энергетических, минеральных,  рекреационных  и

биологических ресурсов.

      Принимая во внимание низкую  продуктивность сельскохозяйственных  угодий

и потенциальную  ёмкость экосистем, становится очевидным, что горные  регионы

нельзя  считать  малонаселёнными,  но  наоборот,  они  сильно  перенаселены.

Превышение потенциальной  ёмкости данной экосистемы, на  основе  существующих

методов землепользования, обязательно ведёт  к  «переэксплуатации»  ресурсов

и, следовательно, ухудшает окружающую среду, что  в  свою  очередь  ведёт  к

ухудшению условий  жизни.

      Кроме того, ресурсы гор важны   ещё  и  потому,  что   они  обеспечивают

потребности 10% населения планеты. Огромное число  людей, живущих вне  границ

горных территорий, зависит от горных ресурсов, прямо  или косвенно. 

      Горы – полигон для испытания   и  внедрения  методов   землепользования:

Природные  ресурсы  гор  трудно  использовать,  и  они   оказываются   более

хрупкими, чем  ресурсы многих других экосистем,  что  связано  со  сложностью

горного рельефа, суровостью климата и, наконец, высотными  характеристиками.

Это вынуждает  население приспосабливаться к  этим  условиям  с  точки  зрения

сложных методов  землепользования, которые требуют разных действий на  разных

высотах, в зависимости  от  изменения  экологических  условий.  Традиционные

системы землепользования в горных условиях представляют  яркую  демонстрацию

способности людей  приспосабливаться к природным  условиям, используя  хрупкие

ресурсы  самым  эффективным  способом.  К  сожалению,  недостаток  знаний  в

отношении этих традиционных  систем  и  опыта  ощущается  во  всём  мире  и,

следовательно, перенимать этот опыт не от кого.

      Традиционные  методы  землепользования,  однако,   не   могут   больше

использоваться,  поскольку  население  растёт,  и  оно  вынуждено  принимать

другие   системы,   способы   и   технологии   землепользования   или   типы

собственности, другие условия, приспособленные к  горной  среде.  Именно  это

происходит  в   настоящее   время   ускоряющимися   темпами,   потому,   что

человечество  пытается эксплуатировать  всё  ещё  не  полностью  используемые

мировые ресурсы. Из-за  проблем  доступности,  ресурсами  гор  пренебрегали,

поэтому они  сохранялись в течение продолжительного времени нетронутыми или

слабо используемыми, но теперь к ним обращаются  всё  чаще  и  чаще.  Это  и

ведёт  к  тому,  что   традиционные   методы   землепользования   постепенно

утрачиваются. Местное  население  гор  до  сих  пор  не  имело  достаточного

времени, чтобы  приспособиться к новым условиям, и это ведёт к  использованию

неэффективных  методов  землепользования.  Это  в  свою  очередь  инициирует

порочный круг, ведущий к истощению природных  ресурсов,  и  влечёт  за  собой

потребность  пополнять  семейные  доходы  из  других  источников.   Развитие

горнодобывающей  промышленности   и   туризма   также   зачастую   оказывает

негативное воздействие  на природную  среду.  Небольшие  местные  предприятия

пытаются  конкурировать   с   предприятиями,   расположенными   в   долинной

местности, и  почти всегда безуспешно. Это ведёт  к сезонной работе  в  долине