Содержание

Мир глазами эколога

Цели: Ознакомить учащихся с последствиями влияния человека на природу, экологическими проблемами, которые необходимо решать на современном этапе; развивать познавательную активность детей, чувство уважения к окружающему миру.

Применяемые технологии: технология деятельностного и частично-поискового метода.

Тип урока: урок-исследование.

Оборудование урока: учебник, интерактивная доска, выставка книг, фотостенд, таблички, рисунки и поделки детей, карта, глобус, сборник тестов, экологический словарь, стихи о природе, пословицы, цитаты о природе.

Ход урока

I. Организационный момент:

– Сегодня на уроке мне понадобится ваше внимание, поддержка и помощь.

II. Обсуждение темы урока.

I слайд Презентации

На доске: «Мир глазами ________».

Получили слово «эколог» (вернуться к теме урока и открыть табличку).

  • Что такое экология? (чтение определения по словарю).

II слайд

III. Повторение пройденного.

  • Для развития науки и техники требуется огромное количество угля, древесины, нефти, газа. Мы получаем свет и тепло, но при этом губим тысячи животных и растений, загрязняем и уничтожаем природу. Она переживает сегодня не малые потрясения. Часто звучат слова: неблагоприятная экология, экологическая катастрофа, экологический кризис.

III слайд

  • Относятся ли эти понятия к экологии нашего края?

Обратимся к карте нашей области.

  • На берегу какого моря мы живем?
  • Что обозначает зеленый и синий цвет на карте?

IV. Работа над новым материалом.

Рассмотрим три проблемы (три экологические задачи):

  1. Как защитить море.
  2. Как спасти лес.
  3. Защита от мусора.

Ребята работают в группах самостоятельно.

V. Физкультминутка.

Как живешь? Вот так!
(Дети встают, показывают большой палец.)
Как идешь? Вот так!
(Шаги на месте.)
Как бежишь? Вот так!
(Бег на месте.)
Как летишь? Вот так!
(Махи кистями.

)
Как плывешь? Вот так!
(Махи руками.)
Как шалишь? Вот так!
(Прыжки с поворотами.)
Как сидишь? Вот так!
(Садятся за парты.)

VI. Вывешиваются опорные таблицы, созданные группами (на доске)

Причины загрязнения моря         нефтепродукты
  сточные воды
  бытовые отходы
  радиоактивные отходы
 
Меры защиты моря   химические препараты
  «суда-губки»
  очистительные сооружения
 
ограничения отлова рыбы

IV–V слайды

  • Что же самое главное должно быть в людях?
Причины уничтожения леса         вырубка
  выжигание
  выкорчевывание
 
Меры защиты леса   насаживать
  беречь от огня
  не засорять

VI-VII слайды

  • Почему и как людям приходится бороться с мусором?

VIII слайд

Ответы сверяются с интерактивной доской.

Работа над пословицей: Срубил дерево – посади десять.

Справка: Одно большое дерево выделяет кислорода столько, сколько его необходимо для дыхания одного человека.

Задача: Сколько должно быть деревьев около школы, если в ней учится 800 учащихся?

VII. Вывод:
  • Как мы должны относиться к окружающей природе?
  • Что должны делать?

IX слайд

  • А что не должны делать?

Ваши ответы говорят о том, что вы небезразличны к экологическим проблемам, вы думаете о будущем нашей планеты.

Обращение к фотостенду «Юные экологи».

  • Кто из вас хочет стать экологом? (обратить внимание детей на выставку книг).

VIII. Закрепление:
  • Может ли планета заболеть?
  • Может ли один человек вылечить ее?

Чтение учащимися текста из учебника стр. 52 «Лечить планету сообща».

  • А что можешь сделать ты?

IX. Тест «Полезное дело» (самооценка).

X. Работа в группах. Составление картинки из пазлов.

XI. Итог урока.

XII. Домашнее задание:

Обсудить с родителями вопрос «Для чего объявлены международные дни, посвященные защите природы (экологический календарь)».

МИР ГЛАЗАМИ ЭКОЛОГА - Детский экологический журнал "Юный эколог"

 

Современная экология — это быстро развивающаяся наука, характеризующаяся своим кругом проблем, своей теорией и своей методологией. Сложная структура экологии определяется тем, что объекты ее относятся к очень разным уровням организации: от целой биосферы и крупных экосистем до популяций. Масштабы пространства и времени, в которых происходят изменения этих объектов, и которые должны быть охвачены исследованиями, также варьируют чрезвычайно широко. В 1970-е гг. формируется экология человека. По мере давления на окружающую среду возрастает практическое значение экологии, ее проблемами широко интересуются философы и социологи.

Сейчас наш дом оказался в опасности. Чтобы его сберечь, каждый человек должен стать хотя бы немного экологом. Тогда и все общество будет жить в согласии с природой.

Любое живое существо множеством невидимых нитей связано с окружающим миром: с неживой природой, с живой природой и с тем, что создано руками человека. Все эти невидимые нити изучает экология. 

В природе все взаимосвязано. Поэтому то, что человек делает в природе, должно быть всегда хорошо продуманно. Если люди не продумывают заранее свои поступки в природе, они могут нанести ей очень большой вред.

  • Американские учёные подсчитали, что в районе Гавайских островов плавает около 35 миллионов пластиковых бутылок.

  • Леса влияют на распределение тепла на планете, регулируют сток рек, газовый состав атмосферы. От количества лесов зависит климат Земли.
  •  Раньше проблема мусора считалась чисто городской. Сегодня от мусора страдают и сёла. Их окрестности превратились в дикие                                                            свалки.

 

План-конспект по окружающему .миру на тему "Мир глазами эколога"( 4 класс)

План-конспект урока.

«Мир глазами эколога».

ФИО (полностью)

Малышева Валентина Николаевна

Место работы

Г Красноярск, МБОУ СШ № 17

Должность

Учитель начальных классов

Предмет

Окружающий мир

Класс

4 «А»

Тема

«Мир глазами эколога»

Предметная программа и её автор

Окружающий мир, А.А. Плешаков

Цель урока:

Организовать деятельность учащихся по изучению материала о представлении взаимосвязи человека и окружающей среды, об ответственности человека за состояние природы. «Жить или выживать на этой планете?»

Задачи урока

  • 1.Понимать учебную задачу и стремиться ее выполнять.

  • 2.Выявлять известное и неизвестное. 3. Развивать познавательный интерес к предмету, внимание, наблюдательность.

  • 4. Воспитывать бережное отношение к природе,, коммуникативные качества, сотрудничество.

Тип урока

Урок постановки учебной задачи.

Модель организации

Работа в группах, в парах сменного состава.

Необходимое оборудование

Презентация, картинки для составления плакатов в группах, карточки для составления правил» Друзей природы» - для каждой группы, Карточки с текстами-24 штуки по заданной тематике( по 6 штук на каждую группу), составление синквейна по теме « Природа», плакаты-схемы.

Структура и ход урока

Таблица 1

СТРУКТУРА И ХОД УРОКА

Таблица 1.

Этап

урока

Решаемая задача

Деятельность ученика

Деятельность учителя

Название используемой литературы

Примечание

1

2

3

5

6

7

1

Адаптационный этап

1.Адаптировать учеников к деятельности на уроке

Слушают, отвечают на вопросы, дополняют.

Называют страну, город, район, улицу, где живут.

( несколько человек)

На планете Земля.

Поддерживаем чистоту, уют, моем посуду, убираем территорию, готовим пищу, поддерживаем дружеские отношения в семье, не ссоримся, умеем договариваться…

Жить дружно. Беречь природные богатства. Хорошо относиться к природе.

Уметь договариваться мирным путем. Не воевать.

2-3 человека рассказывают, об осени, о животных, о лесе и т.д.

Актуализация знаний:

- Ребята, кто из вас знает адрес, по которому проживает?

- А где проживает все человечество?

-Что вы делаете, чтобы в вашем доме было уютно?

-А что надо делать всем людям на планете Земля, чтобы было всем уютно и хорошо?

- А что вы можете рассказать о красоте природы?

- А как сохранить эту красоту?

Планируемые результаты:

Предметные: уметь выполнять предлагаемые задания, самостоятельно находить нужный материал,работать с разными источниками.

Метапредметные:

:соблюдать правила работы в группе, взаимодействовать при совместном выполнении видов заданий на протяжении всего рабочего времени.

2

Мотивация учебной деятельности

2.Мотивация учебной деятельности.

Выявить предварительные знания учащихся и определить их границы

Составляют план работы по теме.

Вступают в диалог с учителем. Задают встречные вопросы на уточнение и понимание.

План работы по теме « Мир глазами эколога».

- составляют правила на альбомных листах. Вывешивают на доску.

- не рвать…

- не ломать…

-не мусорить…

-беречь природу…

-помогать природе выжить…

-беречь растения и животных.

Вред, наносимый окружающей среде, заставляет задуматься, почему нужно беречь природу?

называют:

-ботаника, -----зоология, ------биология.

Как вы думаете, над какой темой мы сегодня будем работать?

Чему же мы можем научиться, изучив этот раздел?

План.

-составить несколько правил « Друзей природы»

Беседа:

_А почему нужно беречь природу?

- А кто знает, какая наука занимается изучением связи между живыми существами и окружающей средой?

А еще есть наука- экология.

-А чем занимается эта наука, мы узнаем, изучив некоторый материал.

3

Основной этап

1.Формирование знаний отношений действий опыта

Слушают, вступают в диалог, задают встречные вопросы

Узнаем:

для чего нужна экология?

- И нужна ли она вообще?

Научимся: составлять плакаты,

синквейны, правила .

Будем учиться:

смотреть на существующие проблемы глазами эколога

каждая группа работает по карточкам в соответствии с названной проблемой.

Затем презентуют свои выступления.

Сегодня мы будем смотреть на мир глазами эколога.

И в конце урока ответим на вопросы:

-Для чего нужна экология?

- И нужна ли она вообще?

-Чтобы ответить на эти вопросы, необходимо поработать в группах

(и в

парах сменного состава)

- вопросы в группах:

1 группа: «Загрязнение окружающей среды- это проблема»

2 группа:

«Загрязнение атмосферы- проблема»

3 группа:

«Загрязнение водной среды

-проблема»

1. карточки для каждой группы( по 6 штук)

Работа в группах.

Работа в парах сменного состава.

Выступают группы.

2.Разрешение интеллектуального затруднения

Наблюдают, слушают рассказ, делают вывод о роли темы.

Отвечают на вопросы учителя.

Работая в группах, выполняют задание.

Доказывают свой выбор. Нет, не нова проблема охраны природы?

Если не охранять природу, а истреблять ее богатства, то хуже будет нам, людям, сами будем травиться и быстрее умрем.

С давних пор люди стремятся узнать как можно больше о мире, в котором живут, о природе, о ее пользе для человека.

- Итак: как вы думаете, нужна ли эта наука людям?

- А нова ли проблема охраны природы?

Представьте, что вы юные экологи.

- Как бы вы защищали природу?.

В результате обсуждения на доске появляется запись:

Наука, которая собирает, изучает, накапливает, анализирует, помогает беречь природу. Это экология.

Она нужна людям.

Картинки - помощники для плакатов, клей, фломастеры, маркеры.

Заслушиваются ответы детей по выполненному заданию:

Работают в группах по 6 человек..

.

4

Творческий этап

Закрепление знаний, отношений,опыта на основе их применения

Плакаты выполняются в группах, вывешивают на доску.

Выполняют, взаимодействуя с одноклассниками

( Сначала взаимопроверка в группах, а затем доказательство у доски.)

Ответы команд выслушиваются.

Предлагаю вам

Поработать в группах. Нарисуйте

( сделайте) плакат о

защите окружающей среды.

Как бы вы стали защищать природу от браконьеров, от тех, кто ее уничтожает?

,

Листы бумаги в каждой группе, фломастеры, клей, картинки для плаката

5

Рефлексия

Итог урока

Ответы, умозаключения. По презентации рассказывает ученик выводы,

которые позволяют

обобщить материал.

Высказывания ребят.

Составляют и читают синквейны.

Какие выводы вы можете сделать?

-Что же вы узнали?

Чему научились?

В чем испытываете затруднение?

Как вы думаете. Достигли ли мы цели , которую поставили в начале урока?

используется презентация « Мир глазами эколога

Синквейн по теме.

6

Домашнее задание творческого характера.

Дома

По учебнику с 71-76 читают, пополняют знания.

По синквейну составляют небольшой рассказ об охране природы..

По учебнику с 71-76 Прочитать, пополнить знания.

По синквейну составить небольшой рассказ об охране природы..

Ответить на вопрос « Что вредит природе???

И как бороться с вредителями природы?

Поискать материал по теме.(- разные источники)

Представить можно по - разному: доклад-рассуждение,

Презентация.

Свой выбор передачи приготовленного материала.

Помощь родителей разрешается в оформлении дом. Работы

Таблица 2.

Перечень материалов, используемых на уроке.

Название

Тип

Форма предъявления информации (иллюстрация, опыты, презентация.)

Примечание.

1

Учебник А.А. Плешакова

Картинки, вопросы

картинки, презентации

Тема « Мир глазами эколога»

2

Картинки, тексты

Картинки, тексты.

Иллюстрации, работа с текстами

Картинки по загрязнению окружающей среды, схемы по охране окружающей среды.

3

Разные источники

Работа с разными источниками информации

Чтение, применение.

\энциклопедии,

Книги о природе,

Из интернета материалы.

Использованная литература

1.Учебник « Мир вокруг нас» А. А. Плешаков

2.картинки, изображающие природу.

3.презентация» Мир глазами эколога»

4. Карточки для работы в группах по теме « Загрязнение окружающей среды, водоемов, атмосферы.

5.Разные виды литературы по теме.

ПРИЛОЖЕНИЕ.

ПРИЛОЖЕНИЕ № 1.

Листы « А -4» - на каждую группу.

на них подписи:

ПРАВИЛА ДРУЗЕЙ ПРИРОДЫ

-

-

-

-

-

ПРИЛОЖЕНИЕ № 2

( по проблемам : «Загрязнение окружающей среды»-1

« Загрязнение атмосферы»-2

« Загрязнение водной среды» -3)

Карточки для первой группы.

Карточка 1- 1. «Загрязнение окружающей среды»

Негативная деятельность человека по отношению к природной среде проявляется объективно в трех взаимосвязанных формах: Загрязнение окружающей природной среды.

Истощение природных ресурсов.

Разрушение природной среды.

Карточка 1-2. «Загрязнение окружающей среды»

Загрязнению подвергаются атмосфера (воздушная среда), гидросфера (водная среда) и литосфера (твердая поверхность) Земли.

Карточка 1-3

«Загрязнение окружающей среды»

Загрязнение окружающей среды подразделяется на несколько видов:

  1. Пылевое.

  2. Газовое.

  3. Химическое(в том числе загрязнение почвы химикатами).

  4. Ароматическое.

  5. тепловое (изменение температуры).

  6. И многие другие.

Карточка 1-4

«Загрязнение окружающей среды»

Источником загрязнения

Окружающей среды выступает хозяйственная деятельность человека (промышленность, сельское хозяйство, транспорт).

Карточка 1-5

«Загрязнение окружающей среды»

Разрушительная деятельность человека загрязняет окружающую среду. Задумайтесь о будущем.

Все в ваших руках.

Карточка 1- 6.

«Загрязнение окружающей среды»

Мусор.

Свалки.

Вредные выбросы.

Можно ли исправить ситуацию?

Люди! Берегите планету. Надо жить , а не выживать на планете «Земля»…

Карточки для второй группы.

Карточка 2-1

«Загрязнение атмосферы»

Жизнь не стоит на месте.

Человек решил покорить себе природу.

И наша планета стала болеть.

Многие предприятия выбрасывают в атмосферу газы, которые загрязняют воздух.

Множество машин своими выхлопными газами разрушают кислород.

Транспорт, электростанции, сельское хозяйство являются источниками загрязнения атмосферы.

Карточка 2-2 «Загрязнение атмосферы»

Пыльные бури, вулканы, выветривание, разложение живых организмов, являются естественными источниками загрязнения атмосферы.

Любите родную природу - озёра, леса и поля.

Ведь это же наша с тобою навеки родная земля.

На ней мы с тобою родились, живём мы с тобою на ней.

Так будем же, люди, все вместе мы к ней относиться добрей.

Карточка 2-3 «Загрязнение атмосферы» Атмостферный воздух - один из важнейших жизнеобеспечивающих природных компонентов на Земле - представляет собой смесь газов и аэрозолей атмосферы.

Загрязнения атмосферы - это самый мощный, постоянно действующий фактор воздействия на растения, животных, микроорганизмы; на качество жизни человека.

Карточка 2-4 «Загрязнение атмосферы»

Лесные пожары.

Засуха.

Мусор ( бытовые отходы)

Ядовитые вещества.

Выхлопные газы от транспорта.

Ветры, вихри, торнады, бури.

Промышленность берет из атмосферы много кислорода.

Загрязняется воздух и почва.

Уменьшение растений.

Карточка 2-5 «Загрязнение атмосферы»

Вырубка древесины.

Выжигание, выкорчевывание деревьев для увеличения угодий.

Уничтожение лесов.

Разрыв цепей питания.

Уменьшение кислорода.

Разрушение почвы.

Гибель растений и животных.

Изменение климата.

Все эти факторы загрязняют атмосферу.

Карточка 2 - 6

Дана нам возможность экологами стать.

Проблемы экологические решать.

Природа дарит людям чудеса.

Мы навечно стали должниками.

Долг природе мы обязаны отдать.

Ведь иначе мы не сможем выжить сами.

Давайте бережно относиться к планете, на которой мы живем.

Мир в наших руках!

Карточки для третьей группы

Карточка 3-1

« Загрязнение водной среды»

Основные пути загрязнения гидросферы:

бактерии,

биологическое загрязнение, механическое загрязнение,

Нефть и нефтепродукты,

Сточные воды,

Тяжелые металлы,

Кислотные дожди.

Радиактивное загрязнение.

Тепловое загрязнение.

Карточка 3-2

« Загрязнение водной среды»

Рост населения, расширение старых и возникновение новых городов значительно увеличили поступление бытовых стоков во внутренние водоемы. Эти стоки стали источником загрязнения рек и озер болезнетворными бактериями. В еще большей степени загрязняют водоемы моющие синтетические средства, широко используемые в быту

Карточка 3-3

« Загрязнение водной среды»

Ежегодно в Мировой океан попадает более 10 млн т нефти и до 20% Мирового океана уже покрыты нефтяной пленкой.

Загрязнение Мирового океана водным транспортом происходит по двум каналам: морские и речные суда загрязняют ее отходами.

Карточка 3-4

« Загрязнение водной среды»

Большое количество сточных вод, нефтепродуктов и даже жидкие радиоактивные отходы поступают в реки и озера различных регионов мира.

В России из 60 км кубических сточных вод ,по меньшей мере, треть попадает в окружающую среду без всякой очистки.

Карточка 3-5

« Загрязнение водной среды»

Идет борьба за спасение крупнейшего в мире пресного водохранилища – озера Байкал, признанного достоянием человечества.

Целлюлозно – бумажный комбинат на его берегу использует воду Байкала для производственного процесса и недостаточно очищенные воды сбрасывает в озеро.  

Карточка 3-6

« Загрязнение водной среды»

Каждый обязан сохранять природу и окружающую среду, бережно относиться к природным богатствам.

Берегите воду, ведь без нее человек может прожить всего три дня.

ПРИЛОЖЕНИЕ №3

Листы ватмана - для каждой группы.

Клей, ножницы, картинки, фломастеры, маркеры

Для составления плакатов по « Охране окружающей среды»

ПРИЛОЖЕНИЕ № 4

Примерный синквейн

-ПРИРОДА

- Красивая, разная

- Охранять, заботиться, беречь

- Срубили лес, посадите новый.

- Жизнь

ПРИЛОЖЕНИЕ № 5

Презентация « Мир глазами эколога»

( можно взять из интернета или составить самим)

Мир глазами эколога — окружающий мир, 4 класс

Автор Nat WorldВремя чтения 9 мин.Просмотры 17Опубликовано Обновлено

Человек живёт в окружающем мире, с которым тесно взаимодействует. Этот мир очень разнообразен. Наше существование невозможно представить без растений и животных, без рек, озёр, лесов и атмосферы. И сама наша планета не сможет существовать без всего этого в таком виде, как сейчас.

Читайте также:

● Мир глазами географа

● Мир глазами астронома

● Мир глазами историка

Представители флоры (растительного мира) и фауны (животного мира) тоже живут во тесной взаимосвязи друг с другом. И в эти отношения включается человек, преобразуя окружающую его природу под свои потребности.

Эти отношения и изучает наука экология.

Что такое экология и что она изучает?

Слово экология происходит от двух древнегреческих слов oikos – дом, жилище, местопребывание и logia – наука. Таким образом, экология в буквальном переводе означает науку о доме (жилище, местопребывании).

Учёные дают более развёрнутое определение экологии, а именно, экология – это наука об отношениях растительных и животных организмов и образуемых ими сообществ между собой и окружающей средой.

Объектами изучения науки экологии могут быть популяции организмов, виды сообщества, экосистемы, и биосфера в целом.

В 20 веке в связи с усилившимся воздействием человека на природу экология приобрела особое значение как научная основа рационального природопользования и охраны животных организмов.

С 70-х годов 20 века появилась экология человека, изучающая закономерности взаимодействия общества и окружающей среды, а также практические проблемы её охраны.

Экологические проблемы, порождённые современным общественным развитием, вызвали в западных странах ряд общественно-политических движений, выступающих против загрязнения окружающей среды и других отрицательных последствий научно-технического прогресса.

Кто такой эколог и чем он занимается?

Изучением экологии занимается учёный-эколог.

Для того чтобы понять, чем занимаются экологи, надо подробно рассмотреть, какие разделы включает в себя экология как наука.

Современная наука экология разделяется на 3 основных научных направления:

  • Аутэкология (от др.-греч. аутос – сам и логия – наука) – это раздел науки экологии, изучающий взаимодействие отдельного организма или отдельно взятого вида с окружающей средой. Аутоэкологией занимаются учёные аутоэкологи.
  • Демэкология ( от др.- греч. демос – народ и логия – наука) – это раздел науки экологии, изучающий взаимодействие особей одного вида внутри своего сообщества (популяции), а также с окружающей средой. Демэкологией занимаются учёные демэкологи.
  • Синэкология (от др.-греч. син – совместный и экология) – это раздел науки экологии, изучающий сообщества организмов и их взаимодействие с окружающей средой. Синэкологией занимаются учёные синэкологии.

В науке экологии также выделяют отдельные (специальные) направления (разделы). К ним относятся:

  • Геоэкология (от др.-греч. гео – земля и логия – наука) – научное направление в экологии, в котором изучается состав, строение, свойства Земли как среды обитания растений, животных и самого человека;
  • Гидроэкология (от др.-греч. гидро – вода и логия – наука) – научное направление в экологии, в котором изучается состав, строение, свойства водной системы Земли как среды обитания растений и животных;
  • Биоэкология (от др.-греч. биос – жизнь и логия – наука) – научное направление в экологии, в котором изучаются взаимные связи живых организмов со средой их обитания;
  • Ландшафтная экология (от нем. land – земля и schaft – образ) – научное направление в экологии, которое тесно связано с наукой географией и изучающее различные ландшафты (группы деревьев, поля, реки, озёра, города) и влияние их расположения на индивидуумов в окружающей среде;
  • Этноэкология (от др.-греч. этнос – народ и логия – наука) – научное направление в экологии, изучающее отдельные народы и их взаимную связь с окружающей средой;
  • Социальная экология (от лат. socialis – общественный и др.-греч. логия – наука) – научное направление в экологии, изучающее взаимную связь и взаимное влияние человеческого общества и природы;
  • Антропоэкология (от др.-греч. антропос – человек и экология) – экология человека, научное направление в экологии, изучающее взаимодействие человека с окружающей средой и вопросы сохранения здоровья человека;
  • Химическая экология – научное направление в экологии, изучающее воздействие на окружающую среду химических веществ, а также последствия такого воздействия;
  • Радиоэкология (от лат. radius – луч и др.-греч. логия – наука) – научное направление в экологии, изучающее действие всех видов радиоизлучений на живые организмы и их сообщества, а также особенности существования живых организмов и их сообществ в условиях наличия в окружающей среде радиоактивных накоплений;
  • Антэкология (от др.-греч. antos – цветок и экология) – научное направление в экологии, изучающее взаимосвязи цветущего растения с окружающей средой.
  • Информационная экология – научное направление в экологии, изучающая влияние информации на человека, его интеллект, психическое и физическое здоровье.

Таким образом, учёный-эколог может специализироваться во многих областях науки экологии: геоэкологии, гидроэкологии, биоэкологии, ландшафтной экологии.

Эколог может заниматься вопросами взаимосвязи человека и окружающей среды (этноэкология, социальная экология, антропоэкология).

Учёный-экологи изучают также воздействие химических веществ (химическая экология) и радиации (радиоэкология) на живую и неживую природу.

Интересной представляется работа учёного-антэколога, изучающего мир цветущих растений.

Новым современным направлением в экологии является информационная экология. Это направление возникло вследствие достижений научно-технического прогресса, позволивших людям развить глобальные (общемировые) информационные системы.

Но общее, что объединяет экологов любого направления – это решение задач по сохранению чистоты окружающего мира, защите растений и животных, сбережению нашей планеты для следующих поколений.

Каков мир глазами эколога?

Обширные и глубокие знания об окружающем нас мире, о растениях и животных, населяющих пашу планету, о почвах, реках, озёрах, морях и океанах, о человеке и его влиянии на природу позволяют учёному экологу выявлять все угрозы, которые могут повредить нашей планете и жизни населяющих её организмов.

Учёные экологи видят наш мир как единство всех природных компонентов. И если возникает угроза нормальному существованию хотя бы одного из них, то экологи незамедлительно принимают все возможные меры, направленные на спасение и оздоровление нашей природы.

Основные экологические проблемы и способы их решения

Основная статья: Глобальные экологические проблемы и пути их решения

В современном мире часто понятие экологии связывают с защитой окружающей среды. И это не случайно, потому что основной целью экологии как науки является сохранение природы.

Все растения и животные, населяющие нашу планету, живут с природой в полной гармонии и нисколько ей не вредят. Но деятельность человека – химическое производство, выбросы в атмосферу промышленного дыма, загрязнение отходами рек, морей и океанов и многое, многое другое – ставит под угрозу здоровье нашей планеты, что неминуемо создаёт угрозу здоровому существованию людей.

Перед современными экологами встаёт множество проблем, связанных с необходимостью защиты окружающего мира, основными из которых являются:

  • защита атмосферы Земли от ядовитых выбросов промышленности;
  • зашита земель от загрязнения токсичными (ядовитыми) отходами;
  • защита лесов от вырубки и загрязнения;
  • зашита водных ресурсов планеты от вредного воздействия человека;
  • защита растительного мира;
  • защита животного мира;
  • защита самого человека от результатов его вредного воздействия на окружающую среду.

Для решения этих вопросов государства создают специальные законы по противодействию нанесению ущерба природе. Также создаются межгосударственные союзы для решения задач сохранения окружающего мира.

Существуют всемирные экологические организации, такие как Всемирный фонд дикой природы (WWF) и Гринпис (Greenpeace), которые направляют своих сотрудников экологов в самые “горячие” точки нашей планеты для оценки обстановки и принятия мер по защите и сохранению природы.

Но главным способом предотвращения экологической катастрофы на нашей планете был и остаётся один – это разумное использование ресурсов и осознание ответственности каждого отдельного человека за окружающий нас мир.

Вопрос – Ответ (FAQ)

Что в переводе с греческого означает «экология»?

Слово экология происходит от двух древнегреческих слов oikos – дом, жилище, местопребывание и logia – наука. Таким образом, экология в буквальном переводе означает науку о доме (жилище, местопребывании)

Что такое экология?

Экология – это наука об отношениях растительных и животных организмов и образуемых ими сообществ между собой и окружающей средой

Какова основная причина экологических проблем?

Человеческая деятельность

Какие экологические проблемы относятся к основным?

1) Загрязнение океанов
2) Вырубка лесов
3) Исчезновение видов животных и растений

Какова главная причина загрязнения вод Мирового океана?

Промышленные предприятия, которые расположены на суше

Какова причина сокращения площади лесов планеты?

Неконтролируемая и незаконная вырубка деревьев

Какие леса называют легкими нашей планеты?

Тропические леса Амазонки

Почему загрязняется воздух?

Выбросы с промышленных предприятий, сжигание ископаемого топлива и увеличение количества транспортных средств являются главными причинами загрязнения атмосферы

Почему исчезают животные и растения?

Браконьерство, разрушение и загрязнение среды обитание, а также глобальное изменение климата привели к массовому вымиранию видов флоры и фауны

Что такое WWF?

Всемирный фонд дикой природы

Какое животное изображено на эмблеме Всемирного фонда дикой природы (WWF)?

Панда

Что отмечают 4 октября?

Международный день защиты животных

Когда отмечается День Земли?

22 апреля

Как переводиться название "Гринпис"?

"Зеленый мир"

Мне нравится2Не нравится

Не все нашли? Используйте поиск по сайту ↓

Мир глазами детей - изо, мероприятия

Цель:  Формирование способности видеть красоту реальной действительности путьем наблюдения.

Задачи: Формировать художественный вкус, развивать воображение и кругозор.

Метод: конкурс рисунков.

Ход занятия:

-Здравствуйте дети, Я рада приветствовать вас сегодня мы собрались, чтобы весело провести время, у нас необычный урок, конкурс рисования. Дорогие ребята, я знаю, что вы умеете и любите рисовать. Каждый сможет почувствовать себя настоящим художником, который создает красивые шедевры. Кроме этого, для вас приготовлено загадки:

1. Он бывает очень острым

И рисует ярко, пестро.

Грифелек со всех сторон

Древесиной окружен.

Это друг надежный ваш и художник( Карандаш)

2.  Нарисует он картину

И раскрасит Буратино,

Он напишет объявленье

И открытку – поздравленье.

Рисовать плакаты мастер

Яркий, тоненький…( Фломастер).

3. Познакомимся: я -краска,

В круглой баночке сижу .

Вам раскрашу я раскраску,

А еще-картинки в сказке

Нарисую малышу.

Ярче я, чем карандаш,

Очень сочная….(Гуашь)

4. Волосики пушистой белки

Окуну слегка в гуашь я.

Все картинки и поделки

Очень ярко я раскрашу.

Нарисую солнце, листья

Мягкой, шелковистой …(Кистью)

5. Вы простым карандашом

Нарисуйте школу, дом,

А цветным карандашом

Свой листок раскрасьте.

Чтоб подправить всё потом

Пригодится ….(Ластик)

                   

Задача воспитанников заключается в том, чтобы нарисовать самый красивый рисунок. Чтобы рисовать было интереснее и веселее, включается музыкальное сопровождение.

Рефлексия:

- Какие вы молодцы ! Как красиво нарисовали то, что больше всего нравится. Вам понравилось сегодня наше занятие? А теперь за ваши старания получите угощение.

Цели и задачи поставленные мной, выполнены.

"Мир глазами эколога" 4 класс

Просмотр содержимого документа
«Презентация к уроку окружающего мира по теме: "Мир глазами эколога" 4 класс»

Урок окружающего мира в 4 классе

УМК «Школа России»

Тема урока: Мир глазами эколога.

Экология –

это наука о связях между живыми существами и окружающей их средой.

  • Слово "экос" (oikos) в переводе с греческого означает жилище
  • "логос" (logos) – слово, знание.

Загадка На земле он всех умней, Потому и всех сильней?

1 группа – «Океан» 2 группа – «Лес» 3 группа – «Город»

Вопросы для 1 группы по проблеме загрязнения океана

1.Что поразило путешественников?

2.Уменьшилось ли с тех пор загрязнение океана?

3. Как страдают от загрязнения живые существа?

4.Какие меры для защиты океана от загрязнения вы могли бы предложить?

1 группа – «Океан» Решение 1.Использование химических препаратов. 2.Суда-»губки». 3.Устанавливаются сроки и объемы добычи рыбы. 4.Создана Красная книга.

Вопросы для 2 группы по проблеме исчезновения тропических лесов

1.О каком чуде природы вы узнали?

2.Найдите в тексте слова об изобилии растительного и животного мира тропических лесов?

3.Как называют джунгли?

4.Ради чего люди уничтожают тропические леса?

5.Сколько деревьев гибнет ежедневно под пилой человека?

6.Что, по вашему мнению, нужно сделать для спасения тропических лесов?

2 группа – «Лес» Решение 1.Регулировать вырубку леса. 2.Объединение всех стран мира по охране тропических лесов .

Вопросы для 2 группы по проблеме мусора

1.Сколько мусора приходится на каждого жителя города в год?

2.Сколько грузовиков ежегодно требуется, чтобы вывезти весь мусор?

3.Какими способами, на ваш взгляд, можно избавиться от мусора?

4.Все ли они безопасны с точки зрения экологии? Какой способ лучший ?

3 группа – «Город» Решение 1. Сортировка мусора. 2.Переработка мусора.

Защитим планету сообща. 1 . Конвенция по ограничению торговли редкими и исчезающими видами диких животных. 2. Всемирный фонд дикой природы. Экологическая организация – Гринпис.

Люди! Планета – наш дом. Содержите ее в чистоте, оберегайте и любите.

22 апреля – Всемирный День Земли ФЛАГ ЗЕМЛИ

Домашнее задание 1. Прочитать текст на с. 41-47 учебника, ответить на вопросы. 2.Составить экологический календарь (р. т. с. 22 вопрос 6).

Интернет-ресурсы

  • Изображение предметных картинок http://yandex.ru/search/?text=%D0%B4%D0%B5%D0%BD%D1%8C%20%D0%B7%D0%B5%D0%BC%D0%BB%D0%B8%20%D1%84%D0%BE%D1%82%D0%BE&lr=48&clid=2169154
  • http://yandex.ru/search/?lr=48&clid=2169154&win=184&text=%D0%B2%D1%81%D0%B5%D0%BC%D0%B8%D1%80%D0%BD%D1%8B%D0%B9%20%D0%B4%D0%B5%D0%BD%D1%8C%20%D0%B7%D0%B5%D0%BC%D0%BB%D0%B8%20%D0%BA%D0%B0%D1%80%D1%82%D0%B8%D0%BD%D0%BA%D0%B8

Вся правда о жуках-навозниках: они спасают мир

  • Джош Габбатисс
  • BBC Earth

Автор фото, Tony Phelps/naturepl.com

Да, это правда, жуки-навозники имеют дело с навозом, но они не менее важны для природы, чем, скажем, пчелы. Их образ жизни далек от гламурного, но их мало заботит пиар.

Репутация: Жуки-навозники заняты тем, что катят свои шары (сделанные известно из чего) через африканскую саванну. А еще их почитали древние египтяне.

На самом деле: Эти жуки - вовсе не обязательно жители Африки, они встречаются буквально повсюду - от Южной Америки до Великобритании, от ЮАР до Финляндии, от США до России. И это не один вид жуков, это огромное и разнообразное семейство: в природе насчитывается свыше 600 видов навозников. Большинство из них заняты полезным делом: удобряют почву, уничтожают паразитов и даже играют определенную роль в уменьшении выбросов тепличных газов. Более того, далеко не все они едят навоз!

Автор фото, Jose B. Ruiz/naturepl.com

Подпись к фото,

Невоспетый герой почти невидимого фронта: жук-навозник за делом всей его жизни

В древнем Египте изображения жука-скарабея (скарабеи - из того же семейства навозников, из пластинчатоусых - Прим. переводчика) встречались повсюду - в росписи гробниц, на ювелирных украшениях, стенах храмов, амулетах.

Для древних египтян этот жук своим движением с шариком навоза символизировал движение солнца с востока на запад. Скарабей и сегодня для многих из нас - олицетворение жука-навозника, черный, мощный, упорно катящий вперед свой пахучий шарик.

Однако жуки-навозники очень разнообразны. Как подчеркивает эколог Томас Рослин из Шведского университета сельскохозяйственных наук, "жуков, живущих в навозе, столько же, сколько, например, видов птиц в природе".

Священный скарабей - реально существующее насекомое, но это только вершина айсберга, точнее - горы навоза.

Жуки-навозники бывают большие и маленькие, яркой раскраски и черные, с рогами и без, и живут они как на прохладных лугах, так и в тропических лесах.

Из тысяч видов навозников лишь часть катает знаменитые шарики, и многие вообще не едят навоз. А кое-кто перешел с навоза на кое-что повкуснее.

Автор фото, Pascal Pittorino/naturepl.com

Подпись к фото,

Жук-скарабей (Scarabeus laticollis) катит свой шар

В поисках навоза в саванне жукам порой приходится вступать в тяжелые бои, поскольку конкуренция в этом бизнесе высока.

Некоторые из них предпочитают держаться поближе к обезьянам, чтобы быть всегда наготове и первым перехватить помет, как только он покинет тело хозяина или хозяйки. Тут действует старый принцип - "кто успел, тот и съел".

Как отмечает ученый-эколог Тронд Ларсен, директор международной программы по защите дикой природы Rapid Assessment, часто в тропиках в одном месте можно встретить более 150 разновидностей жуков-навозников, конкурирующих за ограниченное количество навоза.

Неудивительно поэтому, что некоторые из них выработали иные навыки и отошли от традиционной навозной диеты.

Их новая диета тоже может показаться кому-то неудобоваримой, но что поделать. Жуки-навозники - неутомимые мусорщики, не брезгующие ни падалью, ни гнилыми фруктами и грибами, ни мертвыми беспозвоночными, потихоньку, незаметно для человеческого глаза очищающие нашу планету.

Некоторые из них живут на спинах гигантских улиток, питаясь их слизью - ну и заодно пользуясь бесплатным проездом.

Однако наибольший интерес, по мнению ученых, представляют собой те навозники, которые перешли от добывания навоза к охоте на живых существ.

Автор фото, VINCENT MUNIER/naturepl.com

Подпись к фото,

Жукам-навозникам приходится выдерживать жесткую конкуренцию в борьбе за навоз

Ссылки на таких жуков-охотников давно уже встречались в научной литературе. В Бразилии, например, сообщалось о навозниках, которые отрывали головы большим муравьям и катили обезглавленные тушки к себе в подземную нору, как если бы это были шарики навоза.

Но основной жертвой таких жуков все-таки надо считать многоножек. Поскольку Тронду Ларсену были известны сообщения об охоте жуков-навозников на живых многоножек, он решил убедиться в этом сам.

Ларсен собрал для своего опыта несколько перуанских навозников Deltochilum valgum. "Я был поражен тем, что увидел, - рассказывает он с энтузиазмом. - В нападении на многоножку жук-навозник применял четко разработанную стратегию, имеющую разные варианты атаки".

Но, в общем, отрывание головы и здесь оказалось любимым способом.

Природа не вооружила жука-навозника какими-то острыми частями рта или головы - все-таки это не хищник.

Навознику, решившему сменить специальность и стать охотником, приходится импровизировать. Все в итоге сводится к постепенному расчленению тела жертвы.

По мнению Ларсена, эволюционный переход от жизни на падали к охоте на многоножек нельзя назвать каким-то значительным скачком. Ученый считает, что рано или поздно остальные навозники последуют примеру своих предприимчивых собратьев.

Автор фото, Nick Upton/naturepl.com

Подпись к фото,

Два жука-навозника (Gymnopleurus sp.)

С ним согласен Кларк Шольтц, ветеран-энтомолог из Университета Претории в ЮАР. "Взрослые жуки-навозники в строгом смысле слова не едят навоз, - говорит он. - Они питаются мельчайшими частицами эпителия, производимого неважно кем и чем".

Те из них, кто питается падалью или мертвыми беспозвоночными, фильтруют добычу, отсеивая для себя питательные вещества примерно так же, как они поступали бы с навозом.

Но пока основным бизнесом для большинства этих жуков все-таки остается работа с тем же самым навозом. Катят ли они шарики, прячут ли под землю, живут ли внутри навоза - жуки-навозники достигли в этом деле вершин мастерства. Что не удивительно - они занимаются этим со времен динозавров.

И хотя их роль в продвижении солнца по небосводу не доказана, есть много других важных вещей, в которых они незаменимы.

Автор фото, Nature Production/naturepl.com

Подпись к фото,

Личинка жука-навозника в шарике из навоза

"Навозные жуки - важная часть экосистемы, - говорит Бриони Сэндс из Бристольского университета (Великобритания). - По моему мнению, они так же важны, как и пчелы, но поскольку их образ жизни далек от гламурного, мы склонны преуменьшать ценность того, что они делают".

Фекалии - это суровая правда жизни, и без существования эффективно работающей системы очистки наш мир быстро превратился бы в болото из непереработанных нечистот.

Навозные жуки - и есть такая система. Они самыми разными способами перерабатывают навоз, откладывают в него яйца, их личинки питаются им - в общем, круговорот помета в природе поддерживается, но без превращения нашего мира в помойку.

Шольтц предлагает взглянуть на ситуацию в перспективе: "В Южной Африке - 15 миллионов голов скота, и каждое животное производит примерно 12 коровьих лепешек в день. Это около 5500 тонн помета ежедневно. Если бы не жуки-навозники, мы бы уже стояли в помете по колено. А то и по плечи".

Жуки заботятся не только о плодородии пастбищ. Они разносят семена растений, улучшают структуру почвы и снижают степень распространения паразитов, что важно не только для скота, но и для людей.

И эти достоинства жуков-навозников не прошли незамеченными для некоторых ученых-экспериментаторов, которые решили пользоваться их услугами для достижения серьезных перемен в экологии.

Автор фото, Laurent Geslin/naturepl.com

Подпись к фото,

Желтые навозные мухи (Scathophaga stercoraria) питаются коровьим пометом

Наиболее поразительный пример вмешательства этих жуков в порядок дел - австралийская история. В 1960-х стране грозило настоящее бедствие от завезенного сюда в больших количествах скота.

Местные жуки-навозники не справлялись с коровьими лепешками, поскольку привыкли к сухому, твердому навозу, остающемуся от сумчатых животных.

Пастбища были сплошь покрыты коровьим пометом, над которым роились устрашающие тучи мух - картина была апокалиптическая.

И тогда австралийское государственное объединение научных и прикладных исследований (CSIRO) пошло на смелый шаг - оно разработало "Австралийский проект по использованию жуков-навозников" (Australian Dung Beetle Project).

На протяжении 20 лет ученые завезли в страну 53 вида жуков-навозников со всех концов мира. Иностранцы сумели остановить наступление навоза, что среди прочего привело к снижению на 90% количества мух (этим особенно были довольны хозяева открытых кафе).

Успех проекта был настолько велик, что услугами жуков-навозников пользовались потом не раз - как в Австралии, так и в Новой Зеландии. И, думается, их вмешательство еще понадобится в других уголках планеты.

Автор фото, Tony Phelps/naturepl.com

Подпись к фото,

Еще один представитель подсемейства скарабеев (Scarabaeus rugosus) занят традиционным для себя делом

Как видим, список достоинств этих насекомых довольно внушителен - добавьте сюда еще способность снижать выбросы парниковых газов, свидетельства чего обнаружены Томасом Рослином и его коллегами.

"Можно сказать, что эффект от их работы довольно значительный, - говорит Рослин. - Для каждой коровьей лепешки, населенной жуками, - это примерно 40-процентное снижение выделения метана в атмосферу".

"Туннели, которые прокладывают жуки-навозники, служат своего рода вентиляционными шахтами, через которые в навоз доставляется кислород. Микробы, производящие метан, не любят кислород, это смещает баланс в пользу других микробов".

Конечно, на фоне огромного объема выбросов парниковых газов всей цепочки продовольственного снабжения вклад жуков выглядит довольно мелким, отмечает Рослин. Тем не менее эта строчка в резюме навозников подчеркивает их разносторонность и общую важность для происходящего на нашей планете.

В Финляндии, где Рослин проводил исследования, жуки-навозники - крошечные создания, особенно если сравнивать их с африканскими гигантами размером с мелкую мышь. Но и здесь они играют свою роль, воплощая то, о чем в свое время написал биолог Эдвард О. Уилсон в статье о важности сохранения беспозвоночных: "эти малютки управляют миром".

"Не забывайте, жуки-навозники - это не только те, которых можно встретить в африканской саванне с шарами слоновьего помета, - подчеркивает Бриони Сэндс. - Они здесь, на пороге нашего дома, и они достойны нашей заботы и нашего уважения".

Прочитать оригинал этой статьи на английском языке можно на сайте BBC Earth.

BMC Экологический конкурс изображений: изображения-победители | BMC Ecology

В настоящее время BMC Ecology разделен на несколько редакционных разделов по предметным областям, за которыми наблюдает группа академических редакторов разделов, каждого из которых попросили выбрать выигрышное изображение, которое лучше всего представляло бы область их специализации. Все работы были анонимны перед отправкой на оценку, и здесь некоторые редакторы объясняют, почему, по их мнению, эти изображения были достойными победителями в категории:

Поведенческая и физиологическая экология

Эта жестокая фотография двух самцов южных морских слонов () Mirounga leonina ), сражавшаяся за гарем из 127 женщин, была взята Летицией Керналеген, аспирантом Университета Дикин, Австралия (рис. 3).Комментируя свой выбор победителя в категории, редактор раздела Ник Ройл посчитал, что фотография с заголовком «Стоит ли приз цены?» Была:

«ужасающе яркий снимок двух гигантских окровавленных самцов южных морских слонов со шрамами, сражающихся за доступ к самкам. Вы почти слышите рев бойцов и чувствуете запах крови, настолько хорошо это изображение передало поведение. Мне нравится зеркальная симметрия мужчин, когда они участвуют в жестокой ритуализированной, почти хореографической схватке; самец справа от выстрела фиксирует своего соперника недовольным взглядом, пытаясь нанести решающий удар.Картина очень хорошо скомпонована: покрытые кровью мужчины с красными нагрудниками резко контрастируют с безмятежно мрачным, но красивым фоном. Завершающим штрихом является поморник в правом нижнем углу кадра, который, по-видимому, очень заинтересован в результате. Или, может быть, он рефери? »

Рисунок 3

Победитель: Поведенческая и физиологическая экология . «Гарем из 127 женщин - это приз, который нужно заработать.Там, где самки южного морского слона ( Mirounga leonina ) обеспечивают всю родительскую заботу, они будут воспроизводить потомство только на территории самых крупных самцов, самых крупных отцов для своего потомства. Самки в среднем от 400 до 900 кг, самцы - до 4 тонн; Южные морские слоны демонстрируют самый большой половой диморфизм среди наземных млекопитающих. Когда мужчина бросает вызов главе гарема, ему нужно доказать свою силу большой ценой, что приведет к захватывающей и захватывающей битве между двумя гигантами.Авторство: Летиция Керналеген.

Сообщество, популяция и макроэкология

В этом разделе рассматриваются исследования взаимодействия организмов внутри сообществ и популяций во всех масштабах, и это был поразительный образ мультитрофических взаимодействий в действии, который, по мнению редактора раздела, Жан Клобер, отражает суть этой области исследований. . Фотография (рис. 4), сделанная профессором Майклом Сива-Джоти из Университета Шеффилда (Великобритания), была явно не из легких:

«Я фотографировал редкие ласточкины хвосты на цветках скабиуса, когда услышал жужжание полистинской осы - она ​​парила за бабочками, а затем бросалась к ним и проверяла их тело.Хотя я не был свидетелем хищничества, позже я видел, как оса расчленяла шкипера в том же районе. Я почти уверен, что эта оса пыталась предшествовать ласточкину хвосту. Мне нравится этот снимок, потому что его было сложно сделать - оса двигалась очень быстро, а фокальная плоскость была очень неглубокой - и потому, что он захватывает три трофических уровня в одном ».

Рисунок 4

Победитель: Сообщество, народонаселение и макроэкология . Редкий ласточкин хвост, Цветок Scabius и полистиновая оса.Атрибуция: Майкл Шива-Джоти.

Природоохранная экология и исследования биоразнообразия

Галапагосские острова представляют собой своего рода современный природоохранный символ из-за того, что они оказали огромное влияние на жизнь и деятельность Чарльза Дарвина. Во время своего путешествия на Beagle Дарвин заметил тонкие анатомические различия между гигантскими черепахами, живущими на разных островах архипелага, которые позже послужили основой его теории эволюции путем естественного отбора.Это изображение (рис. 5), сделанное Харой Вольц [8], биологом из Колумбийского университета (США), было получено при исследовании экологических взаимодействий между видами и ландшафтами на архипелаге, и на нем изображена галапагосская черепаха ( Chelonoidis nigra ) на Санта-Клаусе. Остров Круз использует человеческую дорогу. Редактор секции Йозеф Сеттеле обнаружил за картиной тонкий комментарий, который, по его мнению, можно было бы переименовать в «Брат, где ты?»:

«Это хорошо показывает, что заведомо долгоживущий экземпляр вида с низкой плотностью обитания не обязательно имеет светлое будущее, даже несмотря на то, что предлагается довольно большой путь.”

Рисунок 5

Победитель: Сохранение экологии и биоразнообразия. «Галапагосская черепаха ( Chelonoidis nigra ) движется по человеческой дороге на острове Санта-Крус. Я сделал эту фотографию во время исследования экологических взаимодействий между видами и ландшафтами Галапагосских островов ». Атрибуция: Хара Вольц.

Ландшафтная экология и экосистемы

Изображение пространственного взаимодействия между видами и их влияния на экосистемные процессы было одной из самых сложных тем для визуального восприятия.Выбор редактора раздела Мишеля Багетта был великолепно текстурированным изображением ландшафтной инженерии, опосредованной человеком. На этом снимке (рис. 6) [9] рисового поля в Юаньян, Китай, патолог Юлин Цзя из Национального центра исследований риса Министерства сельского хозяйства США Дейл Бамперс объясняет, как рисовые поля культивировались более 1000 лет:

«Обширные площади этих террасированных полей дают достаточно риса для жизни сотен тысяч людей.Вода сохраняется в лесах на вершинах холмов и направляется на террасы для орошения. Рисовые террасы затопляются с сентября по март, испарения с этих рисовых полей обеспечивают прохладный и приятный климат для местных жителей, а поля открывают захватывающий вид для путешественников ».

Рисунок 6

Победитель: Экология ландшафта и экосистемы . «Рисовые поля в Юаньян, Китай» Атрибуция: Юйлинь Цзя.Библиотека изображений биологии ID 65539.

Теоретическая экология и модели

Раздел, посвященный теоретическим моделям, всегда был одним из самых сложных для визуального изображения, особенно если сравнивать с фотографиями мира природы. Это также предоставило, пожалуй, прекрасную возможность для творчества. Визуализация данных играет центральную роль в понимании соответствия моделей реальным данным, и для секции, которая меньше ориентирована на камеру, она представляет интересную возможность для экологов, сидящих за столом, продемонстрировать свою работу.Победившая работа, выбранная редактором секции Майклом Бонсаллом, была представлена ​​Чайтаньей Гокхейлом, научным сотрудником Института эволюционной биологии Макса Планка (Германия), и изображает модель эволюционной теории игр о поддержании биоразнообразия с участием нескольких игроков (рис. 7). Эта цифра взята из их статьи 2010 года в Proceedings of the National Academy of Sciences под названием «Эволюционные игры в мультивселенной» [10]:

«Эволюционная теория игр может помочь нам анализировать взаимодействия в социальной или биологической среде.Мой личный успех зависит не только от того, что я делаю, но и от того, что делают другие. С биологической точки зрения, успех в эволюционной игре положительно коррелирует с репродуктивным успехом. Обычно в теоретико-игровых взаимодействиях предполагаются парные взаимодействия.

Однако в действительности взаимодействия не всегда бывают парами. Например, если нужно поймать большое животное, часто требуется более двух охотников. Взаимодействие двух игроков предсказывает, что может быть не более одной точки, в которой разные стратегии могут прийти к согласию, так что каждый получит равный выигрыш и каждая стратегия выживает.(n-1) точки, где могут сосуществовать все стратегии. Таким образом, при d> 2 количество таких точек растет экспоненциально с увеличением количества стратегий. Также во встречах между видами могут участвовать несколько особей вовлеченных видов. Это дает возможность для нескольких стабильных состояний и, таким образом, в конечном итоге для сохранения биоразнообразия.

Таким образом, если задействовано несколько стратегий и если количество игроков велико, могут быть более высокие шансы на достижение стабильного или нестабильного сосуществования - просто потому, что возможно больше решений.(3-1), то есть 9 точек, в которых стратегии имеют равные выигрыши. Эти 9 точек лежат на пересечении трех кубических кривых ».

Рисунок 7

Победитель: Теоретическая экология и модели. Несколько игроков и сохранение биоразнообразия. Из Gokhale CS, Traulsen A: Эволюционные игры в мультивселенной. PNAS 2010, 107: 12, 5500-5504. (DOI: http://dx.doi.org/10.1073/pnas.0912214107).

Выбор редакции

Основная цель этого конкурса изображений заключалась в том, чтобы получить представление о том, как профессиональные экологи представляют себе мир природы.В то время как многие из потрясающих статей изображают экологические процессы в действии, лишь немногие дают представление о том, что значит быть экологом, проводить исследования, стремиться к познанию мира природы. Изображение Рафа Аэртса (рис. 8) резко выделяется тем, что делает именно это, привлекая зрителя прямо в глаза экологу, проводящему полевые работы, и представляет собой одно из самых творческих применений фотографии, полученной в этом году. Здесь доктор Аэртс, научный сотрудник из Левенского университета (Бельгия) и Университета Юты (США), немного объясняет фон этого изображения, сделанного в области с высоким уровнем тени деревьев в перуанских Андах, которая используется для стимулирования сохранения биоразнообразия лесов среди производителей кофе в регионе:

«Здесь я изучаю старовозрастные вторичные леса в отдаленном районе Рио-Тункимайо в провинции Пуно на юго-востоке Перу, чтобы определить влияние выращивания кофе на сохранение птиц.В записной книжке показаны мои первые записи о желтобровом воробье (вверху), а также самцах и самках с белыми крыльями (посередине и внизу). Воробей может указывать на беспокойство, в то время как бородка - похожая на мухоловку птица среднего уровня, питающаяся насекомыми, второго роста и лесная окраина реки. Сохранение таких насекомоядных также полезно для фермеров, выращивающих кофе, поскольку они вносят свой вклад в борьбу с насекомыми-вредителями ».

Рисунок 8

Победитель: Выбор редакции. «Обследование старовозрастных вторичных лесов вдоль отдаленного Рио-Тункимайо в провинции Пуно на юго-востоке Перу с целью определения воздействия выращивания кофе на охрану птиц» Авторство: Раф Аэртс.

Высоко оценен

Несмотря на то, что в этом году в конкурсе могло быть всего несколько изображений, уровень заявок был настолько высок, что легко могло быть несколько достойных победителей во всех категориях. Мы, конечно, надеемся, что вы согласны с нашим выбором; и чтобы дать вам представление о том, насколько трудными были эти решения для всех наших судей, вот лишь небольшая подборка некоторых из самых высоко оцененных изображений, которые не попали в главный приз.

Многие из этих изображений выделяются определенным образом, и в этих конкретных аспектах они иногда лучше, чем выбранные нами победители. Возьмите чистую визуальную красоту: сочетание цветов на изображении переливающейся зеленой пчелы [дополнительный файл 1] [11], собирающей ярко-желтую пыльцу с фиолетового цветка Vellozia , несомненно, останется в памяти на некоторое время . В самом деле, можно было подумать, что в соревновании будут доминировать изображения взаимодействия растений и опылителей - относительно легко сделать снимки, на которых красочные организмы связаны друг с другом четкой экологической историей.Мы приятно удивлены, что это не так. На самом деле, в наш окончательный выбор попали всего три таких изображения, а два других более необычны. Один связан с позвоночным опылителем в крылатом пятне энергии, питаемой цветком [дополнительный файл 2] [12]. Другой показывает, что иногда требуется акт воли, чтобы преодолеть наше первоначальное отвращение и оценить внутреннюю красоту экологической сцены [дополнительный файл 3].

Несколько изображений демонстрируют безупречное техническое мастерство, например, необычное изображение журчалки в полете [дополнительный файл 4].Действительно, это изображение было оценено как второе место в категории «Поведенческая и физиологическая экология» , оставив редактора раздела Ника Ройла ошеломленным:

« Это изображение прекрасно передает этот краткий момент неподвижности - парения - мухи; с одним лишь размытием стремительных ударов крыльев единственное движение. Муха явно выглядит так, как будто она парит, ноги слегка опущены, возможно, чтобы помочь равновесию при приземлении, или в готовности снова выстрелить. Эта картина нервной энергии значительно усиливается за счет ослепительных переливающихся цветов и мельчайших деталей; глаза настолько массивные, что кажется, что у мухи шлем ».

Наряду с столь же впечатляющим победителем в разделе «Сообщество, народонаселение и макроэкология» (рис. 4), они, несомненно, были бы лучшими в стандартном конкурсе фотографий естествознания.

Почти столь же технически четкими являются две картинки, обе рассказывающие поведенческие истории: гладиаторское противостояние или вежливое обсуждение? между муравьями-бульдогами [Дополнительный файл 5] [13] и просто восхитительное (хотя и случайное) взаимодействие между уткой и лягушками [Дополнительный файл 6].

Поведенческая экология приводит к ситуациям, которые создают интригующие и, следовательно, захватывающие образы. Арабские болтуны [дополнительный файл 7] [14] явно замышляют что-то экологически важное, и мы настоятельно рекомендуем вам прочитать историю гениально звучного сверчка [дополнительный файл 8]. Многовидовые взаимодействия представлены крабом и его биотическим убежищем [дополнительный файл 9], хотя жаль, что мы не видим, чтобы он добывал средства к существованию на поверхности своего путешествующего эко-дома.

Менее благоприятная форма паразитизма проявляется в красочной, но тревожной сцене смерти, которая должна радовать сердце лесников [дополнительный файл 10].Хотя смерть от осы должна быть одним из самых распространенных ужасных финалов в природе, мы подозреваем, что только эколог сразу распознает то, что происходит на картинке. Два других изображения хищников и их добычи также требуют времени, чтобы полностью погрузиться в них, давая зрителю приятный момент осознания рассвета. Прозрачные щупальца кальмара придают этому изображению мягкость и эстетичность, резко контрастирующую с убийством, которое только что произошло [дополнительный файл 11]. Эффективная отправка пчелы хорошо скрытым пауком [дополнительный файл 12] зависит от использования установленной системы растение-опылитель: действительно многогранный портрет экологии в действии.

Пять картинок рассказывают о взаимодействии человека с окружающей средой в различных обличьях. Изображение птицы на челюсти сельскохозяйственного животного [дополнительный файл 13] четко и ясно передает послание, слишком знакомое биологам-экологам. Попытки понять и сообщить о нашем воздействии на природные системы показаны на элегантно простой картинке на доске [дополнительный файл 14]. Здесь представлены и экологи, взаимодействующие со своим окружением. Один служит впечатляющим критерием, подчеркивая чистый масштаб дерева Ceiba pentandra [дополнительный файл 15], в то время как требуется хорошая секунда или две, чтобы понять, что изображение гнездящихся олуш на самом деле является портретом практического сохранения в действие [Дополнительный файл 16].Наконец, состав разноцветных защитников природы [дополнительный файл 17] является одним из самых ярких описаний полевой экологии, которые мы видели ».

Если посмотреть на будущие соревнования такого рода, есть некоторые области, которые кажутся несколько не представленными. пейзажные фотографии в нашем последнем отборе, возможно, потому, что трудно привлечь внимание к конкретной экологической детали при изображении широкой сцены. Восхитительным исключением из этого правила является ночной пейзаж, в котором преобладают светящиеся динофлагелляты [дополнительный файл 18], чье антихищническое поведение проявляется потрясающее визуальное воздействие, которое иногда может оказать экология.Однако, возможно, наименее хорошо представлены изображения, которые пытаются объединить элементы фотографии и графического отображения информации. Изображение пингвинов и их пульса [Дополнительный файл 19] (см. Также [15]) - это отважная попытка, но в нескольких записях были попытки комбинаций такого рода. И все же такое изображение дает, пожалуй, больше всего простора для оригинальной и заставляющей задуматься пиктограммы. Это, безусловно, область, заслуживающая большего внимания, если экологи хотят использовать силу визуального воздействия, чтобы донести свои мысли и исследования до более широкой аудитории.

По отдельности эти изображения представляют собой краткую картину экологии в действии - иногда жестокой, иногда красивой. В совокупности они дают обзор сложности и взаимосвязанности в мире природы, благодаря которому, мы надеемся, читатели будут развлечены ― и немного просветлены.

Примечания

Все изображения, опубликованные в этой редакционной редакции, выпущены под лицензией Creative Commons Attribution License (CC BY) [16] с разрешения участника. Убедитесь, что вы указали эти имена, если хотите распространять или повторно использовать эти фантастические фотографии.Вы также можете просмотреть другие экологические изображения (включая заявки на участие в конкурсе, не перечисленные здесь) на странице BMC Ecology на Flickr «Imaging Ecology» [17]. Если у вас есть экологические изображения, которыми вы хотели бы поделиться с нами, присоединяйтесь.

Победители конкурса экологических изображений BMC выделяют красоту и опасности нашей планеты

Экологи снова вернулись! 7-й конкурс BMC Ecology выбрал победителя из разнообразной коллекции фотографий, присланных экологами со всего мира, подчеркивающих опасности и красоту жизни на нашей планете.

В своих трудах эколог Альдо Леопольд, наиболее широко известный своей книгой A Sand County Almanac , сетовал на утрату природы и растущее разобщение человечества с миром природы. Вдохновленный его работами, вызывающими любопытство и восхищение природой, конкурс демонстрирует искусство через призму ученых.

«В то время как они демонстрируют несомненные таланты различных демографических фотографов, здесь, в BMC Ecology, мы хотели выяснить, можно ли по-другому взглянуть на мир природы с точки зрения профессиональных экологов, таких как Леопольд, с особым акцентом на центральной идее, лежащей в основе изучение экологии как науки - как организмы взаимодействуют друг с другом и с окружающей средой », - заявил BMC, объявляя об открытии конкурса еще в 2013 году.

Таким образом, жюри BMC ищет экологическую историю, вплетенную в яркие визуальные эффекты. Без лишних слов, давайте совершим кругосветное путешествие глазами экологов, работающих в этой области.

Изображение общей победы: «Больной»

Предоставлено: Давид Костантини из Национального музея естественной истории, Париж, Франция

Не только люди сталкиваются со вспышками вирусов, но и животные страдают от распространения коварных болезней.Здесь больной птенец великолепной фрегатной птицы ( Fregata magnificens ) во Французской Гвиане страдает вирусной инфекцией, которая, вероятно, приведет к его смерти. В настоящее время проводится исследовательский проект по выяснению причины вируса и поиску решений по сохранению местной популяции фрегатов, которая является одной из самых важных в Южной Америке.

«Это изображение актуально, поскольку - на момент написания - мир фокусируется на взаимодействии между вирусом и метапопуляцией животных, которая состоит из людей», - сказал редактор раздела BMC Люк Якобус.«Я надеюсь, что уроки экологии и природоохранной биологии принесут плоды и помогут нам подняться, встретить и смягчить этот вызов, а также улучшить ответные меры в будущем».

Предоставлено: Давид Костантини из Национального музея естественной истории, Париж, Франция

Второе место: "Лесная зеленая ящерица"

Кредит: Д-р С. С Суреш из региональной больницы Ибри в Омане

Нет ничего лучше алого, чтобы выделиться среди зеленой листвы.Здесь ярко-красное лицо - не признак смущения - даже наоборот. Рубиново-красный цвет манит и привлекает товарищей (а иногда и любителей фотографии).

Чтобы сделать этот снимок, доктор С. С. Суреш отправился дождливым ноябрьским утром в сопровождении двух лесников, путешествуя по мягкой почве и густым вечнозеленым лесам в Керале. Он надеялся увидеть тигра или дикую собаку, но вскоре его внимание обратилось на довольно большую ящерицу. Пусть вас не обманывает, казалось бы, небольшой рост ящерицы ( Calotes calotes ) на фото, на самом деле он составляет 50-65 сантиметров (20-25 дюймов) от головы до хвоста.

«Удача была на моей стороне, так как мои друзья заметили яркую пару ящериц в их брачном оперении», - сказал д-р С. С. Суреш. «Я был в восторге, и это сделало мой день лучше».

Предоставлено: д-р С. С. Суреш из региональной специализированной больницы Ибри в Омане

Победитель в категории «Поведенческая и физиологическая экология»: «Зомби-грибок»

Кредит: Дэмиен Эскерре из Австралийского национального университета

По крайней мере, людям еще не приходилось иметь дело с грибком-зомби.Виду зеленого долгоносика, однако, повезло меньше, о чем свидетельствует изображение кордицепса, «гриба-зомби», захватывающего своего хозяина. Гриб берет на себя ответственность за поведение долгоносика и в конечном итоге убивает его, вырастая из его тела и выпуская споры для заражения другого долгоносика.

Изображение «идеально передает беспомощность долгоносика, пораженного грибком, который перед тем, как убить своего хозяина, берет на себя его поведение, вероятно, для того, чтобы усилить передачу грибка», - сказал редактор раздела Доминик Мацци.«Не в фокусе парень добавляет к мрачной атмосфере изображения, контрастируя с его пронзительными цветами, и кажется таким же обреченным, смиренно ожидающим своей очереди, чтобы отдать свою судьбу на благо гриба».

Предоставлено: Дэмиен Эскерре из Австралийского национального университета

.

Победитель в категории «Сообщество, популяция и макроэкология»: «Призрачный краб»

Предоставлено: HaoYun Zhuang из Университета Фучжоу

Peek-a-boo: Призрачный краб, несущийся по пескам пляжа в Китае, прячется в тени человеческого следа.ХаоЮнь Чжуан сказал, что крабы-призраки «роют пещеры на пляже, в то время как они могут двигаться очень быстро, чтобы убежать от хищников, таких как цапли».

Предоставлено: HaoYun Zhuang из Университета Фучжоу

Победитель в исследованиях природоохранной экологии и биоразнообразия: «Застенчивость короны»

Кредит: Цзу-Чан Сюй из Китайской академии наук

Когда Цзу-Чан Сюй взглянул вверх, он увидел бреши в кроне деревьев и сразу узнал явление, известное как «застенчивость кроны», когда деревья тянутся друг к другу, но никогда не соприкасаются.

«В лесной системе реакция разных видов на климат не синхронизирована, и между кронами деревьев возникает эффект« застенчивости кроны », образуя особый лесной узор», - сказал Цзу-Чан Сюй. картина сочетает в себе эти два элемента, образуя прекрасный пейзаж ».

Предоставлено: Цзу-Чанг Сюй из Китайской академии наук

Победитель в категории «Ландшафтная экология и экосистемы»: «Ветряные фермы в китайской пустыне Гоби»

Кредит: Кан Сюй из Колледжа наук о жизни Чжэцзянского университета

Гуачжоу, также известная как «Мировая библиотека ветров», является домом для самой большой когорты ветряных электростанций в мире.Исследование Кан Сю и его коллег предполагает, что энергия ветра, вырабатываемая в Гуачжоу, может превышать 20 гигаватт, примерно столько же, сколько вырабатывается во всей Испании.

«Наше предыдущее исследование показало, что строительство ветряных турбин в пустыне Гоби - это беспроигрышная стратегия, которая способствует росту пустынной растительности с благоприятным микроклиматом и в достаточной степени использует энергию ветра для производства чистой энергии», - сказал Гуачжоу.

Предоставлено: Кан Сю из Колледжа наук о жизни Чжэцзянского университета

.

Выбор редакции: «Королевская баня»

Кредит: Найден Чакаров из Билефельдского университета, Германия

«Королевские гаги размножаются только на самых высоких арктических территориях», - сказал Найден Чакаров.«Наряду с другими гагами короли известны своими чрезвычайно изолирующими перьями. В течение долгой полярной зимы королевские гаги мигрируют на юг и проводят большую часть времени в открытом океане. Иногда короли посещают гавани Нордаустланде и другие относительно« теплые »территории. где они охотно кормятся и купаются на мелководье ».

Тем не менее, несмотря на размер популяции, ученые предполагают, что эти виды уток могут серьезно пострадать от повышения температуры в высокогорных районах Арктики.

Найден Чакаров из Билефельдского университета, Германия

Высоко оценен: "Fly on the Fly"

Кредит: Бинг Линь

Молодая самка обезьяны гелада кусает муху во время полета.

Кредит: Bing Lin

Высоко оценен: «Застенчивость»

Кредит: Хэю Линь

нерасширенный лист австралийского древовидного папоротника ( Sphaeropteris cooperi ), сделанный в национальном парке Данденонг Рэнджес в Австралии

Кредит: Heyu Lin

Высоко оценен: "Diatom Chain"

Кредит: Лука Сантанджели

Конфокальное изображение показывает клеточную стенку диатомовых водорослей (голубой), хлоропласты (красный), ДНК (синий), мембраны и органеллы (зеленый).

I маг Предоставлено: Лука Сантанджели

Экологи делятся своей страстью к природе в этих привлекательных изображениях

В течение года проводится множество конкурсов фотографии природы, но немногие чествуют тех, кто одновременно работает в этой области и является талантливым фотографом. Ежегодный фотоконкурс Британского экологического общества выделяется на фоне остальных, потому что каждое изображение было сделано экологом или студентом, изучающим экологию. Большинство фотографий представляют область знаний / исследований конкретного человека.

Победителем в этом году стал Крис Остхейзен, который провел год на острове Марион (часть островов Принца Эдуарда в Индийском океане), исследуя тюленей и косаток, за его изображение взрослого королевского пингвина в окружении птенцов в колонии размножения.

«Несмотря на то, что глобальная популяция королевских пингвинов велика, у популяций, населяющих острова вокруг Антарктики, будущее неопределенное. Глобальное изменение климата может сместить океанические фронты, где они питаются дальше от мест размножения, вынуждая пингвинов путешествовать дальше, чтобы достичь своих кормовых угодий», - сказал он. Oosthuizen.

Судьи также выбрали студента-победителя. Адриа Лопес Бауселлс изучает последствия фрагментации тропических лесов Амазонки для насекомоядных летучих мышей в рамках своей докторской диссертации. проект в Лиссабонском университете. Baucells вошел в историю, впервые засняв: летучую мышь с бахромой, подкрадывающуюся к маленькой желтой лягушке, которую вы можете увидеть ниже.

В жюри вошли шесть экологов и отмеченных наградами фотографов. Среди других категорий - динамические экосистемы, экология в действии и искусство экологии.

«Высокие стандарты подачи заявок в этом году сделали выбор победителей сложной задачей. Некоторые заявки отражают участие и глубокое понимание жизни животных, что требует технического мастерства и терпения», - сказал Ричард Барджетт, президент Британского экологического общества.

Вы можете увидеть остальные изображения-победители вместе с комментариями каждого фотографа ниже.

Победитель в общем зачете среди студентов

Тени в небе. Манаус, Бразилия. (Фото: Адриа Лопес Бауселс, Лиссабонский университет / Британское экологическое общество)

"Неотропическая летучая мышь с бахромой (Trachops cirrhosus) - летучая мышь среднего размера, обитающая в сухих и влажных лесах от Мексики до Бразилии.Вид легко идентифицировать по выступам в виде сосочков на губах и морде. Это одна из немногих неотропических летучих мышей, которые, как известно, ловят и охотятся на позвоночных. На самом деле, летучие мыши с бахромой известны в основном своей привычкой поедать лягушек. Однако их диета все еще плохо изучена на Амазонке.

«Мы сообщили о двух случаях охоты летучих мышей с бахромой на древесных лягушек (Scinax cf. garbei и Scinax cruentommus) в Северо-Западном зоологическом журнале в 2016 году.Воспользовавшись нашими долгими полевыми исследованиями, проводившимися для проекта PDBFF (Projeto Dinâmica Biológica de Fragmentos Florestais) в центральной части Амазонки, нам удалось сфотографировать летучую мышь с бахромой, приближающуюся к одной из недавно обнаруженных целей », - Адриа Лопес Бауселлс

, финалист, финалист

Живое ископаемое. Марокко. (Фото: Роберто Гарсия-Роа, Университет Валенсии / Британское экологическое общество)

«Cerastes vipera - один из видов змей, которые живут погребенными в песке, чтобы приспособиться к теплым условиям окружающей среды.Каждая чешуя его тела имеет форму маленькой ложки, которую используют гипнотическим движением, чтобы войти в песок, избежать хищников и поджидать добычу », - Роберто Гарсия-Роа.

, финалист, финалист

Опыление! Аризона, США. (Фото: Питер Дж. Хадсон, Университет штата Пенсильвания / Британское экологическое общество)

«Летучие мыши действуют как резервуары болезней для возникающих инфекций, и наши исследования в Австралии показали, что они передают Hendra лошадям и людям только тогда, когда они голодают. Теперь у нас есть доказательства того, что это вызвано вырубкой лесов, и они начали возвращение местных деревьев."- Питер Дж. Хадсон

Up Close и личный победитель

Сеть жизни. Испания. (Фото: Роберто Гарсия-Роа, Университет Валенсии / Британское экологическое общество)

"Только подойдя к ним вплотную, можно увидеть, что пауки, которых обычно ненавидит большая часть общества, также уязвимы. Паутина - их защита там, где они едят, спариваются и защищены от большинства потенциальных хищников, поэтому они строят паутина жизни в их темном и маленьком мире ... Только красота этих животных сравнима с дурной репутацией этой группы."- Роберто Гарсия-Роа

Победитель в личном и близком общении с учениками

Посмотри мне в глаза. Коста-Рика. (Фото: Алекс Эдвардс, Плимутский университет / Британское экологическое общество)

«Изучая герпетофауну в Area de Conservación Guanacaste, в Коста-Рике, я наткнулся на эту фантастическую маленькую стеклянную лягушку в порошке (Teratohyla pulverata), сидящую на листе в тропическом лесу». - Алекс Эдвардс

Победитель конкурса Dynamic Ecosystems

Специальное предложение Stinkpot: Penguin a la King.Остров Марион (острова Принца Эдуарда). (Фото: Крис Остхейзен, Университет Претории / Британское экологическое общество)

"Южный гигантский буревестник (Macronectes giganteus), также известный как стервятник или вонючка, охотится на молодого птенца королевского пингвина (Aptenodytes patagonicus), в то время как взрослые королевские пингвины смотрят на него. хищники и хищные взаимодействия между буревестниками и пингвинами обычны ». - Крис Остхейзен

Победитель студентов по динамическим экосистемам

Лисица на охоте.Канада. (Фото: Сандра Анже-Блонден, Эдинбургский университет / Британское экологическое общество)

«Рыжая лисица (Vulpes vulpes) охотится на тундровых полевок и леммингов в канадской Арктике. Лисы могут чувствовать, что их добыча бегает по траве или снегу, и прыгают, чтобы атаковать сверху. Я наблюдал за этой конкретной лисой в течение нескольких дней, и большую часть времени его охота была успешной ". - Сандра Анже-Блонден

Победитель среди лиц и групп

Полет под дождем. Манаус, Бразилия. (Фото: Адриа Лопес Бауселс, Лиссабонский университет / Британское экологическое общество)

«Если бы меня попросили выбрать один репрезентативный вид летучих мышей в Амазонии, я бы без колебаний выбрал короткохвостую летучую мышь Seba (Carollia perspicillata ) .Это один из наиболее распространенных видов в регионе Амазонки, он преобладает в молодых лесах и зарослях растительности, где питается сочными плодами новаторских растений, таких как висмия или цекропия. Короткохвостая летучая мышь Себы - один из тех видов, о которых многие люди забывают из-за своей распространенности, поскольку наше внимание сосредоточено на редких и удивительных наблюдениях. Однако большинство основных экосистемных услуг, от которых зависит наше выживание, таких как распространение семян, восстановление и восстановление лесов, будет осуществляться такими видами, как C.perspicillata. "- Адриа Лопес Бауселлс

Лица и группы Победитель среди студентов

Восхождение в тропиках. Манаус, Бразилия. (Фото: Адриа Лопес Бауселс, Лиссабонский университет / Британское экологическое общество)

«Когда мы гуляли по нетронутым тропическим лесам Амазонки в поисках убежищ летучих мышей и выбирали места для установки наших сетей из тумана, чтобы ловить летучих мышей для наших научных исследований, слабый и почти незаметный шум внезапно привлек наше внимание прямо над нашими головами.

«Выдающийся муравьед (Tamandua tetradactyla) с исключительными способностями лазал по запутанной путанице ветвей и лиан.С приятной улыбкой и невероятным спокойствием животное наблюдало за нашими движениями, наблюдало, как мы медленно и плавно вынимаем фотоаппарат из сумок, и изучало наше волнение. Похоже, ему нравилось сниматься в фотосессии в самой биоразнообразной экосистеме на Земле. Затем он продолжил восхождение к навесу, где мы, в конце концов, потеряли его из виду », - Адриа Лопес Бауселлс

Победитель конкурса «Экология в действии»

Столы изменились. Дельта Окаванго, Ботсвана.(Фото: Доминик Бер, Университет Цюриха и Ботсваны, Фонд охраны хищников / Британское экологическое общество)

«На этом изображении изображен щенок африканской дикой собаки, играющий дротиком с транквилизатором. После того, как мы сделали анестезию взрослому человеку в стае, этот щенок с трудом пытался достать дротик и, казалось, очень гордился своей недавно найденной игрушкой». - Доминик Бер

Студент-победитель «Экология в действии»

Ультрафиолетовое отслеживание жуков. (Фото: Элла Кук, бакалавр экологии и охраны природы / Британское экологическое общество)

«Уникальная и инновационная возможность отслеживать беспозвоночных с помощью ультрафиолетового порошка и фонарей стала для меня главным событием Летней школы Британского экологического общества 2018 года.Темная среда в сочетании с яркими цветами создавала сложные, но захватывающие условия для проверки моих навыков фотографии дикой природы », - Элла Кук

Победитель конкурса "Люди и природа"

Человек в мангровом лесу. Керала, Индия. (Фото: Нибедита Мукерджи, Эксетерский университет / Британское экологическое общество)

«Ценность мангровых экосистем для местных сообществ и особенно для традиционных рыбаков во всем мире хорошо известна. Этот снимок был сделан рано утром, когда мы оба выполняли свои« полевые работы ».- Нибедита Мукерджи

Победитель среди студентов "Люди и природа"

Одного поля ягода. Большие Антильские острова. (Фото: Лидия Гибсон, Университетский колледж Лондона / Британское экологическое общество)

"Охота на птиц является частью сельской культуры Карибского бассейна и механизмом, с помощью которого сохраняются другие связанные с лесами знания и традиции, такие как поиск пути и знания растений, которые могут улучшить науку об охране природы. На этой фотографии, сделанной в недавно назначенной охраняемой территории, запечатлен комплекс биологические и культурные аспекты охоты на попугаев, которым угрожает опасность."- Лидия Гибсон

Победитель конкурса "Искусство экологии"

Морские игуаны разминаются. Галапагосские острова. (Фото: Марк Тэтчелл, эколог на пенсии / Британское экологическое общество)

"Морским игуанам на Галапагосских островах необходимо каждый день согреваться, прежде чем они смогут стать активными. Эти особи забрались на выброшенный пень на пляже на острове Исабела, чтобы поймать солнечные лучи. Черно-белое изображение усиливает драматичность происходящего. среда обитания ". - Марк Тэтчелл

Студент-победитель "Искусство экологии"

Вы чувствуете суровый климат высокой Арктики? Шпицберген, Норвегия.(Фото: Матильда Ле Муллек, Норвежский университет науки и технологий / Британское экологическое общество)

«Кольцевой рост кустарников нерегулярен в условиях высокоарктического климата Свальбарда. История началась на борту парусника на северной распределительной границе кустарников. За несколько месяцев в лаборатории были получены поперечные сечения Salix polaris 2 мм ... Искусство стало наукой, развивающейся временные ряды кольцевого роста, ретроспективно отслеживающие биомассу сосудистых растений ". - Матильда Ле Муллек

принципов ландшафтной экологии | Изучайте науку в Scitable

Байер, П.& Носс, Р. Ф. Обеспечивают ли коридоры среды обитания возможность соединения? Биология сохранения 12, 1241–1252 (1998).

Костанца, Р., Воинов, А. и др. интегрированный эколого-экономическое моделирование водосбора реки Патаксент, штат Мэриленд. Экологические монографии 72, 203–232 (2002).

Кушман, С. А., Эванс, Дж. С. и др. . Пейзаж экология: прошлое, настоящее и будущее. В Пространственная сложность, информатика и Сохранение дикой природы , ред.С. А. Кушман и Ф. Хюттманн (Нью-Йорк: Springer, 2010): 65–72.

Эллис, Э. К. и Раманкутти, Н. Помещение людей на карту: антропогенные биомы Мир. Границы экологии и Окружающая среда 6, 439–447 (2008).

Фариг, L. Относительное влияние утраты и фрагментации среды обитания на вымирание популяции. Журнал управления дикой природой 61 , 603–610 (1997).

Форман, Р. Т. Т. и Годрон, М. Пейзаж Экология . Нью-Йорк, штат Нью-Йорк: John Wiley & Sons, 1986.

Фортин, М. Дж. И Дейл, М. Р. Т. Пространственный Анализ: Руководство для экологов . Нью-Йорк, Нью-Йорк: Кембридж Университетское издательство, 2005 г.

Хаддад, Н. М., Боун, Д. Р. и др. . Коридор использование различными таксонами. Экология 84 , 609–615 (2003).

Houghton, Р. А. Изменения в землепользовании и углеродный цикл. Глобальный Изменить биологию 1 , 275–287 (1995).

Джонстон, C. A. Влияние животных на ландшафтный узор. в Мозаика ландшафтов и экологических процессов , ред. Л. Ханссон и др. . (Лондон: Чепмен and Hall, 1995): 57–80.

Кингсленд, С.Е. Моделирование природы . Чикаго, Иллинойс: Чикагский университет Press, 1995.

.

Кнапп, А. K. et al. Краеугольный камень роль бизона в высокотравных прериях Северной Америки. Bioscience 49 , 39–50 (1999).

Манель, С. и др. . Пейзаж генетика: сочетание ландшафтной экологии и популяционной генетики. Тенденции в экологии и эволюции 18 , 189–197 (2003).

Май, Р. М. Устойчивость и сложность модели. Экосистемы . Принстон, штат Нью-Джерси: Princeton University Press, 1973.

МакГаригал, К. и Маркс, Б. Дж. FRAGSTATS, программа анализа пространственных образов для количественной оценки ландшафта состав. В Генеральная служба лесного хозяйства Министерства сельского хозяйства США Технический отчет PNW-GTR-351 (1995).

Мюллер-Домбуа, Д. и Элленберг, Х. Цели и методы Экологии растительности . Нью-Йорк, Нью-Йорк: John Wiley & Sons, 1974.

.

Опдам, П. И Д. Вашер: изменение климата встречает фрагментацию среды обитания: взаимосвязь ландшафта и уровни биогеографического масштаба в исследованиях и сохранении. Биологическая охрана 117 , 285–297 (2004).

Филипс, M. L. и др. . Анализ передвижения хищников в прерии пейзажи с контрастной композицией лугов. Журнал маммологии 85 , 187–195 (2004).

Симберлов, Д. С. и Абеле, Л. G. Island теория биогеографии и практика сохранения. Наука 191 , 285–286 (1976).

Тернер, М.Г. Ландшафтная экология: каково состояние науки? Ежегодный обзор экологии, эволюции и систематики 36 , 319–344 (2005).

С, К. А. Ландшафтная экология инвазионного распространения. Биология сохранения 16 , 1192–1203 (2002).

Ву, Дж. Ландшафтная экология, междисциплинарность и устойчивая наука. Ландшафтная экология 21 , 1–4 (2006).

Ву, Дж. & Loucks, O.L. От баланса природы к иерархической динамике участков: a смена парадигмы в экологии. Ежеквартально Обзор биологии 70 , 439–466 (1995).

Экология и COVID-19 # 5: Коронавирус, человеческое гордыня и жизнь в одновременно развивающейся биосфере - Ecotone

Просвечивающая электронная микрофотография птичьего коронавируса, близкого родственника нового коронавируса (изображение любезно предоставлено Википедией).

Этот блог изначально появился на веб-сайте Bruce Byers Consulting.

Брюс Байерс

Новый коронавирус является зеркалом для нашего вида, давая нам возможность рассмотреть свое место в эволюции жизни на Земле и поставить под сомнение наш антропоцентризм. Чего я упустил во время этой пандемии и прекращения нашей обычной социальной и экономической жизни, так это написания или репортажей, в которых этот опыт, беспрецедентный в нашей жизни, помещается в контекст.Я не видел новостных сообщений, статей или эссе, дающих «общую картину». Для меня то, что я хочу и что мне нужно, - это экологический и философский контекст, который поможет мне понять коронавирус. Эксперты и авторы статей сосредотачиваются на личных историях, представляющих человеческий интерес, экономических и социальных потрясениях, изоляциях, увольнениях, переполненных больницах, одиноких смертях. Но что это означает в общей картине жизни? Чему мы можем научиться, как мы можем измениться? Мне нужно было узнать намного больше и записать свои мысли - письмо - это мой способ обдумывать вещи для себя.Вот что я здесь сделал.

Прежде чем мы погрузимся во все это, позвольте мне рассказать о любимом анекдоте. Когда J.B.S. Холдейна, британского эволюционного генетика прошлого века, спросила группа теологов, можно ли сделать какие-либо выводы о Боге из изучения естествознания, на что он, как говорят, ответил: «Он безмерно любит жуков». Холдейн имел в виду тот факт, что жуки, относящиеся к таксономическому отряду Coleoptera, составляют около 25 процентов всех видов животных и около 40 процентов всех насекомых.Существует около 400 000 видов жуков по сравнению с примерно 6 400 видами млекопитающих (один из которых действительно наш). Холдейн, по своему обыкновению, был немного умником, но бросал вызов поверхностному, антропоцентрическому взгляду на жизнь.

Фрагмент коллекции жуков из Музея естественной истории Карлсруэ, Германия (фото Скотта Эллиса)

В своем замечании о жуках Холдейн сравнивал эволюционное разнообразие только у так называемых высших организмов - многоклеточных организмов, принадлежащих к основной области живых существ, называемых эукариотами.К эукариотам относятся все животные, растения и грибы, которые составляют практически все живые существа, которых мы можем видеть невооруженным глазом. Около 1,9 миллиона таких многоклеточных видов были описаны и получили научные названия из 10 миллионов, которые, как считается, существуют в настоящее время.

Но ах, какие миры скрыты от нас в меньших масштабах, вне поля зрения! И потому что вне поля зрения, часто из виду; мы в некотором смысле ограничены нашим большим размером. В 1676 году голландец по имени Антони ван Левенгук, глядя в построенный им микроскоп, заметил несколько странных маленьких капель и опубликовал свои наблюдения о них.Это были бактерии, и ван Левенгук открыл нам глаза на чудесный мир микробиологии. Прошло около двух столетий, прежде чем стало ясно, что некоторые из этих микроскопических существ явились причиной ряда инфекционных заболеваний человека - бубонной чумы, туберкулеза, холеры, сифилиса и брюшного тифа - и родилась «микробная теория» болезни.

Бактерии Escherichia coli (изображение любезно предоставлено Википедией)

Стивен Джей Гулд, известный палеонтолог и биолог-эволюционист из Гарварда, назвал нас предвзятым отношением к биологической шкале, как Холдейн относился к нашему антропоцентризму.В эссе 1996 года под названием «Планета бактерий» Гулд прокомментировал заявление Холдейна о любви Бога к жукам:

«Достаточно справедливо, если мы хотим чтить многоклеточные существа, но мы все еще не свободны от ограниченности нашего масштаба. Если мы должны охарактеризовать целое репрезентативной частью, мы, безусловно, должны уважать постоянный образ жизни. Сейчас мы живем в «эпоху бактерий». Наша планета всегда была в «эпохе бактерий», с тех пор, как первые окаменелости - бактерии, конечно, - были погребены в скалах более 3 миллиардов лет назад.По любому возможному, разумному или справедливому критерию бактерии являются - и всегда были - доминирующими формами жизни на Земле. Наша неспособность уловить этот наиболее очевидный из биологических фактов отчасти является результатом слепоты нашего высокомерия, но также, в значительной степени, как эффект масштаба ».

Хммм… значит, создатель, кажется, испытывает чрезмерную любовь к бактериям, даже больше, чем к жукам! А сколько может быть видов таких микроскопических существ? Исследование 2016 года, финансируемое Национальным научным фондом, показало, что может существовать триллион видов микробов, подавляющее большинство из которых принадлежит двум самым древним областям древа жизни, архей и бактерий.В исследовании, проведенном Джеем Ленноном и Кеннетом Лоси из Университета Индианы, использовались наборы данных о микробах, растениях и животных, представляющие более 5,6 миллиона микроскопических и немикроскопических видов из 35 000 мест по всему океану и на всех континентах. Леннон объяснил, что «до недавнего времени у нас не было инструментов для точной оценки количества видов микробов в естественной среде. Появление новой технологии генетического секвенирования предоставляет большой объем новой информации. Похоже, что микробное биоразнообразие больше, чем мы когда-либо могли себе представить.”

Но, вероятно, не совсем правильно или полностью «измерять» биологическое значение по количеству видов - или, по крайней мере, только по количеству видов. Одна из проблем состоит в том, что понятие вида было изобретено для описания многоклеточных организмов; та же концепция не совсем подходит для бактерий. Как насчет использования размера популяции - количества особей - в качестве меры экологической значимости? В статье 1998 года под названием «Прокариоты: невидимое большинство» Уильям Уитман и его коллеги подсчитали, что общее количество бактерий и архей составляет порядка десяти в тридцатой степени - это единица с тридцатью нулями после нее, или более миллиарда миллиардов миллиардов.Другими словами, очень много. Намного больше, чем любой другой вид организмов.

Или как насчет сравнения биомассы - живого веса - многоклеточных и одноклеточных организмов, чтобы оценить их экологическое значение? Уитмен и его соавторы подсчитали, что общая биомасса всех прокариот - бактерий и архей - на Земле примерно такая же, как у всех многоклеточных организмов. Они также писали, что прокариоты содержат самый большой запас азота и фосфора - основных компонентов жизни - среди всех живых организмов.Это огромное «невидимое большинство» микробов равняется многоклеточному меньшинству по биомассе. И это хорошо. Бактерии и археи являются членами-основателями биосферы, и без них она не функционировала бы так, как есть, и нас бы здесь не было. Хотя некоторые из них вызывают у нас тошноту, мы обязаны им жизнью.

Но, описывая Землю как «планету бактерий», Гулд был прав только наполовину. Там, где есть бактерии, есть вирусы. Есть и, вероятно, всегда были.Прежде чем мы сможем понять мир вирусов, нам нужен быстрый курс переподготовки. И вообще, что такое вирусы? Они живы?

Во-первых, давайте просто вспомним основной закон физики, называемый «вторым законом термодинамики» или «законом энтропии». Он просто утверждает, что сконцентрированная энергия всегда рассеивается; он течет от горячего к холодному, пока все не станет одинаковой температуры. Следствием этого является то, что вещи спонтанно становятся более дезорганизованными, более случайными, если только энергия не добавляется откуда-то еще и не выполняется работа по их реорганизации и изменению порядка.Вы знаете об этом законе не понаслышке. Грязную посуду не стирают сами. Что-то упавшее не поднимается с пола.

Но что-то, называемое «информацией», может создать рябь в нисходящем потоке энергии во Вселенной, как камень в реке может создать волну, при которой вода - на короткое время - течет вверх. Живые существа придумали, как использовать этот трюк около 4 миллиардов лет назад здесь, на Земле. Используя содержащие информацию молекулы РНК или ДНК, живым существам удалось задействовать поток солнечной энергии и химической энергии на планете, чтобы организовать маленькие пакеты порядка в энтропийной Вселенной.«Энергия - единственная жизнь», - писал английский поэт-мистик Уильям Блейк. «Энергия - это вечное наслаждение».

Но… так… что такое жизнь? Хотя определение остается несколько нечетким, большинство биологов, вероятно, согласятся с тем, что у живых существ есть клетки, в которых генетическая информация производит процессы, которые собирают энергию для поддержания своей упорядоченной структуры и воспроизводства самих себя. Генетическая информация, хранящаяся в основном в ДНК-содержащих «генах», контролирует сборку белков, благодаря которым происходит вся остальная битва против энтропии.Бактерии могут сделать это с помощью нескольких тысяч генов; Многоклеточные организмы обычно имеют несколько десятков тысяч генов.

вирусов не вписываются в эту картину. Эти небольшие скопления, состоящие из нескольких сотен генов и некоторых белковых компонентов, не имеют клеток и не могут воспроизводиться сами по себе. Их иногда называют «абсолютным паразитом» и описывают как «захват», «захват» или «подрыв» клеточного аппарата (как прокариот, так и эукариот) с целью воспроизводства самих себя.Эта нагруженная ценностями терминология изображает их так, как будто они каким-то образом обманывают, или что это плохо - иметь возможность делать это с хорошими, упорядоченными организмами. Под флагами в виде черепа и скрещенных костей вирусные корабли нападают, чтобы украсть золото и серебро, украденные у… Нет, подожди минутку. Эта аналогия не работает… Британские пираты забирали золото и серебро, украденные испанцами у ацтеков и инков; он изначально не принадлежал испанцам. Чья энергия находится в тех клетках, которые «пиратят» вирусы.«Мы могли бы так же легко думать о вирусах, как о« перехитривших »или« перехитривших »свои клетки-хозяева. Зачем тратить много времени и энергии на создание собственных клеток, может подумать вирус, если вы можете заставить чужие клетки копировать вашу генетическую информацию и выпускать ее многомиллиардные копии? Вирусный «образ жизни» оказался очень успешной стратегией, называете вы это «жизнью» или нет.

Энергия - это вечный восторг, гравюра Уильяма Блейка из книги «Свадьба рая и ада», 1790 г. (изображение любезно предоставлено Архивом Уильяма Блейка)

Стремление к захвату энергии с помощью информации привело к тому, что было названо «коэволюционной гонкой вооружений», когда организмы соревнуются, чтобы задействовать конечные потоки энергии Земли.Эта гонка вооружений между прокариотами и вирусами, несомненно, продолжается с самого начала жизни. Когда возникли многоклеточные организмы, они тоже вступили в бой. «Победителей» пока нет, и, конечно, их не видно. Ключом к пониманию того, почему это кажется бесконечной гонкой, является термин «коэволюционный». Когда мутация создает вирусный вариант, способный успешно атаковать бактерию, естественный отбор в бактериальной популяции «дает отпор», увеличивая долю генетических вариантов, которые не восприимчивы к вирусной атаке.Но затем дальнейшие мутации вируса создают еще один эволюционный цикл, приводящий к большему разнообразию. Исследование Чи Сюэ и Найджела Голденфельда из Университета Иллинойса, опубликованное в 2017 году, объяснило, как коэволюция может поддерживать разнообразие, как описано в сводке в журнале ScienceDaily :

«Во всех экосистемах Земли, кроме самых экстремальных, есть удивительное биоразнообразие. Когда многие виды конкурируют за один и тот же конечный ресурс, теория, называемая конкурентным исключением, предполагает, что один вид будет превосходить другие и приведет их к вымиранию, ограничивая биоразнообразие.Но это не то, что мы наблюдаем в природе. Теоретические модели динамики популяции не предоставили полностью удовлетворительного объяснения того, что стало известно как парадокс разнообразия. На примере бактерий и вирусов, специфичных для их хозяев, исследователи показали, что по мере того, как бактерии развивают защиту от вируса, популяция вируса также эволюционирует, чтобы бороться с бактериями. Эта «гонка вооружений» ведет к разнообразию населения обоих. Этой коэволюционной гонки вооружений достаточно, чтобы разрешить парадокс разнообразия.”

Как насчет того, что было названо «вироразнообразием»? Сколько может быть видов вирусов? Большая проблема при ответе на этот вопрос заключается в том, что вирусы не очень хорошо вписываются в концепцию биологических видов, даже не в состоянии воспроизводить себя. За формальное описание и классификацию вирусов отвечает Международный комитет по таксономии вирусов (ICTV). Исторически таксономия вирусов основывалась на их форме, независимо от того, используют ли они ДНК или РНК, их способе репликации, их хозяевах и типах болезней, которые они вызывают.Список основных видов ICTV 2019 года включает 5560 названных «видов» вирусов - меньше, чем известных видов млекопитающих. Просматривать этот список очень весело, если у вас есть поэтический слух. Рассмотрим лишь несколько названных вирусов: вирус кустистой карликовости малины, альбетовирус табака, вирус синдрома белой пятнистости, нарнавирус РНК сахаромицетов 20S, вирус дыни урмии, вирус желтизны дыни, переносимый тлей, вирус Эбола, вирус Марбург, авиаденовирус сокола А, болезнь клюва и пера. вирус.

Марбургский вирус, один из самых смертоносных известных филовирусов человека (изображение любезно предоставлено Медицинским отделением Техасского университета в Галвестоне)

Согласно статье 2017 года под названием «Таксономия вирусов в эпоху метагеномики», написанной группой ведущих вирусологов во главе с Питером Симмондсом, современные методы секвенирования генетического материала из образцов окружающей среды «выявили ошеломляюще большой виром повсюду в биосфере».«Метагеномные данные меняют наши взгляды на разнообразие вирусов и, следовательно, бросают вызов тому, как мы распознаем и классифицируем вирусы», - писали они. На основании данных о генетической последовательности известно, что существует гораздо больше вирусов, чем было описано и классифицировано ICTV. Эти ученые приводят пример семейства вирусов Genomoviridae, которое в настоящее время включает только один классифицированный вирус, хотя более 120 возможных членов были идентифицированы из генетических последовательностей, собранных в широком диапазоне сред.Экология этих неклассифицированных вирусов - их хозяева, среды обитания, способы передачи и патогенез - в настоящее время неизвестны.


До сих пор мы видели, что существует огромное разнообразие биосферы, особенно древних линий жизни, архей и бактерий, а также вирусов, которые эволюционировали вместе с ними. Мы вкратце коснулись идеи о том, что конкуренция за энергию между формами жизни порождает разнообразие через коэволюционную гонку вооружений, в которой нападающий и атакованный постоянно развивают генетические инструменты, чтобы перехитрить друг друга.Такая коэволюционная гонка вооружений может объяснить разнообразие бактерий и вирусов.

Доказательства коэволюции бактерий и вирусов обнаруживаются в необычных последовательностях ДНК в геномах бактерий, называемых CRISPR - сокращение от «сгруппированных коротких палиндромных повторов с регулярными интервалами». Палиндромы - это слова или фразы, буквы которых одинаковы, например, «каяк» или «Убийство из-за банки красного рома». Геномы прокариот содержат палиндромные последовательности четырех основных букв ДНК, A, C, T и G, такие как GTTCCTGTA-ATGTCCTTG.Эти последовательности CRISPR представляют собой записи прошлых вирусных инфекций; они действуют как спейсеры между последовательностями ДНК вирусов, которые ранее инфицировали бактерию, и действуют для обнаружения и уничтожения ДНК подобных вирусов. Они представляют собой своего рода механизм бактериального иммунитета или систему противовирусной защиты. Понимание CRISPR и их функции было использовано для разработки диагностических тестов на заболевания, а также для «редактирования» генов и генной «инженерии».

Коэволюционная борьба между людьми и вирусами, и бактериями также оставила свои генетические «окаменелости» в наших геномах.Келли Питтман и соавторы привели примеры генетической реакции на инфекционные заболевания в статье 2016 года в журнале PLOS Pathogens под названием «Наследие прошлых пандемий: распространенные мутации человека, которые защищают от инфекционных заболеваний». В заключение они снова поднимают тему коэволюции:

«На протяжении тысячелетий патогены и человеческие хозяева вели постоянную борьбу за превосходство. С самых первых зарегистрированных эпидемий оспы около 1350 г. до н. Э.E. до Черной смерти, вызванной Yersinia pestis в средние века и продолжающейся в наши дни с ВИЧ, между патогенами и человеческими хозяевами происходило постоянное столкновение. Но прошлые пандемии - это больше, чем просто древняя история - они являются движущей силой генетического разнообразия человека и естественного отбора. Патогены могут резко снизить выживаемость и репродуктивный потенциал, что приведет к отбору аллелей устойчивости и устранению аллелей восприимчивости. Исследования по выявлению и характеристике аллелей, связанных с инфекционными заболеваниями со всего мира, привели к лучшему пониманию того, как история прошлых пандемий записана в наших геномах.Избирательная сила инфекционных заболеваний оказывает длительное влияние на нашу генетическую предрасположенность к древним и возникающим инфекциям, а также к аутоиммунным и хроническим заболеваниям. Эта история продолжается, и изменения будут записываться в наши геномы новыми и будущими инфекционными заболеваниями ».

Танец смерти (1493) Майкла Вольгемута, из Нюрнбергских хроник (изображение любезно предоставлено Википедией)

При всей этой коэволюции вирусов, прокариот и многоклеточных организмов, происходящей на протяжении миллионов и миллиардов лет, не должно вызывать удивления то, что некоторые гены прыгали и распределялись между этими группами.Вирусные инфекции - это один из механизмов перемещения генов по ветвям филогенетического древа жизни, процесс, называемый горизонтальным переносом генов. В статье 2017 года Шаханы Малик и его коллег, опубликованной в журнале Frontiers in Microbiology , объясняется, как вирусы могут делиться своими генами с различными клеточными организмами, которые не являются их хозяевами, и создавать новое генетическое разнообразие в основных ветвях дерева. жизни. «Организмы могут вступать в партнерские отношения с другими организмами и жить в сообществах.Например, многие виды бактерий и архей обитают в организме человека и на нем и составляют микробиоту человека », - пишут авторы. «Например, не известно, что вирусы, поражающие археи и бактерии, заражают эукарию. Однако они могут по-прежнему безвредно взаимодействовать с организмами, которые не заражают ».

Давайте подробнее рассмотрим живой микробиом и виром нашего тела. В каждом из нас, по оценкам, содержится около 37 триллионов человеческих клеток и, по крайней мере, столько (по некоторым оценкам, в три раза больше) бактериальных клеток, согласно Дэвиду Кваммену в своей книге 2018 года The Tangled Tree: A Radical New History of Life .Считается, что в кишечном тракте человека насчитывается не менее 1000 видов бактерий, а в нашем организме и на всем его теле, возможно, в десять раз больше. Было подсчитано, что вирусов внутри и на нас в десять раз больше, чем бактерий. Очевидно, что большинство бактерий и вирусов не являются патогенными, но экология и эволюция нашего микробиома и вирома все еще остаются загадочными. Большинство вирусов атакуют бактерии, называемые бактериофагами. «Хорошие» бактерии в нашем кишечнике и на коже настраивают нашу иммунную систему и помогают бороться с атаками бактериальных патогенов и паразитов.Эти бактерии также могут обеспечивать защиту от вредоносных вирусов.

Наша история эволюционного взаимодействия с вирусами с течением времени оставила наследие вирусных генов в геноме человека. «Какой процент вирусов у вас?» - спрашивает название статьи, обобщающей состояние знаний по этой теме в 2016 году. Ответ, основанный на сравнении последовательностей ДНК человека и вирусов, заключается в том, что около 8% наших генов изначально произошли от вирусов. При первом включении в человеческие гены последовательности вирусных генов могли нарушить функцию этих генов, возможно, вызывая скрытое заболевание или рак.Но в некоторых случаях коэволюция, очевидно, уменьшала негативные эффекты, постепенно «одомашнивая» вирусную ДНК. Иногда выяснялось, что ДНК производит белки или оказывает другие адаптивные и полезные эффекты для ее носителей, а вирусные гены сохраняются.

Фактически, исследования показывают, что многоклеточные организмы, подобные нам, не существовали бы без генов, заимствованных у вирусов. Молекулы, которые позволяют клеткам сливаться, как при половом размножении, так и при формировании тканей и органов, по-видимому, происходят от вирусных генов.Было обнаружено, что биты вирусной ДНК, включенные в наши клетки - так называемые «эндогенные ретровирусы», обладают разнообразными преимуществами, от повышения способности наших предков человека переваривать крахмал до примирования нашей иммунной системы для борьбы с болезнями. Хотя вирусы чаще всего изучаются как патогены, обнаруживается все больше и больше случаев вирусов, полезных для их хозяев. Они были обнаружены у бактерий, насекомых, растений, животных и грибов. Как развиваются эти полезные взаимодействия, которые получили название «вирусных мутуалистических симбиозов», до сих пор плохо изучено.

«Куда бы вы ни посмотрели, вирусы, кажется, играют решающую роль в эволюции», - говорит Луис Вильярреал, директор Центра вирусных исследований Калифорнийского университета в Ирвине. «Я бы сказал, что это самые творческие генетические сущности, о которых мы знаем». Юджин Кунин из Национального института здоровья, в статье 2016 года предположил, что «совместная эволюция паразита и хозяина, по-видимому, является одним из ключевых движущих факторов эволюционных переходов» и что в процессе коэволюции между хозяевами и генетическими паразитами создаются новые генетические комбинации. «Приводит к повышенной организационной сложности биологических систем.”


Пол Шарп в статье под названием «Истоки разнообразия вирусов человека», опубликованной в 2002 году, писал, что

«Разнообразные последствия различных вирусных инфекций отражают как историю, так и характер их продолжающейся эволюции. Члены как минимум 20 из этих семейств заражают людей. Человеческие вирусы ... эволюционируют по-разному и со скоростью, различающейся до шести порядков. Кроме того, различные вирусы передавались людям от других видов на разных этапах нашей истории.Термин «новые вирусы» был придуман в первую очередь для обозначения тех, которые появились в прошлом веке. Среди них некоторые из них эпидемически распространились в своем новом хозяине, в то время как другие вызывают повторяющиеся вспышки, но не прижились в человеческой популяции. Другие вирусы появились тысячи лет назад и остались. Некоторые из них могли быть введены только один раз, тогда как другие периодически возвращаются из своего естественного резервуара. Наконец, некоторые вирусы, возможно, вообще не были переданы в результате межвидовой передачи, а, скорее, всегда были с нами, т.е.е., они заразили наших предков еще до того, как они превратились в людей ».

В 2012 году в статье под названием «Вирусы человека: открытие и появление» Марк Вулхаус и его коллеги сообщили, что тогда существовало 219 видов вирусов, способных инфицировать людей, и ежегодно сообщалось о трех или четырех новых видах (должно быть 250 или более известно к настоящему времени). Не все из них являются патогенными или, по крайней мере, не очень патогенны. На протяжении нашей эволюции мы, люди, подвергались воздействию огромного резервуара вирусов.Вирусы очень разнообразны генетически, и новые генотипы, штаммы и виды могут эволюционировать очень быстро из-за своего способа размножения в течение месяцев, лет и десятилетий. Более двух третей вирусов человека передаются другим млекопитающим и птицам и могут передаваться между видами. Появление новых человеческих вирусов в человеческой популяции - это естественный и продолжающийся биологический процесс. Часто это связано с тем, как люди взаимодействуют с окружающими их экосистемами, особенно с птицами и млекопитающими.Вулхаус и его соавторы утверждали, что «лучшее понимание появления новых человеческих вирусов как биологического и экологического процесса позволит нам уточнить наши в настоящее время очень грубые представления о видах патогенов или о видах обстоятельств, которые нас должны больше всего беспокоить. и таким образом направляем наши усилия на обнаружение и предотвращение более эффективно ».

Мы знаем, что множество вирусов скрывается в экосистемах, просто ожидая своего шанса перейти к другим видам, включая наш.Но у нас нет четкого представления о том, сколько их. Некоторые вирусологи предположили, что мы были бы менее удивлены и лучше подготовились бы к ответным действиям, если бы у нас был каталог всех этих зоонозных вирусов, ожидающих, чтобы совершить прыжок. В статье под названием «Стратегия оценки неизвестного вирусного разнообразия у млекопитающих», опубликованной в 2013 году, Саймон Энтони и многочисленные соавторы попытались идентифицировать все вирусы, поражающие один вид млекопитающих, летучую мышь под названием Indian Flying Fox, Pteropus giganteus . Используя методы генетического секвенирования, они обнаружили 55 различных вирусов у этого вида летучих мышей.Предполагая, что каждый вид млекопитающих будет являться носителем приблизительно такого же уровня уникального разнообразия вирусов, они затем подсчитали, что существует не менее 320 000 различных вирусов млекопитающих. Это много, но, по оценкам этих исследователей, все эти вирусы можно идентифицировать с помощью 10-летних исследований стоимостью 6,3 миллиарда долларов. Эти затраты составят «небольшую часть стоимости многих пандемических зоонозов», - написали они. Это было болезненно пророческое заявление, сделанное до того, как мировая экономика была поражена новым коронавирусом.

Коронавирус, 2020 (иллюстрация Дэвида С. Гудселла)

Международный комитет по таксономии вирусов официально назвал новый коронавирус, опустошающий мир, «коронавирусом 2 тяжелого острого респираторного синдрома 2», сокращенно SARS-CoV-2. Вирус SARS-CoV-2 первоначально передавался от млекопитающего человеку в результате процесса, известного как зооноз. Казалось, это застало мир врасплох, но на самом деле этого не должно было быть - вирусные эксперты четко предупреждали, что это может и произойдет снова с тех пор, как первый коронавирус SARS (SARS-CoV-1) появился среди людей в Китае в конец 2002 г.Этот вирус медленно распространился по миру, часто переносится авиапассажирами, в конечном итоге заразив более 8000 человек в 37 странах и убив около 10 процентов инфицированных. Он не так распространен, как нынешний новый коронавирус, но к 2004 году его контролировали с помощью карантинных мер, и он больше никогда не появлялся. Этот эпизод напугал многих ученых, которые предупредили, что это может повториться в любой момент, и начался научный поиск, чтобы понять экологию и эволюцию коронавирусов, связанных с SARS.

Заключительный исследовательский документ по этой теме под названием «Обнаружение богатого генофонда коронавирусов, связанных с атипичной пневмонией летучих мышей дает новое представление о происхождении коронавируса SARS», был наконец опубликован в 2017 году большой группой специалистов из Уханьского института вирусологии. пользователя Zheng-li Shi. Питер Дашак из нью-йоркского EcoHealth Alliance был единственным соавтором, не являющимся китайцем.

Подковообразные летучие мыши в пещере в Юньнани, Китай (фото любезно предоставлено The Guardian)

Команда из Уханьского института вирусологии взяла пробы на коронавирусы в единственной пещере в провинции Юньнань.С помощью оборудования и протоколов сдерживания биологической опасности они искали вирусы в кале летучих мышей и мазках из анального канала, а также использовали генетические зонды для обнаружения коронавирусов. Они обнаружили, что пещера была сотейником, где коронавирусы, содержащие все генетические составляющие SARS-CoV-1, циркулировали среди четырех видов подковообразных летучих мышей, которые вместе насиживали там. Такая ситуация, будь то в этой конкретной пещере или в другой подобной пещере, создала потенциал для генетической рекомбинации этих вирусных компонентов и, вероятно, спровоцировала SARS-CoV-1.Большинство образцов, которые были положительными на коронавирусы, связанные с SARS, были взяты из Rhinolophus sinicus , китайской рыжей подковообразной летучей мыши, но коронавирусы также были обнаружены у Rhinolophus affinis (промежуточная подковоносная летучая мышь), Rhinolophus ferrumequinum (большая подковообразная летучая мышь). , И Aselliscus stoliczkanus (летучая мышь-трезубец Столички). На основе анализа генетических последовательностей новых коронавирусов, связанных с SARS, исследователи из Ухани пришли к выводу, что прямой предок SARS-CoV-1 мог возникнуть в результате последовательных событий рекомбинации между этими коронавирусами летучих мышей до распространения на промежуточного хозяина.Они обнаружили штаммы коронавируса SARS летучих мышей с белками, которые могут использовать тот же рецептор, что и SARS-CoV-1, для проникновения в клетки человека, предполагая, что различные коронавирусы, связанные с SARS, «способные напрямую передаваться людям, циркулируют у летучих мышей в этом регионе». пещера. Таким образом, наше текущее исследование предлагает более четкую картину эволюционного происхождения SARS-CoV и подчеркивает риск возникновения в будущем заболеваний, подобных SARS ».

Итак, спустя пятнадцать лет после паники атипичной пневмонии 2002-2004 гг., Ученые наконец выяснили, как болезнь перешла в организм человека, и завершили свой отчет предупреждением: «Эта работа дает новое понимание происхождения и эволюции SARS-CoV и подчеркивает необходимость готовности к будущему возникновению заболеваний, подобных атипичной пневмонии.Два года спустя появился SARS-CoV-2 - без необходимой подготовки - и вот мы здесь.

Китайская рыжая подковообразная летучая мышь (Rhinolophus sinicus) в пещере в Юньнани, Китай (фото любезно предоставлено Nature / Libiao Zhang / Гуандунский институт прикладных биологических ресурсов)

Насчитывается около 1200 видов летучих мышей, отряд рукокрылых; летучие мыши составляют около 20% всех видов млекопитающих. Летучие мыши экологически разнообразны и эволюционно успешны. Поскольку они очень мобильны, часто обитают в больших социальных группах и относительно долгоживущи, они являются естественными резервуарами многих вирусных патогенов, таких как генипавирусы, вирусы бешенства и коронавирусы, связанные с SARS.Недавние исследования коронавирусов и генипавирусов показывают, что летучие мыши являются носителями этих вирусов на нескольких континентах, так что это, вероятно, всемирное явление.

Уханьские исследователи, которые раскрыли вероятную историю возникновения SARS-CoV-1, отметили, что пещера, в которой они обнаружили коронавирусы, кипящие среди колоний смешанных видов летучих мышей, находится всего в полумиле от ближайшей деревни. Хотя штаммы коронавируса оказались способными напрямую атаковать клетки человека, подозревался «промежуточный хозяин».Основным кандидатом на роль промежуточного хозяина в этой вспышке является маскированная пальмовая циветта ( Paguma larvata ), кошачье дикое плотоядное животное, которого едят в Китае. Пальмовые циветты, продаваемые на рынках живых животных в Гуандуне, Китай, были заражены тем же штаммом коронавируса SARS-CoV-1, что и рабочие на этих рынках и сотрудники близлежащих ресторанов, где подают мясо циветты. Считается, что циветты заразились вирусом от летучих мышей. Квок-Юнг Юн, вирусолог из Университета Гонконга, который открыл вирус SARS-CoV-1, осторожно предупредил, что «мы не должны нарушать среду обитания диких животных и никогда не выпускать диких животных на рынки.Уважение к природе - это способ избежать вреда возникающих инфекций ».

Мы не отреагировали на предупреждение китайских и других вирусологов после первой вспышки атипичной пневмонии. Чтобы собрать воедино экологическую и эволюционную историю его возникновения, потребовалось пятнадцать лет исследований. Но научные исследования нового коронавируса были быстрыми, и, похоже, уже появляется новая картина того, откуда он появился и как он распространился среди людей.

В письме, опубликованном в марте 2020 года в журнале Nature Medicine под названием «Проксимальное происхождение SARS-CoV-2», Кристиан Андерсен и соавторы предложили две гипотезы его происхождения: естественный отбор у животного-хозяина до передачи зооноза и естественный отбор у людей после передачи зоонозов.Они отметили, что коронавирус, взятый у подковообразной летучей мыши, Rhinolophus affinis , генетически примерно на 96 процентов идентичен SARS-CoV-2, но что рецептор-связывающий домен его шипового белка, с помощью которого он прикрепляется к клеткам человека, является не оптимален для нападения на них. С другой стороны, они обнаружили, что малайские панголины ( Manis javanica ), которые незаконно импортируются в Китай из Вьетнама и других соседних стран для пищевых и медицинских целей, переносят коронавирусы с рецептор-связывающими доменами, которые очень похожи на SARS-CoV. -2.Это свидетельство, кажется, указывает на переход от летучих мышей к промежуточному хозяину, возможно, к панголинам или другому из многих других видов диких млекопитающих, продаваемых в пищу на рынке Ухани, а затем к людям. Авторы предполагают, что последние эволюционные штрихи, которые делают этот новый коронавирус столь передаваемым, могли произойти из-за адаптации во время необнаруженной передачи от человека к человеку. Эта последняя генетическая настройка вируса, возможно, позволила пандемии разразиться.

Малайский панголин (Manis javanica) (фото любезно предоставлено Захарилом Джулкафли / группой специалистов МСОП по панголинам)

Употребление в пищу мяса диких птиц и млекопитающих - не единственный риск зоонозной передачи новых патогенов от животных к человеку.Люди повсюду окружают себя домашними животными, которых они выращивают и едят. Любой, кто работает в непосредственной близости от домашней птицы и свиней, подвергается повышенному риску зоонозной передачи штаммов вируса гриппа, которые мы разделяем с этими животными. В 2016 году новый коронавирус, переносимый летучими мышами, заразил свиней в провинции Гуандун. Вызываемый коронавирусом синдрома острой диареи свиней (SADS-CoV), он убил десятки тысяч поросят до того, как эпидемия утихла. Родственный коронавирус уже циркулирует среди людей, обычно вызывая легкие симптомы простуды.Большой авторский коллектив - угадайте откуда? - Уханьский институт вирусологии проанализировал эту вспышку и сделал пугающее предупреждение в статье 2018 года, опубликованной в журнале Nature : «Мы обнаружили поразительное сходство между вспышками SADS и SARS в географических, временных, экологических и этиологических условиях. . В этом исследовании подчеркивается важность выявления разнообразия и распространения коронавируса у летучих мышей для смягчения будущих вспышек, которые могут угрожать животноводству, общественному здоровью и экономическому росту.”


Люди стали мастерами манипулирования природой, потому что наша генетическая эволюция превратила нас в культурный вид с большими мозгами. В соревновании за энергию, которая движет всем живым, наши предки научились использовать огонь, приручить другие виды растений и животных и даже использовать ископаемую энергию древних экосистем в виде угля, нефти и природного газа. Идея человеческого контроля над природой существует уже как минимум несколько столетий, но главный поворотный момент в этой мифологии произошел примерно во время Второй мировой войны.В 1939 году швейцарский химик Пауль Мюллер обнаружил, что синтетическое органическое соединение под названием дихлордифенилтрихлорэтан - сокращенно ДДТ - убивает многих насекомых при контакте. ДДТ использовался во время войны для борьбы с комарами, переносчиками малярии, и вшами, переносчиками тифа, спасая жизни многих солдат и гражданских лиц. Мюллер был удостоен Нобелевской премии за свое открытие в 1948 году, и использование ДДТ стало широко распространенным, чему способствовали химические компании и государственные учреждения. Примерно в то же время, в 1942 году, антибиотик пенициллин был впервые очищен и использован вооруженными силами союзников во время войны.Он стал более доступным в конце войны, и его первооткрыватели были удостоены Нобелевской премии по медицине в 1945 году.

Казалось, люди сделали гигантский скачок к контролю над природой, особенно над инфекциями и болезнями, которые преследовали нас вечно. Но контроль над природой снова окажется несбыточной мечтой. К началу 1950-х годов у комаров в некоторых частях мира выработалась устойчивость к ДДТ. К началу 1980-х годов около 450 видов насекомых были устойчивы ко всем классам инсектицидов, используемых в то время.Пенициллин-резистентные бактерии Staphylococcus aureus были обнаружены к 1947 году, всего через несколько лет после начала широкого использования антибиотика. К настоящему времени некоторые штаммы стафилококка выработали устойчивость почти ко всем известным антибиотикам, включая метициллин, лекарство последней инстанции. Ах, опять коэволюционная гонка вооружений! Adios , мечтает о власти над природой.

«Он слишком велик для своих штанов», - говорил мой папа о человеке, полном собственной важности, высокомерном, чрезмерно самоуверенном и замкнутом человеке, который своим отношением обязан причинить вред себе или другим.Эта фраза была, по-видимому, впервые использована американским пограничником Дэви Крокеттом в описании его приключений, опубликованном в 1835 году, со ссылкой на Эндрю Джексона, у которого служил Крокетт и который впоследствии стал, вероятно, самым вызывающим разногласия президентом в истории США до нынешнего времени. один. Это могло относиться к нашему собственному виду; у нас проблемы с отношением, мы слишком большие для наших штанов. К счастью, судьба снова и снова дает нам шанс учиться и меняться. Это как-раз тот случай.

В словаре Мерриама-Вебстера говорится, что «английский язык заимствовал как понятие высокомерия, так и термин, обозначающий этот вид дерзости, от древних греков, которые считали гордыню опасным недостатком характера, способным вызвать гнев богов.В классической греческой трагедии гордыня часто была фатальным недостатком, который привел к падению трагического героя. Как правило, излишняя самоуверенность заставляла героя пытаться переступить границы человеческих ограничений и принять богоподобный статус, и боги неизбежно унизили преступника резким напоминанием о его или ее смертности ».

Первоначальное название своей последней и самой влиятельной книги Рэйчел Карсон было The Control of Nature . Вместо этого ее литературный агент предложил ей взять вызывающее воспоминания название одной из ее глав для всей книги и назвать ее Тихая весна .«Карсон задавала трудные вопросы о том, имеют ли люди право управлять природой и почему», - говорит ее биограф Линда Лир.

«Она писала с энтузиазмом и использовала военные метафоры, чтобы проиллюстрировать, что« мы ведем войну против природы, которая неизбежно уничтожит нас, а также наших предполагаемых врагов », - написал Брайан Пэйтон в биографическом очерке Карсона 2002 года, опубликованном НАСА. Обсерватория Земли. В главе Silent Spring под названием «Природа сопротивляется» Карсон описывает динамический, гомеостатический характер нетронутых экосистем - иногда называемый «баланс природы», в котором естественная сеть экологических взаимодействий обычно регулирует популяции видов вредителей. .Карсон объяснил, что когда люди пытаются убить «целевое» насекомое инсектицидом, это часто пробивает дыру в этой гомеостатической сети, что приводит к гораздо большему количеству проблем с вредителями, чем существовало раньше. Карсон писал, что «контроль над природой - это фраза, придуманная с высокомерием, рожденная неандертальской эпохой биологии и философии, когда предполагалось, что природа существует для удобства человека».

Карсон был прав, назвав как биологические, так и философские аспекты проблемы «контроля над природой.Биологически она знала, что в экологически взаимосвязанном и взаимозависимом мире ни один вид не может «выиграть» экологическую войну. Если опрыскать комаров ДДТ, довольно скоро у них вырастет резистентность к ДДТ. Если вы снова и снова лечите бактериальное заболевание с помощью антибиотиков, довольно скоро у некоторых микробов вырабатывается устойчивость к антибиотикам. Если вы вакцинируете против вируса, довольно скоро вирус мутирует и разрушает иммунитет, созданный вакциной. Невозможно «контролировать природу» или выиграть «войну с природой».«Мы - часть природы, и то, что мы делаем с ней, мы делаем и с собой. Как сказал Уолт Келли Пого: «Мы встретили врага, и он - это мы».

По иронии судьбы, угроза новых болезней отчасти является результатом нашего успеха в «войне» с такими болезнями. Антибиотики, которые контролируют бактериальные атаки на наш организм, такие как пневмония и стрептококк, и вакцины, которые частично защищают людей от таких бедствий, как корь, оспа, полиомиелит и холера, в значительной степени ответственны за «демографический взрыв» - быстрое экспоненциальное увеличение заболеваемости. человеческое население Земли, которое началось сразу после Второй мировой войны.Человеческое население составляло менее 3 миллиардов человек в 1950 году, но к 2020 году оно увеличилось до 7,8 миллиарда человек. По прогнозам Организации Объединенных Наций, к концу этого столетия численность мирового населения достигнет 10,9 миллиарда человек. Резкое повышение крутизны кривой роста населения объясняется временным лагом между более низким уровнем смертности, вызванным нашими антибиотиками и вакцинами, и более низким уровнем рождаемости, вызванным социальными, культурными и экономическими изменениями, включая доступность современных методов планирования семьи.Перенаселение человека - серьезная экологическая проблема. Наши чистые цифры приводят к тому уровню использования энергии и ресурсов, который непредсказуемым образом меняет динамику биосферы, системы жизнеобеспечения Земли. Эпидемиологи могут предсказать, что густые человеческие популяции (урбанизация ускоряется повсюду) являются идеальными средами для возникающих пандемических заболеваний. Наши города - это чашки Петри для их распространения.

«Триумф смерти» (1562 г.), автор Питер Брейгель Старший.Музей Прадо, Мадрид.


J.B.S. Холдейн, Стивен Джей Гулд и Рэйчел Карсон призвали нас переосмыслить наше место в природе, а также смысл и цель человеческой жизни. И теперь SARS-CoV-2 снова бросает нам вызов. Мы можем обратиться за помощью еще в нескольких местах…

Гипотеза Гайи - это заставляющая задуматься и противоречивая концепция, разработанная в начале 1970-х годов Джеймсом Э. Лавлоком, эклектичным британским ученым, имеющим докторскую степень. доктор медицины и интересы в области химии атмосферы, а также Линн Маргулис, американский биолог-эволюционист.Их совместная статья 1974 года, предлагающая эту идею, была озаглавлена ​​«Атмосферный гомеостаз биосферы и для нее: гипотеза Гайи». Гипотеза, названная в честь Гайи, богини Земли и матери всего живого в греческой мифологии, предполагает, что живые существа взаимодействуют с физическими компонентами планеты - атмосферой, литосферой и гидросферой - с образованием сложной саморегулирующейся гомеостатической системы. , синергетическая, симбиотическая система. «Рано после зарождения жизни, - утверждали они, - она ​​приобрела контроль над планетарной средой, и ... этот гомеостаз биосферы и для нее сохраняется с тех пор.«Черпая идеи из системной науки всех масштабов, Гайю иногда изображали как единый живой организм планетарного масштаба. Идея была провокационной и убедительной, но вызвала критику со стороны биологов-эволюционистов, поскольку в некоторых формулировках она казалась телеологической, то есть целенаправленной, целенаправленной и, возможно, даже сознательной. Эволюционная теория со времен Дарвина отвергла телеологию как объяснение биологических структур и функций, вместо этого рассматривая естественный отбор как творческую силу эволюции.

Вид Земли с Аполлона-17, 7 декабря 1972 г. (изображение любезно предоставлено НАСА)

В то время как Лавлок представил атмосферу и другие физические системы в планетарном масштабе, Маргулис привнес симбиоз в систему в самых маленьких масштабах. Работа Маргулиса связана с нашим предыдущим обсуждением бактерий и многоклеточных организмов. Ее работа, вызывающая споры в то время, произвела революцию в научном понимании эволюции эукариот. Она предположила, что внутренние «органеллы», обнаруженные в эукариотических клетках, такие как перерабатывающие энергию митохондрии и фотосинтезирующие хлоропласты, когда-то были независимыми бактериями, которые были взяты внутри более крупных, окруженных стенками клеток как мутуалистические «эндосимбионты», где они дали новые и мощные функции этих клеток.Ее гипотеза сначала высмеивалась, но через десять лет генетический анализ генов в этих митохондриях и хлоропластах доказал, что они действительно были прокариотическими по происхождению.

Гипотеза Гайи проникла в The Hot Zone , научно-популярную книгу Ричарда Престона, опубликованную в 1994 году. В книге описывалась реальная история нового филовируса, теперь называемого вирусом Рестона, который обнаружился в неволе для приматов в Рестоне, штат Вирджиния. в 1989 г. среди макак-крабоядных обезьян, импортированных из Филиппин для медицинских исследований.К счастью, этот вирус, связанный с чрезвычайно смертоносными вирусами Эбола и Марбург из Африки, оказался безвредным для людей, но смертельно опасным для обезьян. Эпизоотическое событие контролировалось. В конце книги Престон написал, что

«Новые вирусы появляются из экологически поврежденных частей земли. Многие из них происходят из рваных краев влажных тропических лесов… Влажные тропические леса - это глубокие резервуары жизни на планете, в которых обитает большинство видов растений и животных мира.Тропические леса также являются крупнейшими резервуарами вирусов, поскольку все живые существа переносят вирусы. Когда вирусы выходят из экосистемы; они имеют тенденцию распространяться волнами по человеческому населению, как эхо умирающей биосферы.

В некотором смысле Земля вырабатывает иммунный ответ против человеческого вида. Он начинает реагировать на человеческих паразитов, наводнение людей, мертвые зоны бетона по всей планете, злокачественные гниения в Европе, Японии и Соединенных Штатах, кишащие воспроизводящимися приматами, увеличивающиеся и расширяющиеся колонии. распространяясь и угрожая шокировать биосферу массовыми вымираниями.Возможно, биосфере «не нравится» идея о пяти миллиардах людей.

У природы есть интересные способы уравновесить себя. У тропического леса есть своя защита. Иммунная система Земли, так сказать, распознала присутствие человеческого вида и начинает действовать. Земля пытается избавиться от инфекции, вызванной человеческими паразитами ».

Интересные мысли, но описание Престона попадает в ловушку телеологического мышления, за которое ранее подвергалась критике гипотеза Гайи.В качестве другой, более беспристрастной аналогии, чем рассерженная богиня Земли, мы можем обратиться к метафоре украшенной драгоценными камнями Сети Индры, описанной в Аватамсака Сутре, древнем буддийском тексте. Сеть Индры изображается бесконечно тянутой во всех направлениях. На каждом из узлов сети сверкает драгоценный камень; каждый драгоценный камень отражает все остальные драгоценности и сам отражается во всех. Эта метафора описывает то, что называлось «взаимозависимым со-возникновением», paticca samupadda на пали (изначальный язык буддийского канона).Роберт Эйткен, современный учитель дзен, назвал это «гармонией универсального симбиоза». Думаю, Лавлок и Маргулис не возражали бы против такого описания Гайи.

Коронавирус дает нам возможность еще раз пересмотреть наш антропоцентризм и человеческое высокомерие. Чтобы снова сориентироваться во времена коронавируса, нам нужно «осознать, где мы находимся и насколько безграничны наши отношения», как писал Генри Дэвид Торо в Walden . Мы являемся частью одновременно эволюционирующей и постоянно развивающейся биосферы.От вирусной ДНК глубоко в наших генах до древних эндосимбиотических бактерий, которые питают наши клетки, от сигнатур прошлых пандемий, которые мы несем в наших хромосомах, до микробиомов и виромов внутри наших тел, от разнообразия видов, среди которых мы живем и едим, до атмосферу, в которую мы проникаем с каждым вдохом, мы живем в мире взаимозависимого совместного возникновения. Нравится нам это или нет, но мы живем в гармонии универсального симбиоза - коронавируса и прочего.

Источники и ссылки по теме:

  • «Почему так много долбанных жуков? Наконец-то наука может дать ответ.Рэйчел Фелтман, 18 марта 2015 г., Washington Post, .
  • Beautiful Bugs: Beetle Collection Музей естественной истории Карлсруэ, Германия. Фото Скотта Льюиса.
  • Гулд, 1996. Планета бактерий. 13 ноября 1996 года. Washington Post .
  • «Исследователи обнаружили, что Земля может быть домом для 1 триллиона видов». 2 мая 2016 г., пресс-релиз Национального научного фонда.
  • Уитмен, Уильям Б., Дэвид К. Коулман и Уильям Дж. Вибе. 1998. «Прокариоты: Невидимое большинство M .PNAS 95 (12): 6578-6583.
  • Энергия - это вечный восторг , гравюра Уильяма Блейка из Брак Неба и Ада , 1790 (изображение любезно предоставлено Архивом Уильяма Блейка).
  • «Совместная« гонка вооружений »вируса и бактерий решает проблему разнообразия,« убивая победителя »». 2 января 2018 г. ScienceDaily .
  • Международный комитет по таксономии вирусов. Список основных видов ICTV 2019 v2.
  • Марбургский вирус (изображение любезно предоставлено Медицинским отделением Техасского университета в Галвестоне).
  • Pittman, et al. 2016. «Наследие прошлых пандемий: общие человеческие мутации, которые защищают от инфекционных заболеваний». PLOS Патогены.
  • Малик и др. 2017. «Обмениваются ли вирусы генами в суперкоролевствах жизни?» Границы микробиологии .
  • Кваммен, Дэвид. 2018. Запутанное дерево: радикально новая история жизни . Нью-Йорк: Саймон и Шустер.
  • «Какой у вас процент вирусов?» Ханна Мутс, 14 декабря 2016 г. FiveThirtyEight .
  • «Вирусы: невоспетые герои эволюции». Гарри Гамильтон. 27 августа 2008 г. NewScientist .
  • «Наши сложные отношения с вирусами». ScienceDaily , 28 ноября 2016 г.
  • Руссинк, Мэрилин Дж. 2011. «Хорошие вирусы: вирусные мутуалистические симбиозы. Nature Reviews Microbiology 9 , 99–108.
  • Кунин, Евгений В. 2016. «Вирусы и мобильные элементы как драйверы эволюционных переходов». Фил.Пер. R. Soc. В
  • Коронавирус, 2020. Дэвид С. Гудселл, RCSB Protein Data Bank.
  • Hu, et al., 2017. Обнаружение богатого генофонда коронавирусов, связанных с атипичной пневмонией летучих мышей, позволяет по-новому взглянуть на происхождение коронавируса атипичной пневмонии. Патогены PLOS .
  • EcoHealth Alliance.
  • Андерсен, К.Г., Рамбаут, А., Липкин, В.И. и др. 2020. «Ближайшее происхождение SARS-CoV-2». Nature Medicine 26 , 450–452.
  • Малайский панголин ( Manis javanica ) (фото любезно предоставлено Захарилом Дзулкафли / Группой специалистов МСОП по панголинам).
  • Чжоу и др. 2018. «Синдром острой диареи свиней со смертельным исходом, вызванный HKU2-связанным коронавирусом летучей мыши». Природа .
  • Карсон, Рэйчел. 1962. Тихая весна. Бостон: Хоутон Миффлин. (Запись в Википедии)
  • «Контроль природы: Рэйчел Карсон». 24 мая 2013 года.
  • «Жизнь и наследие Рэйчел Карсон». (Линда Лир).
  • «Рэйчел Карсон (1907-1964)». Брайан Пэйтон. 2002 Биографический очерк, опубликованный Обсерваторией Земли НАСА.
  • Триумф смерти (1562) Питера Брейгеля Старшего. Музей Прадо, Мадрид.
  • «Гипотеза Гайи». (Запись в Википедии).
  • Джеймс Э. Лавлок и Линн Маргулис. 1974. «Атмосферный гомеостаз биосферы и для нее: гипотеза Гайи». Теллус 26 (1-2): 2-10.
  • Престон, Ричард. 1994. Горячая зона: ужасающая правдивая история. Нью-Йорк: Рэндом Хаус. (Запись в Википедии)
  • Эйткен, Роберт.1984. Разум клевера: Очерки дзен-буддийской этики. Нью-Йорк: North Point Press.

Экология ландшафта с высоты птичьего полета

Опубликовано: 09.11.2019 1:00:29

Изменено: 09.11.2019 1:00:16

Самолет покатился по взлетно-посадочной полосе Брэдли, набирая скорость, пока не достиг примерно 170 миль в час и взлетел. Стук сокращающихся колес подтвердил, что мы набираем высоту. Со своего места у окна я наблюдал, как внизу разворачивается пейзаж.

Высокие бетонные здания Хартфорда и густая сеть дорог были быстро оставлены позади, когда самолет повернул на север. Ниже были река Коннектикут, сельскохозяйственные поля, пригородные районы, парки и лесные массивы, а также торговые и промышленные центры, которые создавали лоскутное одеяло форм, цветов и текстур. Лоскутное одеяло растекалось по мере того, как мы приближались и проезжали Спрингфилд и Нортгемптон. Когда самолет летел на северо-восток, мы пересекли горы и густые, сплошные леса Вермонта и Нью-Гэмпшира.Через несколько минут появилось побережье штата Мэн с его сотнями островов. Наш вид с высоты птичьего полета на пейзаж Новой Англии закончился, когда мы достигли побережья Канады и повернули на восток, чтобы начать путешествие через обширную Северную Атлантику.

Хотя вид интересен, сложные ландшафтные узоры создают проблемы для биологов-экологов, работающих над защитой биоразнообразия и среды обитания диких животных. Как вы понимаете это разнообразие типов землепользования, когда пытаетесь разработать план или политику защиты, особенно когда долларов на охрану окружающей среды не хватает? Возникающая дисциплина ландшафтной экологии позволила по-новому взглянуть на сопоставление природных и созданных человеком типов ландшафта.Растущая сложность цифровой аэрофотосъемки в сочетании с полевыми исследованиями и аналитическими возможностями программного обеспечения географической информационной системы помогли организовать вид с высоты птичьего полета. Результатом являются карты, которые помогают классифицировать типы землепользования, и внутри этих типов есть слои карт, на которых изображены содержащиеся в них ресурсы - растительность, дикая природа, вода, почва, построенные конструкции.

Ландшафтная экология, применяемая в течение многих лет и десятилетий, дает представление о динамичной природе ландшафтов.Пейзаж Новой Англии постоянно меняется: разрастание городов и пригородов поглощает леса и сельскохозяйственные поля, пруды превращаются в болота, а в конечном итоге лесистые болота, луга и поля превращаются в кустарники и через последовательность превращаются в зрелые леса. Понимание истории пастбищ, которые превращаются в кустарники, также может объяснить сокращение числа гнездящихся на полях видов, таких как восточный жаворонок. Ландшафтная экология помогает поставить вопрос перед менеджерами по ресурсам: превращаете ли вы кустарники обратно в пастбища, чтобы улучшить среду обитания восточных жаворонков, или позволить им превратиться в леса и управлять лесными птицами, такими как лесной дрозд?

Этот сценарий поднимает другие важные вопросы: достаточно ли пастбищ в регионе для поддержания устойчивой популяции лугового жаворонка и изменит ли преобразование этого кустарника к лучшему? Карты, показывающие с течением времени изменения в типах землепользования, помогают нам предсказать будущее жаворонков и лесных дроздов в регионе.

Фрагментация среды обитания - когда большая территория типа среды обитания, например, пастбища или леса, разбивается на более мелкие и мелкие части - сильно влияет на способность вида поддерживать жизнеспособную популяцию. Независимо от того, пастбища или лесистая местность, небольшие участки среды обитания имеют пропорционально большую границу, чем более крупные участки, что подвергает некоторые виды более высокому уровню хищничества и беспокойства со стороны соседних несовместимых типов землепользования, таких как дороги, участки и коммерческая застройка.

Второй фактор - насколько эта посылка изолирована от других посылок этого типа.План по защите пастбищ вдали от других пастбищ с меньшей вероятностью сохранит популяцию пастбищных птиц, чем план, связанный с другими пастбищами, из которых птицы могут набирать новых членов. Луговые жаворонки используют до шести акров земли для размножения. Преобразование в пастбища изолированного кустарника площадью пять акров, прилегающего к лесу, вряд ли будет хорошей инвестицией, если цель состоит в увеличении популяции лугового жаворонка, находящегося под угрозой исчезновения. Лучшим вариантом может быть превращение кустарника в лес и увеличение среды обитания древесного дрозда.

Эти сложные природоохранные решения связаны с оценочными суждениями, технической информацией и экономическими факторами. Ландшафтная экология помогает организовать процесс принятия решений и может применяться на глобальном, региональном и местном уровнях. Два недавних отчета указывают на глобальную роль ландшафтной экологии в борьбе с изменением климата. В докладе Межправительственной группы экспертов ООН по изменению климата «Изменение климата и земельные ресурсы» содержится призыв к более эффективному управлению сельскохозяйственными и лесными угодьями для содействия хранению углерода, отмечая, что естественные процессы могут поглотить почти треть углерода, выделяемого при сжигании ископаемого топлива.Точно так же швейцарская исследовательская группа сообщила в журнале Science, что в глобальном масштабе территория размером с США подходит для лесовозобновления и в конечном итоге может улавливать две трети выбросов углерода, производимых человеком. По сути, это призывы к глобальным инициативам в области ландшафтной экологии.

Сентябрьская статья в Science сообщила о поразительном факте, что с 1970 года Северная Америка потеряла 3 миллиарда птиц, что приблизилось к потере популяции в 30 процентов. Основным фактором, способствующим этому, является потеря среды обитания, включая фрагментацию и изоляцию.Ландшафтная экология может сыграть значительную роль в изменении ландшафтных моделей, способствующих этим тенденциям.

Как экология ландшафта может перейти от глобального и континентального масштабов к нашим местным сообществам? В Массачусетсе это действительно происходит в той или иной форме. В каждом городе есть совет по планированию и комитет по сохранению, которые обычно занимаются вопросами, связанными с ландшафтом. Нам также повезло, что в штате есть правительственные и некоммерческие организации, природные центры и земельные фонды, занимающиеся сохранением ландшафтов и местообитаний.Существует множество вариантов участия в волонтерской деятельности, посещения общественных собраний или оказания финансовой поддержки. Инвестиции в наши пейзажи - это инвестиции в качество нашей жизни, это та сцена, на которой наша жизнь переплетается с природой.

Том Литвин - биолог-эколог и бывший директор Научного центра Кларка в Смит-колледже. Он недавно вышел на пенсию из лаборатории Джексона в Бар-Харборе, штат Мэн и Фармингтон, штат Коннектикут, где он работал вице-президентом по образованию и продолжает работать в качестве приглашенного ученого.

Экология восприятия - журнал Emergence

DA Полагаю, у меня всегда была склонность и увлечение таинственным, своего рода темным чудом. Я всегда был очарован ночью и созерцанием звезд. И многие вещи, которые мои друзья, казалось, считали само собой разумеющимися, были совершенно обычными, я находил удивительно странными - например, ночное небо или даже дневное небо и насыщенный синий цвет, этот лазурный цвет, который рябью проходит по моему телу, когда я смотрю на ясный день, задаваясь вопросом, почему этот цвет может быть таким ярким для нас, если мы эволюционировали под ним в течение стольких миллионов лет? Можно было подумать, что он стал для нас размытым, нейтральным цветом, чем-то вроде серого.Но это совсем не нейтрально. Он такой интенсивный и яркий, приносит столько каскадов ощущений, чувств и эмоций: все эти загадки в отношении обычного, простого мира, который нас окружает.

Когда в соседнем городе открылся магазин магии - когда мне было пятнадцать, на Лонг-Айленде, где я рос, - я вошел в этот магазин и был ослеплен всеми этими цветными коробками и вещицами, и я связал это чувство магии и создание магии с возможностью вызвать такое чудо не только для себя, но и для моих друзей, для других вокруг меня.И я занялся магией, стал достаточно искусным в искусстве ловкости рук и закончил колледж, работая легкомысленным фокусником в клубах и ресторанах по всей Новой Англии. После двух лет обучения в колледже я взял годичный отпуск и, как уличный фокусник, путешествовал по Европе и Ближнему Востоку; затем вернулся в колледж, получил степень бакалавра и отправился путешествовать в качестве странствующего фокусника через Шри-Ланку, через Индонезию, через Непал, ища встречи с традиционными магами из числа коренных народов или практикующими магию, которые применяют свое ремесло в различных деревенских регионах.Сначала я сосредоточился на использовании магии в медицине, народной медицине и лечении. И я отслеживал это чувство, что магия, эта ловкость рук, может быть использована как своего рода шоковая терапия, работая через чувства, чтобы неожиданно выбить организм человека из его бесконечно повторяемого привычного потока или образца энергетического опыта.

Но когда я путешествовал туда - сначала в Шри-Ланку, затем в Индонезию - я хотел встретить некоторых из этих людей там - в Индонезии, их звали дукун ; в Непале их называли джханкрис - эти знахари, или волшебники, которые, можно сказать, врачи деревень в их окрестностях, а иногда и тех, что находились на большом расстоянии от них.Если бы они были хорошо известными практикующими, люди бы несколько дней путешествовали пешком, иногда неся с собой больного члена семьи.

По мере того, как я сближался с некоторыми из этих практикующих, меня приглашали в их дома и даже просили поделиться с ними коммерческими секретами, я все больше и больше увлекался их отношением к более широкой земле в их местности; то есть стало очевидно, что эти маги прежде всего функционировали как посредники между человеческим сообществом и более чем человеческим сообществом существ, в которое была встроена человеческая деревня.И под более чем человеческим сообществом я не имею в виду ничего сверхъестественного. Я имею в виду просто других животных, которые ходят, ползают или мигрируют по этой местности, но также хлопающих, летающих и визжащих людей, которые кричат ​​на нас, паря над головой. Все они считались такими же живыми, такими же бодрствующими, как и мы, двуногие. Считалось, что даже целые леса обладают разумом и разумом.

Такого рода переживания, эта чувствительность - антропологи в конце 1800-х и начале 1900-х дали термин «анимизм» этому способу переживания, который предполагает, что все живо, что все бодрствует.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *