Экология как научная дисциплина реферат

Министерство образования Саратовской области

Государственное автономное профессиональное

образовательное учреждение Саратовской области

 «Балашовский техникум механизации сельского хозяйства»

Доклад по дисциплине «Экология»

на тему:

Предмет и задачи экологии как науки

        Выполнила:

студентка группы Г -11

Куприна Наталья

Руководитель:

преподаватель экологии

Галактионова И. А.

2016

План:

  1. История развития экологии
  2. Предмет, задачи и методы экологии
  3. Классификация экологии
  4. Методы экологических исследований

1. История развития экологии

Краткий исторический очерк развития экологии.  В истории развития человечества проблемы, связанные с охраной окружающей природной среды, подразделяют на ряд периодов.  I период: эра наиболее примитивной культуры каменного века и первобытно – общинного уклада жизни. Малочисленные человеческие племена были рассеяны по земле и воздействие их на природу ограничивалось собирательством растений, охотой на диких животных, рыболовством. Человек уже использовал при изготовлении орудий труда и защиты горные породы. Это был длительный период взаимодействия человека с природой с малоощутимыми изменениями в ней. II период: охватывает время начала землепользования (8 – 7 вв. до н.э.) до становления промышленного производства (15 в.н.э.). С развитием скотоводства возросла нагрузка на пастбища, с которых вытеснялись традиционно пасшиеся там дикие животные. Лишившись коренных мест обитания, они численно сокращались, а то и вовсе исчезали. При переходе к земледелию стали выжигаться и выкорчевываться леса. Характер ландшафта преображался, деградируя в сторону уменьшения лесов, эрозии почв и т.п. III период: время становления и развития капитализма (16 – 19 вв.) с постепенной концентрацией производительных сил, постоянными захватническими войнами, освоением минерально-сырьевых ресурсов, развитием горного дела, металлургии, добычи угля и т.д.

IV период: 20 столетие. Этот период связан с глобальными воздействиями человека, его деятельности на природу, приведших к реальной опасности истощения не только невозобновимых, но и возобновимых природных ресурсов, к планетарному загрязнению. V период: наметился в конце 20 – начале 21 в. Антропогенное воздействие на природу достигло таких масштабов, что возникли проблемы глобального характера, о которых в начале 20 в. никто не мог подозревать: глобальное потепление климата, истощение озонового слоя, истребление лесного покрова Земли, опустынивание обширных территорий, загрязнение Мирового океана, уменьшение видового разнообразия фауны и флоры, угроза крупномасштабных катастроф и аварий, нехватка продуктов питания и т.д.Экология зарождалась, как раздел биологии, изучающий взаимоотношения организмов со средой их обитания. Первые экологические исследования, пожалуй, стоит отнести к работам отца зоологии Аристотеля. Он описал более 500 видов животных, указав, в том числе и на характер их мест обитания – а это уже сфера экологии  Сам термин “экология” был предложен в 1866 году Геккелем. Он происходит от греческого “ойкос” – дом, “логос” – наука. Как научная дисциплина экология имеет более чем вековую историю. Систематические экологические исследования ведутся приблизительно с 1900 г. К наиболее выдающимся экологам этого периода принадлежат такие зарубежные ученные, как Г. Бердон-Сандерсон, У. Элтон и А Тенсли (Англия), С. Форбс и В. Шелфорд (США), а также отечественные – Д.Кашкаров, А. Парамонов, В. Вернадский, С. Северцев, В. Сукачев. Среди выдающихся экологов более поздних времен следует назвать Ю. Одума, Б. Коммонера, Д. Медоуза, Р. Риклефса, Р. Дажо, В. Ковду, М. Будико, М. Реймерса, С. Шварца, Ю.В. Новикова, Ю. Израэля, О. Яблокова, В. Горшкова, К. Лосева, К. Кондратьева. Современное определение экологии звучит следующим образом:

2. Предмет, задачи и методы экологии 

Экология (греч. oikos — жилище, местопребывание, logos — наука)— биологическая наука о взаимоотношениях между живыми организмами и средой их обитания. Этот термин был предложен в 1866 г. немецким зоологом Эрнстом Геккелем. Становление экологии стало возможным после того, как были накоплены обширные сведения о многообразии живых организмов на Земле и особенностях их образа жизни в различных местообитаниях и возникло понимание, что строение, функционирование и развитие всех живых существ, их взаимоотношения со средой обитания подчинены определенным закономерностям, которые необходимо изучать.

Объектами экологии являются преимущественно системы выше уровня организмов, главным объектом изучения в экологии являются экосистемы, т. е. единые природные комплексы, образованные живыми организмами и средой обитания.

Предметом экологии является изучение:- законов существования и развития природы;

– закономерностей реакции природы на воздействие человека;

 – ПДН на природные системы, которые может позволить себе общество.

Задачи экологии меняются в зависимости от изучаемого уровня организации живой материи. Популяционная экология исследует закономерности динамики численности и структуры популяций, а также процессы взаимодействий (конкуренция, хищничество) между популяциями разных видов. В задачи экологии сообществ (биоценологии) входит изучение закономерностей организации различных сообществ, или биоценозов, их структуры и функционирования (круговорот веществ и трансформация энергии в цепях питания).

Задачи: – рассмотрение общих закономерностей взаимодействия живых организмов и среды обитания;

– анализ круга проблем, связанных с антропогенным (техногенным) воздействием на окружающую среду;

– формирование представлений, элементарных умений и навыков в сфере природоохранной деятельности;

– рассмотрение правовых основ экологической безопасности.

Главная же теоретическая и практическая задача экологии — раскрыть общие закономерности организации жизни и на этой основе разработать принципы рационального использования природных ресурсов в условиях все возрастающего влияния человека на биосферу.

Для решения этих глобальных проблем и прежде всего проблемы интенсификации и рационального использования, сохранения и воспроизводства ресурсов биосферы экология объединяет в научном поиске усилия ботаников, зоологов и микробиологов, придает эволюционному учению, генетике, биохимии и биофизике их истинную универсальность.

В круг проблем экологии включены также вопросы экологического воспитания и просвещения, морально-этические, философские и даже правовые вопросы. Следовательно, экология становится наукой не только биологической, но и социальной.

3.Классификация экологии

 Экология классифицируется по конкретным объектам и средам исследования и имеет свою структуру. Выделяют крупные подразделения – общая экология (биоэкология), геоэкология, прикладная экология, экология человека и социальная. Классификация общей экологии представлена аутэкологией (особей и организмов), синэкологией (сообществ), демэкологией (популяций). Геоэкология – наука, изучающая необратимые процессы и явления в природной среде, возникшие в результате антропогенных воздействий (междисциплинарная наука о комфортности и оптимизации природной среды). Социальная экология – раздел экологии, исследующий отношения между человеческим обществом и окружающей географически-пространственной, социальной и культурной средой. Экология человека – комплексная наука, изучающая взаимодействие человека как биосоциального существа со сложным многокомпонентным окружающим миром, с постоянно усложняющейся динамичной средой обитания. Прикладная экология (направленная на решение практических проблем охраны окружающей среды – рациональное использование природных ресурсов, защита от загрязнения среды различными загрязняющими веществами), что необходимо для создания благоприятных условий существования человеческой цивилизации. Структура классической биоэкологии включает аутэкологию (экологию отдельных организмов), демэкологию (экологию популяций и видов), синэкологию (экологию сообществ организмов). Аутэкология (экология вида). Вид – совокупность особей, обладающих наследственным сходством морфологических, физиологических и биохимических особенностей, свободно скрещивающихся и дающих плодовитое потомство, приспособленных к определенным условиям жизни и занимающих в природе определенную область – ареал. Аутэкология изучает взаимоотношения представителя (особи) одного вида с окружающей средой. Иначе говоря, изучает действие факторов окружающей среды на этот организм и естественные реакции этой особи на них. Накопленные знания затем распространяются на целый вид и определяют условия существования данного вида. Демэкология (популяционная экология). Популяция – совокупность свободно скрещивающихся особей одного вида, которая длительно существует на определенной части ареала относительно обособленно от других совокупностей этого же вида (сайгаки калмыцкие и казахстанские – разделены Волгой). Демэкология изучает условия формирования, структуру и динамику группировок, т.е. популяции. Она изучает колебания численности, устанавливает причины этого явления. Синэкология (экология сообщества). Сообщество – совокупность живых организмов, представляющих различные виды, обитающие в определенном ареале. Синэкология изучает условия жизни организмов, взаимоотношения их между собой, окружающей средой. Кроме того, выделяют экологию человека, животных, растений и микроорганизмов.

4.Методы экологических исследований

Методы экологии подразделяются на полевые (изучение жизни организмов и их сообществ в естественных условиях, т. е. длительное наблюдение в природе с помощью различной аппаратуры) и экспериментальные (эксперименты в стационарных лабораториях, где имеется возможность не только варьировать, но и строго контролировать влияние на живые организмы любых факторов по заданной программе). При этом экологи оперируют не только биологическими, но и современными физическими и химическими методами, используют моделирование биологических явлений, т. е. воспроизведение в искусственных экосистемах различных процессов, происходящих в живой природе. Посредством моделирования можно изучить поведение любой системы с целью оценки возможных последствий применения различных стратегий и методов управления ресурсами, т. е. для экологического прогнозирования.

Для изучения и прогнозирования природных процессов широко используется также метод математического моделирования. Такие модели экосистем строятся на основе многочисленных сведений, накопленных в полевых и лабораторных условиях. При этом правильно построенные математические модели помогают увидеть то, что трудно или невозможно проверить в эксперименте. Однако сама по себе математическая модель не может служить абсолютным доказательством правильности той или иной гипотезы, но она служит одним из путей анализа реальности.

Сочетание полевых и экспериментальных методов исследования позволяет экологу выяснить все аспекты взаимоотношений между живыми организмами и многочисленными факторами окружающей среды, что позволит не только восстановить динамическое равновесие природы, но и управлять экосистемами.

Использованная литература:

1. Миркин Б.М., Наумова Л.Г., Суматохин С.В. Экология (базовый уровень). 10—11 классы. — М., 2014.

2. Тупикин Е.И. Общая  биология  с  основами  экологии и природоохранной  деятельности: учебник для студ. учреждений сред. проф. образования. — М., 2014.

3. ww.ecologysite.ru  (Каталог экологических сайтов).

4. www.ecoculture.ru  (Сайт экологического просвещения).

Термин
экология введен в 1866 нем. зоологом
Эрнестом Геккелем.

В
1960 стали говорить об экологическом
кризисе между человеком и природой.

Экология
– «ойкос» – дом, «логос» – наука.

Известные
люди, зан. экологией: Гумбольд, Ломарк,
Северцев.

Значитильный
вклад в развитие экологии как науки
внесли русские ученые – Северцев,
Павловский, Сукачев, Вернадский.

В
90-х предмет введен в план тех.университета.

Экология
в современном понимании – наука о
взаимоотношениях м-ду живыми орг. и
средой их обитания, поэтому это определенно
имеет мировое значение. Выделяют экологию
человека, животных, растений. Эти группы
можно рассматривать в виде одной особи,
вида. Принято классифицировать экологию
по конкретным объектам и средам
исследований. Экология основана на
отраслях биологии, биофизики, генетики,
физиологии и связана с химией, физикой,
географией, использует их терминологию
и методы исследований. Появились понятия
– математическая, химическая,
географическая экология.

Охрана
труда – часть экологии человека.

Задачи
экологической науки.

  1. Исследование
    закономерностей организации жизни в
    т.ч. и в связи с антропогенным воздействием
    на природные системы и биосферу в целом;

  2. Создание научной
    основы для рационального использования
    природных ресурсов(осн.);

  3. Восстановление
    нарушенных природных систем;

  4. Регулирование
    численности популяций;

  5. Сохранение
    эталонных уголков биосферы.

Задачи
экологии, применимые к деятельности
инженерно-промышленного производства:

  1. Оптимизачия
    технологических и конструктивных
    решений исходя из нанесения минимального
    ущерба окр. среде;

  2. Прогнозирование
    и оценка возможных отрицательных
    воздействий, действующих и проектируемых
    предприятиях на окр. среду (чтобы
    построить предприятие необходимо
    провести экол. экспертизу – какие
    воздействия оказывает предприятие на
    окружающую среду, контроль качества
    воды, воздуха, почвы);

  3. Своевременное
    выявление и корректировка технологических
    производств, наносящих вред окр. среде
    (натурные измерения какого-либо параметра
    и сравнение его с нормативными
    значениями);

  4. Создание систем
    переработки отходов промышленности
    (создание безотходных технологий).

2. Понятие биосферы. Учение Вернадского о биосфере.

Учение Вернадского
о биосфере.

Биосфера – часть
земли населённая организмами,
взаимодействующая с воздухам, водой и
земной корой. Включает в себя: живые
организмы, тропосферу, гидросферу,
литосферу.

1803г – термин
«биосфера» ввел Ж.-Б. Ломарк.

Суть учения
Вернадского: биосфера качественно
своеобразная оболочка Земли, развитие
которой в значительной мере определяется
деятельностью живых организмов.

Биосфера

Нижняя часть
биосферы опускается на 3 км на суше и на
2 км ниже дна океана.

Верхняя часть
ограничена Озоновым слоем.

Этапы Эволюции
биосферы.

  1. Появление
    прокариотов с нитями ДНК. (похожих на
    бактерии). Свойства: 1.подвижность;
    2.питание и способность запасать пишу
    и энергию; 3.раздражительность;
    4.способность к росту. Произошло более
    3-милиардов лет назад.

  2. 2-а миллиарда лет
    назад – появление эукариотов. (простейшие
    организмы – радиолярии).

  3. 1 миллиард лет
    назад – появление многоклеточных.
    (растения, появление фотосинтеза)

Согласно Вернадскому
в биосфере 7 – мь составных частей:

  1. Живое вещество
    (живые организмы).

  2. Биогенное вещество
    (продукты жизнедеятельности живых
    организмов).

  3. Косное вещество
    (горные породы минералы).

  4. Биокосное вещество
    (продукты распада и переработки горных
    и осадочных пород живыми организмами).

  5. Радиоактивные
    вещества, полученные в результате
    распада радиоактивных элементов.

  6. Рассеянные атомы
    – химические элементы, находящиеся в
    земной коре в рассеянном состоянии.

  7. Вещество космического
    происхождения (метеориты, электроны,
    протоны, нейтроны).

На земле существует
более 2 миллионов видов живых организмов.
500 000 видов растений; 1 500 000 видов
животных; 1 000 000 видов насекомые.

Таблица биомассы
организмов Земли.

Часть биосферы

Организмы

Массы 1012
т

%

Суша

Растения

2,4

99,2

Животные

0,02

0,8

Океаны

Растения

0,0002

0,63

Животные

0,003

93,7

Итого

Общая биомасса

2,4232

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]

  • #
  • #
  • #
  • #
  • #
  • #
  • #
  • #
  • #
  • #
  • #

Экология. Предмет и методы

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ

ВФ УО
ИСЗ

Гуманитарно-экономический
факультет

Кафедра Социально-гуманитарных дисциплин

 

 

РЕФЕРАТ

По курсу основы
экологии и экономики природопользования.

Тема: Экология. Предмет и методы.

Витебск 2002г.

СОДЕРЖАНИЕ:

Экология как биологическая
наука. Основы биоэкологии.  3

Содержание, предмет и задачи
экологии.    4

Структура современной
экологии.           6

Методы экологических
исследований.        7

Вывод                                     10

Экология как биологическая наука. Основы биоэкологии.

Экология –
один из сравнительно молодых и бурно развивающихся разделов биологии – изучает
взаимоотношения организмов между собой и со средой обитания. Взаимодействие
организмов со средой рассматривает каждая биологическая наука. Экология
затрагивает лишь ту его сторону, которая обусловливает развитие, размножение и
выживание особей, структуру и динамику популяций, и сообществ.

На
определённом этапе развития наших представлений о природе произошло идейное сближение
экологии с другими биологическими, да и не только биологическими, науками.

Особенно
тесные связи установились между экологией и физиологией. В результате
выделилось и успешно развивается новое направление – экологическая физиология.
Экологические и физиологические методы исследований взаимно пронизывают обе эти
науки.

Произошло
сближение экологии и морфологии. Такие понятия, как «экологическая морфология»,
«экологическая эмбриология»,  стали уже привычными.

Экология
связана с систематикой. Последняя не может обойтись без экологического
критерия, как и экология без объективной системы организмов для точного
определения изучаемых видов.

Существует
взаимосвязь современной экологии с эволюционным учением и генетикой. Сейчас уже
не вызывает сомнения тот факт, что в природе имеют место экологические
механизмы эволюции, исследование которых возможно лишь при совместной работе
экологов, генетиков и эволюционистов.

На
базе экологии развиваются биогеография, молодая наука этология (наука о
поведении животных), палеоэкология и т.д.

Экологическая трактовка необходима и при решении определенных задач в
области физиологии, морфологии, систематики, биогеографии, поскольку любые
биологические исследования в той или иной степени изучают жизнь животных и
растений в природных условиях.

Выясняя характер влияния физических факторов седы на организмы и
ответные реакции последних, экология не обходится без таких небиологических
наук, как климатология, метеорология, ландшафтоведение (физическая география).
Геоморфология и почвоведение также сблизились с экологией, поскольку многие
процессы образования и разрушения почв происходят под влиянием деятельности
сообществ животных и растений.

В настоящее время, в век научно-технического прогресса, когда у
человека появляются неограниченные возможности воздействия на природу, экология
приобретает особенно важное значение. Достижения её успешно применяются в
сельском и охотничье-промысловом хозяйствах, медицине, ветеринарии, при
проведении мероприятий по охране природы, рациональном использовании её
ресурсов.

В Декларации Верховного Совета Республики Беларусь о государственном
суверенитете указывается, что наше государство самостоятельно устанавливает
порядок организации на своей территории охраны природы, использования природных
ресурсов и обеспечение народу республики экологической безопасности.

Очевидная роль экологии и в разработке ряда теоретических проблем, в
частности тех, которые связаны с общими закономерностями миграции вещества и
энергии в биосфере, с механизмами эволюционного процесса, с изменением
структуры и организации живой материи.

Сегодня на повестке дня стоит проблема формирования экономической
экологии, или экологической экономики, – науки о биологических ресурсах,
биоэкономики Мирового океана и суши. Успешно развивается и инженерная экология
(прикладная биогеоценология), решающая вопросы устранения отрицательных
последствий вмешательства человека в природные сообщества. Актуальные проблемы
взаимоотношений человека, общества и природы в эпоху научно-технического прогресса
разрабатывает интенсивно развивающаяся социальная экология (экология человека).

Несмотря на то, что существует немало классификаций биологических наук,
каждая из них, хотя и не охватывает все биологические науки (например, схема,
предложенная Б.Г. Иоганзеном, табл. 1), даёт возможность определить место
экологии среди других дисциплин.

Таблица. 1.
Классификация биологических наук  (по Б.Г. Иоганзену).

Общие науки

Частные науки

Комплексные науки

Систематика

Морфология

Физиология

Экология

Генетика

Биогеогафия

Эволюционное
учение

Микробиология

Ботаника

Зоология

Антропология

Гидробиология

Аэробиология

Почвоведение

В основе комплексных наук лежит изучение условий жизни организмов.
Поэтому в них значительно глубже и шире развиваются экологические идеи,
доминирует экологический подход при изучении конкретных явлений. Например,
гидробиология изучает систематику, морфологию, физиологию (общие науки)
животных, растений и микроорганизмов (частные науки), обитающих только в водной
среде.

Следовательно, экология как общая биологическая наука также может быть
расчленена на составные части: на экологию животных, экологию растений,
экологию насекомых, экологию лесных пород и т.д. но если для других наук
индивидуум является найкрупнейшей единицей, то для экологии он – мельчайшая
единица исследований. Экология – вполне самостоятельный раздел биологии,
имеющий свои содержание, предмет, задачи и методы исследования.

Содержание,
предмет и задачи экологии.

Термин «экология» (от греч. oikos – жилище, место
обитания и logos – наука) предложил Э. Геккель в 1866 г.
для обозначения биологической науки, изучающей взаимоотношения животных с
органической и неорганической средами. С того времени представление о
содержании экологии претерпело ряд уточнений, конкретизаций. Однако до сих по
нет достаточно чёткого и строгого определения экологии, и все ещё идут споры о
том, что такое экология, следует ли её рассматривать как единую науку или же
экология растений и экология животных – самостоятельные дисциплины. Не решён вопрос,
относится ли биоценология к экологии или это обособленная область науки. Не
случайно почти одновременно появляются руководства по экологии, написанные с
принципиально разных позиций. В одних экология трактуется как современная
естественная история, в других – как
учение о структуре природы, в котором конкретные виды
рассматриваются лишь как средства трансформации вещества и энергии в
биосистемах, в третьих – как учение о популяции и т.д.

Нет необходимости останавливаться на всех существующих точках зрения
относительно предмета и содержания экологии. Важно лишь отметить, что на
современном этапе развития экологических представлений все более чётко
вырисовывается её суть.

Экология – это наука, исследующая закономерности жизнедеятельности
организмов (в любых её проявлениях, на всех уровнях интеграции) в их
естественной среде обитания с учётом изменений, вносимых в среду деятельностью
человека.

Из этой формулировки можно сделать вывод, что все исследования,
изучающие жизнь животных и растений в естественных условиях, открывающие
законы, по которым организмы объединяются в биологические системы, и
устанавливающие роль отдельных видов в жизни биосферы, относятся к
экологическим.

Однако приведенное определение слишком пространно и недостаточно
конкретно, хотя на первых этапах развития экологии один из вариантов его
(экология – это наука об отношениях организмов друг с другом и со средой, наука
о приспособлениях и т.п.) не только был принципиально верным, но и мог служить
ориентиром при постановке ряда
исследований.  

В последнее время экологи пришли к принципиально важному обобщению,
показав, что условия среды осваиваются организмами на
популяционно-биоценотическом уровне, а не отдельными особями вида. Это привело
к интенсивному развитию учения о биологических макросистемах (популяциях,
биоценозах, биогеоценозах), что оказало громадное влияние на развитие биологии
в целом и всех её разделах в частности. В результате стали появляться всё новые
и новые определения экологии. Её рассматривали как науку о популяциях, о
структуре природы, о динамике численности и т.д. Но все они, несмотря на
некоторую специфичность, определяют экологию как науку, исследующую законы
жизни животных, растений и микроорганизмов в естественной среде обитания с
учётом роли антропических факторов.

Основные формы существования видов животных, растений и микроорганизмов
в естественной среде обитания – это внутривидовые группировки (популяции) или
многовидовые сообщества (биоценозы). Поэтому современная экология изучает
взаимоотношения организмов и среды на популяционно-биоценотическом уровне.
Конечной целью экологических исследований
является выяснение путей, с помощью которых вид сохраняется в постоянно
меняющихся условиях среды. Процветание вида заключается в поддержании
оптимальной численности его популяций в биогеоценозе.

Следовательно, основным содержанием современной экологии
становится исследование взаимоотношений организмов друг с другом и со средой на
популяционно-биоценотическом уровне и изучение жизни биологических макросистем
более высокого ранга: биогеоценозов (экосистем) и биосферы, их продуктивности и
энергетики.    

Из содержания и предмета исследований экологии вытекают и её основные задачи,
которые могут быть сведены к изучению динамики популяций, к учению о
биогеоценозах и их системах. Структура биоценозов, на уровне формирования
которых, как было отмечено, происходит освоение среды, способствует наиболее
экономичному и полному использованию жизненных ресурсов. Поэтому главная
теоретическая и практическая задача экологии заключается в том, чтобы вскрыть
законы этих процессов и научиться управлять ими в условиях неизбежной
индустриализации и урбанизации нашей планеты.

Структура
современной экологии.

В процессе развития экологические исследования в ботанике и зоологии
шли довольно специфическими путями, что и привело к искусственному и не вполне
обоснованному их разделению.

В ботанике предметом экологии часто считаются только взаимоотношения
растений с мёртвой седой, т.е. воздействия физико-химических факторов на
отдельные виды растений. Взаимоотношения же между растениями, а, следовательно,
и их сообществами рассматриваются специальной наукой – фитоценологией.
Изучением отношений в животно-растительных сообществах занимается
биогеоценология.

Кроме того, экологию обычно подразделяют на аутэкологию (экологию
особей) и синэкологию (экологию сообществ). Однако такое подразделение  не
отображает специфики современной экологии, изучающей жизнь на уровнях различных
биологических макросистем. Поэтому Ю. Одум, к примеру, выделяет экологию видов,
экологию популяций, экологию сообществ и экологию экосистем. Н.П. Наумов
предлагает три подразделения: экологию особей, экологию популяций и экологию
сообществ. Г.А. Новиков, также выделяя в экологии три подразделения, первое
называет экологией видов. Есть и другие мнения.

Нет необходимости подробно анализировать все существующие точки зрения
относительно структуры современной экологии. Очевидно, чёткое расчленение её –
задача ближайшего будущего. Важно, что в экологии объективно выделяются
подразделения, изучающие органический мир на уровне особи (организма),
популяции, вида, биоценоза, биогеоценоза (экосистемы) и биосферы. В связи с
этим уже можно чётко выделить: аутэкологию (экология особей),
демэкологию (экология популяций), эйдэкологию (экология видов) и
синэкологию (экология сообществ).

Задачей аутэкологии (от греч. autos – сам) является установление
пределов существования особи (организма) и тех пределов физико-химических
факторов, которые организм выбирает из всего диапазона их значений. Изучение
реакций организмов на воздействия факторов среды позволяет выявить не только
эти пределы, но и физические, а также морфологические изменения, характерные
для данных особей.

Демэкология (от греч. demos – народ) изучает
естественные группировки особей одного вида, т.е. популяции – элементарные
надорганизменные макросистемы. Важнейшей задачей её является выяснение условий,
при которых формируются популяции, а также изучение внутрипопуляционных
группировок и их взаимоотношений, организации (структуры), динамики численности
популяций.

Эйдэкология (от греч. eidos – образ, вид), или
экология видов, – наименее разработанное подразделение современной экологии.
Вид как уровень организации живой природы, как надорганизменная
биологическая макросистема еще не стал объектом экологических исследований. Это
объясняется тем, что по мере развития экологии внимание и интерес
исследователей с организма, т.е. с аутэкологии, переключились на популяцию –
дэмэкологию, а затем на биоценоз, биогеоценоз и биосферу в целом.

Синэкология (от греч. syn
– вместе), или экология сообществ (биоценология), изучает ассоциации популяций
разных видов растений, животных и микроорганизмов, образующих биоценозы, пути
формирования и развития последних, структуру и динамику, взаимодействие их с
физико-химическими факторами среды, энергетику, продуктивность и другие
особенности. Базируясь на аут-, дем-, и эйдэкологии, синэкология приобретает
чётко выраженный общебиологический характер. В основе аут-, дем-, и
эйдэкологических исследований лежат особь (организм), популяция и вид
конкретной группы живых существ (животные, растения, микроорганизмы).
Синэкологические же исследования направлены на изучение сложного многовидового
комплекса взаимосвязанных организмов (биоценоз), существующего в строго
определённой физико-химической среде, на рассмотрение с качественной и
количественной точки их соотношения.

На базе этих направлений формируются новые: глобальная экология,
которая разрабатывает проблемы биосферы в целом, и социоэкология,
которая изучает проблемы взаимоотношений природы и общества. При этом границы
между направлениями и разделами довольно размыты: постоянно возникают
направления на стыке таких отраслей экологии, как популяционная экология и
биоценология, или физиологическая и популяционная экология. Все эти направления
тесно связаны с классическими отраслями биологии: ботаникой, зоологией,
физиологией. При этом пренебрежение традиционными натуралистическими
направлениями экологии чревато негативными явлениями и грубыми
методологическими ошибками, может привести к затормаживанию развития всех
остальных направлений экологии.

Методы экологических исследований.

Полевые, лабораторные и экспериментальные исследования.

Экология, как было отмечено, имеет свою специфику: объектом её
исследования служат не единичные особи, а группы особей, популяции (в целом или
частично) и их сообщества, т.е. биологические макросистемы. Многообразие
связей, формирующихся на уровне биологических макросистем, обусловливает
разнообразие методов экологических исследований.

Для эколога первостепенное значение имеют полевые исследования, т.е.
изучение популяций видов и их сообществ в естественной обстановке,
непосредственно в природе. При этом обычно используются методы физиологии,
биохимии, анатомии, систематики и других биологических, да и не только
биологических наук. Наиболее тесно экологические исследования связаны с
физиологическими. Однако между ними имеется принципиальная разница. Физиология
изучает функции организма и процессы, протекающие в нём, а также влияние на эти
процессы различных факторов. Экология же,  используя физиологические методы,
рассматривает реакции организма как единого целого на констелляцию внешних
факторов, т.е. на совместное воздействие этих факторов при строгом учёте
сезонной цикличности жизнедеятельности организма и внутрипопуляционной
разнородности.

Полевые методы позволяют установить результат влияния на организм или
популяцию определённого комплекса факторов, выяснить общую картину развития и
жизнедеятельности вида в конкретных условиях.

Однако наблюдения не могут дать вполне точного ответа, например, на
вопрос, какой же из факторов среды определяет характер жизнедеятельности особи,
вида, популяции или сообщества. На этот вопрос можно ответить только с помощью
эксперимента, задачей которого является выяснение причин наблюдаемых в природе
отношений. В связи с этим экологический эксперимент, как правило, носит
аналитический характер. Экспериментальные методы позволяют проанализировать
влияние на развитие организма отдельных факторов в искусственно созданных
условиях и таким образом изучить всё разнообразие экологических механизмов,
обусловливающих его нормальную жизнедеятельность.

На основе результатов аналитического эксперимента можно организовать
новые полевые наблюдения или лабораторные эксперименты. Выводы, полученные в
лабораторном эксперименте, требуют обязательной проверки в природе. Это даёт
возможность глубже понять естественные экологические отношения популяций и
сообществ.

Эксперимент в природе отличается от наблюдения тем, что организмы
искусственно ставятся в условия, при которых можно строго дозировать тот или 
иной фактор и точнее, чем при наблюдении, оценить его влияние.

Эксперимент может носить и самостоятельный характер. Например,
результаты изучения экологических связей насекомых дают возможность установить
факторы, влияющие на скорость развития, плодовитость, выживаемость ряда
вредителей (температура, влажность, пища).

В экологическом эксперименте трудно воспроизвести весь комплекс
природных условий, но изучить влияние отдельных факторов на вид, популяцию или
сообщество вполне возможно.

Примером экологических экспериментов широких масштабов могут служить
исследования, проводимые при создании лесозащитных полос, при мелиоративных и
различных сельскохозяйственных работах. Знание при этом конкретных
экологических особенностей многих растений, животных и микроорганизмов позволяет
управлять деятельностью тех или иных вредных или полезных организмов.

В современных условиях экологические исследования играют существенную
роль в решении ряда теоретических и практических задач. Динамика численности
организмов, сезонное развитие, расселение и акклиматизация полезных и вредных
видов, прогнозы размножения и распространения – вот основные в настоящее время
экологические проблемы. Разработка их требует рационального сочетания полевых,
лабораторных и экспериментальных исследований, которые должны взаимно дополнять
и контролировать друг друга.

Математические методы и моделирование.

При экологическом исследовании, которое обычно поводится на
определённом количестве особей, изучаются природные явления во всём их
разнообразии: общие закономерности, присущие макросистеме, её реакции на
изменение условий существования и др. Но каждая особь, индивидуум неодинаковы,
отличны друг от друга. Кроме того, выбор особи из всей популяции носит
случайный характер. И лишь применение методов математической статистики даёт
возможность по случайному набору различных вариантов определить достоверность
тех или иных результатов (степень отклонения их от нормы, случайные отклонения
или закономерности) и получить объективное представление о всей популяции.

Однако как только было установлено, что все биологические системы, в
том числе и надорганизменные макросистемы, обладают способностью к
саморегуляции, ограничиваться методами математической статистики стало
невозможно. Поэтому в современной экологии широко применяются методы теории
информации и кибернетики, тесно связанные с такими областями математики, как
теория вероятности, математическая логика, дифференциальные и интегральные
исчисления, теория чисел, матричная алгебра.

В последнее время широкое распространение получило моделирование
биологических явлений, т.е. воспроизведение в искусственных системах различных
процессов, свойственных живой природе. Так, в «модельных условиях» были
осуществлены многие реакции, протекающие в растении при фотосинтезе. Примером
биологических моделей может служить и аппарат искусственного кровообращения,
искусственная почка, искусственные лёгкие, протезы, управляемые биотоками мышц,
и др.

В различных областях биологии широко применяются так называемые живые
модели. Несмотря на то что различные организмы отличаются друг от друга
сложностью структуры и функции, многие биологические процессы у них протекают
практически одинаково. Поэтому изучать их удобно на более простых существах.
Они то и становятся живыми моделями. В качестве примера можно привести
зоохлореллу, которая служит моделью для изучения обмена веществ; моделью для
исследования внутриклеточных процессов являются гигантские растительные и
животные клетки и т.д.

Основной задачей биологического моделирования является
экспериментальная проверка гипотез относительно структуры и функции
биологических систем. сущность этого метода заключается в том, что вместе с
оригиналом, т.е. с какой-то реальной системой, изучается его искусственно
созданное подобие – модель. В сравнении с оригиналом модель обычно
упрощена, но свойства их сходны. В противном случае полученные результаты могут
оказаться недостоверными, не свойственными оригиналу.

В зависимости от особенностей оригинала и задач исследования
применяются самые разнообразные модели (рис. 1).

Реальные (натурные, аналоговые) модели, если
таковые удаётся создать, отражают самые существенные черты оригинала. Например,
аквариум может служить моделью естественного водоёма. Однако создание реальных
моделей сопряжено с большими техническими трудностями, так как пока ещё не
удаётся достичь точного воспроизведения оригинала.

Знаковая модель представляет собой условное
отображение оригинала с помощью математических выражений или подобного
описания.

Наибольшее распространение в современных экологических исследованиях
получили концептуальные и математические модели и их
многочисленные разновидности. Разновидности концептуальных моделей
характеризуются подробным описанием системы (научный текст, схема системы,
таблицы, графики и т.д.). Математические модели являются более эффективным
методом изучения экологических систем, особенно при определении количественных
показателей. Математические символы, например, позволяют сжато описать сложные
экологические системы, а уравнения дают возможность формально определить
взаимодействия различных их компонентов.

Рис 1. Классификация моделей (по В.Д. Фёдорову и Т.Г.
Гильманову, 1980 г.)

1.  
Радкевич В.А., Экология: Учебник. – 3-е изд.,
переработано и дополнено – Мн.: Высшая Школа, 1997 г.

2.  
Киселёв В.Н., Основы экологии: Учебное пособие –
МН.: 1998 г.

3.  
Чернова Н.М., Былова А. М., Экология: Учебное
пособие для студентов биологических специальностей пед. институтов – 2-е
издание, переработанное – М.: Просвещение, 1988 г.


Подборка по базе: реферат для введение в тему.docx, промышленная экология.pdf, Реферат Введение в специальность.docx, проект Экология Аня.odt, Задание к семинару №1 по дисциплине Введение в профессиональную , итоговый тест экология.rtf, Бонч Экология лаба1.docx, Контрольная работаБиосфера экология.doc, 1 Лекция ВВЕДЕНИЕ В ТАМОЖЕННЫЙ МЕНЕДЖМЕНТ.docx, 1 Макроэкономика Введение (1).pptx


РАЗДЕЛ 1 ЭКОЛОГИЯ КАК НАУЧНАЯ ДИСЦИПЛИНА

Введение
Ойкос – жилище (греческий), логос – наука

Экологиякомплексная наука, изучающая среду обитания живых существ и человека.

Термин «экология» впервые предложил в 1866 году немецкий биолог Эрнест Геккель (1834 – 1919). Своему происхождению экология обязана сочетанию двух греческих слов ойкос – жилище, дом, родина и логос – наука и дословно означает «наука о местообитании». Но проблемы взаимоотношений среды обитания и живых организмов привлекали ученых еще в далекой древности. Аристотель (384 – 322 до н.э.) описал в своей «Истории животных» различая между разными животными и их отношение к месту обитания. Плиний Старший (79 – 23 до н.э.) рассматривал вопросы жизни организмов в знаменитом труде «Естественная история».

Особую роль в мировой науке принадлежит Владимиру Ивановичу Вернадскому (1863 – 1945). Оценить его вклад в нее поистине невозможно. Минералог, кристаллограф, создатель биогеохимии , учения о биосфере и истории науки. Пионерными являются представления В.И. Вернадского о роли человека в эволюции природы. Он убедительно доказал, что живое на Земле не просто влияет, но и создает неживую природу, а развитие человеческой цивилизации является частью и следствием планетарного прогресса.

В настоящее время экология – это изучение живых организмов в окружающей среде, включающей в себя действующие на организм внешние условия и факторы как живые так и неживые. Экология – это изучение взаимодействий между организмами и окружающей их живой (биотической) и неживой (абиотической) средой.

Классическая экология разделяется на три подраздела: Аутэкология – раздел науки, изучающий взаимодействие индивидуального организма или вида с окружающей средой (жизненные циклы и поведение как способ приспособления к окружающей среде). Демэкология – раздел науки, изучающий взаимодействие популяций особей одного вида внутри популяции и с окружающей средой. Синэкология – раздел науки, изучающий функционирование сообществ и их взаимодействия с биотическими и абиотическими факторами. Глобальная экология разрабатывает проблемы биосферы в целом. Также выделяют геоэкологию, биоэкологию, гидроэкологию, ландшафтную экологию, этноэкологию, социальную экологию, химическую экологию, радиоэкологию, экологию человека и др.

Задачи экологии

  1. Исследование закономерностей организации жизни
  2. Влияние деятельности человека на природные системы
  3. Создание научной основы разумной эксплуатации ресурсов в природопользовании
  4. Прогнозирование изменений природной среды под воздействием деятельности человека
  5. Сохранение среды обитания человека и всего живого

1 Раздел. ЭКОЛОГИЯ КАК НАУКА

  1. ЗАРОЖДЕНИЕ ЖИЗНИ НА ЗЕМЛЕ

Одна из больших планет Солнечной системы Земля находится на расстоянии 149,6 млн. километров от Солнца. Диаметр Солнца по современным представлениям составляет 1392000 километров, а средний радиус Земли, имеющий форму геоида, равен 6371,032 километров, то есть более чем в 109 раз меньше. Солнце состоит, в основном, из газообразных водорода (72%) и гелия (28%) и в определенном смысле представляет собой беспрерывный прогресс термоядерного синтеза водорода в гелий с выделением гигантского количества энергии, которая излучается в космос в виде различных форм лучистой и электромагнитной энергии: гамма – излучение, рентгеновские лучи, ультрафиолетовые лучи, инфракрасное и световое излучения, космические лучи.

Наша Солнечная система принадлежит Галактике, содержащей не менее 100млрд. звезд общей массой около 1011 масс Солнца. В свою очередь, звездных систем, подобных Галактике, множество в пространстве Вселенной.

Возраст Земли составляет 4,7 млрд. лет.

3-3,5 млрд. лет – практически вся поверхность земного шара море, существует только один материк – древняя Пангея.

Перепады температур от +100 днем до –100 градусов ночью, постоянно идут дожди, грозы, отмечается активная горообразовательная деятельность. Первобытная атмосфера содержала только 1% кислорода, и ультрафиолетовое космическое излучение беспрепятственно проникало на Землю.

Архейская эра

В первобытном океане под воздействием грозовых электрических разрядов и ультрафиолетового излучения началось образование первых органических соединений в виде капель раствора с повышенной концентрацией. Некоторые органические молекулы, объединяясь, стали образовывать капли, увеличивающие свои размеры за счет веществ, входящих в раствор.

2 млрд. лет в ходе эволюции возникают простейшие одноклеточные организмы, имеющие в клетке ядро, способные к росту воспроизведения себе подобных. Зародилась жизнь.

Первые организмы питались окружающим раствором, запасы которого не бесконечны, так как кислорода в атмосфере практически не было реакции окисления – восстановления отсутствовали, жизнь была обречена на голодную смерть. Единственная возможность превращения конечного вещества в бесконечный – круговорот. Природа нашла выход – фотосинтезирующие организмы.

1 млрд. лет назад появились многоклеточные организмы, не питающиеся готовым органическим веществом, а создающие его сами, используя солнечный свет, углекислый газ, воду и минеральные соли. Отходом этого способа питания стал кислород.

Решающим достижением Природы стали фотосинтез и круговороты веществ, сопровождаемые однонаправленным потоком энергии.

Процесс фотосинтеза заключается в том, что солнечные лучи поглощаются пигментом растений – хлорофиллом (он и придает листьям зеленый цвет), а затем растения, используя воду из почвы и углекислый газ из атмосферы, получают углеводороды – сахар (глюкозу), крахмал и целлюлозу, при этом выделяется кислород.

Фотосинтез – единственный биологический процесс, который идет с увеличением свободной энергии, при этом энергия излучения Солнца связывается в ходе создания органического вещества.

Появление большого количества кислорода в атмосфере сделало возможным:

  1. появление сложных многоклеточных организмов, питающихся органическим веществом;
  2. в атмосфере сформировался озоновый (О3) слой (экран), служащий защитой всех белковых соединений от смертоносного для них ультрафиолетового коротковолнового излучения;
  3. жизнь стала возможной сначала на мелководье, а затем на суше. Это позволило начать бурный процесс развития многообразных форм жизни и активный обмен веществом и энергией между живой и неживой природой.

Протерозойская эра 700 млн. лет назад – появились первые бактерии, водоросли, примитивные беспозвоночные.

Палеозойская эра 365 млн. лет назад – первые наземные растения, распространение живых организмов на суше.

Мезозойская эра 185 млн. лет назад – расцвет неземных растений и пресмыкающихся, появляются первые птицы и млекопитающие.



Кайнозойская эра 70 млн. лет назад – формируются современные группы флоры и фауны.

5,5 (3,5) млн. лет назад – появился человек.


  1. БИОСФЕРА – ОБЪЕКТ ИЗУЧЕНИЯ ЭКОЛОГИИ

Термин «биосфера» ввёл австрийский ученый Эдуард Зюсс и этим термином он назвал то пространство геосферы, где встречаются живые организмы. Русский ученый В.И. Вернадский вложил в термин «биосфера» более глубокий смысл, подчеркнув роль живых организмов в формировании самой среды обитания. По Вернадскому биосфера – это всё пространство (оболочка Земли), где существует или когда-либо существовала жизнь, то есть где встречаются живые организмы или продукты их жизнедеятельности.

Биосфера (сфера жизни)– оболочка Земли, включающая в себя область распространения живого вещества и само живое вещество. В нее входят: верхняя часть литосферы (до 3-х км), гидросфера, нижняя часть атмосферы (до 25 км) и все живые организмы.

Т.о. в биосфере можно выделить 2 компонента: неживая природа (атмосфера, гидросфера, литосфера) – абиотическая часть (абиота) и живая природа – биотическая часть (биота) – все живые организмы.

  1. АБИОТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ БИОСФЕРЫ

АТМОСФЕРА

Атмосфера (атмос-пар) – воздушная среда вокруг Земли, вращающаяся вместе с ней. Через а/с осуществляется обмен вещества и энергии с Космосом.

А). Состав и строение

Состав атмосферы у поверхности Земли – 78% – азот

21% – кислород

0,9 – аргон

0,1 –СО2, водород, гелий, водяной пар

На высоте от 10 до 50 км, с наибольшей концентрацией на высоте 25 км находится слой озона (озоносфера, озоновый экран), поглощающий солнечное ультрафиолетовое излучение, что вызывает разогрев а/с и защищающий все живое от вредного коротковолнового космического излучения.

Б) функции и свойства

  1. Регулирует тепловой режим Земли, перераспределяя тепло по всему земному шару (t днем +100о, ночью –100о).
  2. Определяет световой режим земли: рассеивает, перераспределяет свет, создает равномерное освещение (голубое небо).
  3. Защищает все живое на земле от ультрафиолетового излучения и космических осколков.
  4. Среда, распространение звука (была бы тишина).
  5. Атмосферный кислород воздуха – источник жизни. Все окислительно-восстановительные реакции в организме человека идут при наличии кислорода, который очищает, питает клетки. Без воздуха человек может прожить 5 минут.
  6. Восстанавливает утраченные свойства (самоочищение) характерны высокие скорости циркуляции.
  7. Звено в круговороте веществ.
  8. Здесь образуются все виды осадков, происходят явления природы, которые мы называем погодой.

ГИДРОСФЕРА

ГИДРОСФЕРА – водная среда, совокупность всех вод земного шара, объединяет все свободные воды, которые могут передвигаться под влиянием солнечной энергии и сил гравитации.

А) Состав и строение.

Вода – химическое соединение водорода и кислорода. При 00 С жидкость воды превращается в лед, при 1000 С – в пар. В природе находятся в трех фазах.

Определяют следующие виды вод:

  1. Воды Мирового океана (94 % всех вод). Воды морей и океанов с концентрацией растворенных солей в воде – 3,5 (соленые воды). Соотношение ионов натрия, хлора, фтора и др. остается постоянным на протяжении миллионов лет.
  2. Континентальные воды.
    • поверхностные – воды речного стока, озер, болот и т.п. По составу, в основном пресные, речные воды – основной источник водоснабжения;
    • подземные воды – воды в толщах земных горных пород. По составу, в зависимости от геологической обстановки, могут быть как пресными, так и минерализованными (минеральные источники).
  3. Криогенные воды – воды в твердом состоянии: снег, лед, вечная мерзлота. Основная масса сосредоточена в Антарктиде 97 % всех запасов пресных вод.
  4. Водяные пары – воды в газообразном состоянии – туманы, пары горячих источников, облака, дождь, снег и т.п.

Б) Функции и свойства.

  1. Среда обитания многих организмов;
  2. Звено в круговороте веществ;
  3. Источник жизни – служит для поддержания водного баланса (человека на 80 % состоит из воды). Без воды можно прожить 5 дней;
  4. Способна к самоочищению;
  5. Часть климатической системы с высокими скоростями циркуляции (ниже атмосферных).

ЛИТОСФЕРА- твердая среда

ЛИТОСФЕРА – внешняя среда твердой земли, включающая земную кору и часть верхней мантии до глубины трех километров.

А) Состав и строение.

  1. Верхний слой литосферы (несколько сантиметров) представлен почвой (педосфера). Он создан под воздействием внешних условий: тепла, воды, воздуха, растительных и живых организмов. Почвообразующих пород, состоящие из различных минеральных компонентов, составляют 60 – 90 % состава почв. Они предопределяют химический состав, водный и тепловой режим, генетический тип (пески, черноземы, сероземы, красноземы и т.д.).
  2. Горные породы (недра земли) – природные агрегаты минералов более или менее постоянного состава, (химического или минералогического) слагающие земную кору. К ним в основном приурочены месторождения полезных ископаемых.

Б) Свойства и функции.

  1. Литосфера в целом – зона обитания живых организмов и человека.
  2. Основное свойство почвы – плодородие, т.е. способность обеспечивать растения необходимым количеством питательных элементов. Широко используются человеком, «кормит» его. (Без воды человек может прожить 5 недель).
  3. Регулирует водный баланс планеты.
  4. Очищает гидросферу, являясь неотделимой часто круговорота веществ в природе.
  5. Источник полезных ископаемых.
  6. Скорость самоочищения не велика, накапливает осажденное вещество.
  7. Подвергается разрушению (эрозия почв).

4.БИОТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ БИОСФЕРЫ

В экологии выделяют различные уровни организации живой материи. Самым простейшим элементом в биосфере является живой организм. Но в экологии организм не является объектом исследования.

Варианты надорганизменных систем:

1.Популяция.

Термин «популяция» происходит от лат. populus (народ) и означает население вида на определенной территории. Понятие о популяции возникло в 1903 г., когда Бодо Иоганзен определил популяцию как совокупность генетически неоднородных особей.

Под популяцией понимается группировка особей одного вида, населяющих определенную территорию и характеризующихся общностью морфобиологического типа, генофонда и устойчивыми функциональными взаимодействиями.

Границы популяции определяются не столько физическими факторами среды, сколько степенью тесноты связей между особями, а эти связи динамичны и зависят от многих факторов (дистанция между особями, их физиологическое состояние и др.).

2. Сообщество – система совместно живущих в пределах некоторого естественного объема пространства автотрофных и гетеротрофных организмов (иногда лишь одних из них).

Термин сообщество часто используется как синоним биоценоза. Выделяют сообщества растений (фитоценоз), животных (зооценоз), микроорганизмов (бактериоценоз).

Сообщества животных или растений классифицировать по следующим принципам:

1. Форма роста и структура растительного сообщества. Сообщества можно охарактеризовать на основании жизненных форм растительности: деревья, кустарники, травы, мхи, водоросли составляют физическую структуру разных сообществ.

2. Видовое разнообразие. Это число видов в сообществе («видовое богатство» или «плотность видов»), относительное число особей каждого вида, а также степень равномерности распределения. Доминантные виды могут оказывать определяющее влияние на сообщество за счет своих размеров, числа особей или их активности.

3. Трофическая структура. Взаимодействие в пределах подсистем и между подсистемами по цепи питания.

Популяции, заселяющие общие места обитания, неизбежно вступают в определенные взаимоотношения в области питания, использования пространства, влияния на особенности микро- и мезоклимата и т. д.

Длительное совместное существование лежит в основе формирования межвидовых сообществ – биоценозов (от греч. bios – жизнь и koinos – общий). Термин «биоценоз» ввел немецкий зоолог Карл Мебиус в 1877 г.

Биоценоз – исторически сложившиеся группировки живого населения биосферы, заселяющие общие места обитания, возникшие на основе биогенного круговорота и обеспечивающие его в конкретных природных условиях.

Основные типы взаимоотношений видов в биоценозах – это пищевые (питание одних видов другими, конкуренция за пищу), пространственные (распределение в пространстве, конкуренция за место поселения или убежища) и средообразующие (формирование структуры биотопа, микроклимата). Все формы биоценотических отношений осуществляются в определенных условиях абиотической среды.

Рельеф, климат, геологическое строение, гидрографическая сеть и др. факторы оказывают влияние на состав и биологические особенности видов, формирующих биоценоз, служат источником неорганических веществ, аккумулируют продукты обмена веществ.

Неорганическая среда – биотоп – представляет собой необходимую часть биоценотической системы, обязательное условие ее существования.

А) Виды питания.

Автотрофное – самостоятельное. Основано на преобразование в процессе питания неорганических веществ в органические в процессе фотосинтеза. Отходом этого вида питания является кислород.

Гетеротрофное – питание готовым органическим веществом.

Б) Трофические цепи (трофое – питание)

В процессе эволюции сформировались три группы организмов, объединенных трофическими цепями:

Автотрофы – продуценты (производители) – растения

Гетеротрофы – консументы (потребители)

Консументы I порядка – растительноядные животные

Консументы II порядка – хищники

Редуценты – восстановители – грибы, микроорганизмы

П

К I

К II

P


На каждом трофическом уровне теряется 90 % энергии (энтропия), количество биомассы уменьшается.

Количество живого вещества всех групп растительных и животных организмов называется биомассой.

Продуктивного биомассы – скорость воспроизводства. Первичная продуктивность – биомасса растений. Вторичная продуктивность – биомасса животных.

Организмы последующего звена поедают организмы предыдущего звена, осуществляется цепной перенос вещества и энергии, лежащей в основе малого круговорота. Сущность этого круговорота состоит в образовании живого вещества из неорганических соединений в процессе фотосинтеза и в превращении органического вещества при разложении вновь в неорганические соединения. При этом часть вещества исключается из биотического круговорота, и с помощью геохимических процессов закрепляется в осадочных отложениях или переносится в океан.

Агробиоценоз – неустойчивые сельскохозяйственные искусственные системы, созданные человеком в процессе искусственного отбора и направленные на удовлетворение собственных нужд.

Большой круговорот веществ в природе (геологический) обусловлен взаимодействием солнечной энергии с глубинной энергией Земли и осуществляет перераспределение вещества между биосферой и более глубокими горизонтами Земли.

Большой и малый круговороты образуют биогеохимический круговорот.

Академик Владимир Николаевич Сукачев создал учение о биогеоценозе как единстве биоценоза и его биотопа (1964 г.). Биогеоценоз пространственно определяется границами растительного сообщества (фитоценоза). Биогеоценоз – это совокупность однородных природных явлений, имеющая свою специфику взаимодействия слагающих ее компонентов и определенный тип обмена веществом и энергией между собой и другими явлениями природы и представляющая собой внутренне противоречивое единство, находящееся в постоянном движении и развитии.

5.ЭКОСИСТЕМА (БИОГЕЦЕНОЗ)
Экосистема (биогеоценоз) – комплекс (космический корабль) живых и неживых компонентов, связанных между собой обменом вещества и энергии (экосистема озера, пустыни и т.п.) с определенными условиями обитания.

Пример экосистемы – пруд с обитающими в нём растениями, рыбами, беспозвоночными животными, микроорганизмами, составляющими живую компоненту системы, биоценоз.

Иерархия экосистем образует биосферу.

А) структура экосистемы

Биоценоз + Биотоп = Экосистема

Э нергия Вещество

Солнечная энергия
CO2 О2

Н еорганическое продуценты дыхание

в ещество


Р едуценты

Мертвое Консументы

органическое

вещество

Захороненное

органическое

вещество (полезные ископаемые)

Таким образом, функционирование экосистемы обусловлено 3 факторами:

    1. биогеохимический круговорот вещества и энергии;
    2. постоянный приток энергии;
    3. баланс между производством и потреблением (снижение биомассы на каждом трофическом уровне).

Каждое предыдущее звено трофической цепи является одновременно цепью передачи энергии, причем каждый последующий уровень получает все меньше энергии, расходуемой на поддержание обменных процессов и энтропию. Поэтому, биомасса каждого последующего уровня уменьшается. Каждой экосистеме необходим постоянный приток энергии.

6.ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ФАКТОРЫ

Жизнь любого организма зависит от окружающих его веществ и процессов экологических факторов абиотическими и биотическими:

А) абиотические факторы характеризует состояние атмосферы, гидросферы и литосферы:

    • климатические:

а) солнечная энергия и освещенность;

б) влажность воздуха и количество осадков;

в) газовый состав атмосферы;

г) температура;

д) ветер и атмосферное давление;

    • почвенно-грунтовые:

состав воды и почвы

Б) биотические факторы – влияние одних живых организмов на другие внутри одного или между видами:

Нейтрализм – взаимодействие отсутствует;

Конкуренция – один вид стремится выжить другой;

Симбиоз – сотрудничество или взаимопомощь;

Паразитизм – гибель жертвы: пожирание одних видов другими.

В) лимитирующие факторы – факторы, (абиотические или биотические) ограничивающие развитие живых систем.

Для нормального развития организмов необходимо наличие различных факторов строго определенного количества, каждый из которых должен быть в определенном количестве. Причем, недостаток одного вещества не компенсируется избытком другого. Крайние границы выживаемости определяется толерантностью.

Толерантность – степень устойчивости к изменению различных факторов. Внутри этих границ каждый вид приспосабливается к определенным видам пищи и способом ее добычи.

7.ЭВОЛЮЦИЯ ЭКОСИСТЕМЫ

А) Экологическая ниша, экологическое дублирование.

Экологическая ниша – это совокупность условий, необходимых для существования того или иного вида.

Каждый вид в природе занимает экологическую нишу, завоеванную в процессе естественного отбора. В случае исчезновения одного вида, его экологическую нишу займет другой, способный выполнять те же функции, т.е. происходит экологическое дублирование. Пустующая ниша всегда будет заполнена. Природа не терпит пустоты.

Так, за 13 лет до открытия вируса иммунодефицита человека (ВИЧ) — возбудителя синдрома приобретенного иммунного дефицита (СПИД) — была предсказана вероятность появления «гриппоподобного заболевания с высокой летальностью». Организм человека — это место жизни многих, в том числе болезнетворных, организмов. Когда многие болезни были побеждены и уничтожены их возбудители, появилась свободная экологическая ниша. Ее и заполнил вирус СПИДа, соответствующий приведенным свойствам: мелок, примитивен, относительно быстро размножается и очень изменчив.

Дублирование — один из природных механизмов поддержания надежности биоценозов. При экологическом дублировании исчезнувший или уничтоженный вид, как правило, заменяется функционально близким, или его место количественно замещается экологически аналогичными другими видами (например, паразиты могут сменить хищников, а грызуны — копытных). принцип экологического дублирования широко используется в технические устройствах.

Правило экологического дублирования: исчезающий вид сменит другой, аналогичный по схеме: мелкий сменяет крупного, эволюционно ниже организованный более высокоорганизованного, более генетически мутабельный менее генетически изменчивого.

Поскольку экологическая ниша в биоценозе не может пустовать, экологическое дублирование происходит обязательно. В результате на месте прежней системы мы получаем функциональный аналог, который мельче, ниже организованный и более изменчивый.

Несколько позже правила смены видов в биоценозах Н. Ф. Реймерс сформулировал в более популярной форме:

  • * «свято место пусто не бывает»;
  • * крупные организмы исчезают раньше, и их сменяют мелкие;
  • * как правило, более эволюционно высокоорганизованные виды бывают вытеснены менее высокоорганизованными, быстрее размножающимися существами;
  • * всегда побеждают те, кто легче и быстрее изменяется, в том числе генетически.

Б) Равновесие экосистемы.

Согласованность места, времени и скорость процессов в природе называется экологическим равновесием (гомеостаз), что означает сохранение в экосистеме постоянного видового состава, числа особей, потребление и освобождение вещества и энергии. В нормальном состоянии любая экосистема находится в гомеостазе, при неблагоприятном внешнем воздействии отдельные организмы исчезают, связи нарушаются.

Основной закон экологии: развиваются не только организмы и виды, но и экосистемы. В результате экологического дублирования пустующие ниши заполняются, один биоценоз, сменят другой, связи восстанавливаются, и система опять становится равновесной.

Процесс смены биоценозов называется сукцессией.

Различают первичную сукцессию – заполнение пустующей ниши, смена экосистемы (зарастающее озеро – болото).

Вторичная сукцессия – восстановление первичной экосистемы (вырубленный лес – лес), стратегия экосистемы – максимум защиты в биосфере.

8.НООСФЕРА

Учение Вернадского о биосфере (20-е годы 20 века).

Основные положения:

  1. Принципы целостности биосферы, единство живого и неживого. Строение земли – целостный организм.
  2. Принципы гармонии биосферы, ее организованность.
  3. Лик Земли сформирован жизнью.
  4. Космическая роль биосферы в трансформации энергии.
  5. Постоянство количества живого вещества

Концепция ноосферы, связанная с появлением человека и его воздействием на природу, введена русским геохимиком В.И. Вернадским в 20-е года XX века в учении о биосфере.

Ноосфера – сфера разума, новое геологическое явление на нашей планете. Человек по своему воздействию на биосферу впервые становится крупнейшей геологической силой. Человечество и окружающая среда образуют ноосферу. Идея В. И. Вернадского о Ноосфере – сфере Разума, получившая развитие в работах французских ученых Э. Леруа и П. Тейяра де Шардена, стала основой учения о Ноосфере, которое сегодня активно развивается в России и может дать качественно новые пути решения проблем, связанных с «глобальными угрозами» – экологической, ресурсной, энергетической, демографической, ориентируя вектор геополитики на защиту интересов человечества как единого целого. Целостное ноосферное мировоззрение, опирающееся на представления не только о Правах, но и об Обязанностях Человека и единстве Человечества, необходимо для создания реальной стратегии решения глобальных проблем современности, способной объединить усилия представителей науки, религии и философии с возможностями политиков и бизнесменов разных стран мира.

В последнее время проявляется не только глобальность воздействия человека на среду, но и противоречивость этого воздействия. Антропогенные (человеческие) воздействия разрушают естественные системы природы. С выходом человека в космос, область взаимодействия его с природной средой не ограничивается биосферой.

Понятие ноосистемы – более точное в наше время, чем ноосфера. Человек в концепции ноосферы рассматривается как разумное существо, но общество в целом и отделенные индивиды редко ведут себя по-настоящему разумно.

Пока человечество движется отнюдь не к ноосфере.

9.ЗАКОНЫ ПРИРОДЫ В СИСТЕМЕ ЧЕЛОВЕК – ОКРУЖАЮЩАЯ СРЕДА

Человечество на Земле подчиняется законам биологическим и социальным, поэтому человек на Земле – единственный биосоциальный вид.

У экологии, как и у любой другой науки, есть свои законы. Наиболее ярко, в виде афоризмов, они были сформулированы американским экологом Барри Коммонером:

– Всё связано со всем – в законе отражён экологический принцип холизма (целостности).

– Всё должно куда-то деваться – закон говорит о необходимости замкнутого круговорота веществ и обеспечения стабильного существования биосферы.

– Природа знает лучше – закон имеет двойной смысл – одновременно призыв сблизиться с природой и призыв крайне осторожно обращаться с природными системами.

– Ничто не даётся даром – закон говорит о том, что каждое новое достижение неизбежно сопровождается утратой чего-то прежнего.

Второй и четвёртый законы по сути являются перефразировкой основного закона физики – сохранения вещества и энергии. Первый и третий законы – действительно основополагающие законы экологии, на которых должна строиться парадигма данной науки. Основным законом является первый, который может считаться основой экологической философии.

Отсюда следует:

  1. Человек взял от природы все, что мог за счет сукцессионного омоложения.
  2. Закон бумеранга – что извлечено из биосферы человеком, должно быть возвращено ей.
  3. Биосфера незаменима.
  4. Закон шагреневой кожи – глобальный природный потенциал существенно истощается.
  5. Принципы неполноты информации – неизвестно, какие будут результаты от вмешательства человека в будущем.
  6. Принцип обманчивого благополучия – сегодняшние успехи заставляют забыть о возможных отрицательных последствиях.
  7. Принцип удаленности события – потомки что-нибудь придумают.

10.ЭВОЛЮЦИЯ ЧЕЛОВЕКА И ЧЕЛОВЕЧЕСКОГО ОБЩЕСТВА

Антропогенез (от греч. anthropos — человек + genesis — происхождение) — процесс исторического формирования человека. Сегодня существуют три основные теории антропогенеза.

Теория креационизма, самая древняя из существующих, утверждает, что человек является творением сверхъестественного существа. Например, христиане верят, что человек был сотворен богом в единовременном акте «по образу и подобию божьему». Схожие идеи присутствуют и в других религиях, а также в большинстве мифов.

Эволюционная теория утверждает, что человек произошел от обезьяноподобных предков в процессе длительного развития под воздействием законов наследственности, изменчивости и естественного отбора. Основания этой теории впервые предложил английский естествоиспытатель Чарльз Дарвин (1809-1882).

Космическая теория утверждает, что человек имеет внеземное происхождение. Он — или прямой потомок инопланетных существ, или плод экспериментов внеземного разума. По мнению большинства ученых, это наиболее экзотическая и наименее вероятная из основных теорий.

Эволюционная теория

Австралопитек (Australopithecus) считается наиболее близким к предковой форме человека; он жил на территории Африки 4,2-1 млн лет назад. Тело австралопитека покрывал густой волосяной покров, и по внешнему виду он был ближе к обезьяне, чем к человеку. Однако он уже ходил на двух ногах и пользовался разными предметами как орудиями, чему способствовал отстоящий большой палец кисти. Объем его мозга (по отношению к объему тела) был меньше человеческого, но больше, чем у современных человекообразных обезьян.

Человек умелый (Homo habilis) считается самым первым представителем человеческого рода; он жил 2,4-1,5 млн лет назад в Африке и назван так из-за умения изготовлять простейшие каменные орудия. Его мозг на треть превосходил мозг австралопитека, а биологические особенности мозга свидетельствуют о возможных зачатках речи. В остальном человек умелый более походил на австралопитека, чем на современного человека.

Человек прямоходящий (Homo erectus) расселился 1,8 млн — 300 тыс. лет назад по Африке, Европе и Азии. Он делал сложные орудия и уже умел использовать огонь. Его мозг по объему близок к мозгу современного человека, что позволяло ему организовывать коллективную деятельность (охоту на крупных животных) и использовать речь.

В период от 500 до 200 тыс. лет назад происходил переход от человека прямоходящего к разумному человеку (Homo sapiens). Довольно трудно обнаружить границу, когда один вид сменяет другой, поэтому представителей этого переходного периода иногда именуют древнейшим человеком разумным.

Неандерталец (Homo neanderthalensis) жил 230-30 тыс. лет назад. Объем мозга неандертальца соответствовал современному (и даже немного превосходил его). Раскопки также свидетельствуют о достаточно развитой культуре, включавшей ритуалы, зачатки искусства и морали (забота о соплеменниках). Ранее считалось, что неандерталец — прямой предок современного человека, но сейчас ученые склоняются к версии, что он — тупиковая, «слепая» ветвь эволюции.

Человек разумный новый (Homo sapiens sapiens), т.е. человек современного типа, появился около 130 тыс. (возможно, больше) лет назад. Ископаемых «новых людей» по месту первой находки (Кро-Маньон во Франции) назвали кроманьонцами. Кроманьонцы внешне мало отличались от современного человека. После них остались многочисленные артефакты, которые позволяют судить о высоком развитии их культуры — пещерная живопись, миниатюрная скульптура, гравировки, украшения и т.д. Человек разумный благодаря своим способностям 15- 10 тыс. лет назад заселил всю Землю. В ходе совершенствования орудий труда и накопления жизненного опыта человек перешел к производящему хозяйству. В период неолита возникли крупные поселения, и человечество во многих районах планеты вступило в эпоху цивилизаций.

11.ЭВОЛЮЦИЯ ЧЕЛОВЕЧЕСКОГО ОБЩЕСТВА

В ЕГО ВЗАИМОДЕЙСТВИИ С ПРИРОДОЙ
Рассмотрим, как складывались отношения человека с природой в процессе его исторического развития.

До 10 тысячелетия до н. э – охотничье – собирательное общество.

Охота и собирательство – основное занятие человека. Человек воспринимает природу как живое существо, одухотворят ее. В конце этого периода наступает экологический кризис, связанный с ограниченностью природных ресурсов для массовой охоты на крупных животных. Став охотником – человек вступил, на путь разрыва с природой. Безраздельное хозяйничанье человека в течение очень длительного времени привело к возникновению целого ряда крупнейших экологических кризисов, следы которых имеются на всех континентах Земли. По этой причине во многих регионах мира создались предпосылки для кризиса общества охотников и собирателей, присваивающего природные, биологические ресурсы без сознательного их возобновления. Человек вследствие резкого обнищания природных ресурсов вынужден был перейти к принципиально новому типу хозяйствования, преобразующего окружающую природную среду.

До 10 тысячелетия до н.э. – человек является частью природы, находится в непосредственном единстве с ней.

С 10 тысячелетия до н.э. – земледельческо-скотоводческое общество

Человек начинает одомашнивать диких животных, выращивает первые сельскохозяйственные культуры, ведет оседлый образ жизни, строя жилище. Переход к цивилизации – выход из кризиса. Человек начинает истреблять леса, преобразовывает ландшафты, ведет первые мелиоративные работы. Зарождаются ремесла. Рушится единство с природой. К этому периоду приурочена гибель нескольких цивилизаций (майя – интенсивная обработка нестойких почв). Пустыня Сахара – результат мелиоративных работ.

С середины 16 века н.э. – индустриальное общество

Этот период связан с появлением развития капиталистического способа производства. Появляются машины, что сопровождается значительным увеличением размеров добычи и выработки сначала угля, а позднее нефти. С возрастанием потребностей в металлах для создания машин и товаров увеличивается масштаб добычи полезных ископаемых. Появляются новые материалы.  Растет численность городского населения, что, в конечном итоге приводит к урбанизации. Индустриальная революция принесла с собой загрязнение воздуха, воды и почвы такого типа и в таком масштабе, которых ранее не существовало. До индустриальной революции большинство отходов производства были биологическими по своей природе. Индустриальные отходы зачастую имеют природу, отличную от природы естественных биологических отходов, именно поэтому их вли­яние на окружающую среду является более существенным.

В последние 4 века человечество развернуло крупномасштабную войну с природой, результатом которой стал глобальный (планетарный) экологический кризис.

Главными чертами этого кризисного состояния являются:

  • изменение климата Земли на основе усиления тепличного эффекта, выбросов метана и других газов;
  • возникновение вторичных химических реакций во всех средах био­сферы с образованием токсических веществ;
  • загрязнение атмосферы с образованием кислотных осадков;
  • загрязнение океана, захоронение в нем ядовитых и радиоактивных веществ, поступление в него антропогенных нефтепродуктов, тяжелых металлов и сложноорганических соединений;
  • истощение и загрязнение поверхностных вод суши, континентальных водоемов и водостоков, подземных вод;
  • опустынивание планеты в новых регионах, расширение существую­щих пустынь;
  • сокращение площади лесов, что ведет к дисбалансу кислорода и усилению процесса исчезновения видов животных и растений;
  • освобождение и образование новых экологических ниш и заполнение их нежелательными организмами –вредителями, паразитами, возбудителями новых заболеваний;
  • абсолютное перенаселение Земли и относительное демографическое переуплотнение в отдельных ее регионах.

И с таким отрицательным экологическим грузом современное человечество начало переход к новому постиндустриальному этапу развития общества.
С середины 20 века – постиндустриальное общество

Термин “постиндустриальное общество” появился в США еще в 50-е годы. Все сводилось к экономическому росту, повышению благосостояния и технизации труда. На первый план выдвинулась промышленность. В ней была занята основная масса людей. Общество развивалось по пути накопления материальных благ. Постиндустриальный город – расширенный индустриальный город, характеризующийся более высокой численностью населения и значительно большим потреблением энергии, особенно электричества, на душу населения. Новые материалы, такие как пластик, металлы, прошедшие сложную обработку, а также переработанные органические химические соединения, требуют при производстве больших затрат энергии, чем предметы массового потребления индустриального города.  Рост населения Земли значительно опережает возможности производства пищи. Объем выбросов и стоков загрязняющих веществ превосходит способности природной среды к самовосстановлению.

Процессы глобализации мировой экономики не снимают экологической напряженности, а лишь усугубляют ее

Характеристика антропогенных экологических кризисов

Итак, история биосферы изобилует примерами экологических кризисов, вызванных антропогенными воздействиями. Таковыми принято считать следующие.

1.Первый антропогенный экологический кризис произошёл примерно 10 тыс. лет назад и был кризисом перепромысла животных, когда в результате развития охоты произошло массовое снижение поголовья крупных животных. Это был кризис консументов

Выход из кризиса был найден в ходе неолитической сельскохозяйственной революции, ознаменовавшейся переходом к производящему хозяйству.

Позже, около 2 тыс. лет тому назад, произошёл кризис, связанный с повышением производительности сельского хозяйства и появлением излишков продукции, которые уже можно было менять или продавать. Истощение плодородия почв вызвало кризис примитивного поливного земледелия, т.е. кризис продуцентов. Этот кризис был промежуточным и не привел к коренным изменениям во взаимоотношениях человека и природы. Решить проблему удалось в результате второй сельскохозяйственной революции, перейдя к использованию оросительных систем и широкому освоению неполивных земель.

2. Следующий кризис, который принято считать вторым антропогенным кризисом, произошёл около 300 лет назад. Это был кризис перепромысла растительного материала, связанный с активным истреблением лесов (т.е. кризис продуцентов). Выходом из кризиса стала промышленная революция, в ходе которой человечество начало интенсивное использование ископаемых минеральных источников энергии.

3. Около 60 лет назад в связи с развитием научно-технической революции начался и продолжается в настоящее время третий антропогенный кризис или глобальный кризис физического и химического загрязнения биосферы. Третий кризис стал кризисом редуцентов, которые уже не в состоянии справляться с разложением всего постоянно растущего «антропогенного букета загрязнений». Особые проблемы возникают с теми впервые синтезированными человеком веществами, которые не имеют природных аналогов, а следовательно, для которых в природе нет организмов, способных редуцировать эти вещества до исходных химических элементов.

4. В наши дни третий антропогенный кризис дополнился четвёртым глобальным тепловым кризисом. Водяные пары, углекислота, метан и другие газы, пропуская на землю высокочастотное излучение Солнца, задерживают тепловое излучение планеты. В результате средняя температура планеты повышается. Растущее потребление энергии и выделение парниковых газов уже привели к тому, что средняя температура приземного слоя воздуха за последние 25 лет возросла почти на 1 °С. В экваториальной зоне она не изменилась, но, чем ближе к полюсам, тем потепление заметнее. Температура подледной воды в районе Северного полюса возросла почти на два градуса, вследствие чего началось подтаивание льда снизу. Вряд ли в обозримом будущем произойдёт повышение уровня Мирового океана и затопление прибрежных земель. Но уже сейчас наблюдаются локальные разрушительные климатические ситуации, связанные с возникновением торнадо, цунами, резкими перепадами погоды, наводнениями,  всё это результат нарушения термодинамического режима нашей планеты.

В результате нарастания самоускоряющихся негативных процессов год за годом человечество неуклонно приближается к краю, за которым загрязнение природы становится необратимым. По подсчетам специалистов, до этой роковой черты остаются считанные десятилетия — разное число десятилетий у разных авторов, но именно десятилетий, а не веков.

Современное развитие отношений человеческого сообщества с окружающей его природой можно охарактеризовать как период необходимости перехода к следующей революции и пересмотру современного типа взаимоотношений человека и природы. И здесь важно – способно ли человечество оценить результаты предыдущих кризисов и предотвратить приближение очередного. В противном же случае к новой форме взаимодействия с окружающей средой общество заставят перейти болезни, голод, войны, этнические и религиозные конфликты, природные и техногенные катастрофы.