Ветеринарная экология. Эндоэкология. Гомеостаз

Лекция № 3 по дисциплине Ветеринарная экология 1. Эндоэкология 2. Гомеостаз 3. Законы экологии Экология в основном изучает надорганизменные системы: популяции, биоценозы, биогеоценозы, биосферу. В настоящее время экологические принципы все шире начали использоваться при изучении организмов и суборганизменных систем. Сформировалась новое направление, получившее название эндоэкология. В структуру эндоэкологии входят разделы: физиологическая экология, морфологическая экология, молекулярная экология. Эндоэкология тесно связана с патологией и диагностикой животных. Так, любой организм представляет собой организменный биоценоз – хозяин + микрофлора и микрофауна. У КРС в рубце – 45 видов инфузорий, некоторые из которых – хищники, у других есть бактерии-симбионты. Действие антибиотиков, антигельминтных препаратов и др. может приводить к непредсказуемым последствиям. Самое простое – дисбактериоз. Основой такой биологической функции, как гомеостаз, является способность живых организмов и биологических систем противостоять изменениям среды; при этом организмы пользуются автономными механизмами защиты. Гомеостаз в классическом значении этого слова физиологическое понятие, обозначающее устойчивость состава внутренней среды, постоянство компонентов ее состава, а так же баланс биофизиологических функций любого живого организма. Впервые этот термин применил ученый-физиолог, американец У.Кеннон в начале двадцатого века. Гомеостаз - это итог сложного механизма взаимодействия в сфере регуляции и координирования, которое происходит как в организме в целом, так и в его органах, клетках и даже на уровне молекул. Исследование объектов с функцией обратной связи помогло ученым узнать о многочисленных механизмах, отвечающих за их устойчивость. Даже в условиях серьезных изменений, механизмы адаптации (приспособления) не дают химическим и физиологическим свойствам организма сильно измениться. Нельзя сказать, что они остаются абсолютно стабильными, но серьезных отклонений обычно не происходит. Наиболее хорошо развит механизм гомеостаза в организмах у высших животных. В организмах птиц и млекопитающих (включая человека) функция гомеостаза позволяет поддерживать стабильность количества ионов водорода, регулирует постоянство химического состава крови, держит давление в кровеносной системе и температуру тела примерно на одном уровне. Существует несколько способов, которыми гомеостаз воздействует на системы органов и организм в целом. Это может быть воздействие с помощью гормонов, нервной системы, выделительных или нейро-гуморальных систем организма. Например, стабильность давления в артериях поддерживается при помощи регулирующего механизма, который работает по образу цепных реакций, в которые вступают кровеносные органы. Примером гомеостаза в растительном мире может служить сохранение постоянной влажности листьев путем раскрытия и закрытия устьиц. Такой вид гомеостаза, как популяционный (его другое название генетический) играет роль регулятора целостности и стабильности генотипического состава популяции в условиях переменчивой окружающей среды. Этот вид гомеостаза дает популяции возможность сохранять оптимальный генетический состав, что позволяет сообществу живых организмов сохранять максимальную жизнеспособность. Гомеостаз также свойственен и для сообществ живых организмов любой степени сложности; к примеру, то, что в рамках биоценоза сохраняется относительно стабильный состав видов и особей, является прямым следствием действия гомеостаза. Поиск компромисса взаимоотношений человека с природой нашел свое выражение в концепции «устойчивого развития», принятой мировым сообществом в 1992г. в Рио-де-Жанейро на уровне глав государств и правительств на Конференции ООН по окружающей среде и развитию. Устойчивое развитие – это такое развитие, при котором удовлетворение жизненных потребностей нынешнего поколения обеспечивается при сохранении подобной возможности для будущих поколений. Устойчивое развитие – образ жизни и хозяйственной деятельности общества, при котором потребности людей и их потомков могут быть обеспечены без снижения высокого качества окружающей природной среды. Экология - как и любая другая наука, подчиняется основным законам: 1.Закон биогенной миграции атомов (закон Вернадского): миграция химических элементов на земной поверхности и в биосфере в целом происходит под влиянием организмов, в том числе и человека, который оказывает огромное влияние на биосферу, изменяя ее физический и химический состав. 2.Закон внутреннего динамического равновесия - главный в природопользовании, который помогает понять, что если при незначительном вмешательстве в естественную среду в разумных пределах экосистемы способны саморегулироваться и восстанавливаться, а иначе они бы «угасли». 3.Закон генетического разнообразия – все живое имеет тенденцию к увеличению биологической разнородности (генная инженерия). 5.Закон константности (по Вернадскому) – количество живого вещества биосферы (за определенное геологическое время) есть величина постоянная (правило заполнения экологических ниш). 6.Закон максимума биогенной энергии (закон Вернадского-Бауэра) - любая биологическая система, находящаяся в состоянии «стойкого неравенства», развиваясь, увеличивает свое влияние на среду, т.е. в природе выживают те виды, которые в процессе эволюции увеличивают биогенную геохимическую энергию. 7.Закон минимума (по Ю. Либиху) - стойкость организма определяется самым слабым звеном в цепи ее экологических потребностей. Если развитие организма вкладывается в минимум экологических факторов, то он выживает, если нет, то гибнет. 8. Закон оптимальности: никакая система не может суживаться или расширяться в бесконечности. Эти размеры зависят от условий питания и факторов существования. 9. Закон равнозначности условий жизни: все условия среды, необходимые для жизни, играют равнозначные роли. 10. Закон развития окружающей среды– любая система развивается лишь за счет использования материально - энергетических и информационных возможностей окружающей среды (ОС). Следствия закона: 1) Абсолютно безотходное производство невозможно. 2) Любая высокоорганизованная система является угрозой для менее организованной, поэтому в биосфере Земли невозможно повторное зарождение жизни. 3) Биосфера Земли, как система, развивается за счет внутренних и космических ресурсов. 11.Закон толерантности(закон Шелфорда) – лимитирующим фактором для организма может быть как min, так и max экологического влияния, диапазон между которым и определяет степень выносливости (толерантности) к данному фактору, т. е. любой излишек вещества или энергии в экосистеме – это враг или загрязнитель. 12. Закон грунтоистощения (уменьшение плодородия) – нарушение плодородия почв происходит за счет их использования или нарушения естественного почвообразования. 14. Закон ограниченности природных ресурсов – все природные ресурсы Земли являются конечными Все крупномасштабные изменения на земле (циклоны, извержение вулканов) имеют суммарную энергию, не превышающие 1 % от энергии солнечного излучения (правило одного процента). 15. Закон пирамиды энергий, правило 10% - в соответствии с экологической пирамидой, каждый последующий трофический уровень ассимилирует не более 10% энергии предыдущего. Повышение этой величины недопустимо, т. к. может произойти полное исчезновение популяций. Данный закон служит ограничителем для практических целей в хозяйственной деятельности человека и природопользования. 16. Правило обязательного заполнения экологических ниш – пустующая экологическая ниша всегда должна быть заполнена. 17.Правило «мягкого» управления природой – заключается в опосредованном, направляющем, восстанавливающем экологическом балансе управления природными ресурсами. 18. Закон экологической корреляции– в системе все виды живого вещества и абиотические экологические компоненты функционально отвечают один другому. При выпадении одной части системы (вида) приводит к выключению связанных с ней других частей. Деятельность человека очень часто препятствует нормальной работе механизмов саморегуляции сложных природных систем: она нарушает взаимосвязи между организмами в цепях питания, изменяет условия их существования и т.д. Поэтому при любом вмешательстве в природные экосистемы необходимо придерживаться принципов (законов) рационального природопользования, которые в краткой форме сформулировал американский эколог Б.Коммонер. 1. «Все связано со всем» - закон отражает системность, связность всех природных явлений. Изменение одного из компонентов биосистемы вызывает нарушение ее равновесия, изменяя другие компоненты. Непродуманное осушение болот вызывает обмеление рек, эрозию почвы и т.д. Животные на пастбище влияют на растительность, почву. Перевыпас: растительный покров не восстанавливается – развитие дистрофии и др. алиментарных заболеваний. Велика роль человека, особенно в ферменнных БГЦ. 2.«Все должно куда-то деваться» - в основе его – закон сохранения вещества и энергии. При возрастании потребления природных ресурсов увеличиваются и отходы, загрязняющие окружающую среду. Абсолютно безотходное производство невозможно, как невозможен вечный двигатель. Промышленные выбросы, рассеянные в атмосфере благодаря высоким трубам, все равно возвращаются на землю. Захороненные в океане радиоактивные отходы также никуда не исчезают. Отходы животноводства и загрязнение окружающей среды. 3.«Природа знает лучше» - этот закон ориентирует на согласованность действий человека и природы. Природа – сложный механизм, отрегулированный тысячелетиями эволюции, в природе все разумно. Мы должны использовать знания о природных закономерностях, а не стремиться переделать природу. Познание законов природы и действие сообразно с ними. Нормы выпаса, утилизация навоза, получение качественных кормов. 4.«Ничто не дается даром» или "за все надо платить". Дешевому природопользованию не должно быть места. Охрана природы и рациональное использование природных ресурсов невозможны без определенных экономических затрат. Получение сиюминутных выгод может повлечь за собой огромные затраты на восстановление нарушенного равновесия в природе (например, вырубка леса, загрязнение водоемов). Затраты на лечебно-профилактические мероприятия, создание и поддержание надлежащего состояния помещений и пастбищ, очистные сооружения. Оплата может быть лишь отсрочена, но потом придется платить дороже (с процентами). Поиск компромисса взаимоотношений человека с природой нашел свое выражение в концепции «устойчивого развития», принятой мировым сообществом в 1992г. в Рио-де-Жанейро на уровне глав государств и правительств на Конференции ООН по окружающей среде и развитию. Устойчивое развитие – это такое развитие, при котором удовлетворение жизненных потребностей нынешнего поколения обеспечивается при сохранении подобной возможности для будущих поколений. Устойчивое развитие – образ жизни и хозяйственной деятельности общества, при котором потребности людей и их потомков могут быть обеспечены без снижения высокого качества окружающей природной среды.