Развитие и современное состояние функциональной зоологии и ее задачи на современном этапе развития общества
В.Л. Булахов, А.Е. Пахомов
Днепропетровский национальный университет, Днепропетровск, Украина
Развитие функциональной зоологии сопряженно связано с общей и частной зоологией и экологией. Первоначально вопросы функциональной зоологии входили в разделы классической зоологии, отражающей определение полезности отдельных групп животных в природе и народном хозяйстве, где основное внимание уделялось их трофике с характеристикой наличия в питании вредных, полезных и так называемых нейтральных видов биоты. На основе превалирования в составе трофических объектов различных видов животных и растений делались выводы о полезности его как в природных, так и в антропогенных системах. Параллельно с этим большое внимание уделялось определению значения животных для самого человека как переносчиков инфекционных и паразитарных заболеваний. Однако, показывая важную роль животных в борьбе с различными вредителями сельского хозяйства и распространении заболеваний, эти исследовательские моменты не могли отражать значение их в общем проявлении функций экосистем и являлись лишь накопительным фактом в дальнейшем развитии раздела функциональной зоологии – участия животных в продукционных процессах. Начало развитию функциональной зоологии было положено классическими исследованиями Ч.Дарвина о роли дождевых червей в образовании и функции одного из важнейших блоков экосистем – почвы. Эти начала были активно подхвачены и успешно развивались в работах русских исследователей по определению роли разных обитателей почвенного покрова в его развитии еще в конце 19 века (И.Леваковский, В.В.Докучаев, И.И.Мечников). Этими работами было определено не только наличие полезности в деятельности животных, но и их участие как компонентов сложных биогеоценотических процессов в естественных системах, отвечающих за определенные функции экосистемы. Почти одновременно с этим направлением началось развитие идей о сообществах как функциональных единиц систем.
В 1877 году немецкий натуралист К.Мебиус на основе изучения устричных банок впервые обратил внимание на наличие закономерного сочетания организмов в определенных условиях, создающих цельный функциональный блок, названный им биоценозом. В знаменитых работах В.Шелфорда (1913) и С.А.Зернова (1913) эти идеи были развиты при характеристике сообществ наземных и водных экосистем.
Со средины тридцатых и начала сороковых годов развился принципиально новый подход в изучении природы – так называемый системный подход, начало которому положили в 1935 г. англичанин А.Тэнсли, выдвинувший понятие об экосистемах и в 1942 г. В.Н.Сукачев, развивший учение о биогеоценозе. В этих понятиях нашли отражение идеи о единстве совокупности организмов в проявлении основной функции среды – круговорота веществ и потока энергии. В 1942 г. американский исследователь Р.Линдеман представил методы расчета энергетического баланса экологических систем. Значительный вклад в развитие начала функциональной зоологии внесли А.Н.Формозов, А.Г.Воронов, изучающие функциональные связи животных с растениями. С 1964 года были объединены усилия многих экологов мира в общей Международной биологической программе (МБП), давшей мощный толчок в развитии функциональной зоологии. В период интенсивного выполнения МБП получили широкое развитие работы по средообразующей деятельности животных как важнейшего звена функциональной зоологии. Развитие этого направления отражено рядом всесоюзных совещаний, посвященных структуре и функции зооценоза в экосистемах: «Структура и функционально-биогеоценотическая роль животного населения суши, Москва, 1967»; «Средообразующая деятельность животных, Москва, 1970»; «Роль животных в функционировании экосистем, Москва, 1975». Появился целый ряд работ характеризующих многообразную деятельность животных в различных блоках экосистем (Б.Д.Абатуров, Н.М.Чернова, Б.Р.Стриганова, Ю.А.Исаков, К.С.Ходашова, Р.И.Злотин и многие другие). Основное направление работ – определение роли различных животных в почвообразовательном процессе. Однако основное внимание было сосредоточено на формировании под воздействием роющей деятельности животных физико-химических свойств почв. С семидесятых годов в данном направлении развиваются новые аспекты в Днепропетровском национальном университете (работы В.Л.Булахова, А.Е.Пахомова) в изучении средообразующей деятельности животных в почвенном блоке систем – влияние их на биогеоценотические особенности почв и ее биологическую активность: формирование микробоценоза, ферментативной активности, почвенного «дыхания», накопления аминокислот, развитие педозооты. В круг исследований были включены не только традиционные объекты – почвенные беспозвоночные и млекопитающие-почворои, но и амфибии, и птицы. Также значительно был расширен охват типов средообразующей деятельности животных в почвообразовании – за счет включения трофо-метаболической (работы К.С.Ходашовой, Р.И.Злотина, В.Л.Булахова, А.Е.Пахомова, Г.В.Кузнецова, В.И.Домнича, А.Г.Компаниец).
Кроме средообразующей деятельности животных в процессах почвообразования важное место в развитии функциональной зоологии занимают работы по определению роли животных в формировании первичной биологической продуктивности и энергетическом балансе экосистем (работы Г.Е.Корольковой, А.А.Иноземцева, Д.В.Владышевского, Л.Г.Динесмана, Б.Д.Абатурова, В.Л.Булахова, А.А.Ревы и др.), где особое значение приобретают экспериментальные методы. Особенно большое влияние на развитие функциональной зоологии оказало развитие учения о консортивных связях животных с автотрофами. Основы учения о консорциях, заложенные В.Н.Беклемишевым и Раменским, были успешно продолжены В.В.Мазингом, Т.А.Работновым, И.А.Селивановым, А.А.Тишковым, П.М.Рафесом, В.Л.Булаховым, В.И.Гараниным и др.). В.Л.Булахов установил новый тип связей – трансбиотический. Формирование консортивных связей в системе определяет главное направление и условие в организации биогеоценозов. Однако полномерное проявление функций экосистем связано также с межпарцеллярным и межбиогеоценотическим обменом, где животные имеют большое значение как мобильные элементы системы. Определение роли животных в межпарцеллярных и межбиогеоценотических связях также является одним из важнейших этапов в развитии функциональной зоологии (работы В.Н.Дылиса, В.Л.Булахова).
Перечисленный далеко не полный перечень работ и направлений развития функциональной зоологии на ее современном этапе тесно связан с изучением закономерностей формирования механизмов гомеостаза в системах. Особенно значительный интерес этот аспект приобретает в условиях дальнейшего усиления прессинга антропогенных факторов на функцию экосистем и наметившихся процессов интенсивных трансформаций биогеоценозов и его блоков. Определение роли животных как антропогенных элементов кроме теоретического значения приобретает важную практическую направленность. Широко известное применение многих водных животных компонентов в функционировании активного ила в очистных сооружениях является примером широкого прикладного использования функциональной зоологии. В семидесятых годах был установлен факт активной очистки сточных вод личинками земноводных (В.Л.Булахов, С.Н.Тарасенко, А.Н.Мисюра, Ю.П.Бобылев), а в восьмидесятых-девяностых годах – участие различных видов средообразующей деятельности животных в дезактивации поверхностных слоев почвы и в перераспределении радионуклидов (И.Н.Верховская, В.И.Маслов, Д.А.Криволуцкий, В.Л.Усачев, В.Е.Соколов, А.И.Ильенко, Т.П.Крапивко, Б.В.Гайченко, А.В.Быков, А.Е.Пахомов и др.).
В последние годы активно развивается направление о роли животного населения в блокировании тяжелых металлов в почвах при техногенном их загрязнении (В.Л.Булахов, А.Е.Пахомов, А.В.Михеев). В этом плане важную роль имеют работы по изучению средообразующей деятельности животных в формировании биоразнообразия, ее сохранения и восстановления в трансформированных системах, особенно тех ее элементов, которые осуществляют важную роль в создании защитного блока экосистем. Так, в работах В.Л.Булахова, А.Е.Пахомова, А.А.Ревы, Л.В.Грачевой, Е.А.Лукацкой была показана активная роль роющей и экскреторной деятельности животных в восстановлении редуцентного и автотрофного блока экосистем, что в итоге ведет к оздоровлению окружающей среды в условиях техногенеза.
Устойчивость и гомеостаз любой экосистемы проявляется многовекторностью биотических связей, которые в конечном итоге определяются биоразнообразием. Поэтому среди многих направлений в изучении биоразнообразия значительное место нашло отражение его как функциональной основы системы (работы И.Г.Емельянова, В.Л.Булахова).
В настоящее время функциональная зоология нашла достойное место, как в функциональной классической зоологии, так и экологии и определилась как самостоятельное научное направление. После специальных тематических научных совещаний, указанных выше, ее развитие и становление обсуждалось на многих общих биогеоценологических совещаниях, где особое место занимали научные форумы, организуемые научным советом АН СССР и АН УССР по проблемам биогеоценологии, экологии и охраны природы, а также многочисленные научные форумы (Международные и Всесоюзные) по почвенной зоологии под руководством М.С.Гилярова и его школы и по различным частным зоологическим разделам (энтомологические, герпетологические, орнитологические, териологические и др.). Почти на каждом совещании, посвященном определенной группе животных, отводился раздел в тематике конференции – роль данной группы животных в экосистемах.
В настоящее время функциональная зоология переживает период развития ее прикладного значения – в разработке приемов и методов использования функциональной роли животных в организации системы охраны, как отдельных фаунистических элементов, так и всей системы в целом, а также в конструировании и создании искусственных экологических систем на техногенных ландшафтах.
Для перспективного развития современной функциональной зоологии и ее использования в практике народного хозяйства и охраны окружающей среды актуальными являются следующие задачи:
― изучение функциональной роли животных в организации всеобщих связей в биогеоценотических процессах, их множественности и комплектарности;
― определение конкретной роли каждого вида и фаунистических комплексов в продукционном процессе;
― изучение участия животных в образовании первичных звеньев биогеоценозов в природных и трансформированных экосистемах;
― установление качественных и количественных характеристик роли животных в формировании разнообразных биотических связей – консортивных, трансбиотических, биогеоценотических, межбиогеоценотических, трансконтинентальных;
― определение места животных в материально-энергетическом балансе, круговороте веществ и потоке энергии в экосистемах;
― оценка функциональной роли животных в образовании защитного блока в естественных экосистемах и способствующего общей оптимизации и восстановлению биогеоценотической работы важных функциональных блоков в трансформированных экосистемах;
― оценка зоогенной миграции химических веществ и формирование физико-химических условий окружающей среды;
― установление роли животного населения в формировании экосистем и ее отдельных типов с целью моделирования и создания искусственных экосистем на техногенных ландшафтах;
― оценка роли животных в интенсификации биологической активности различных блоков экосистем;
― изучение роли животных в формировании биоразнообразия как основы функциональной системы биогеоценозов;
― определение основных функциональных направленностей в деятельности животных на средообразование и формирование экологической устойчивости, как отдельных биотических элементов, так и системы в целом;
― разработка практических приемов использования функциональной роли животных в восстановлении трансформирования и в оптимизации природных систем;
― разработка зооэкологических мер в системе создания искусственных экосистем (лесных, водных) и биологической рекультивации техногенных ландшафтов.
Изучение структурно-функциональных особенностей зооценоза и реализация задач, стоящих перед функциональной зоологией, станет научной и практической основой в организации системы мер по оздоровлению окружающей среды, особенно в кризисных индустриальных регионах, и послужит отправной точкой в развитии стратегических взаимоотношений человека с природой в процессе ее рационального использования.
Zoocenosis — 2001
Структура і функціональна роль тваринного населення в природних та трансформованих екосистемах: Тези I міжнародної конференції, 17-20 вересня 2001. – Дніпропетровськ: ДНУ, 2001. – С. 7-11.