Экология как наука скачать 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).

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.

Реферат: История возникновения экологии как самостоятельной науки

Содержание.

Введение…………………………………………………………………………2

Предмет экологии……………………………………………………………….3

История становления экологии…………………………………………………3

Развитие популяционного подхода…………………………………………….7

Развитие экосистемных исследований………………………………………..10

Развитие экологии в последние десятилетия 20-го века……………………..11

Современное состояние науки…………………………………………………13

Заключение………………………………………………………………………14

Список используемой литературы……………………………………………..15

Введение.

На всех стадиях своего развития человек был тесно связан с окружающим миром. Но с тех пор как появилось высокоиндустриальное общество, опасное вмешательство человека в природу резко усилилось, расширился объём этого вмешательства, оно стало многообразнее и сейчас грозит стать глобальной опасностью для человечества.

Если двадцать-тридцать лет назад экологические проблемы обсуждали только специалисты, то сейчас о катастрофическом состоянии нашей планеты знают даже дети. Экологические проблемы являются всеобщими проблемами населения Земли. Утончение озоновой оболочки, глобальные изменения климата, истощение природного слоя почвы, природных ресурсов, уменьшение запасов питьевой воды и одновременно интенсивный рост народонаселения планеты, сопровождающийся наращиванием производственных мощностей, частые аварии – это проблемы, которые качаются каждого государства. В совокупности они создают непрерывно ухудшающуюся среду обитания самого человека. Многообразие болезней, постигшее людей в последнем столетии — вот итог отсутствия правильного взаимодействия человека с природой.

К плохой среде обитания, загрязнённым воде, воздуху, продуктам питания особенно чувствительны дети. Дети России находятся в особо неблагоприятных условиях.

Экологическое положение России по ряду моментов значительно хуже, чем в странах Западной Европы и Америки. Россия является регионом планеты, который вносит существенный вклад в развитие и сохранение отрицательных глобальных экологических тенденций.

Экологическая проблемы и катастрофы человечества непосредственно связаны с процессом образования населения – его недостаточность или полное отсутствие породили потребительское отношение к природе. Обретение экологической культуры, экологического сознания, мышления – это единственный для человечества выход их сложившийся ситуации. Таким образом, экологический кризис — это и кризис в головах, а не только порождение научно-технического прогресса. Его истоки уходят вглубь веков, к тем временам, когда человек противопоставлял себя природе.

Данная проблема нашла отражение в работах: Ж.Ж. Руссо, Э. Геккеля, К.Д. Ушинского, А.Я. Герда, В.И.Сухомлинского, И.Д.Зверева, И.Т.Суравениной, А.Н.Захлебного, Ш.А. Амонашвили, В.А. Ясвина, С.Д.Дерябо, А.А. Плешакова, С.Н Николаевой, П.П. Морозовой, И.В.Цветковой и многих других.

Предмет экологии.

ЭКОЛОГИЯ (от греч. oikos — дом, жилище, местопребывание и… логия), наука, изучающая взаимосвязи организмов с окружающей средой, т. е. совокупностью внешних факторов, влияющих на их рост, развитие, размножение и выживаемость. До некоторой степени условно факторы эти можно разделить на «абиотические», или физико-химические (температура, влажность, длина светового дня, содержание минеральных солей в почве и др.), и «биотические», обусловленные наличием или отсутствием других живых организмов (в том числе, являющихся объектами питания, хищниками или конкурентами).

В центре внимания экологии — то, что непосредственно связывает организм с окружающей средой, позволяя жить в тех или иных условиях. Экологов интересует, например, что потребляет организм и что выделяет, как быстро он растет, в каком возрасте приступает к размножению, сколько потомков производит на свет, и какова вероятность у этих потомков дожить до определенного возраста. Объектами экологии чаще всего являются не отдельно взятые организмы, а популяции, биоценозы, а также экосистемы. Примерами экосистем могут быть озеро, море, лесной массив, небольшая лужа или даже гниющий ствол дерева. Как самую большую экосистему можно рассматривать и всю биосферу.

В современном обществе под влиянием средств массовой информации, экология часто трактуется как сугубо прикладное знание о состоянии среды обитания человека, и даже — как само это состояние (отсюда такие нелепые выражения как «плохая экология» того или иного района, «экологически чистые» продукты или товары). Хотя проблемы качества среды для человека, безусловно, имеют очень важное практическое значение, а решение их невозможно без знания экологии, круг задач этой науки гораздо более широкий. В своих работах специалисты-экологи стараются понять, как устроена биосфера, какова роль организмов в круговороте различных химических элементов и процессах трансформации энергии, как разные организмы взаимосвязаны между собой и со средой своего обитания, что определяет распределение организмов в пространстве и изменение их численности во времени. Поскольку объекты экологии — это, как правило, совокупности организмов или даже комплексы, включающие наряду с организмами неживые объекты, ее определяют иногда как науку о над организменных уровнях организации жизни (популяциях, сообществах, экосистемах и биосфере), или как науку о живом облике биосферы.

История становления экологии.

Термин «экология» был предложен в 1866 году немецким зоологом и философом Э. Геккелем, который, разрабатывая систему классификации биологических наук, обнаружил, что нет никакого специального названия для области биологии, изучающей взаимоотношения организмов со средой. Геккель определял также экологию как «физиологию взаимоотношений», хотя «физиология» понималась при этом очень широко — как изучение самых разных процессов, протекающих в живой природе.

В научную литературу новый термин входил довольно медленно и более или менее регулярно стал использоваться только с 1900-х годов. Как научная дисциплина экология формировалась в 20-м столетии, но предыстория ее восходит к 19, и даже к 18 веку. Так, уже в трудах К. Линнея, заложившего основы систематики организмов, было представление об «экономии природы» — строгой упорядоченности различных природных процессов, направленных на поддержание некоторого природного равновесия. Понималась эта упорядоченность исключительно в духе креационизма — как воплощение «замысла» Творца, специально создавшего разные группы живых существ для исполнения разных ролей в «экономии природы». Так, растения должны служить пищей травоядным животным, а хищники должны не позволять травоядным размножаться в слишком большом количестве.

Во второй половине 18-го в. на смену представлениям естественной истории, неотделимым от церковных догматов, стали приходить новые идеи, постепенное развитие которых привело к той картине мира, которая разделяется и современной наукой. Важнейшим моментом был отказ от чисто внешнего описания природы и переход к выявлению внутренних, порой скрытых, связей, определяющих ее естественное развитие. Так, И. Кант в своих лекциях по физической географии, прочитанных в университете Кенигсберга, подчеркивал необходимость целостного описания природы, которое учитывало бы взаимодействие процессов физических и тех, что связаны с деятельностью живых организмов. Во Франции, в самом начале 19 в. Ж. Б. Ламарк предложил свою, в значительной мере умозрительную концепцию круговорота веществ на Земле. Живым организмам при этом уделялась очень важная роль, поскольку предполагалось, что только жизнедеятельность организмов, приводящая к созданию сложных химических соединений, способна противостоять естественным процессам разрушения и распада. Хотя концепция Ламарка была довольно наивной и не всегда соответствовала даже тогдашнему уровню знаний в области химии, в ней были предугаданы некоторые идеи о функционировании биосферы, получившие развитие уже в начале 20-го столетия.

Безусловно, предтечей экологии можно назвать немецкого естествоиспытателя А. Гумбольдта, многие работы которого сейчас с полным правом считаются экологическими. Именно Гумбольдту принадлежит заслуга в переходе от изучения отдельных растений к познанию растительного покрова, как некоторой целостности. Заложив основы «географии растений», Гумбольдт не только констатировал различия в распределении разных растений, но и пытался их объяснить, связывая с особенностями климата.

Попытки выяснить роль тех иных факторов в распределении растительности предпринимались и другими учеными. В частности, этот вопрос исследовал О. Декандоль, подчеркнувший важность не только физических условий, но и конкуренции между разными видами за общие ресурсы. Ж. Б. Буссенго заложил основы агрохимии, показав, что все растения нуждаются в азоте почвы. Он же выяснил, что для успешного завершения развития растению необходимо определенное количество тепла, которое можно оценить, суммируя температуры за каждый день для всего периода развития. Ю. Либих показал, что разные химические элементы, необходимые растению, являются незаменимыми. Поэтому если растению не хватает какого-либо одного элемента, например, фосфора, то недостаток его никак не может быть компенсирован добавлением другого элемента — азота или калия. Данное правило, ставшее потом известным как «закон минимума Либиха», сыграло важную роль при внедрении в практику сельского хозяйства минеральных удобрений. Свое значение оно сохраняет и в современной экологии, особенно при изучении факторов, ограничивающих распределение или рост численности организмов.

Выдающуюся роль в подготовке научного сообщества к восприятию в дальнейшем экологических идей имели работы Ч. Дарвина, прежде всего его теория естественного отбора как движущей силы эволюции. Дарвин исходил из того, что любой вид живых организмов может увеличивать свою численность в геометрической прогрессии (по экспоненциальному закону, если пользоваться современной формулировкой), а поскольку ресурсов для поддержания растущей популяции вскоре начинает не хватать, то между особями обязательно возникает конкуренция (борьба за существование). Победителями в этой борьбе оказываются особи, наиболее приспособленные к данным конкретным условиям, т. е. сумевшие выжить и оставить жизнеспособное потомство. Теория Дарвина сохраняет свое непреходящее значение и для современной экологии, нередко задавая направление поиска определенных взаимосвязей и позволяя понять суть разных «стратегий выживания», используемых организмами в тех или иных условиях.

Во второй половине 19 века исследования, которые по сути своей были экологическими, стали проводиться во многих странах, причем как ботаниками, так и зоологами. Так, в Германии, в 1872 г. выходит капитальный труд Августа Гризебаха (1814-1879), впервые давшего описание основных растительных сообществ всего земного шара (эти работы были изданы и на русском языке), а в 1898 г. — крупная сводка Франца Шимпера (1856-1901) «География растений на физиологической основе», в которой приведено множество подробных сведений о зависимости растений от различных факторов среды. Еще один немецкий исследователь — Карл Мебиус, изучая воспроизводство устриц на отмелях (так называемых устричных банках) Северного моря, предложил термин «биоценоз», которым обозначил совокупность различных живых существ, обитающих на одной территории и между собой тесно взаимосвязанных.

На рубеже 19 и 20 столетий само слово «экология», почти не использовавшееся в первые 20-30 лет после того, как оно было предложено Геккелем, начинает употребляться все чаще и чаще. Появляются люди, называющие себя экологами и стремящиеся развивать именно экологические исследования. В 1895 г. датский исследователь Й. Э. Варминг публикует учебное пособие по «экологической географии» растений, вскоре переведенное на немецкий, польский, русский (1901 г.), а потом и на английский языки. В это время экология чаще всего рассматривается как продолжение физиологии, только перенесшей свои исследования из лаборатории непосредственно в природу. Основное внимание уделяется при этом изучению воздействия на организмы тех или иных факторов внешней среды. Иногда, однако, ставятся совсем новые задачи, например, выявить общие, регулярно повторяющиеся черты в развитии разных природных комплексов организмов (сообществ, биоценозов).

Важную роль в формировании круга проблем, изучаемых экологией, и в становлении ее методологии сыграло, в частности, представление о сукцессии. Так, в США Генри Каульс (1869-1939) восстановил детальную картину сукцессии, изучая растительность на песчаных дюнах около озера Мичиган. Дюны эти образовались в разное время, и потому на них можно было найти сообщества разного возраста — от самых молодых, представленных немногими травянистыми растениями, которые способны расти на зыбучих песках, до наиболее зрелых, являющих собой настоящие смешанные леса на старых закрепленных дюнах. В дальнейшем концепцию сукцессии детально разрабатывал другой американский исследователь — Фредерик Клементс (1874-1945). Сообщество он трактовал как в высшей мере целостное образование, чем-то напоминающее организм, например, как и организм, претерпевающее определенное развитие — от молодости до зрелости, а потом и старости. Клементс полагал, что если на начальных этапах сукцессии разные сообщества в одной местности могут сильно различаться, то на более поздних они становятся все более и более сходными. В конце концов, оказывается так, что для каждой области с определенным климатом и почвой характерно только одно зрелое (климаксное) сообщество.

Растительным сообществам немало внимания уделялось и в России. Так, Сергей Иванович Коржинский (1861-1900), изучая границу лесной и степной зон, подчеркнул, что помимо зависимости растительности от климатических условий, не менее важно и воздействие самих растений на физическую среду, их способность делать ее более пригодной для произрастания других видов. В России (а потом и в СССР) для развития исследований растительных сообществ (или иначе говоря — фитоценологии) важное значение имели научные труды и организаторская деятельность В. Н. Сукачева. Сукачев одним из первых начал экспериментальные исследования конкуренции и предложил свою классификацию разных типов сукцессии. Он постоянно разрабатывал учение о растительных сообществах (фитоценозах), которые трактовал как целостные образования (в этом был близок к Клементсу, хотя идеи последнего очень часто критиковал). Позже, уже в 1940-х годах, Сукачев сформулировал представление о биогеоценозе — природном комплексе, включающем не только растительное сообщество, но также почву, климатические и гидрологические условия, животных, микроорганизмы и т. д. Исследование биогеоценозов в СССР нередко считали самостоятельной наукой — биогеоценологией. В настоящее время биогеоценология обычно рассматривается как часть экологии.

Для превращения экологии в самостоятельную науку очень важными были 1920-1940-е годы. В это время публикуется ряд книг по разным аспектам экологии, начинают выходить специализированные журналы (некоторые из них существуют до сих пор), возникают экологические общества. Но самое главное — постепенно формируется теоретическая основа новой науки, предлагаются первые математические модели и вырабатывается своя методология, позволяющая ставить и решать определенные задачи. Тогда же оформляются два достаточно разных подхода, существующие и в современной экологии: популяционный — уделяющий основное внимание динамике численности организмов и их распределению в пространстве, и экосистемный — концентрирующийся на процессах круговорота вещества и трансформации энергии.

Развитие популяционного подхода.

Одной из важнейших задач популяционной экологии было выявление общих закономерностей динамики численности популяций — как отдельно взятых, так и взаимодействующих (например, конкурирующих за один ресурс или связанных отношениями «хищник—жертва»). Для решения этой задачи использовались простые математические модели — формулы, показывающие наиболее вероятные связи между отдельными, характеризующими состояние популяции величинами: рождаемостью, смертностью, скоростью роста, плотностью (числом особей на единицу пространства), и др. Математические модели позволяли проверять следствия разных допущений, выявив необходимые и достаточные условия для реализации того или иного варианта популяционной динамики.

В 1920 г. американский исследователь Р. Перль (1879-1940) выдвинул так называемую логистическую модель популяционного роста, предполагающую, что по мере увеличения плотности популяции скорость ее роста снижается, становясь равной нулю при достижении некоторой предельной плотности. Изменение численности популяции во времени описывалось таким образом S-образной кривой, выходящей на плато. Перль рассматривал логистическую модель как универсальный закон развития любой популяции. И хотя вскоре выяснилось, что это далеко не всегда так, сама идея о наличии некоторых основополагающих принципов, проявляющихся в динамике множества разных популяций, оказалась очень продуктивной.

Внедрение в практику экологии математических моделей началось с работ Альфреда Лотки (1880-1949). Свой метод он сам называл «физической биологией» — попыткой упорядочить биологическое знание с помощью подходов, обычно применяемых в физике (в том числе — математических моделей). В качестве одного из возможных примеров он предложил простую модель, описывающую сопряженную динамику численности хищника и жертвы. Модель показала, что если вся смертность в популяции жертвы определяется хищником, а рождаемость хищника зависит только от обеспеченности его кормом (т. е. числа жертв), то численность и хищника, и жертвы совершает правильные колебания. Затем Лотка разработал модель конкурентных отношений, а также показал, что в популяции, увеличивающей свою численность по экспоненте, всегда устанавливается постоянная возрастная структура (т. е. соотношение долей особей разного возраста). Позднее им же были предложены методы расчета ряда важнейших демографических показателей. Примерно в эти же годы итальянский математик В. Вольтерра, независимо от Лотки, разработал модель конкуренции двух видов за один ресурс и показал теоретически, что два вида, ограниченных в своем развитии одним ресурсом, не могут устойчиво сосуществовать — один вид неизбежно вытесняет другой.

Теоретические исследования Лотки и Вольтерры заинтересовали молодого московского биолога Г. Ф. Гаузе. Он предложил свою, гораздо более понятную биологам, модификацию уравнений, описывающих динамику численности конкурирующих видов, и впервые осуществил экспериментальную проверку этих моделей на лабораторных культурах бактерий, дрожжей и простейших. Особенно удачными были опыты по конкуренции между разными видами инфузорий. Гаузе удалось показать, что виды могут сосуществовать только в том случае, если они ограничены разными факторами, или, иначе говоря, — если они занимают разные экологические ниши. Данное правило, получившее название «закона Гаузе», долгое время служило отправной точкой в обсуждении межвидовой конкуренции и ее роли в поддержании структуры экологических сообществ. Результаты работ Гаузе были опубликованы в ряде статей и книге «Борьба за существование» (1934), которая при содействии Перла вышла на английском языке в США. Книга эта имела громадное значение для дальнейшего развития теоретической и экспериментальной экологии. Она несколько раз переиздавалась и до сих пор часто цитируется в научной литературе.

Изучение популяций происходило не только в лаборатории, но и непосредственно в полевой обстановке. Важную роль в определении общей направленности таких исследований сыграли работы английского эколога Чарлза Элтона (1900-1991), особенно его книга «Экология животных», опубликованная впервые в 1927, а потом не раз переиздававшаяся. Проблема динамики численности выдвигалась в этой книге как одна из центральных для всей экологии. Элтон обратил внимание на циклические колебания численности мелких грызунов, происходившие с периодом в 3-4 года, а, обработав многолетние данные о заготовке пушнины в Северной Америке, выяснил, что зайцы и рыси тоже демонстрируют циклические колебания, но пики численности наблюдаются примерно раз в 10 лет. Много внимания Элтон уделял изучению структуры сообществ (предполагая, что структура эта строго закономерна), а также цепям питания и так называемым «пирамидам чисел» — последовательному уменьшению численности организмов по мере перехода от нижних трофических уровней к более высоким — от растений к травоядным, а от травоядных к хищникам. Популяционный подход в экологии долгое время развивался преимущественно зоологами. Ботаники же больше исследовали сообщества, которые чаще всего трактовали как целостные и дискретные образования, между которыми довольно легко провести границы. Тем не менее, уже в 1920-е годы отдельные экологи высказывали «еретические» (для того времени) взгляды, согласно которым разные виды растений могут по-своему реагировать на определенные факторы внешней среды, а их распределение вовсе не обязательно должно совпадать с распределением других видов того же сообщества. Из этого следовало, что границы между разными сообществами могут быть весьма размытыми, а само выделение их условно.

Наиболее четко такой, опережающей свое время, взгляд на растительное сообщество был развит российским экологом Л. Г. Раменским. В 1924 в небольшой статье (ставшей потом классической) он сформулировал основные положения нового подхода, подчеркнув, с одной стороны, экологическую индивидуальность растений, а с другой — «многомерность» (т. е. зависимость от многих факторов) и непрерывность всего растительного покрова. Неизменными Раменский считал только законы сочетаемости разных растений, которые и следовало изучать. В США совершенно независимо сходные взгляды примерно в те же годы развивал Генри Аллан Глисон (1882-1975). В его «индивидуалистической концепции», выдвинутой в качестве антитезы представлениям Клементса о сообществе как об аналоге организма, также подчеркивалась независимость распределения разных видов растений друг от друга и непрерывность растительного покрова. По-настоящему работы по изучению популяций растений развернулись только в 1950-х и даже 1960-х годах. В России бесспорным лидером этого направления был Тихон Александрович Работнов (1904-2000), а в Великобритании — Джон Харпер.

Развитие экосистемных исследований.

Термин «экосистема» был предложен в 1935 видным английским экологом-ботаником Артуром Тенсли (1871-1955) для обозначения естественного комплекса живых организмов и физической среды, в которой они обитают. Однако исследования, которые с полным основанием можно назвать экосистемными, начали проводиться значительно раньше, а бесспорными лидерами здесь были гидробиологи. Гидробиология, а особенно — лимнология с самого начала были комплексными науками, имевшими дело сразу со многими живыми организмами, и с их средой. Изучались при этом не только взаимодействия организмов, не только их зависимость от среды, но и, что не менее важно, — влияние самих организмов на физическую среду. Нередко объектом исследований для лимнологов был целый водоем, в котором физические, химические и биологические процессы теснейшим образом взаимосвязаны. Уже в самом начале 20-го века американский лимнолог Эдвард Бердж (1851-1950) с помощью строгих количественных методов изучает «дыхание озер» — сезонную динамику содержания в воде растворенного кислорода, которая зависит как от процессов перемешивания водной массы и диффузии кислорода из воздуха, так и от жизнедеятельности организмов. Существенно, что среди последних как производители кислорода (планктонные водоросли), так и его потребители (большинство бактерий и все животные). В 1930-х годах большие успехи в изучении круговорота вещества и трансформации энергии были достигнуты в Советской России на Косинской лимнологической станции под Москвой. Возглавлял станцию в это время Леонид Леонидович Россолимо (1894-1977), предложивший так называемый «балансовый подход», уделяющий основное внимание круговороту веществ и трансформации энергии. В рамках этого подхода начал свои исследования первичной продукции (т. е. создания автотрофами органического вещества) и Г. Г. Винберг, используя остроумный метод «темных и светлых склянок». Суть его в том, что о количестве образовавшегося при фотосинтезе органического вещества судят по количеству выделившегося кислорода.

Спустя три года аналогичные измерения были осуществлены в США Г. А. Райли. Инициатором этих работ был Джордж Эвелин Хатчинсон (1903-1991), который своими собственными исследованиями, а также горячей поддержкой начинаний многих талантливых молодых ученых, оказал значительное влияние на развитие экологии не только в США, но и во всем мире. Перу Хатчинсона принадлежит «Трактат по лимнологии» — серия из четырех томов, представляющая собой самую полную в мире сводку по жизни озер.

В 1942 в журнале «Эколоджи» вышла статья ученика Хатчинсона, молодого и, к сожалению, очень рано умершего эколога — Раймонда Линдемана (1915-1942), в которой была предложена общая схема трансформации энергии в экосистеме. В частности, было теоретически продемонстрировано, что при переходе энергии с одного трофического уровня на другой (от растений к травоядным животным, от травоядных — к хищникам) количество ее уменьшается и организмам каждого последующего уровня оказывается доступной только малая часть (не более 10%) от той энергии, что была в распоряжении организмов предыдущего уровня.

Для самой возможности проведения экосистемных исследований очень важным было то, что при колоссальном разнообразии форм организмов, существующих в природе, число основных биохимических процессов, определяющих их жизнедеятельность (а следовательно — и число основных биогеохимических ролей!), весьма ограничено. Так, например, самые разные растения (и цианобактерии) осуществляют фотосинтез, при котором образуется органическое вещество и выделяется свободный кислород. А поскольку конечные продукты одинаковы, то можно суммировать результаты активности сразу большого числа организмов, например, всех планктонных водорослей в пруду, или всех растений в лесу, и таким образом оценить первичную продукцию пруда или леса. Ученые, стоявшие у истоков экосистемного подхода, хорошо это понимали, а разработанные ими представления легли в основу тех крупномасштабных исследований продуктивности разных экосистем, которые получили развитие в разных природных зонах уже в 1960-1970-х годах.

К экосистемному подходу примыкает по своей методологии и изучение биосферы. Термин «биосфера» для обозначения области на поверхности нашей планеты, охваченной жизнью, был предложен в конце 19-го века австрийским геологом Эдуардом Зюссом (1831-1914). Однако в деталях представление о биосфере, как о системе биогеохимических циклов, основной движущей силой которых является активность живых организмов («живого вещества»), было разработано уже в 1920-30-х годах российским ученым Владимиром Ивановичем Вернадским (1863-1945). Что касается непосредственных оценок этих процессов, то их получение и постоянное уточнение развернулось только во второй половине 20-го века, и продолжается до сих пор.

Развитие экологии в последние

десятилетия 20-го века.

Во второй половине 20-го в. завершается становление экологии как самостоятельной науки, имеющей собственную теорию и методологию, свой круг проблем, и свои подходы к их решению. Математические модели постепенно становятся более реалистичными: их предсказания могут быть проверены в эксперименте или наблюдениями в природе. Сами же эксперименты и наблюдения все чаще планируются и проводятся так, чтобы полученные результаты позволяли принять или опровергнуть заранее выдвинутую гипотезу. Заметный вклад в становление методологии современной экологии внесли работы американского исследователя Роберта Макартура (1930-1972), удачно сочетавшего в себе таланты математика и биолога-натуралиста. Макартур исследовал закономерности соотношения численностей разных видов, входящих в одно сообщество, выбор хищником наиболее оптимальной жертвы, зависимость числа видов, населяющих остров, от его размера и удаленности от материка, степень допустимого перекрывания экологических ниш сосуществующих видов и ряд других задач. Констатируя наличие в природе некой повторяющейся регулярности («паттерна»), Макартур предлагал одну или несколько альтернативных гипотез, объясняющих механизм возникновения данной регулярности, строил соответствующие математические модели, а затем сопоставлял их с эмпирическими данными. Свою точку зрения Макартур очень четко сформулировал в книге «Географическая экология» (1972), написанной им, когда он был неизлечимо болен, за несколько месяцев до своей безвременной кончины.

Подход, который развивали Макартур и его последователи, был ориентирован прежде всего на выяснение общих принципов устройства (структуры) любых сообществ. Однако, в рамках подхода, получившего распространение несколько позже, в 1980-х гг., основное внимание было перенесено на процессы и механизмы, в результате которых происходило формирование этой структуры. Например, при изучении конкурентного вытеснения одного вида другим, экологи стали интересоваться прежде всего механизмами этого вытеснения и теми особенностями видов, которые предопределяют исход их взаимодействия. Выяснилось, например, что при конкуренции разных видов растений за элементы минерального питания (азот или фосфор) победителем часто оказывается не тот вид, который в принципе (при отсутствии дефицита ресурсов) может расти быстрее, а тот, который способен поддерживать хотя бы минимальный рост при более низкой концентрации в среде этого элемента.

Особое внимание исследователи стали уделять эволюции жизненного цикла и разным стратегиям выживания. Поскольку возможности организмов всегда ограничены, а за каждое эволюционное приобретение организмам приходится чем-то расплачиваться, то между отдельными признаками неизбежно возникают четко выраженные отрицательные корреляции (так называемые «трейдоффы»). Нельзя, например, растению очень быстро расти и в то же время образовывать надежные средства защиты от травоядных животных. Изучение подобных корреляций позволяет выяснить, как в принципе достигается сама возможность существования организмов в тех или иных условиях.

В современной экологии по-прежнему сохраняют свою актуальность некоторые проблемы, имеющие уже давнюю историю исследований: например, установление общих закономерностей динамики обилия организмов, оценка роли разных факторов, ограничивающих рост популяций, выяснение причин циклических (регулярных) колебаний численности. В этой области достигнут значительный прогресс — для многих конкретных популяций выявлены механизмы регуляции их численности, в том числе и тех, которые порождают циклические изменения численности. Продолжаются и исследования взаимоотношений типа «хищник—жертва», конкуренции, а также взаимовыгодного сотрудничества разных видов — мутуализма.

Новым направлением последних лет является так называемая макроэкология — сравнительное изучение разных видов в масштабах больших пространств (сопоставимых с размерами континентов).

Громадный прогресс в конце 20-го столетия достигнут в изучении круговорота веществ и потока энергии. Прежде всего это связано с совершенствованием количественных методов оценки интенсивности тех или иных процессов, а также с растущими возможностями широкомасштабного применения этих методов. Примером может быть дистанционное (со спутников) определение содержания хлорофилла в поверхностных водах моря, позволяющее составить карты распределения фитопланктона для всего Мирового океана и оценить сезонные изменения его продукции.

Современное состояние науки.

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, причем популяция нередко рассматривается как совокупность отдельных особей. Масштабы пространства и времени, в которых происходят изменения этих объектов, и которые должны быть охвачены исследованиями, также варьируют чрезвычайно широко: от тысяч километров до метров и сантиметров, от тысячелетий до недель и суток. В 1970-е гг. формируется экология человека. По мере давления на окружающую среду возрастает практическое значение экологии, ее проблемами широко интересуются философы и социологи.

Заключение.

Охрана природы — задача нашего века, проблема, ставшая социальной. Снова и снова мы слышим об опасности, грозящей окружающей среде, но до сих пор многие из нас считают их неприятным, но неизбежным порождением цивилизации и полагают, что мы ещё успеем справиться со всеми выявившимися затруднениями.

Однако воздействие человека на окружающую среду приняло угрожающие масштабы. Чтобы в корне улучшить положение, понадобятся целенаправленные и продуманные действия. Ответственная и действенная политика по отношению к окружающей среде будет возможна лишь в том случае, если мы накопим надёжные данные о современном состоянии среды, обоснованные знания о взаимодействии важных экологических факторов, если разработает новые методы уменьшения и предотвращения вреда, наносимого природе человеком.

Список используемой литературы.

1.Большая энциклопедия Кирилла и Мефодия 2003г.

2.ЭКОЛОГИЯ. Методические указания для студентов-заочников. Миасс 1997г.

3.Интернет.

16

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РФ

ЮЖНО-уральский ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

ФИЛИАЛ г. МИАСС

КАФЕДРА ЭиИС

РЕФЕРАТ

По курсу: Экология.

Тема: «История возникновения экологии как самостоятельной науки».

Выполнил: Аниськин К.А.,

Группа № 217

Преподаватель:

г. Миасс 2003 г.

Термин «экология» ввел в 1866 г. немецкий биолог Эрнст Геккель, который выделил в самостоятельную науку и назвал этим словом раздел биологии, изучающий совокупность взаимосвязей между живыми и неживыми компонентами природной среды.

Содержание

Введение
Глава 1. Наука «экология»
Глава 2. Направления исследований
2.1. Аутоэкология
2.2. Синэкология
2.3. Демэкология
2.4. Геоэкология
2.5. Социальная экология
Заключение
Список использованных источников

Введение

Термин «экология» ввел в 1866 г. немецкий биолог Эрнст Геккель, который выделил в самостоятельную науку и назвал этим словом раздел биологии, изучающий совокупность взаимосвязей между живыми и неживыми компонентами природной среды.

Современная экология — сложная, разветвлённая наука. Она включает в себя такие направления, как аутоэкология, синэкология, демэкология, геоэкология, социальная экология.

Глава 1. Наука «экология»

Экологией в настоящее время принято называть науку о «собственном доме» человека — биосфере, ее особенностях, взаимодействии и взаимосвязи с человеком, а человека — со всем человеческим обществом.

Экология изучает системы уровня выше отдельного организма. Основными объектами ее изучения являются:

  • популяция -группа организмов, относящихся к одному или сходным видам и занимающих определенную территорию;
  • экосистема, включающая биотическое сообщество (совокупность популяций на рассматриваемой территории) и среду обитания;
  • биосфера- область распространения жизни на Земле.

Экология обычно рассматривается как подотрасль биологии, общей науки о живых организмах. Живые организмы могут изучаться на различных уровнях, начиная от отдельных атомов и молекул и кончая популяциями, биоценозами и биосферой в целом. Экология связана со многими другими науками именно потому, что она изучает организацию живых организмов на очень высоком уровне, исследует связи между организмами и их средой обитания. Экология тесно связана с такими науками, как биология, химия, математика, география, физика.

Ни одна отдельная наука не способна решить все задачи, связанные с совершенствованием взаимодействия между обществом и природой, поскольку это взаимодействие имеет социальные, экономические, технологические, географические и другие аспекты. Решать эти задачи может лишь интегрированная (обобщающая) наука, какой и является современная экология.

Нужна помощь в написании реферата?

Мы – биржа профессиональных авторов (преподавателей и доцентов вузов). Наша система гарантирует сдачу работы к сроку без плагиата. Правки вносим бесплатно.

Подробнее

Современный этап развития экологии – превращение  в комплексную науку, включающую в себя науки об охране природной и окружающей человека среды(50-е г.г. XX в. – до настоящего времени).

Связан этот этап с прогрессирующим загрязнением окружающей среды и резким усилением воздействия человека на природу. Современная экология анализирует природные условия (факторы) существования живых организмов, включая человека, и их изменения под влиянием разнообразных преобразующих или разрушающих воздействий.

Глава 2. Направления исследований

2.1. Аутоэкология

Аутэколо́гия изучает взаимоотношения организма с окружающей средой./3/ Задача аутоэкологии — выявление приспособлений (адаптаций) видов к различным экологическим условиям: режиму увлажнения, высоким и низким температурам, засолению почвы (для растений). В последние годы у аутоэкологии появилась новая задача — изучение механизмов реагирования организмов на различные варианты химического и физического загрязнения (включая радиоактивное загрязнение) среды.

Теоретическая основа аутоэкологии  — ее законы.

  • Первый закон — закон оптимума: по любому экологическому фактору любой организм имеет определенные пределы распространения (пределы толерантности). В центре ряда значений фактора, ограниченного пределами толерантности, лежит область наиболее благоприятных условий жизни организма, а  у границ расположены зоны угнетения организмов, когда падает плотность их популяций и виды становятся наиболее уязвимыми к действию неблагоприятных экологических факторов, включая и влияние человека
  • Второй закон — индивидуальность экологии видов: каждый вид по каждому экологическому фактору распределен по-своему, кривые распределений разных видов перекрываются, но их оптимумы различаются. По этой причине при изменении условий среды в пространстве (например, от сухой вершины холма к влажному логу) или во времени (при пересыхании озера, при усилении выпаса, при зарастании скал, ) состав экосистем изменяется постепенно.
  • Третий закон — закон лимитирующих (ограничивающих) факторов: наиболее важным для распределения вида является тот фактор, значения которого находятся в минимуме или максимуме. Например, в степной зоне лимитирующим фактором развития растений является увлажнение (значение находится в минимуме) или засоление почвы (значение находится в максимуме), а в лесной — ее обеспеченность питательными элементами (значения находятся в минимуме). Законы  широко используются в сельскохозяйственной практике, например, при выборе сортов растений и пород животных, которые наиболее целесообразно выращивать или разводить в конкретном районе.

2.2. Синэкология

Синэколо́гия — раздел экологии, изучающий взаимоотношения организмов различных видов внутри сообщества организмов. Часто синэкологию рассматривают как науку о жизни биоценозов, то есть многовидовых сообществ животных, растений и микроорганизмов./1/

Термин «Синэкология» был предложен швейцарским ботаником К. Шрётером (1902) и принят Брюссельским международным ботаническим конгрессом (1910) для обозначения учения о растительных сообществах — фитоценозах./2/ Таким образом, Синэкология в первоначальном смысле — синоним современной фитоценологии, в дальнейшем большинство фитоценологов стали считать синэкологию лишь частью фитоценологии, охватывающей экологические стороны изучения фитоценоза.

2.3. Демэколо́гия

Демэколо́гия — экология популяций — раздел общей экологии, изучающий структурные и функциональные характеристики, динамику численности популяции, внутрипопуляционные группировки и их взаимоотношения, выясняющий условия, при которых формируются популяции./2/

Будучи групповыми объединениями особей, популяции обладают рядом специфических показателей, которые не присущи каждой отдельно взятой особи. При этом выделяют две группы количественных показателей — статические и динамические.Состояние популяции на данный момент времени характеризуют статические показатели. К ним относятся численность и плотность. Динамические показатели популяции включают рождаемость, смертность, прирост и темп роста популяции.

Нужна помощь в написании реферата?

Мы – биржа профессиональных авторов (преподавателей и доцентов вузов). Наша система гарантирует сдачу работы к сроку без плагиата. Правки вносим бесплатно.

Цена реферата

2.4. Геоэкология

Геоэкология-направление на стыке географии и экологии, которое исследует естественное (природное) окружение человека не в его первозданном виде, а в том виде, в котором оно существует в настоящее время, т.е. с учетом воздействия деятельности человека на географическую оболочку./4/

Зарождение геоэкологии связывают с именем немецкого географа Карла Тролля (1899—1975)./1/  По его мнению, термины «геоэкология» и «ландшафтная экология» являются синонимами. В России широкое использование термина «геоэкология» началось с 1970-х годов, после упоминания его известным советским географом В. Б. Сочавой (1905—1978)./2/ Как отдельная наука окончательно сложилась в начале 90-х годов XX века.

Однако, как это ни парадоксально, чёткого и общепринятого определения этот термин до сих пор не получил, предмет и задачи геоэкологии также формулируются по-разному, зачастую весьма разнородно. Практически, в самом общем случае, они сводятся в основном к изучению негативных антропогенных воздействий на природную среду.

2.5. Социальная экология

Социальная экология – наука о гармонизации взаимодействий между обществом и  природой./3/  Предметом социальной экологии выступает ноосфера, то есть система социоприродных отношений, которая формируется и функционирует как результат сознательной деятельности человека. Иными словами, предметом социальной экологии являются процессы формирования и функционирования ноосферы.

Заключение

Экология — междисциплинарная наука, что отражается в работах на стыке наук. Она является одной из основ охраны природы и сохранения биоразнообразия.

Из несамостоятельной дисциплины в рамках биологии экология превратилась в комплексную междисциплинарную науку — современную экологию — с ярко выраженной мировоззренческой составляющей. Современная экология вышла за пределы не только биологии, но и естествознания в целом. Идеи и принципы современной экологии имеют мировоззренческий характер, поэтому экология связана не только с науками о человеке и культуре, но и с философией. Столь серьезные изменения позволяют заключить, что, несмотря на более чем столетнюю историю экологии, современная экология — наука динамичная.

Список использованных источников

1. Лебедева М.И., Анкудимова И.А. ,”Экология” – Тамбов: Издат. Тамб.гос.техн.ун-т., 2002 г.
2. Папенов К.В. “Экономика природопользования” – М.: Проспект, 2006 г.
3. Петрова Е.Ф. “Система управления экологической деятельностью в России” – Издат.: Фонд “Институт экономики города”, 2001 г.
4. Росляков П.В. “Методы защиты окружающей среды: Учебник для вузов” – Издат. Дом МЭИ, 2007 г.