«Высота травы важна — зебры предпочитают траву длиной от 50 до 150 мм. Они будут принимать разнотравье и карликовые кустарники, но только в засушливые периоды, когда травы мало».

Зебра вносит коррективы в свой рацион в зависимости от сезонной доступности любимых трав. Это красивое изображение является эффективной иллюстрацией того, как животное реагирует на свою динамичную среду, способствуя поддержанию баланса доступных ресурсов.

Сохранение экологии и исследования биоразнообразия

Раздел Сохранение экологии и исследования биоразнообразия был нашей самой популярной категорией в 2015 году, представляя более трети всех записей. Это свидетельство признания хрупкости нашей окружающей среды и важности ее сохранения перед лицом быстро меняющегося мира. Богатые ресурсы биоразнообразия защищают от этих изменений, и Притеш С. Рой из Центрального научно-исследовательского института риса, Индия, представил поразительный пример внутреннего разнообразия, представив свое выигрышное изображение различных сортов риса (рис.6). Он подчеркивает ценность этого магазина и беспокоится о его возможной потере:

Победитель: Сохранение экологии и исследования биоразнообразия . «Рис, основной продукт питания миллионов людей, составляет большую часть калорий, потребляемых людьми. Индия обладает огромным разнообразием риса, особенно короткозернистого ароматного риса, отличного от сорта басмати. На этой фотографии показано разнообразие зерен, как по форме / размеру зерен, так и по цвету цветных чешуек, что свидетельствует о разнообразии коллекции короткозерного ароматного риса для их использования. Атрибуция: Притеш С. Рой.

«Эти ценные ресурсы наследия находятся на грани исчезновения из-за недостаточного внимания исследователей. Однако эта экзотическая зародышевая плазма обладает многими новыми свойствами и генами, которые можно эффективно использовать в различных программах улучшения сельскохозяйственных культур».

Редактор раздела Йозеф Сеттеле считает, что это изображение является важным напоминанием защитникам природы о том, что естественная изменчивость является одним из наших самых ценных сельскохозяйственных сокровищ:

«Многие исследователи в области сохранения склонны игнорировать биоразнообразие, которое было «создано» в результате использования человеком.Долгая история выращивания риса привела к огромному разнообразию сортов и культурных сортов, которые предлагают огромный потенциал для адаптации сельскохозяйственных систем к изменяющимся условиям (включая изменение климата). Это альтернатива технологическому развитию сельскохозяйственного сектора, и экологи заслуживают гораздо большего внимания, поскольку именно продовольственная безопасность должна нас больше всего беспокоить, чтобы предотвратить дальнейшие потери других весьма разнообразных (полу)природных территорий. Устойчивое использование традиционных знаний и, таким образом, культурно развитого биоразнообразия является ключом к сохранению биоразнообразия в целом.

Ландшафтная экология и экосистемы

Некоторые из наших самых захватывающих работ были в разделе Ландшафтная экология и экосистемы , где подчеркивалось и прославлялось величие земли. Дэвид Винклер с факультета экологии и эволюционной биологии Калифорнийского университета в Ирвине, безусловно, преуспел в том, чтобы уловить суть экосистемы пустыни (рис. 7). Как объясняет Дэвид:

Победитель: Ландшафтная экология и экосистемы . «Пустыни живы. На изображении запечатлено время года, когда пустыня Сонора в Северной Америке становится оазисом: зимний вегетационный период. Здесь, в Национальном памятнике кактусов органной трубы в южной Аризоне, зимние дожди, относительно низкие температуры и пасмурное небо позволяют прорастать однолетним видам растений и процветать многолетним видам, создавая подходящую среду обитания и пищу для мигрирующих видов и круглогодичных жителей.Атрибуция: Дэвид Винклер.

«Пустыни живы. Пустыни разнообразны и гостеприимны для миллионов организмов по всему миру. «Экстремальные» ландшафты и клеймо бесплодия, связанное с пустынями, являются неправильными. Эволюция действует в пустынях так же, как и везде на планете Земля, а может быть, и в большей степени. «Бесплодность» пустыни несет с собой, пожалуй, одно мало очевидное преимущество: насколько хватает глаз, видны геологические процессы и особенности ландшафта.Составляя почти 1/3 земной поверхности, пустыни нельзя недооценивать или недооценивать. Пустыни живы».

Мишель Багетт не мог не похвалить это замечательное изображение:

«Как и в прошлом году, это изображение пустыни. Но в этом году у нас есть очень красивые кактусы! Такие столбчатые кактусы каждую ночь опыляются летучими мышами (меньшие длинноносые летучие мыши, Leptonycteris curasoae), которые опыляют цветы, питаясь их нектаром.Позже в году летучие мыши становятся фруктоедами и едят плоды кактуса. Тем самым они участвуют в рассеивании семян. Это приятное взаимодействие между кактусом и летучими мышами показывает силу совместной эволюции».

Теоретическая экология и модели

Креативность всегда фигурирует в нашей категории Теоретическая экология и модели , в которой представлены примеры сложных инструментов, используемых экологами для моделирования поведения и окружающей среды. В этом году Джеймс К. Шеппард из Института природоохранных исследований зоопарка Сан-Диего предоставил это изображение данных отслеживания, полученных от калифорнийских кондоров ( Gymnogyps californianus ), которые были повторно интродуцированы в дикую природу (рис. 8). Джеймс рассказывает нам, как технологические достижения помогли улучшить оценку местонахождения и ареала обитания диких животных:

Победитель: Теоретическая экология и модели . «Трехмерная модель домашнего ареала, рассчитанная с использованием данных GPS-слежения, полученных от дикого калифорнийского кондора.На этом рисунке показаны объемы домашнего ареала 3D MKDE, рассчитанные на основе данных GPS-слежения, полученных от свободно живущих калифорнийских кондоров, повторно интродуцированных в горы Нижней Калифорнии, Мексика. Красные 3D-объемы обозначают внутреннее ядро ​​​​75% домашнего ареала, используемого этой птицей, а белые 3D-объемы указывают на внешние регионы, используемые реже. Объемы домашнего полигона были созданы с использованием трехмерной модели рельефа гор в качестве нижнего ограничивающего слоя». Атрибуция: Джеймс К. Шеппард.

«Трехмерная модель домашнего ареала, рассчитанная с использованием данных GPS-слежения, полученных от дикого калифорнийского кондора.Миниатюрные телеметрические устройства, такие как GPS с высоким разрешением, использовались для удаленного отслеживания диких животных на свободе в течение десятилетий. Биологи часто обобщают свои наборы данных отслеживания, используя оценщик домашнего диапазона, который описывает вероятность местоположения животного в произвольное время, в течение которого за ним наблюдали. Современные устройства телеметрии получают трехмерные данные о местоположении в плоскостных географических координатах x и y (например, широта и долгота), а также в вертикальном измерении z (например,г. высота для летающих животных или глубина для плавающих животных). Однако анализы использования пространства и среды обитания животных обычно проводились только в 2D, при этом z-измерение рассматривалось отдельно или просто игнорировалось. Игнорирование вертикального компонента может серьезно ограничить понимание использования среды обитания животных и разделения ниш. Глобальный зоопарк Сан-Диего, Геологическая служба США и Суперкомпьютерный центр Сан-Диего совместно разработали новый трехмерный оценщик плотности ядра на основе движения (MKDE) для домашних ареалов животных».

Подобные модели будут становиться все более важными для природоохранных мероприятий в будущем, как объясняет Джеймс:

«Анализ и визуализация с использованием 3D MKDE могут быть более информативными и давать более полное представление об экологии, чем традиционные 2D оценки домашнего ареала при представлении использования пространства животными, которые имеют существенный вертикальный компонент. Улучшение экологического понимания, полученное с помощью нашего 3D-метода, может, в свою очередь, улучшить управление сохранением исчезающих видов. Например, мы используем эти 3D-дома для более точного моделирования пространственных моделей кондоров в связи с растущей угрозой, исходящей от столкновений с турбинами ветряных электростанций».

Выбор редактора

Экология — это наука о взаимодействиях, и в огромной паутине жизни ни один агент не существует независимо; все связано.Кэтрин Маркхэм с факультета антропологии Университета Стоуни-Брук в Нью-Йорке уловила особенно интимную и пронзительную связь в своем поразительном изображении совместного момента между парой молодых бабуинов ( Papio sp.) (рис. 9). Тесная социальная сеть важна для многих видов и способствует как приспособлению, так и выживанию, поскольку исследования Кэтрин сосредоточены на:

Победитель: Выбор редакции . «Как один молодой бабуин ( Papio sp.) ест, другой осматривает продукт». Атрибуция: Кэтрин Маркхэм.

«Как специалист по поведению приматов, я заинтересован в том, как социальные связи между особями влияют на стратегию и успех поиска пищи и, в конечном счете, на индивидуальное выживание и размножение».

Мы смотрим на эту картинку с непосредственным знакомством, признавая, что нежность, проявляемая бабуинами, имеет аналоги в поведении людей.Таким образом, так же, как бабуины связаны друг с другом, они служат напоминанием о том, что они также связаны с нами.

Высокая оценка

В этом году было так много фантастических работ, и мы были поражены необычайным сочетанием науки и искусства, представленным на фотографиях. Поэтому мы хотели поделиться еще несколькими выдающимися изображениями, которые мы получили, чтобы подчеркнуть таланты наших участников, а также продемонстрировать широкий спектр экологических наук.

Вот некоторые из наших фаворитов, организованные по различным экологическим темам, которые возникли при просмотре статей.За каждой фотографией стоит история, и здесь есть несколько невероятных.

Сотрудничество и гармония

По сути, мир можно рассматривать как один большой компромисс, где сделки и компромиссы определяют отношения между организмами во всех экосистемах. Установление гармоничных отношений с окружающей средой является не только разумной жизненной стратегией, но и движущей силой взаимозависимости, адаптации и эволюции.

Прекрасный пример взаимовыгодного взаимодействия, как мы уже видели на изображении, занявшем второе место, также можно найти на этом изображении муравьев-ткачей ( Oecophylla smaragdina ), стоящих на вершине гусеницы Lycaenidae (дополнительный файл 1). ).Хотя кажется, что муравьи роятся, чтобы питаться беззащитной гусеницей, на самом деле они едят питательные вещества, произведенные гусеницей, и в то же время действуют как живой щит для защиты от хищников. Это превосходное изображение совместного взаимодействия, которое приносит пользу обоим видам, умело запечатлено на этом замечательном снимке К. Винит Кумар из Мангалорского университета.

В другом примере сотрудничества «маловероятная ассоциация» гиппопотама и буйвола мирно отдыхает в одном и том же водопое (Дополнительный файл 2).Говорит Грэм Шеннон из группы «Поведение и эволюция млекопитающих» Ливерпульского университета: « Ни один из видов не известен своей толерантностью, а скорее плохим – нравом и агрессивностью. После более чем десятилетия проведения полевых исследований в саванне я впервые увидел буйвола и бегемота в такой непосредственной близости друг от друга ». Поистине удивительно видеть, как эти существа так безмятежно делят этот ограниченный ресурс, и как нам повезло, что Грэм был там, чтобы записать это.

Как ни примечательна межвидовая толерантность, гармония между представителями одного и того же вида также заслуживает особого внимания, поскольку эти игривые азиатские черные медведи ( Ursus thibetanus ) наслаждаются солнечным зимним днем ​​в своей естественной среде обитания (дополнительный файл 3). ). Создание прочных социальных связей является очень успешной эволюционной стратегией, и для некоторых видов сила сети сообщества напрямую связана со здоровьем и выживанием особи. Мы можем увидеть эту связь на этом восхитительном снимке, сделанном Кайнаатом Уильямом из Исследовательского центра биоресурсов в Пакистане.

Повсюду угроза

Не везде, конечно, рай мира и сотрудничества. У нас было много записей, которые изображали угрозу жизни организма, будь то вред, исходящий от животных, растений, грибов или элементов, напоминая нам, что антагонистических взаимодействий предостаточно, и это опасный мир.

Изображение этого эквадорского амблипиги ( Heterophrynus batesii ), питающегося гигантским пауком-кругопрядом золотого шелка ( Nephila sp.) действительно пугает (Дополнительный файл 4). Это особенно верно, если учесть, что, по словам Кеннета Дж. Чапина с факультета экологии и эволюционной биологии Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе, «изображенный экземпляр больше, чем человеческая рука ». Это интуитивное отображение взаимодействия хищника и жертвы, искусно запечатленное для нашего изумления.

Харисоа Ракотоноэли из Высшей школы наук об окружающей среде Университета Хоккайдо, Япония, представляет потрясающую фотографию муравья, пойманного в ловушку плотоядным растением Drosera rotundifolia (Дополнительный файл 5).Из-за своей неподвижности растениям необходимо использовать сложные механизмы для привлечения и успешного захвата добычи, как описывает Харисао: « Чем больше этот муравей двигался, тем больше он запутывался и застревал, пока полностью не оказался в ловушке ». Это захватывающее изображение напоминает нам, что плотоядные диеты не ограничиваются царством животных и что в царстве растений тоже есть свои хищники.

Паразитизм представляет собой другой тип антагонистического взаимодействия, обычно встречающийся в биосфере.Это причудливое изображение грибка Ophiocordyceps , прикрепляющегося к муравью-ловушке ( Odontomachus hastatus ), показывает взаимодействие хозяина и паразита с особым поворотом (дополнительный файл 6). По словам Жоао Араужо из Пенсильванского государственного университета, « этот гриб обладает способностью изменять поведение муравья, заставляя бедное насекомое покидать гнездо, чтобы умереть на замшелом основании деревьев ». Таким образом, паразит не только имеет последствия для хозяина, но также влияет на другие взаимодействия в сообществе, изменяя окружающую среду.

При перемещении из царства животных враждебная среда также постоянно встречается и может представлять собой угрозу, которая слишком часто оказывается фатальной. Конкретный пример этого приводит Кристина Джордано из Департамента экологии и эволюции Университета Стоуни-Брук, которая изучает морских черепах у побережья Лонг-Айленда, штат Нью-Йорк, США (дополнительный файл 7). Как она заявляет: « На этой фотографии, сделанной в парке Вантаг на Лонг-Айленде, штат Нью-Йорк, показано, как экосистема, в которой обитают морские черепахи в летние месяцы, меняется со сменой времен года.Этот ландшафт является потенциальным местом высадки морских черепах, которые не мигрируют на юг до смены сезона. Когда воды Лонг-Айленда остывают, начинают миграцию морские черепахи. Те, кто не совершают эту миграцию вовремя, подвергаются замораживанию, описанному выше, и становятся холодными – оглушенными. ”Некоторые черепахи не выживают в таком оглушенном от холода состоянии, что делает холод такой же серьезной угрозой для черепах, как и для любого плавающего хищника. Это изображение изображает опасность, которая также довольно красива и укрепляет идею о том, что это постоянное стремление выжить, когда условия окружающей среды меняются в течение года.

Необходимость защиты

Иногда самую большую угрозу представляет само человечество. Будь то браконьерство или загрязнение, деятельность человека оказывает огромное влияние на окружающую среду и всех ее обитателей.

Ценность меха, плавников, рогов или кожи может быть опасной. Хотя это изображение восточной крысиной змеи ( Ptyas mucosa ) передает скрытую угрозу, на самом деле змея находится в опасности (дополнительный файл 8). Как отмечает Марк Аулия из отдела биологии сохранения Гельмгольцского центра исследований окружающей среды, GmbH-UFZ: « С начала 20-го века этот вид участвует в международной кожевенной промышленности.В 1990 году этот вид был внесен в Приложение II СИТЕС (Конвенция о международной торговле видами фауны и флоры, находящимися под угрозой исчезновения), которое регулирует торговлю с помощью разрешения на экспорт, которое выдается соответствующими органами управления. В частности, популяции на Яве (Индонезия) интенсивно вылавливаются для получения шкур. Экспортная квота из Индонезии на 2015 год составляет 89 559 шкур и изделий из кожи плюс 441 живой экземпляр ». Квоты — это первый шаг к ответственности, но они не обязательно гарантируют защиту этих существ.Близость змеи к человеку красиво демонстрируется на этом изображении, еще больше молчаливо подчеркивая уязвимость этого столь востребованного животного.

Инфекционные заболевания представляют собой постоянную угрозу, которая может иметь разрушительные последствия для восприимчивых видов, при этом деятельность человека часто способствует серьезности и распространению вспышек. Земноводные подвержены грибковому заболеванию хитридиомикозу, который очень заразен и вызвал массовое сокращение популяций амфибий, особенно в Центральной Америке.Антропогенные эффекты ускоряют распространение грибка, и это изображение лягушки, которую держит рука в перчатке, сделанная Марком Спенглером из Университета Аляски, иллюстрирует меры предосторожности, принятые экологами, проводящими полевые работы, чтобы гарантировать, что они не повлияют отрицательно на что-либо в местах. которые они изучают (Дополнительный файл 9). Говорит Марк: « Среди тех, кто работает с земноводными в первую очередь – рук, необходимо соблюдать крайнюю осторожность не только для предотвращения причинения вреда нежным особям, но и для предотвращения любой возможности распространения болезни среди особей или по местам обитания ».Это простое изображение показывает, как те, кто находится на переднем крае экологических исследований, защищают своих субъектов разными способами, что, возможно, предполагает, что, как и благотворительность, сохранение начинается дома.

Игра с нулевой суммой между природными экосистемами и человеческим развитием обычно приводит к все большему разрушению среды обитания, вынуждая виды либо адаптироваться, либо погибнуть. Мечехвосты ( Tachypleus tridentatus ) живут в красивых, все более развитых прибрежных районах, но они остаются незащищенным видом из-за отсутствия данных об их популяциях и экологии.Чтобы исправить это, Билли Кит Юэ Кван из Городского университета Гонконга изучает движения, привычки и ареал молоди мечехвоста. Он представил это вызывающее воспоминания изображение мечехвоста посреди высокоразвитого района Гонконга (дополнительный файл 10). Он рассказывает нам: « Снимок был сделан во время исследования домашнего полигона, используемого подростками на литоральной илистой отмели в Гонконге, где берег находится напротив в значительной степени рекультивированного международного аэропорта Гонконга и недавно построенного города Тунг Чунг. , разделенные узким водным проходом.На вершине берега находится канатная дорога Нгонг Пинг, соединяющая город Тунг Чунг и известные туристические достопримечательности, монастырь По Линь и Будду Тянь Тан ». Возможное назначение этого района в качестве заповедной зоны в будущем зависит от сбора этих данных, что подчеркивает важность экологических исследований для сохранения как окружающей среды, так и популяций. Сопоставление на этом изображении зеленеющей горы, красивого водного пути и процветающих мечехвостов с путями канатной дороги и высотными отелями резко подчеркивает степень, в которой природные ландшафты теряют свои позиции перед безжалостной силой цивилизации.

Иногда исчезновение одного вида может привести к исчезновению других. На этом снимке, сделанном Мохдом Масри бин Саранумом из Малазийского института сельскохозяйственных исследований и разработок, изображена пчела без жала, решительно несущаяся к цветку, который созрел для опыления (дополнительный файл 11). Это критический процесс, который имеет решающее значение для воспроизводства и разнообразия цветов и зависит от пчел, которые сами находятся под угрозой. Мохд Масри мудро констатирует: « В связи с сокращением численности пчел из-за пестицидов и синдрома коллапса колонии (ccd) потребность в сохранении становится все более и более важной ». Потеря пчел приведет к потере цветов и будет иметь дальнейшие последствия цепной реакции, как предсказуемые, так и неизвестные. Таким образом, усилия по сохранению пчел, сосредоточенные на пчелах, будут иметь далеко идущие последствия для многих других членов экосистемы. Глядя на это выдающееся изображение, легко понять, почему мы должны быть заинтересованы в сохранении и сохранении этих великолепных организмов и, соответственно, окружающих их экосистем.

Удивительные приспособления

Было много изображений, на которых были показаны необычные примеры приспособлений, благодаря которым организмы точно приспособлены к окружающей среде.То, как что-то выглядит или действует, может дать нам много информации об организме, в том числе о том, где он живет и чем питается. Изучая адаптацию, мы также можем вывести эволюционные силы, которые привели к выбору определенного поведения или признаков, что дает нам более глубокое понимание экологии видов.

Гималайская голубая овца ( Pseudois nayaur ) может процветать на больших высотах, потому что они приспособились к низкой доступности кислорода и скрыты от хищников своим камуфляжем (Дополнительный файл 12). Этот снимок был сделан на высоте 5600 метров над уровнем моря Кумаром Сингхом из Университета Дели, который говорит, что овцы «» исключительно хорошо лазают по высоким горам и демонстрируют отличную способность маскироваться под окружающую среду. P. nayur держатся большими группами и проявляют агрессивное территориальное поведение, и этот вид играет решающую роль в экологии окружающих бедных питательными веществами среда обитания ». На этой картинке мы видим, как овцы сливаются с ландшафтом, и мы можем представить, как они прячутся от зорких глаз снежного барса ( Uncia uncia ), главного хищника местности.

В Южной Африке длинноязычные мухи ( Prosoeca ganglbaueri ) эволюционировали вместе с цветочными трубками для нектара, из которых они питаются, и, подталкиваемые гонкой удлиненных вооружений с цветами, их хоботок может вырасти до 50 мм. в длину (Дополнительный файл 13). Майкл Уайтхед из Австралийского национального университета представил это изображение и сообщает нам, что « этот специализированный кормушка для нектара – теперь является эксклюзивным опылителем более 20 видов длинных трубчатых цветков –. Это, однако, не мешает ему грабить нектар у более коротких – трубчатых видов, таких как Agapanthus, показанный здесь. Учитывая замечательное разнообразие растений, которые стали полагаться на них как на единственных опылителей, длинные языковые мушки Южной Африки – являются поистине образцовым краеугольным камнем вида ». Изображение экстраординарной адаптации на этом великолепном изображении позволяет нам увидеть крайний пример того, что может произойти, когда эволюционные силы берут на себя управление, и позволяет нам сыграть в интеллектуальную игру, чтобы обдумать, каков может быть верхний предел длины хоботка мухи.

Способность большого бамбукового лемура ( Prolemur simus ) поедать большое количество содержащего цианид мадагаскарского гигантского бамбука ( Cathariostachys madagascariensis ) дает ему преимущество перед конкурентами, позволяя ему иметь монополию на весь источник пищи то, что недоступно другим (Дополнительный файл 14). Как описывает Пегги Бун из Университета Висконсин-Мэдисон: « В среднем этот лемур ежедневно потребляет в десять раз больше цианида, чем было бы смертельно для других млекопитающих такого же размера. Хотя еще неизвестно, как этот примат может безопасно поглощать токсины, его физиологическая адаптация позволила использовать широко доступный ресурс с небольшой конкуренцией со стороны других видов ». Мы видим любопытное лицо лемура, выглядывающего из леса, и можем удивляться физиологическим адаптациям, которые позволяют ему выживать и процветать в этой конкретной экосистеме.

Взаимодействия родителей

Эволюционный успех определяется воспроизведением и передачей генетических признаков следующему поколению.Неудивительно, что у нас было много изображений, изображающих определенные взаимодействия между родителями и их потомством.

Это изображение, представленное Альмой Росой Морено Перес из Института экологии Университета Сьюдад, Мексика, иллюстрирует, на что родители готовы пойти ради своего потомства (Дополнительный файл 15). Говорит Альма: « Это беременная Leptonycteris yerbabuenae . Эта самка перенесла своего ребенка в своем чреве от побережья Халиско до пустыни Сонора, где она встретила еще от 100 000 до 300 000 самок, чтобы родить в родильной пещере в биосферном заповеднике Пинакате и пустыне Большого Алтаря в Соноре, Мексика ». .Глядя на это изображение, можно почти почувствовать тяжелое бремя, которое эта мать несет с собой, совершая долгий путь, чтобы благополучно родить своих детенышей.

Родители также являются учителями, ответственными за воспитание самодостаточного потомства, которое часто учится посредством мимикрии, очаровательно иллюстрируемой этой работой Мишель Ахлатис из Университета Квинсленда, сделанной на острове Херон на Большом Барьерном рифе (Дополнительный файл 16). Птенец кочевой крачки выглядит так, будто пытается подражать своему гордому родителю, чье поведение станет образцом для воспитания птенца.Научиться избегать опасности — один из самых важных уроков, и Мишель объясняет, почему это жизненно важно для жизни в гнезде пизонии ( Pisonia grandis ): « Липкие плоды дерева — смертельная ловушка для неосторожной молодежи. или даже взрослые кивают. Смерть от обездвиживания настолько распространена на лесной подстилке, что ее предполагают как эволюционную стратегию дерева по удобрению почвы разлагающимся животным веществом ». Ни одна мать не хотела бы, чтобы ее птенец поддался этой трясине плодов пизонии, поэтому отрадно видеть, что этот малыш уже берет пример со своей более мудрой и опытной мамы.

Потомство требует невероятного вложения энергии и ресурсов, и его нужно особенно защищать до рождения. Поэтому иметь рядом партнера, который разделит бремя, может быть очень полезно. Равичандра Мондрети из Университета Пондичерри представляет изображение двух черных крачек, ухаживающих за своим яйцом (дополнительный файл 17). Как объясняет Равичандра: « Здесь пара по очереди насиживает и затеняет свое единственное яйцо. Яйцо будет инкубироваться примерно в течение 29   дней.В этот период птица внимательна более 95% времени, насиживая, когда прохладно, и затеняя, когда жарко ». Партнерство и сотрудничество матери и отца имеют решающее значение для выживания яйца, и один человек не может справиться с изнурительным графиком инкубации. Напротив, мать эвригалинной мозамбикской тиляпии ( Oreochromis mossambicus ) может действовать как одиночный агент, инкубируя оплодотворенные яйца во рту для их защиты (Дополнительный файл 18). Этот снимок, сделанный Андре П. Силом из Гавайского университета, ярко подчеркивает хрупкость молодого отпрыска перед лицом (буквально) гораздо более крупной матери и указывает на то, почему родительская защита стала такой широко распространенной адаптацией.

Разнообразие красок

Природа взрывается красками, и было несколько поразительных представлений, отражающих красоту и разнообразие оттенков, встречающихся в разных средах, от глубин океана до лесов.

Глубокий насыщенный цвет этих литоральных водорослей был сфотографирован Леви Помпермайером Мачадо из Федерального университета Эспириту-Санту (Дополнительный файл 19).Он утверждает: « Следует отметить экологическое значение и хрупкость макроводорослей. Однако она может превратиться в одну из самых динамичных и сложных экосистем, обеспечивающих прекрасное природное зрелище ». Цвета и текстуры на этом изображении бросаются в глаза, и мы очарованы тем фактом, что даже водоросли могут быть красивыми.

Точно так же множество ярких цветов, встречающихся в холодных садах Южной Австралии, демонстрируют разнообразие этого сообщества, поражая нас своим великолепием (Дополнительный файл 20). Даниэль Горман из Университета Сан-Паулу сделал этот снимок «секретных садов Южной Австралии» и поясняет: « Этот снимок был сделан под пристанью залива Стенхаус на изрезанном побережье полуострова Йорк, Австралия. Красивая и хрупкая корзинчатая звезда ( Astroboa ernae ) делит пилон с колонией голубых асцидий ( Clavelina molluccensis ), губками, бурыми и красными водорослями, а также множеством других видов ». Множество цветов на этом изображении отражают уровень биоразнообразия водного сада и служат маркером сложности этой подводной экосистемы.

Вернувшись на сушу, запутанная паутина трубчатого паука ( Ariadna sp.) находится в скоплении мохообразных, которые создают ослепительную мозаику (Дополнительный файл 21). Наш занявший второе место Бернардо Сегура сделал этот снимок в Альтос-де-Кантилана в Чили и сказал нам: « Это место является зоной высокого разнообразия и высокого эндемизма мохообразных ». Это разнообразие прекрасно запечатлено на этой фотографии, наряду с очень сложной паутиной, встроенной в растения.

Эта роща баобабов ( Adansonia grandidieri ) окружена мелководной лужей с ярко-фиолетовыми лилиями, акцентирующими пейзаж (Дополнительный файл 22).Кэтрин М. Эверсон из Музея Университета Аляски описывает свое изображение: « Эти деревья являются эндемиками Мадагаскара и образуют поразительный пейзаж, который привлекает путешественников со всего мира. Территория окружена зарослями мелководья, заполненными лилиями ”. Цветы выделяются на фоне темной воды, позволяя нам восхищаться их великолепным цветом и напоминая нам, что наша земля — это драгоценное сокровище, которое нужно беречь и беречь.

И, наконец…

Мы хотели бы оставить вас с этим изображением экологических исследований в действии.Эта фотография ядовитой лягушки с блестящими бедрами ( Allobates femoralis ), отец которой перевозит головастиков с устройством слежения, была сделана Андрюсом Пашуконисом с кафедры когнитивной биологии Венского университета (дополнительный файл 23). Говорит Андриус: « Мы изучаем модели движения (куда они идут) и механизмы ориентации (как они ориентируются) ядовитых лягушек в Амазонке. Мы используем миниатюрные устройства слежения для количественной оценки моделей движения этих маленьких лягушек в полевых условиях.   Наши результаты показывают сложную экологию движения и указывают на высокоразвитую способность к пространственному обучению у ядовитых лягушек. На этой фотографии вы видите одного из лягушек-самцов, которого отслеживают на нашем полевом участке во Французской Гвиане, когда он несет свое потомство к воде ». Мы видим следящее устройство на лягушке и сразу же получаем более глубокое представление об экологических исследованиях и инструментах, используемых для их проведения.

Редактор раздела Дэвид Хьюз также поделился своими мыслями: « Это мне очень нравится, так как показывает, как мы, поведенческие экологи, становимся лучше. ”

Этот конкурс изображений, безусловно, является убедительным доказательством того, что экологи уже являются удивительными, любознательными и талантливыми людьми и что их трудолюбие и энтузиазм вносят положительный вклад в образовательные и природоохранные усилия. В конце концов, мы все должны жить в одном доме, поэтому изучение глубины и сложности экологических взаимодействий не только дает нам информацию, помогающую понять наш мир, но и ценить его.

Мы надеемся, что вам понравились эти изображения, и что красота и чудеса, запечатленные на них, вдохновили вас увидеть мир в новом свете, с возросшим осознанием и признательностью.

14 замечательных фотографий с конкурса BMC Ecology Image Competition 2018

BMC Ecology Image Competition отмечает лучшие фотографии и изображения на тему экологии, от животных в их естественной среде обитания до экосистем, которые они называют домом.

Конкурс открыт для любого члена академического учреждения и оценивается командой редакторов секций BMC Ecology с приглашенным судьей профессором Чжиганом Цзяном из Китайской академии наук, которые делятся своим опытом в области биологии и экологии.Победителями стали не только отличные фотографии, но и важные экологические проблемы, такие как биоразнообразие или важность сохранения.

Вот победители, призеры и получившие высокую оценку изображения конкурса этого года. Вы можете узнать больше о конкурсе на сайте bmcecol.biomedcentral.com.

Абсолютный победитель

Загадочная яснокрылая бабочка Hypomenitis enigma (Nymphalidae: Ithomiini):  Marianne Elias (Франция)

© Marianne Elias (Institut de Systématique, Evolution, Biodiversité, CNRS, MNHN, Университет Сорбонны, Франция)

Первое место

Мое сокровище!: Пилар Олива Видаль (Испания)

© Пилар Олива Видаль (Университет Лериды – ETSEA, Испания)

Второе место

Голодные дюгони не умеют вести себя за столом: Маттео Сантон (Германия)

© Matteo Santon (Университет Тюбингена, Германия)

Победитель в категории: Поведенческая и физиологическая экология

Дом на руках у матери: Arnaud Badiane (Франция)

© Arnaud Badiane (iEES-Paris, Университет Сорбонна, Париж, Франция)

Победитель в категории: Сохранение экологии и биоразнообразия

Маленькие сокровища степей:  Пилар Олива Видаль (Испания)

© Пилар Олива Видаль (Университет Лериды – ETSEA, Испания)

Победитель в категории: Сообщество, население и макроэкология

Луговая коричневая и одиночная пчела: William Mills

© William Mills (Университет Брайтона, Великобритания)

Победитель в категории: Ландшафтная экология и экосистемы

Вулкан Килауэа: Sabrina Koehler (Германия)

© Сабрина Келер (Кильский университет, Германия)

Победитель в категории: Выбор редакции

Небольшие мосты: Darko Davor Cotoras Viedma (США)

© Darko Davor Cotoras Viedma (Калифорнийская академия наук, США)

Высокая оценка

© Arnaud Badiane (iEES-Paris, Университет Сорбонна, Париж, Франция)

Высокая оценка

Давид Костантини (Национальный музей естественной истории, Париж, Франция)

Высокая оценка

© Джозеф Дубровски (Департамент молекулярной биологии растений, Институт биотехнологии, Национальный автономный университет Мексики)

Высокая оценка

© Jorge Enrique García Melo (Grupo de Investigacion en Zoología, Universidad del Tolima)

Высокая оценка

© Найден Чакаров (Кафедра поведения животных, Билефельдский университет, Германия)

Высокая оценка

© Марта Колановска (Университет Лодзи, Польша)

Следите за новостями Science Focus в Twitter, Facebook, Instagram   и Flipboard

Экология vs.

Наука об окружающей среде: в чем разница?

Когда дело доходит до изучения естественных наук, количество дисциплин поистине огромно. Есть некоторые более широкие дисциплины и другие, которые более специфичны для определенных областей обучения.

Одна из таких областей науки, в которой может быть некоторая неясность, касается экологии и науки об окружающей среде. Между этими двумя областями, безусловно, есть сходство, но есть и некоторые важные различия, на которые следует обратить внимание.Давайте рассмотрим сходства и различия между экологией и наукой об окружающей среде.

Что такое наука об окружающей среде?

Давайте начнем с более широкой картины науки об окружающей среде. Как междисциплинарная академическая область наука об окружающей среде объединяет концепции биологических, физических и химических взаимодействий в окружающей среде.

Несколько конкретных областей науки могут быть отнесены к науке об окружающей среде, в том числе:

• Экология
• Биология
• Физика
• Химия
• Зоология
• Минералогия
• Океанография
• Геология

 

Наука об окружающей среде принимает во внимание все эти дисциплины и исследует, как каждая из них связана с окружающей средой и друг с другом. В нем также рассматриваются как естественные, так и искусственные проблемы, с которыми ранее и в настоящее время сталкиваются различные среды Земли, а также обсуждения и теории о том, как можно разработать и реализовать решения этих проблем.

Что такое экология?

Экологию как отрасль биологии можно определить как концентрацию в рамках более широкой области наук об окружающей среде. Экология в первую очередь изучает, как живые организмы взаимодействуют друг с другом и с окружающей их физической средой.

Существует четыре основных уровня экологии. К ним относятся

• Организмы
• Население
• Сообщество
• Экосистема

 

Таким образом, экология представляет собой область с более узкой направленностью по сравнению с широким спектром дисциплин в науке об окружающей среде. В частности, экология стремится понять важные связи между растениями и животными, а также среду обитания, в которой эти организмы встречаются, и то, как они ведут себя в этой среде. Среду, состоящую как из живых организмов, так и из неживых компонентов, часто называют экосистемой. Есть много факторов, которые составляют экосистему и то, как организмы взаимодействуют с окружающей средой, и изучение экологии внимательно изучает эти факторы.

Например, эколог может изучать что-то от простого, например, как бактерии размножаются в аквариуме, до сложных факторов, действующих среди многих животных и растительности в тропическом лесу. Независимо от среды, всегда что-то происходит или меняется, а также причина, вызывающая эти изменения.

Изучение программы экологического образования Университета Святого Лео

Университет Святого Лео предлагает степень бакалавра биологии со специализацией в области экологии. В этой программе учащиеся узнают, как различные виды взаимодействуют друг с другом и с окружающей средой, образуя сложные естественные сообщества.

Примеры курсов этой программы экологического образования включают:

• Общественная экология
• Эволюция
• Химия окружающей среды
• Экология водно-болотных угодий
• Восстановление экологии
• Океанография

 

Курсы, предлагаемые в рамках этой программы, основаны на концепции практического опыта посредством «обучения на практике». Учебная программа помогает учащимся узнать о различных организмах и окружающей среде, фактически проводя в них время, наблюдая за уникальными взаимодействиями в игре. От занятий, на которых студенты катаются на каноэ по близлежащему озеру Ховита, до пеших прогулок и проведения исследований в заповедниках дикой природы до изучения морской жизни за границей, преподаватели, которые преподают в рамках этой программы на получение степени в области экологии, основанной на биологии, в полной мере используют каждую возможность сделать окружающую среду основным аспект опыта обучения. Это лишь одна из многих программ на получение степени, предлагаемых Университетом Святого Лео, которые основаны на практическом и экспериментальном обучении, помогая студентам получить реальное представление об области обучения, которую они изучают.

Узнайте больше о биологии со специализацией на странице программы получения степени в области экологии, чтобы узнать, подходит ли вам программа получения степени в области экологии в Университете Святого Лео.

Как будут выглядеть наши экологичные дома будущего? | Окружающая среда

Пока мы спорим о тепловых насосах и розетках для зарядки электромобилей здесь, в Великобритании, нельзя отрицать, что большинству наших домов предстоит пройти долгий путь, чтобы стать экологически чистыми.

Чтобы достичь нуля, нам придется изменить способ отопления наших домов.Способ их построения, вероятно, тоже придется изменить. Возможно, вездесущий приземистый кирпичный загородный дом уйдет в прошлое. Будем надеяться, что так же будет и с нашей викторианской системой труб, а для тех, кто арендует, — с нашими древними котлами, которые издают неприятный шум.

Мы поговорили с экспертами Центра альтернативных технологий (CAT), чтобы узнать, как может выглядеть экологически чистый дом будущего.

Дом на земном корабле в Нью-Мексико. Фотография: Рикардо ДеАратанья/Los Angeles Times/Getty Images

Дизайн для солнца

Если вам посчастливилось начать с нуля, вы можете сразу правильно использовать солнце, ориентируя свой дом так, чтобы большую часть света и тепла. Футуристические дома на земных кораблях, построенные Майклом Рейнольдсом в Нью-Мексико в 1970-х годах, были построены под углом к ​​солнцу, что максимизировало приток солнечного света — собирая тепло в атриуме спереди, а толстая тепловая масса стен затем регулировала температуру внутри. . Использование солнца для свободного света и тепла означает, что вам также придется подумать о тени как части дизайна.

Дом тоже должен быть построен по эффективным стандартам. CAT рекомендует строить или модернизировать дома в соответствии со стандартами AECB или Passivhaus.По сути, это означает, что дом будет иметь максимальную изоляцию, чтобы снизить потребление энергии.

Графика

Материалы

В идеальном мире дома можно было бы строить из натуральных продуктов, которые по мере роста улавливают углерод из воздуха, таких как конопля, древесное волокно, солома и другие травы. Особенно стильный пример дома из конопли можно найти в Кембриджшире, где спроектировавшие его архитекторы хвастаются тем, что он сделан из растения, которое растет вокруг него. Дом под названием «Плоский дом» на ферме Марджент построен из дерева, заполненного мульчей из конопли.

Но если вам это не по душе, есть еще одна отличная возможность — использовать переработанные материалы — кирпич, камень, стекло. Все чаще используются необожженные глиняные кирпичи, которые оставляют сохнуть естественным путем, а не нагревают в печи. Практически все лучше бетона, который является одним из самых углеродоемких материалов на планете.

Энтузиасты природы и борцы за климат в европейских городах также лоббируют в своих местных органах власти разрешение на строительство «зеленых крыш» на зданиях, которые способствуют изоляции и могут улучшить биоразнообразие.В Великобритании для этого не требуется разрешение на строительство, но лучше всего обратиться к опытному строителю, чтобы убедиться, что ваша крыша подходит.

Тепловой насос. Фотография: Octopus Energy/PA

Отопление и энергия

То, как мы питаем и обогреваем наши дома, обычно является одним из самых больших факторов, влияющих на углеродный след домохозяйства. Если это подходит для нужд дома, CAT предлагает солнечную воду для нагрева горячей воды, особенно для больших домохозяйств (например, три или четыре человека, стирающих ежедневно).

Тепловые насосы, которые берут тепло из земли или воздуха снаружи, представляют собой низкоуглеродный способ отопления дома. В настоящее время правительство предлагает к 2028 году ежегодно устанавливать 600 000 тепловых насосов. Следует ли немедленно заменить хорошо работающий котел? Если вашим единственным приоритетом является сокращение выбросов углерода, то Ян Розенов из проекта Regulatory Assistance Project подсчитал цифры и пришел к положительному ответу: экономия от теплового насоса перевешивает воплощенные выбросы углерода при его производстве.Однако насосы чрезвычайно дороги.

Как насчет собственного производства энергии? Если возможно иметь солнечные фотоэлектрические элементы, которые можно интегрировать в крышу на этапе строительства или реконструкции, это идеально. CAT отмечает, однако, что ветровая и гидроэнергетика лучше в качестве проектов на уровне сообщества, в которые местное сообщество могло бы инвестировать.

Переход на светодиоды. Фотография: Мартин Годвин/The Guardian

Эффективность

Теперь у нас есть хорошая энергия, и мы не хотим тратить ее впустую.Умные счетчики действительно могут улучшить использование энергии, но также стоит подумать о том, как вы используете свой дом. Тщательно запрограммируйте время вашего термостата и полностью выключите радиаторы в комнатах, которые используются меньше, например.

Энергосберегающее освещение должно быть установлено по всему дому. И главное изоляция. Светодиодные лампы чрезвычайно эффективны, а новое поколение предлагает гораздо более широкие настройки, чем исходные резкие цвета.

Надлежащая изоляция во всех точках имеет решающее значение, чтобы наши протекающие здания снова не выпускали обратно всю энергию.То же самое касается вашей воды. Водосберегающие краны и душевые лейки — хороший способ сократить расход воды до минимума, плюс есть разумные идеи, например, использовать для мытья посуды чашу вместо крана.

Транспорт

Местоположение, местоположение. Выбор хорошего места для жизни включает в себя продумывание транспортного сообщения, чтобы вы могли свести к минимуму использование автомобиля (если он у вас есть) и вместо этого использовать велосипед или общественный транспорт.

Сообщество

Эксперты рекомендуют сообщество экологически чистых домов, чтобы можно было обмениваться идеями, а единомышленники могли делиться транспортом и ресурсами.Энергетические проекты сообщества могут стать хорошим способом для местных групп как сократить счета, так и уменьшить свой углеродный след. В настоящее время политики настаивают на том, чтобы местным энергетическим схемам было разрешено производить собственное электричество; на данный момент вся произведенная энергия должна быть продана обратно в сеть, а не использоваться напрямую для обогрева домов. Источники энергии ветра и гидроэлектроэнергии в настоящее время находятся в разработке для некоторых сообществ, которые надеются иметь возможность управлять целыми деревнями за счет поставляемой чистой энергии.

Экологическая засуха | Drought.gov

Что такое экологическая засуха?

Засухи и другие стихийные бедствия были частью естественных процессов Земли с незапамятных времен. Растения, животные и экологические системы адаптировались и эволюционировали с учетом этих опасностей. Когда экосистемы выходят за пределы своей способности к адаптации, они могут пересекать критические пороги, что приводит к временным или постоянным изменениям в их составе, структуре и/или функционировании в локальном или ландшафтном масштабе.Уязвимость природных систем противостоять засухе или адаптироваться к ней зависит от чувствительности системы, ее подверженности опасностям и ее способности адаптироваться и восстанавливаться после засухи.

Экологическая засуха — это «эпизодический дефицит воды, который выводит экосистемы за пределы порога уязвимости, влияет на экосистемные услуги и вызывает обратную связь в природных и/или антропогенных системах» (Crausbay et al. 2017). Примеры воздействия засухи на экологические системы могут включать:

• Снижение роста растений в течение сезона или постоянно
• Сокращение или исчезновение местных видов
• Переходы на уровне ландшафта, такие как преобразование лесов в нелесную растительность, что, в свою очередь, может уменьшить задержку воды в почвах
• Пресноводные экосистемы могут изменить режим стока, повысить температуру воды и ухудшить качество воды, что может привести к гибели рыбы, ограничению возможностей для отдыха и уменьшению производства гидроэлектроэнергии.

Экологическая засуха может быть вызвана природными явлениями, такими как отсутствие осадков или потепление, и может привести или усугубиться из-за многочисленных конкурирующих требований к существующим ограниченным запасам воды. Таким образом, решения о землепользовании и распределении воды могут спровоцировать или усугубить экологическую засуху; например, модификация гидрологических процессов для хранения воды до засухи может уменьшить доступность воды для экосистем.

Согласно недавнему исследованию, крупные крупномасштабные экологические изменения «становятся все более обычным явлением, поскольку антропогенное изменение климата приводит к более экстремально высоким температурам, большей потребности в испарении («более жаждущая» атмосфера), более быстрому началу, большей продолжительности и изменению времени засухи. которые пересекают экологические пороги, e.g., Smith [2011a, 2011b] and Allen et al.», создавая «новые формы засухи… во всем мире, бросая вызов нашей способности предвидеть последствия засухи и справляться с ними» (Crausbay et al. 2020).

Экология человека | Колледж сельского хозяйства, науки и технологий ДГУ

Департамент экологии человека, подразделение Колледжа сельского хозяйства и смежных наук, поддерживает и продвигает миссию Университета по предоставлению земли, которая заключается в превосходном обучении, исследованиях и информационно-просветительской деятельности.Департамент предлагает профессиональные программы, предназначенные для подготовки студентов к будущей академической и карьерной карьере, а также технические курсы, предназначенные для развития практических производственных и управленческих навыков.

ПРОФИЛЬНЫЕ ПРОФИЛИ   

Познакомьтесь с нашими высококвалифицированными преподавателями, которые посвящают свое время своей работе и своим ученикам. 98 % преподавателей нашего факультета имеют высшие степени в соответствующих дисциплинах, и многие из них сотрудничают в исследовательских партнерствах.

Профили преподавателей

 Помещения

Кафедра оснащена учебной пищевой лабораторией, в которой студенты получают практический опыт. Студенты развивают навыки планирования диеты и разработки новых продуктов. Foods Lab содержит оборудование для приготовления и органолептической оценки пищевых продуктов. Секция органолептической оценки лаборатории содержит специализированные тележки, которые используются для оценки продуктов, приготовленных в лаборатории. Компьютерная лаборатория анализа питательных веществ, примыкающая к лаборатории пищевых продуктов, используется для расчета питательных веществ в диетах и рецептах.

Лаборатория исследований текстиля и одежды оснащена самым современным оборудованием.Студенты развивают навыки проектирования и разработки новых продуктов.

Оборудование Gerber Computer Aid Design (CAD) — это современное оборудование, которое помогает учащимся развивать навыки проектирования и разработки продуктов.

Службы поддержки исследований включают университетскую библиотеку и вычислительную комнату с доступом в Интернет.

Охват

Департамент экологии человека в партнерстве с Совместными программами расширения DSU проводит информационно-просветительские мероприятия, направленные на распространение результатов исследований и полезной информации среди жителей штата Делавэр. Главным среди этих мероприятий является молодежный семинар по кулинарии и консультированию по вопросам питания для старшеклассников. Семинар по кулинарии дает учащимся возможность получить знания о безопасности пищевых продуктов и кухне, а также научиться готовить питательные и вкусные блюда.

Студенческие организации

Кафедра помогает студентам развиваться как в профессиональном, так и в социальном плане посредством участия в студенческих организациях. Перечисленные ниже организации позволяют вам лучше узнать своих сокурсников и других специалистов в вашей области.Клуб модного мерчандайзинга организует несколько экскурсий в центры моды в США и показы мод в кампусе DSU.

• Клуб модного мерчандайзинга
• Студенческое отделение Америки
• Ассоциация семейных и потребительских наук
• Студенческая ассоциация диетологов Клуб здорового питания

Как четыре закона экологии помогают решать проблемы

Экология – это изучение отношений и процессов, связывающих живые существа с физической и химической средой.  Волнующе, правда?

В книге 1971 года “Замыкание круга” Барри Коммонер дает нам ясный и понятный пример того, что на самом деле означает экология , будучи одним из первых, кто забил тревогу в связи с надвигающимся экологическим кризисом. (Хотя «Безмолвная весна» Рэйчел Кэрон, безусловно, претендует на то, чтобы внедрить экологическую мысль в массовое сознание.)

Жизнь простолюдина была посвящена тому, чтобы помочь людям увидеть преимущества экологического мышления :

Экология еще не разработала в явном виде связных, упрощающих обобщений, примером которых могут служить, скажем, законы физики.Тем не менее, есть ряд обобщений, которые уже очевидны в том, что мы теперь знаем об экосфере, и которые могут быть организованы в своего рода неформальный набор законов экологии.

Далее он излагает четыре основных и непреложных закона экологии (которые прекрасно дополняют «Три фильтра» Гаретта Хардина). Принципы описывают красивую сеть жизни на Земле.

Первый закон экологии: все связано со всем остальным

Отражает наличие сложной сети взаимосвязей в экосфере: между различными живыми организмами, а также между популяциями, видами и отдельными организмами и их физико-химическим окружением.

Тот факт, что экосистема состоит из нескольких взаимосвязанных частей, которые воздействуют друг на друга, имеет несколько удивительных последствий. Нашей способности изображать поведение таких систем в значительной степени способствовало развитие кибернетики, еще более недавнее, чем экология. Мы обязаны основной концепцией и самим словом изобретательному уму покойного Норберта Винера.

Слово «кибернетика» происходит от греческого слова «рулевой»; он связан с циклами событий, которые направляют или управляют поведением системы.Рулевой является частью системы, которая также включает в себя компас, руль и корабль. Если корабль отклоняется от выбранного курса компаса, изменение проявляется в движении стрелки компаса. Наблюдаемое и интерпретируемое рулевым это событие определяет последующее: рулевой поворачивает руль, который возвращает корабль на первоначальный курс. Когда это происходит, стрелка компаса возвращается в исходное положение по курсу, и цикл завершается. Если рулевой поворачивает руль слишком далеко в ответ на небольшое отклонение стрелки компаса, избыточное качание корабля отображается на компасе, что сигнализирует рулевому исправить свою чрезмерную реакцию обратным движением.Таким образом, работа этого цикла стабилизирует курс корабля.

Совершенно аналогичным образом стабилизирующие кибернетические отношения встраиваются в экологический цикл. Рассмотрим, например, экологический круговорот пресной воды: рыба — органические отходы — бактерии распада, неорганические продукты — водоросли — рыба. Предположим, что из-за аномально теплой летней погоды наблюдается бурный рост водорослей. Это истощает запас неорганических питательных веществ, так что два сектора круговорота, водоросли и питательные вещества, выходят из равновесия, но в противоположных направлениях. Действие экологического цикла, как и у корабля, вскоре приводит ситуацию в равновесие. Ибо избыток водорослей увеличивает легкость, с которой рыба может ими питаться; это уменьшает популяцию водорослей, увеличивает производство рыбных отходов и в конечном итоге приводит к увеличению уровня питательных веществ при разложении отходов. Таким образом, уровни водорослей и питательных веществ имеют тенденцию возвращаться к исходному сбалансированному положению.

В таких кибернетических системах курс поддерживается не жестким контролем, а гибкостью.Таким образом, корабль не движется неуклонно по своему пути, а фактически следует за ним в волнообразном движении, которое одинаково отклоняется в обе стороны от истинного курса. Частота этих колебаний зависит от относительных скоростей различных шагов в цикле, таких как скорость, с которой корабли реагируют на руль.

Экологические системы демонстрируют сходные циклы, хотя они часто маскируются последствиями ежедневных или сезонных изменений погоды и факторов окружающей среды.

[…]

Динамическое поведение кибернетической системы, например частота ее собственных колебаний, скорость ее реакции на внешние изменения и общая скорость ее работы, зависят от относительных скоростей составляющих ее шагов.В корабельной системе стрелка компаса колеблется за доли секунды; реакция рулевого занимает несколько секунд; корабль отвечает в течение нескольких минут. Эти различные времена реакции взаимодействуют, создавая, например, характерную частоту колебаний корабля вокруг его истинного курса.

[…]

Экосистемы значительно различаются по своим характеристикам скорости и, следовательно, сильно различаются по скорости, с которой они реагируют на изменение ситуации или приближаются к точке краха.

[…]

Количество стресса, которое экосистема может поглотить, прежде чем она рухнет, также является результатом ее различных взаимосвязей и их относительной скорости реакции. Чем сложнее экосистема, тем успешнее она может противостоять стрессу. … Большинство экосистем настолько сложны, что циклы не являются простыми круговыми путями, а пересекаются ответвлениями, образуя сеть или ткань взаимосвязей. Подобно сети, в которой каждый узел соединен с другими несколькими нитями, такая ткань лучше сопротивляется схлопыванию, чем простой неразветвленный круг нитей, который, если его где-нибудь перерезать, рвется целиком.Загрязнение окружающей среды часто является признаком того, что экологические связи прервались, а экосистема была искусственно упрощена и стала более уязвимой для стресса и окончательного разрушения.

Характеристики обратной связи экосистем приводят к процессам усиления и интенсификации значительных масштабов. Например, тот факт, что в пищевых цепях мелкие организмы поедаются более крупными, а последние — еще более крупными, неизбежно приводит к концентрации определенных компонентов окружающей среды в телах наиболее крупных организмов, стоящих на вершине пищевой цепи.Меньшие организмы всегда демонстрируют гораздо более высокую скорость метаболизма, чем более крупные, так что количество их пищи, которое окисляется по сравнению с количеством, включенным в тело организма, таким образом, больше. Следовательно, животное, находящееся на вершине пищевой цепи, зависит от потребления неизмеримо большей массы тел организмов, находящихся ниже по пищевой цепи. Следовательно, любой неметаболизированный материал, присутствующий в низших организмах этой цепи, будет концентрироваться в теле высшего.…

Все это вытекает из простого факта об экосистемах — все связано со всем остальным: система стабилизируется своими динамическими самокомпенсирующими свойствами; те же самые свойства, если их перенапрячь, могут привести к драматическому коллапсу; сложность экологической сети и присущая ей скорость оборота определяют, насколько она может подвергаться стрессу и как долго без разрушения; экологическая сеть является усилителем, так что маленькое возмущение в одной сети может иметь большие отдаленные последствия с большой задержкой.

Второй закон экологии: все должно куда-то идти

Это, конечно, просто несколько неформальное переформулирование основного закона физики — материя неразрушима. Применительно к экологии закон подчеркивает, что в природе не существует такого понятия, как «отходы». В каждой природной системе то, что выделяется одним организмом в виде отходов, поглощается другим организмом в качестве пищи. Животные выделяют углекислый газ в виде отходов дыхания; это важное питательное вещество для зеленых растений.Растения выделяют кислород, который используется животными. Органические отходы животных питают бактерии гниения. Их отходы, неорганические материалы, такие как нитраты, фосфаты и углекислый газ, становятся питательными веществами для водорослей.

Настойчивые попытки ответить на вопрос «Куда это девается?» может дать удивительное количество ценной информации об экосистеме. Возьмем, к примеру, судьбу предмета домашнего обихода, который содержит ртуть — вещество с серьезными экологическими последствиями, появившееся совсем недавно.Сухая батарея, содержащая ртуть, покупается, используется до полного истощения, а затем «выбрасывается». Но где это на самом деле? Сначала его помещают в контейнер для мусора; это собирается и отправляется в мусоросжигательный завод. Здесь ртуть нагревается; при этом образуются пары ртути, которые выбрасываются дымовой трубой мусоросжигателя, а пары ртути токсичны. Пары ртути переносятся ветром и в конце концов выносятся на землю дождем или снегом. Попадая, скажем, в горное озеро, ртуть конденсируется и опускается на дно.Здесь на него воздействуют бактерии, которые превращают его в метилртуть. Он растворим и усваивается рыбой; поскольку она не метаболизируется, ртуть накапливается в органах и мясе рыбы. Человек ловит и съедает рыбу, и ртуть откладывается в его органах, где она может быть вредной. И так далее.

Это эффективный способ проследить экологический путь. Это также отличный способ противодействовать распространенному мнению, что то, что считается бесполезным, просто «уходит», когда его выбрасывают.Ничто не «уходит»; она просто переносится с места на место, превращается из одной молекулярной формы в другую, воздействуя на жизненные процессы любого организма, в котором она на время поселяется. Одна из главных причин нынешнего экологического кризиса заключается в том, что огромное количество материалов было извлечено из земли, преобразовано в новые формы и выброшено в окружающую среду без учета того, что «все должно куда-то деваться». Результатом слишком часто является накопление вредных количеств материала в местах, где в природе они неуместны.

Третий закон экологии: природа знает лучше

По моему опыту, этот принцип, скорее всего, встретит значительное сопротивление, поскольку он противоречит глубоко укоренившейся идее об уникальной компетентности человека. Одной из наиболее распространенных особенностей современных технологий является представление о том, что они предназначены для «улучшения природы» — предоставления пищи, одежды, жилья, средств общения и самовыражения, превосходящих те, что доступны человеку в природе.Говоря откровенно, третий закон экологии утверждает, что любое серьезное антропогенное изменение в природной системе, скорее всего, нанесет ей вред. Это довольно резкое утверждение; тем не менее, я считаю, что это имеет большое значение, если понимать его в правильно определенном контексте.

Я счел полезным пояснить этот принцип с помощью аналогии. Предположим, вам нужно открыть заднюю крышку часов, закрыть глаза и ткнуть карандашом в открытые работы. Почти верным результатом будет повреждение часов.Тем не менее, этот результат не является абсолютно определенным. Существует некоторая конечная вероятность того, что часы были не отрегулированы и случайный толчок карандаша произвёл точное изменение, необходимое для их улучшения. Однако такой исход крайне маловероятен. Спорный вопрос: почему? Ответ очевиден: за часами стоит очень значительный объем того, что технологи сейчас называют «исследованиями и разработками» (или, более привычно, «НИОКР»). Это означает, что на протяжении многих лет многочисленные часовщики, каждый из которых учился у своего предшественника, опробовали огромное разнообразие подробных механизмов часовых механизмов, отказались от тех, которые несовместимы с общей работой системы, и сохранили лучшие черты.В сущности, часовой механизм в том виде, в каком он существует сейчас, представляет собой очень ограниченный набор из огромного разнообразия возможных комбинаций составных частей единственной организации часового механизма. Любое случайное изменение, сделанное в часах, скорее всего, попадет в очень большой класс непоследовательных или вредных механизмов, которые были опробованы в прошлом опыте изготовления часов и отброшены. В качестве закона часов можно сказать, что «часовщик знает лучше».

Существует близкая и очень важная аналогия в биологических системах.Можно вызвать определенный диапазон случайных, наследственных изменений в живом существе, воздействуя на него агентом, таким как рентгеновское облучение, которое увеличивает частоту мутаций. Как правило, облучение рентгеновскими лучами увеличивает частоту всех мутаций, которые наблюдались, хотя и очень редко, в природе и поэтому могут рассматриваться как возможные изменения. Что важно для наших целей, так это универсальное наблюдение, что, когда частота мутаций увеличивается с помощью рентгеновских лучей или других средств, почти все мутации вредны для организмов, и подавляющее большинство настолько вредны, что убивают организм до того, как он полностью исчезнет. сформировался.

Четвертый закон экологии: бесплатного обеда не бывает

По моему опыту, эта идея оказалась настолько полезной для экологических проблем, что я позаимствовал ее из ее первоисточника, экономики. «Закон» основан на истории, которую любят рассказывать экономисты, о богатом нефтью властителе, который решил, что его новое богатство нуждается в руководстве экономической науки. Соответственно, он приказал своим советникам под страхом смерти издать набор томов, содержащих всю экономическую мудрость.Когда пришли тома, владыка не терпел и снова издал приказ — свести все экономические знания в один том. История продолжается в том же духе, как и подобные истории, до тех пор, пока от советников не потребуется, если они хотят выжить, свести всю совокупность экономической науки к одному предложению. Отсюда и закон о «бесплатных обедах».

В экологии, как и в экономике, закон предназначен для того, чтобы предупредить, что любая выгода достигается ценой определенных затрат. В некотором смысле этот экологический закон воплощает в себе предыдущие три закона.Поскольку глобальная экосистема представляет собой связанное целое, в котором ничего нельзя ни приобрести, ни потерять и которое не подлежит всеобщему улучшению, все, что извлечено из него человеческими усилиями, должно быть заменено. Уплаты этой цены нельзя избежать; это можно только отсрочить. Нынешний экологический кризис является предупреждением о том, что мы слишком долго медлили.

Чтобы вы не думали, что все это научно, Commoner заканчивает ссылкой на классическую литературу:

“ Многое о взаимодействии физических  особенностей окружающей среды и населяющих ее существ можно узнать у Моби Дика.

***

Все еще заинтересованы? Проверьте эти связанные сообщения:

Гаррет Хардин о трех фильтрах, необходимых для размышления о проблемах — «Цель этих ментальных фильтров — понимать реальность, улучшая нашу способность оценивать заявления экспертов, промоутеров и убеждений всех мастей».

Добавить комментарий Отменить ответ

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Комментарий *

Имя *

Email *

Сайт