Попытки сооружения «ветряных монстров» (в устье Эльбы была построена ВЭУ «Гровиан» мощностью 3 МВт, а в штате Огайо в США — мощностью 10 МВт) неоправданны, так как такие установки вызывают сильное шумовое загрязнение на больших территориях, примыкающих к ВЭУ. ВЭУ в Огайо проработала несколько суток и была демонтирована и продана как металлолом.
Небольшие ВЭУ — идеальные источники энергии для ферм. Они могут быть подключены к центральной системе энергоснабжения, дающей ферме энергию в период безветрия и, напротив, принимающей излишки энергии от ВЭУ в особо ветреную погоду. Удобны небольшие ветряки для дачных участков. По прогнозам футурологов, в некоторых странах доля электроэнергии, получаемой на ВЭУ, в будущем может составить 10%.
В России проектирование и строительство ветряков осуществляет НПО «ВЕТРОЭН». В настоящее время восточнее Воркуты создается ВЭУ из 10 агрегатов мощностью по 250 кВт каждый. Разрабатываются проекты сооружения ВЭУ повышенной прочности мощностью от 10 до 300 кВт.
ВЗАИМООТНОШЕНИЯ ОРГАНИЗМОВ (В.о.) — прямое и опосредованное влияние организмов друг на друга. Существуют различные классификации В.о., одна из которых приведена в табл. 8.
В.о. могут быть внутривидовыми и межвидовыми, между организмами одного трофического уровня (горизонтальные В.о.) и разных трофических уровней (вертикальные В.о.). В.о. одного трофического уровня (как внутри вида, так и между видами), как правило, носят характер конкуренции, но могут на некоторых этапах жизни организмов быть мутуализмом (т. е. взаимопомощью). Между организмами разных трофических уровней различают В.о. «хищник — жертва», «паразит — хозяин», мутуализм и комменсализм.
Кроме материальных В.о. (конкуренции за ресурсы или передачи вещества и энергии по пищевым цепям), широко распространены сигнальные (информационные) В.о.
Понятия «полезные В.о.» и «вредные В.о.» в естественных экосистемах весьма относительны, так как все В.о. помогают поддерживать экологическое равновесие и в конечном итоге являются полезными для всех видов, которые входят в состав экосистемы.
ВЗАИМООТНОШЕНИЯ «ПАРАЗИТ — ХОЗЯИН» (В. п.—х.) — один из вариантов вертикальных взаимоотношений организмов, при которых происходит передача вещества и энергии с одного трофического уровня на другой. Поскольку существуют суперпаразиты (т. е. «паразиты паразитов», заключенные друг в друга наподобие матрешки, вплоть до четвертого порядка), то может формироваться особый вариант паразитарной пищевой цепи.
Есть также примеры сложных В. п.—х. с посредником. Так, гетеротрофное растение-паразит подъельник паразитирует на грибах, разлагающих мертвое органическое вещество, но, кроме того, по гифам микоризного гриба как по шлангу выкачивает питательные элементы из корней ели.
В естественных экосистемах В. п.—х. являются одним из важных факторов поддержания экологического равновесия, причем в процессе длительной коэволюции паразитов и хозяев вырабатываются специальные механизмы, которые позволяют им устойчиво сосуществовать.
У хозяев вырабатывается целый ряд защитных реакций, главные из которых:
иммунный ответ организма, т. е. возникновение биохимических реакций, которые сдерживают массовое развитие паразитов;
сбрасывание зараженных частей (это особенно характерно для растений-хозяев, которые сбрасывают сильно зараженные листья). В этом случае паразиты продолжают жить уже как детритофаги;
выработка устойчивости к влиянию паразитов за счет быстрого роста здоровых тканей взамен пораженных (это имеет место при поедании тканей растений тлями);
изоляция органов поражения как «зеленых островов» (формирование галлов у дуба, орешника и других растений после того, как насекомое-паразитоид отложит в ткани листа яйцо). В этом случае ответ запрограммирован: в генной памяти хозяина записана реакция на поселение паразитоида;
уменьшение плотности популяций хозяев, что снижает вероятность распространения паразита и заражения им. Зараженные животные менее подвижны и становятся более легкой добычей хищников, таким образом, снижая долю зараженных особей в популяции;
формирование гетерогенных популяций хозяев, в составе которых есть экотипы, устойчивые к паразитам. Эти экотипы являются основой адаптивной селекции на повышение устойчивости культурных растений к грибковым заболеваниям.
Для естественных экосистем формирование экологического равновесия между популяциями паразитов и их хозяев — нормальное явление. В силу того, что паразиты связаны с ограниченным кругом хозяев, эта связь математически описывается много проще, чем связь между хищниками и их жертвами. Во многих случаях проявляется закономерность: плотность популяций обоих видов изменяется циклически, но пики плотности паразитов запаздывают по отношению к пикам плотности хозяев.
Ситуация изменяется в антропогенных экосистемах (особенно в сельскохозяйственных), где заражение паразитами может привести к существенному падежу скота. Представляют опасность взаимоотношения паразитов и человека, который может заболевать гельминтозами, вызываемыми разными видами глистов, лямблиозом, болезнями бактериальной и вирусной природы.
Катастрофическими были последствия заноса паразитов в новые районы, где у их потенциальных хозяев отсутствуют механизмы снижения отрицательных эффектов влияния паразитов. Уже в ХХ столетии произошли ботанические катастрофы в Америке (гибель зубчатого каштана от занесенного туда из Китая паразитического гриба, вызывающего «рак каштана») и Европе, где от «голландской болезни» почти полностью исчез вяз. Болезнь вызывает гриб Ophiostoma ulmi, который переносится жуком-короедом. К настоящему времени американские генетики получили устойчивые к паразиту экотипы вяза, разработана специальная методика «лечения» больных деревьев. Очевидно, что невозможно восстановить каштановые леса, но каштан может снова стать украшением парков.
ВЗАИМООТНОШЕНИЯ «ФИТОФАГ — РАСТЕНИЕ» (В. ф.—р.) — основной тип вертикальных взаимоотношений организмов, при котором вещество и энергия, накопленные продуцентами, передаются гетеротрофам.
В процессе эволюции растения вырабатывают средства защиты от поедания их животными-фитофагами. Это могут быть различные «механические» приспособления (твердая, грубая кора, толстый восковой налет, всевозможные шипы, колючки и волоски, в том числе жгучие). Кроме того, растения используют и «химические средства защиты». Так, основное вещество клеточных стенок всех растений — целлюлоза (клетчатка) — очень прочное соединение, практически не перевариваемое животными. Но в процессе эволюции животные-фитофаги в свою очередь вырабатывают приспособления: главную работу по разложению целлюлозы в пищеварительном тракте жвачных животных выполняют бактерии, а в кишечнике термитов — простейшие из класса жгутиконосцев.
Помимо целлюлозы и лигнина (сложного органического соединения, входящего в состав древесины) защитную функцию выполняют образуемые растениями танины (вяжущие вещества), а также специальная группа ядовитых веществ (например, различных алкалоидов и цианидов), эффективно и обычно избирательно воздействующих на тех или иных животных.
В целом во В. ф.—р. прослеживается общая закономерность: чем слабее растение защищено от фитотрофов, тем быстрее оно растет, и наоборот, наиболее хорошо защищенные растения, как правило, растут очень медленно.
Аналогично регулируется равновесие между популяциями фитопланктона и зоопланктона. Активно поедаемые микроскопические водоросли быстро размножаются. Некоторые водоросли, напротив, защищаются от выедания специальными выростами на твердых панцирях (как диатомовые), или объединением в большие колонии, которые не могут быть отфильтрованы рачками. Колониальными формами представлено большинство видов цианобактерий, вызывающих «цветение» воды. Сохранению водорослей помогает их способность образовывать покоящиеся стадии, играющие ту же роль, что и банки семян у растений. Наконец, некоторые водоросли заглатываются планктонными животными-фитофагами, но не перевариваются и выделяются живыми с фекалиями.
Однако возможны периодические вспышки плотности популяций фитофагов и временное угнетение популяций растений. В агроэкосистемах или лесах (особенно лесопосадках), которые интенсивно эксплуатируются человеком, такие вспышки обилия фитофагов могут приводить к угнетению популяций растений. Такие фитофаги называются вредителями.
ВЗАИМООТНОШЕНИЯ «ХИЩНИК — ЖЕРТВА» (В. х.—ж.) — основной тип вертикальных взаимоотношений организмов, при котором по пищевым цепям передаются вещество и энергия.
Равновесность В. х.—ж. наиболее легко достигается в том случае, если в пищевой цепи имеется не менее трех звеньев (например, трава — полёвка — лисица). При этом плотность популяции фитофага регулируется взаимоотношениями как с нижним, так и с верхним звеном пищевой цепи.
В зависимости от характера жертв и типа хищника (истинный, пастбищник) возможна разная зависимость динамики их популяций. При этом картина осложняется тем, что хищники очень редко бывают монофагами (т. е. питающимися одним видом жертвы). Чаще всего, когда истощается популяция одного вида жертвы и ее добывание требует слишком больших затрат сил, хищники переключаются на другие виды жертв. Кроме того, одну популяцию жертв может эксплуатировать несколько видов хищников.
По этой причине часто описываемый в экологической литературе эффект пульсирования численности популяции жертвы, за которым с определенным запаздыванием пульсирует численность популяции хищника, в природе встречается крайне редко.