1. Предмет, цели и объекты, изучаемые экологией. Методы экологических исследований.
2. Принципы рационального использования природных ресурсов.
3. Понятие о токсичности загрязнителей ОПС. Виды доз токсичных веществ. Факторы, влияющие на токсичность и тяжесть воздействия загрязнителя на ОПС.
4. Альтернативные источники получения энергии.
5. Окружающая среда и болезни человека.
Вопрос №1. Предмет, цели и объекты, изучаемые экологией. Методы экологических исследований.
Экология - это наука, изучающая взаимодействие между организмами и окружающей их живой и не живой средой.
Главная цель экологи изучить, как работает экосфера.
Объектами изучения экологии являются:
ü живые организмы
ü популяции
ü сообщества
ü биогеоценоз
ü экосистемы
ü экосфера
Методы экологических исследований
Методологической основой экологии является системный подход в исследованиях. На основе системного подхода изучают свойства высокоорганизованных объектов, т.е. многообразие связей между элементами экосистемы, их разнокачественость и соподчинение. При этом нельзя забывать о том, что экосистемы находятся в состоянии динамического равновесия и способны противостоять изменениям природной среды.
Системный подход состоит из следующих этапов: определение состава экосистемы и объектов окружающей среды, которые оказывают воздействие на нее; определение совокупности внутренних связей и связей с окружающей средой. В системном анализе используют различные методы.
Наблюдения проводят за состоянием отдельных экосистем и компонентов экосистемы в конкретных условиях (в поле), за их взаимосвязи в различных ландшафтах. Определяют видовой состав всех организмов экосистем и условия их существования. Устанавливают связи между видами, неживыми компонентами, между организмами различных видов и природно-климатическими условиями. Особое внимание уделяют количественным характеристикам – температуре, влажности, численности и плотности популяций и др. Выделяют различные зависимости, связи между элементами экосистемы и внешними условиями, а также постоянно исследуют динамику (сезонную, годовую, многолетнюю) всех организмов экосистем.
Наилучший метод наблюдений – метод мониторинга на определенных стационарах с использованием современных датчиков, дистанционного зонирования.
Когда экосистему изучают без нарушения ее функционирования, это относится к наблюдениям, даже если в исследованиях применяют какую-либо аппаратуру, например датчику. Исследование, связанные с вмешательством состав или структуру экосистемы (введение дополнительных факторов – внесение удобрений, химических средств борьбы с вредными видами, орошение, осушение и др.), относятся к экспериментам. Они могут быть однофакторными или многофакторными (изучают один или несколько изменяющихся факторов), непреднамеренными антропогенными (отстрел волков в Канаде).
Наблюдаемые факторы проверяют на математических моделях, Часто применяют и биологические модели – экосистемы из организмов, создаваемых в лабораториях. Это промежуточный этап между природными экосистемами и математическими моделями.
Моделирование – основа научного анализа системной экологии. Процесс перевода физических, биохимических, биологических представлений об экосистемах в ряд зависимостей и операции над полученной математической системой называют системным анализом.
При моделировании стремятся создать упрощенную модель, сходную с оригиналом. Свойства и поведение модели можно эффективно исследовать, а данные изучения применить к оригиналу. Для моделирования используют различные методы, в том числе модели идеализированных экосистем из одной популяции при полном достатке элементов питания, отсутствии вредителей и болезней.
Моделирование природных процессов – метод анализа результатов исследований экологических проблем путем упрощения сложных экосистем, применения математических методов, кибернетики, ЭВМ. Степень детализации моделей зависит от уровня из вхождения в общую структуру системы, конкретных пространственно-временных характеристик моделируемых на определенных уровнях природных процессов. Модели общего характера отражают информационную взаимосвязь различных уровней экосистем, включают многофункциональные проявления объектов среды для прогнозирования путей эволюции экологических систем, создания моделей более совершенных экосистем по сравнению с существующими.
Дайте определение экологии. Что является предметом и задачами ее изучения?
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.
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.
Отсюда очевидно, что предметом исследования экологии являются биологические макросистемы (популяции, биоценозы, экосистемы) и их динамика во времени и пространстве. 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.
М.Э. Гусельников, В.Н. Стройнова
Биоэкология
Учебное пособие. – Томск: Изд. ТПУ, 2002. – 104 с.
Предмет изучения экологии
Экология – это наука, изучающая взаимосвязи между организмами и окружающей их средой, а также условия существования этих организмов. Как наука экология зародилась во второй половине XIX в., после научных трудов естествоиспытателей, биологов, зоологов: Дарвина, Геккеля, Гумбольдта, Рулье. Экология относится к естественным наукам, использует достижения и методы познания физики, химии, математики. Например, развитие живых систем подчиняется законам термодинамики открытых систем, круговорот веществ описывается законами химии, законы наследственности, миграция животных, динамика популяций описаны с помощью теории вероятностей. Кроме того, экология включает элементы геологии и геофизики (эволюция Земли), биологии (законы развития живых организмов), генетики (законы наследственности живых организмов), физиологии и социологии человека.
Со времени своего рождения эта наука претерпела существенные изменения и продолжает бурно развиваться в наши дни. В настоящее время предмет экологии как науки составляют следующие компоненты:
1. Живые системы и их взаимодействие со средой обитания.
2. Природа в целом и взаимодействие ее с обществом.
3. Особый общенаучный подход к исследованию проблем взаимодействия организмов, биосистем и среды (экологический подход).
4. Научные и практические проблемы взаимоотношений человека и природы (экологические проблемы).
Структура экологии. Системность жизни
Структуру современной экологии иллюстрирует рис.1.1. Современную экологию представляют четыре больших раздела: биоэкология, геоэкология, прикладная экология, социальная экология. В нашем курсе будет кратко изучаться каждый из этих разделов. Учеными установлено, что жизнь на Земле имеет системное строение. То есть жизнь существует в форме самоподдерживающихся и саморегулирующихся систем. Поскольку жизнь на Земле имеет системное строение, для экологии характерно исследование своих объектов как СИСТЕМ. Причем живые системы являются незамкнутыми (открытыми) и подчиняются законам термодинамики открытых систем. СИСТЕМА — это множество одинаковых элементов, взаимодействующих друг с другом и образующих целостное единство. Выделяют материальные и абстрактные системы. Материальные системы разделяются на неорганические (физика, химия, геология) и органические живые (биологические, социальные, экосистемы, популяции, организмы). Абстрактные системы: логические, языковые, математические. Системы характеризуются иерархией и упорядоченностью элементов. Количественные меры порядка — информация I , энтропия S . Причем I пропорционально 1/S . Сама система может быть частью более сложной системы (подсистема). Или в нее могут входить как составные части другие системы (надсистема). Пример систем в физике: система с распределенными параметрами, с сосредоточенными параметрами, система взаимодействующих тел.
Общесистемные законы
Как мы будем изучать экологию? Живые системы отличаются размером, способами взаимодействия с окружающей средой, способами внутренних связей. В общем случае системы различаются степенью организации. Биосфера Земли имеет более высокую организацию, чем популяция. Существует определенная иерархия систем — подчиненность сверху вниз. В наших лекциях мы будем продвигаться сверху вниз — от биосферы до организма, от высокого уровня организации систем к низкому. Все системы области распространения жизни на Земле – БИОСФЕРЫ — представлены на рис. 1.2. Они подчиняются законам физики, химии, генетики, экологии. Все живые незамкнутые системы подчиняются теории систем и законам термодинамики открытых систем.
Основные из них: закон подобия части и целого, закон необходимого разнообразия, закон минимума диссипации энергии.
ЗАКОН ПОДОБИЯ ЧАСТИ И ЦЕЛОГО: часть является миниатюрной копией целого, поэтому все части одного уровня иерархии систем похожи. Например, модель атома Резерфорда похожа на солнечную систему, или сложный многоклеточный организм похож на одноклеточный, поскольку генетически каждая клетка содержит информацию об организме.
ЗАКОН НЕОБХОДИМОГО РАЗНООБРАЗИЯ. Никакая система не может состоять из абсолютно идентичных элементов. Например, атомы в кристаллической решетке различаются положениями в решетке; электроны на одной орбите — направлениями спина (принцип Паули).
ПРАВИЛО КОНСТРУКТИВНОЙ ЭМЕРДЖЕНТНОСТИ: надежная система может быть сложена из ненадежных элементов или подсистем, неспособных к самостоятельному существованию. Например, муравейник или пчелиный рой.
ТЕОРЕМА СОХРАНЕНИЯ УПОРЯДОЧЕННОСТИ: в открытых системах (каковыми являются все живые системы) энтропия не возрастает, а падает до определенной постоянной величины S 0 > 0 либо остается постоянной. Следовательно, информация I возрастает до определенной величины I 0 > 0 или остается постоянной. То есть система стремится сохранить упорядоченность, используя приток энергии из окружающей среды.
ЗАКОН МИНИМУМА ДИССИПАЦИИ ЭНЕРГИИ или ЭКОНОМИИ ЭНЕРГИИ: если процесс может развиваться в нескольких направлениях, допускаемых законами термодинамики, то процесс пойдет в направлении минимального рассеяния энергии (или минимального роста энтропии).
Эти всеобъемлющие законы справедливы для любых систем, как живых, так и неживых.
При изучении экологии используются следующие основные термины и определения:
БИОСФЕРА — это своеобразная оболочка Земли, содержащая всю совокупность живых организмов и ту часть вещества, которая находится с ними во взаимодействии. Учение о биосфере разработал в 1926 г. академик Вернадский. Он понимал под биосферой область существования живого вещества.
ЭКОСИСТЕМА — совокупность совместно обитающих различных видов организмов и условий их существования, находящихся в тесной непрерывной взаимосвязи друг с другом. Экосистема существует достаточно изолированно от остальной части биосферы. Она включает в себя ландшафт, водоемы, растения и животных. По размерам экосистемы могут быть разными — от дерева до Земли. Биосфера Земли называется глобальной экосистемой.
ПОПУЛЯЦИЯ — совокупность особей одного вида, находящихся во взаимодействии между собой, имеющая совместно произведенное потомство и населяющая одну территорию. Популяция функционирует в одной экосистеме и является частью сообщества. Могут быть растительные и животные популяции.
СООБЩЕСТВО — совокупность взаимодействующих между собой популяций, живущих в одних климатических условиях внутри одной экосистемы. Например, насекомые и суслики в степи служат пищей птицам и волкам.
ВИД – совокупность особей (живых организмов), способных иметь совместное, способное к репродуктивным функциям, потомство.
ЖИВОЙ ОРГАНИЗМ – состоит из органического вещества, отличается обменом веществ с окружающей средой и способностью к воспроизведению себе подобных.
Методы экологии как науки
При изучении экологии используются следующие методы:
1. Описательный, когда наука описывает внешние связи и поведение объекта. Реализовался начиная с античных времен в ботанике, географии, зоологии.
2. Функциональный или метод “черного ящика”. Позволяет предсказать поведение выделенного объекта на основе наблюдения и анализа входных и выходных данных черного ящика. При этом отсутствует анализ внутренней структуры черного ящика.
3. Аналитический подход. Изучается внутренняя структура объекта, состоящего из более простых элементов.
4. Системный (экологический) подход является основным методом познания современной экологии как науки.
СИСТЕМНЫЙ ПОДХОД — это метод научного познания, в основе которого лежит представление об изучаемых объектах как системах. Исследователь должен изучать типы связей внутри системы, взаимодействие систем с другими системами, строить общую теоретическую картину связей. Системный подход применяется не только в экологии, но и в кибернетике, технике, управлении, экономике. Пример системного подхода в экологии приведен на рис. 1.3. Экосистема мысленно расчленяется на объект и окружающую среду, при этом изучаются взаимодействия между ними — обмен веществом, энергией и информацией, их составные элементы, поведение и изменение системы со временем — динамика.
Эксперименты в экологии до сих пор имели отрицательные последствия для биосферы Земли. Например, вырубка лесов с целью приобретения пахотных земель привела к опустыниванию почв. Тысячи лет назад на месте Сахары была буйная растительность.
В наши дни особо важным компонентом предмета экологии как науки становится окружающая среда, а именно экологические проблемы взаимодействия человека и окружающей среды. Экологические проблемы включают загрязнение окружающей среды, истощение пищевых и энергетических ресурсов биосферы, нарушение устойчивости и снижение разнообразия видов (Красная книга). Решением экологических проблем должны заниматься как отдельные люди, так и крупные организации.
Таким образом, современная экология как наука включает в себя не только методы изучения других естественных наук, но и формирует в сознании нынешнего поколения ответственность перед будущими поколениями за состояние окружающей среды и здоровье людей. Последнее связывает экологию с этикой, культурой, психологией.
Цели и задачи курса.
Курс лекций рассчитан на семестр и состоит из трех модулей:
1. Биоэкология — 9 лекций.
2. Влияние деятельности человека на биосферу — 5 лекций.
3. Методы инженерной защиты окружающей среды — 3 лекции.
Цель курса: изучение основных законов экологии как науки, усвоение терминологии, изучение закономерностей поведения экосистем разного ранга, осознание современных экологических проблем, знание методов защиты окружающей среды.
Задачи курса:
1. Необходимость бережного отношения к природе.
2. Знать основные термины и законы экологии.
3. Знать методы инженерной защиты окружающей среды.
4. Владеть принципами здорового образа жизни.
Тест
1. Живые системы подчиняются одновременно:
1. Закону подобия части и целого, первому началу термодинамики.
2. Второму началу термодинамики, теореме сохранения упорядочен-ности.
3. Закону необходимого разнообразия, теореме сохранения
упорядоченности.
2. Выберите дисциплину, входящую в состав экологии:
2. Генетика.
3. Геоэкология.
3. Какие явления составляют предмет экологии как науки:
1. Жизнедеятельность человека.
2. Развитие растений.
3. Взаимоотношения живых организмов с окружающей средой.
4. Популяцией можно назвать:
1. Животный мир озера.
2. Стаю волков.
3. Растительность и животный мир тайги.
5. Экосистемой можно назвать:
1. Реку вместе с населяющими ее рыбами, водорослями и микро-организмами.
2. Стадо котиков на побережье Камчатки.
3. Сусликов в степи и питающихся ими ястребов.
6. Сообществом можно назвать:
1. Человеческую семью.
2. Биосферу Земли.
3. Львов и живущих поблизости антилоп.
7. Современная экология как наука использует в качестве метода познания:
1. Аналитический метод.
2. Метод „черного ящика".
3. Системный подход.
8. Выберите задачу нашего курса лекций:
1. Изучать флору и фауну российских заповедников.
2. Знать методы инженерной защиты окружающей среды.
3. Спасти мировой океан от нефтяных загрязнений.
4. Уменьшить газовое загрязнение атмосферы.
9. Выберите задачу нашего курса лекций:
1. Спасти голубого кита от вымирания.
2. Бережно относиться к природе.
3. Изобрести фильтр для очистки сточных вод.
ЭКОЛОГИЯ
- Предмет, задачи, объект изучения
- Экосистема. Биосфера.
- Социальная экология. Предмет изучения социальной экологии.
- Среда, окружающая человека, ее специфика и состояние.
- Основные экологические требования к компонентам окружающей человека среды
- Контроль за качеством воздуха, воды, продуктов питания
- Демография и проблемы экологии.
- Природные ресурсы, используемые человеком и их охрана. Понятие «загрязнение среды».
- Прикладная экология. Экологические проблемы: региональные и глобальные.
- Причины возникновения глобальных экологических проблем. Возможные способы
- решения глобальных экологических проблем.
- Возникновение концепции устойчивого развития.
- Природоохранная деятельность
1. 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, т. е. изучение организации и функционирования надорганизменных систем: популяций, биоценозов (сообществ), биогеоценозов (экосистем) и биосферы в целом. Другими словами, главным объектом изучения в экологии являются экосистемы , т. е. единые природные комплексы, образованные живыми организмами и средой обитания.
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).
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.
Взаимодействие человеческого общества и природы стало одной из важнейших проблем современности, поскольку положение, которое складывается в отношениях человека с природой, часто становится критическим: исчерпываются запасы пресной воды и полезных ископаемых (нефти, газа, цветных металлов и др.), ухудшается состояние почв, водного и воздушного бассейнов, происходит опустынивание огромных территорий, усложняется борьба с болезнями и вредителями сельскохозяйственных культур.
Антропогенные изменения затронули практически все экосистемы планеты, газовый состав атмосферы, энергетический баланс Земли. Это означает, что деятельность человека вступила в противоречие с природой, в результате чего во многих районах мира нарушилось ее динамическое равновесие.
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.
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.
Предмет, структура и задачи экологии
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.
2. Экосистема. Биосфера
Экосистема – это система, состоящая из живых существ и среды их обитания объединенных в единое функциональное целое.
Основные свойства:
1) способность осуществлять круговорот веществ
2) противостоять внешним воздействиям
3) производить биологическую продукцию
Виды экосистем:
1) микроэкосистемы (ствол дерева в стадии размножения, аквариум, небольшой водоем, капля воды и т. д.)
2) мезоэкосистема (лес, пруд, степь, река)
3) макроэкосистема (океан, континент, природная зона)
4) глобальная экосистема (биосфера в целом)
Ю. Одум предложил классификацию экосистемы на основе биомов. Это крупные природные экосистемы соответствующие физико-географическим зонам. Характеризуется каким – либо основным типом растительности или другой характерной особенностью ландшафта.
Типы биомов
1) наземные (тундра, тайга, степи, пустыни)
2) пресноводные (текучие воды: реки, ручьи, стоячие воды: озера, пруды, заболоченные воды: болота)
3) морские (открытый океан, воды шельфа, глубоководные зоны)
Понятие биогеоценоз и экосистема близки, но есть различия. Любой биогеоценоз это система. Экосистема может включать несколько биогеоценозов, но не каждая экосистема, есть биогеоценоз, поскольку не обладает всеми признаками его.
В экосистеме можно выделить два компонента - биотический и абиотический . Биотический делится на автотрофный (организмы, получающие первичную энергию для существования из фото- и хемосинтеза или продуценты) и гетеротрофный (организмы, получающие энергию из процессов окисления органического вещества - консументы и редуценты) компоненты, формирующие трофическую структуру экосистемы.
Единственным источником энергии для существования экосистемы и поддержания в ней различных процессов являются продуценты, усваивающие энергию солнца, (тепла, химических связей) с эффективностью 0,1-1 %, редко 3-4,5 % от первоначального количества. Автотрофы представляют первый трофический уровень экосистемы. Последующие трофические уровни экосистемы формируются за счёт консументов (2-й, 3-й, 4-й и последующие уровни) и замыкаются редуцентами, которые переводят неживое органическое вещество в минеральную форму (абиотический компонент), которая может быть усвоена автотрофным элементом.
Основные компоненты экосистемы
С точки зрения структуры в экосистеме выделяют:
1.климатический режим, определяющий температуру, влажность, режим освещения и прочие физические характеристики среды;
2.неорганические вещества, включающиеся в круговорот;
3.органические соединения, которые связывают биотическую и абиотическую части в круговороте вещества и энергии:
— продуценты - организмы, создающие первичную продукцию;
— макроконсументы, или фаготрофы, - гетеротрофы, поедающие другие организмы или крупные частицы органического вещества;
— микроконсументы (сапротрофы) - гетеротрофы, в основном грибы и бактерии, которые разрушают мёртвое органическое вещество, минерализуя его, тем самым возвращая в круговорот.
Последние три компонента формируют биомассу экосистемы.
С точки зрения функционирования экосистемы выделяют следующие функциональные блоки организмов (помимо автотрофов):
биофаги - организмы, поедающие других живых организмов,
сапрофаги - организмы, поедающие мёртвое органическое вещество.
Данное разделение показывает временно-функциональную связь в экосистеме, фокусируясь на разделении во времени образования органического вещества и перераспределении его внутри экосистемы (биофаги) и переработки сапрофагами. Между отмиранием органического вещества и повторным включением его составляющих в круговорот вещества в экосистеме может пройти существенный промежуток времени, например, в случае соснового бревна, 100 и более лет.
Все эти компоненты взаимосвязаны в пространстве и времени и образуют единую структурно-функциональную систему.
Термин биосфера был введён Жаном-Батистом Ламарком в начале XIX века, а в геологии предложен австрийским геологом Эдуардом Зюссом в 1875 году.
Однако создание целостного учения о биосфере принадлежит русскому учёному Владимиру Ивановичу Вернадскому.
Биосфера - экосистема высшего порядка, объединяющая все остальные экосистемы и обеспечивающая существование жизни на Земле. В состав биосферы входят следующие «сферы»:
Атмосфера - это самая лёгкая из оболочек Земли, граничит с космическим пространством; через атмосферу происходит обмен вещества и энергии с космосом (внешним пространством).
Гидросфера - водная оболочка Земли. Почти такая же подвижная, как и атмосфера, она фактически проникает всюду.Вода - соединение с уникальными свойствами, одна из основ жизни, универсальный растворитель.
Литосфера - внешняя твёрдая оболочка Земли, состоит из осадочных и магматических пород. На данный момент под земной корой понимается верхний слой твёрдого тела планеты, расположенный выше границы Мохоровичича.
Биосфера тоже не замкнутая система, она фактически полностью обеспечивается энергией Солнца, небольшую часть составляет тепло самой Земли. Ежегодно Земля получает от Солнца около 1,3·1024 калорий. 40 % от этой энергии излучается обратно в космос, около 15 % идёт на нагрев атмосферы, почвы и воды, вся остальная энергия является видимым светом, который и является источником фотосинтеза.
В. И. Вернадский впервые чётко сформулировал понимание того, что всё живое на планете неразрывно связанно с биосферой и обязано ей своим существованием:
В. И. Вернадский
Живое вещество (совокупность всех организмов на Земле) составляет ничтожно малую часть от массы Земли, однако влияние живого вещества на процессы преобразования Земли огромно. Весь тот облик Земли, который наблюдается сейчас, не был бы возможен без миллиардов лет жизнедеятельности живого вещества.
На данный момент сам человек, как часть живого вещества, является существенной геологической силой и значительно изменяет направления процессов, происходящих в биосфере, тем самым ставя под угрозу своё существование:
 |
В ярком образе экономист Л. Брентано иллюстрировал планетную значимость этого явления. Он подсчитал, что, если бы каждому человеку дать один квадратный метр и поставить всех людей рядом, они не заняли бы даже всей площади маленького Боденского озера на границе Баварии и Швейцарии. Остальная поверхность Земли осталась бы пустой от человека. Таким образом, всё человечество, вместе взятое, представляет ничтожную массу вещества планеты. Мощь его связана не с его материей, но с его мозгом, с его разумом и направленным этим разумом его трудом.
В гуще, в интенсивности и в сложности современной жизни человек практически забывает, что он сам и всё человечество, от которого он не может быть отделён, неразрывно связаны с биосферой - с определённой частью планеты, на которой они живут. Они - геологически закономерно связаны с её материально-энергетической структурой. Человечество, как живое вещество, неразрывно связано с материально-энергетическими процессами определённой геологической оболочки Земли - с её биосферой. Оно не может физически быть от неё независимым ни на одну минуту. Лик планеты - биосфера - химически резко меняется человеком сознательно и главным образом бессознательно. Меняется человеком физически и химически воздушная оболочка суши, все её природные воды. |
Предмет, задачи и цели экологии
ЛЕКЦИЯ №1
Название «ЭКОЛОГИЯ» произошло от греческого «ОЙКОС» — дом, жилище и «ЛОГОС» — учение.
Краткая история экологии. Определение и содержание
Истоки экологии уходят в далекое прошлое и связаны с необходимостью на самых ранних этапах становления и развития человеческих обществ добывать себе в пищу растения и животных. Было необходимо знать, как выглядят, где и когда созревают съедобные плоды, корни и стебли растений, где лежат пути миграции диких животных, когда и где они воспроизводят потомство. Первичные знания такого рода находили отражение в произведениях Платона, Гиппократа, Аристотеля, других ученых философов древнего мира.
Термин экология в науку ввел немецкий биолог Эрнест Геккель в 1866 г. в работе «Всеобщая морфология».
Экология
- это наука, изучающая условия существования живых организмов и взаимосвязи между организмами и средой, в которой они обитают. Т.е., экология одновременно изучает неживую природу (оikos - дом) и живую природу, между которыми существует неразрывная связь. Кроме того, экология классифицируется по конкретным объектам и средам исследования. Выделяют экологию человека, животных, растений и микроорганизмов. В свою очередь эти группы можно исследовать на уровне особи или сообщества, а можно в воде, почве или атмосфере, в земных условиях или космических.
Экология как наука основана на разных отраслях биологии (физиологии, генетики, биофизики), связана с другими науками (физика, химия, математика, география, геология), использует их методы и термины.
В связи с этим появились в последние годы понятия "географическая экология", "химическая экология", "математическая экология", "космическая экология", и "экология человека".
Какова роль ЭКОЛОГИИ, экологических знаний в подготовке специалистов – будущих руководителей производства?В процессе профессиональной деятельности будущий специалист инженер неизбежно будет влиять на окружающую среду и живущие в ней живые организмы.
Следовательно, от того, насколько он понимает и владеет законами природы и ее структурой, будет зависеть устранение негативных последствий производства, в котором он работает.
Задачи экологии применительно к деятельности инженера промышленного производства или проектно-конструкторского предприятия следующие:
1) Оптимизация технологических, и конструкторских решений, исходя из минимального ущерба окружающей среде.
2) Прогнозирование и оценка возможных отрицательных последствий действующих и проектируемых предприятий на окружающую среду.
3) Своевременное выявление и корректировка технологических процессов, наносящих ущерб окружающей среде.
4) Создание систем переработки отходов промышленности.
Современная экология представляет собой значительный цикл знаний, вобравшей в себя разделы различных наук.
В том числе биологии, географии, геологии, химии, физики, социологии, психологии, культурологии, экономики, педагогики и технических наук. Отсюда вытекает многообразие объектов, методов и средств экологических исследований, многие из которых оказываются заимствованы из смежных областей знаний.
Кроме того, современная экология не только изучает законы функционирования природных и техногенных систем, но ищет пути гармонического взаимоотношения природы и общества, от характера которого зависит здоровье людей, их экономическое процветание и сохранение человека как биологического вида. Решение экологических проблем требует огромной работы во всех областях науки и техники. Поэтому идеи и проблемы экологии всемерно проникают в другие научные дисциплины и внедряются в общественное развитие. Этот процесс называетсяэкологизацией общества .
В последние десятилетия экология фактически вышла за рамки только биологии и переживает колоссальное развитие в различных направлениях.
Главным объектом изучения экологии являются ЭКОСИСТЕМЫ.
Впервые понятие ЭКОСИСТЕМА ввел Геккель: ЭКОСИСТЕМЫ – это совокупность живых и неживых организмов и их взаимодействие с окружающей средой (например: поле, засеянное пшеницей – это искусственная экосистема, антропогенная система, лес – природная экосистема).
Однако в биологической экологии не учитывается человек и его влияние на окружающую среду, поэтому современное понятие экосистемы: ЭКОСИСТЕМА – это совокупность живых существ и среды обитания, объединенных в единое целое, в котором происходит обмен веществом, энергией, информацией посредством круговорота веществ. Круговорот веществ является основой стабильности экосистемы.
Кроме того, объектом экологии является изучение отдельных видов, организмов, популяций, сообществ и биосферы в целом.
ВИД – это совокупность особей, способных скрещиваться и иметь плодовитое потомство в естественных условиях, обладающий схожими морфологическими признаками и населяющий общий, сплошной или частично развернутый ареал (место обитания вида). (Например волк, кит, дельфин, слон).
ПОПУЛЯЦИЯ – совокупность особей одного вида, занимающих определенный ареал, способные к саморегулированию и поддержанию численности особей (НАПРИМЕР: индийские слоны, олень горный). В одном виде может быть несколько популяций)
Сообщество . Каждый организм или популяция имеет свое место обитания. Когда несколько популяций различных видов живых организмов живут в одном месте и взаимодействуют друг с другом, они создают так называемое экологическое сообщество.
Биосфера (био — жизнь) — часть Земли, в которой развивается жизнь организмов, населяющих поверхность суши, нижние слои атмосферы и гидросферу.
БИОСФЕРА (био — жизнь, сфера – шар) – та часть Земли, в которой существует или существовала когда-нибудь жизнь. Это определение ввел Владимир Иванович Вернадский.
Биосфера или экосфера- это сумма экосистем, включающая все живые организмы, взаимосвязанные с физической средой Земли.
Таким образом, биосфера включает в себя:
1) Живые организмы (растения, животные, микроорганизмы).
2) Тропосфера (нижний слой атмосферы).
3) Гидросфера – мировой океан (океаны, моря, реки и т.д.) (это самая обитаемая часть биосферы).
4) Литосфера (верхняя часть земной коры).
(Границы биосферы: Атмосфера – воздушная оболочка земли. В свою очередь атмосфера делится на тропосферу, стратосферу, наносферу.
1. Экология как наука
Тропосфера – нижняя часть атмосферы, затем стратосфера – условно обитаема, в ней обитают микроорганизмы, пыльца, её венчает озоновый слой. До озонового слоя 20-25 км. Дальше идет космос.)
Вернадский расширил понятие биосферы, считая горные породы тоже объектом.
В зависимости от объекта изучения Экология делится на:
а) аутоэкологию (ауто — единичный), раздел, изучающий индивидуальные виды;
б) популяционную или демэкологию – изучает структуру и динамику популяций; (демэкология от слова «демография»).
в) синэкологию — изучает взаимоотношения популяций, сообществ и экосистем со средой.
Кроме того, ЭКОЛОГИЯ классифицируется по конкретным объектам и средам исследования, т.е. различают экологию животных, экологию растений и экологию микроорганизмов.
Классификация экосистем по размерам:
1. Микроэкосистема: муравейник, лужа, капля воды, большой валун в степи, поваленное дерево в лесу, выход нескольких родников, болотная кочка, заводь или каменистый перекат в горном ручье и т.д.
2. Мезоэкосистема: овраг в степи, небольшая роща, небольшое озеро или пруд, северный или южный склоны отдельной горы.
3. Макроэкосистема: массив леса, горное ущелье, большое озеро, дельты крупных рек, мировой океан, пустыня.
БИОМЫ - широко распространенный термин для обозначения крупных региональных или субконтинентальных экосистем: биомы лиственных лесов или степей биомы тундры или тайги.
4. Глобальная экосистема – биосфера
ПОСМОТРЕТЬ ЕЩЕ:
Лекция № 1 Введение
Предыдущая123456789Следующая
1. Объект изучения экологии - взаимодействие живых систем.
2. Методы, используемые в экологических исследованиях.
3. Роль экологии в формировании современной картины мира и в практической деятельности людей.
4. Значение экологии в освоении профессий и специальностей среднего профессионального образования.
1. Объект изучения экологии - взаимодействие живых систем
Основателем экологии считается немецкий биолог Э. Геккель (1834- 1919 гг.), который впервые в 1866 г. употребил термин «экология». Он писал: «Под экологией мы подразумеваем общую науку об отношении организма и окружающей среды, куда мы относим все "условия существования" в широком смысле этого слова. Они частично являются органической частично неорганической природы».
Первоначально этой наукой была биология, изучающая популяции животных и растений в среде их обитания.
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.
2. Методы, используемые в экологических исследованиях
Экология, как любая наука использует разнообразные методы исследований. В экологии этих методов очень много, так как экология — это междисциплинарная наука, которая базируется, кроме биологических основ, на основах географических, технических, экономических и социальных наук, математических, медицинских, метеорологических и т.д.. В связи с этим в экологии используются как общие методы, которые нашли свое применение во многих науках, так и специфические, которые обычно используются только в экологии.
Все экологические методы можно разделить на три основные группы:
— Методы, с помощью которых собирается информация о состоянии экологических объектов: растений, животных, микроорганизмов, экосистем, биосферы,
— Обработки полученной информации, свертывание, сжатия и обобщения,
— Методы интерпретации полученных фактических материалов.
В экологии используются следующие методы исследований: химические, физические, биологические, методы экологической индикации, метеорологические, метод экологического мониторинга, мониторинг бывает локальным, региональным или глобальным.
Полевые экологические исследования обычно подразделяются на маршрутные, стационарные, описательные и экспериментальные.
— Маршрутные методы используются для выяснения присутствия тех или иных жизненных форм организмов, экологических групп, фитоценозов и т. п., их разнообразия и встречаемости на исследуемой территории. Основными приемами являются: прямое наблюдение, оценки состояния, измерение, описание, составление схем и карт.
— К стационарным методам относятся приемы длительного (сезонного, круглогодичного или многолетнего) наблюдения за одними и теми же объектами, требующие неоднократных описаний, замеров, измерений наблюдаемых объектов. Стационарные методы включают полевые и лабораторные методики. Характерным примером стационарного метода является мониторинг (наблюдение, оценка, прогноз) состояния окружающей среды.
— Описательные методы являются одними из основных в экологическом мониторинге. Прямое, непосредственное наблюдение за изучаемыми объектами, фиксирование динамики их состояния во времени и оценка регистрируемых изменений позволяют прогнозировать возможные процессы в природной среде.
— Экспериментальные методы объединяют различные приемы прямого вмешательства в обычное, естественное состояние исследуемых объектов. Производимые в эксперименте наблюдения, описания и измерения свойств объекта обязательно сопоставляются с его же свойствами в условиях, не задействованных в эксперименте (фоновый эксперимент).
— В последнее время широкое распространение получил метод моделирования экологических явлений, т. е. имитация в искусственных условиях различных процессов, свойственных живой природе. Так, в "модельных условиях" были осуществлены многие химические реакции, протекающие в растении при фотосинтезе.
Определение экологии
В некоторых областях биологии и экологии широко применяются так называемые "живые модели". Несмотря на то, что различные организмы отличаются друг от друга, многие физиологические процессы в них протекают практически одинаково. Поэтому изучать их удобно на более простых существах. Они-то и становятся живыми моделями. Например, в качестве модели для изучения обмена веществ может служить зоохлорелла — одноклеточные микроскопические водоросли, которые быстро размножаются в искусственных условиях, а для исследования внутриклеточных процессов используются гигантские растительные и животные клетки и т. д.
— В настоящее время все шире используется компьютерное моделирование экологических ситуаций.
3. Роль экологии в формировании современной картины мира и в практической деятельности людей
На сегодняшний день роль экологии в жизни и практической деятельности человека растет. Это связано с обострением экологической ситуации на Земле, вызванной ростом населения, большим потреблением энергии, обострением социальных противоречий.
Дальнейшее развитие и даже существование современной цивилизации возможно только в гармонии с окружающей средой, что требует глубокого знания и соблюдения биологических закономерностей, широкого использования биотехнологии.
4. Значение экологии в освоении профессий и специальностей среднего профессионального образования
Предназначение дисциплины «Экология» обосновано необходимостью сохранения экологического благополучия на Земле, которое всецело зависит, прежде всего, от уровня экологических знаний. Человек в конкурентной борьбе за выживание в природной окружающей среде начал строить свои искусственные антропогенные экосистемы.
На современном этапе он для удовлетворения своих все возрастающих потребностей вынужден изменять природные экосистемы и даже разрушать их, возможно, и не желая этого. Дисциплина призвана сформировать у обучающихся экологическую позицию, активизировать творческую деятельность студентов в учебном процессе с учетом современных тенденций и содействовать в овладении навыками проведения самостоятельных научных исследований. Основная цель в подготовке ветеринарного врача по дисциплине «Экология» состоит в том, чтобы дать студентам понятие «экологически чистой продукции животноводства и растениеводства».
РАЗДЕЛ 1.ЭКОЛОГИЯ КАК НАУЧНАЯ ДИСЦИПЛИНА
Предыдущая123456789Следующая
Антропогенная трансформация ландшафтов при промышленной добыче углеводородного сырья
1. Методы изучения
Антропогенное воздействие в районах нефтепромыслов имеет интегральный характер. Антропогенные комплексы, порожденные различного типа трансформирующими нарушениями и загрязнениями…
1. Какие изменения в сельском хозяйстве приводят к глобальным экологическим проблемам
Влияние экологии на акселерацию
2. Какие экологические факторы приводят к акселерации
Защита экосистемы
Вопрос № 1. На какие виды принято делить территории и объекты, находящиеся под охраной государства, и каковы особенности деления особо охраняемых территорий РФ?
охрана техногенный экосистема демографический Категории и виды особо охраняемых природных территорий. Важную роль в сохранении биологического разнообразия играет сеть особо охраняемых природных территорий (ООПТ)…
Методика определения воздействия на окружающую среду винного завода
1.1.1 Сведения о документах, которые являются основанием для разработки материалов ОВОС в составе инвестиционной программы или проекта строительства
Технический паспорт предприятия. - Технические условия на размещение и утилизация отходов за №168 от 18.03.10 года. - Регистрационное свидетельство №2 от 18 февраля 2004 г…
Некоторые вопросы по экологии
6.5 Какие животные участвуют в самоочистке воды и водных экосистемах
Самоочищение водоемов обусловливается рядом факторов. Условно их можно разделить на физические, химические и биологические. Физические факторы…
Некоторые вопросы по экологии
15.9 Какие первые договоры по охране природы были заключены Россией
Законодательная система каждого государства по своему отличается друг от друга и в этом отношении Россия не составляет исключения. Важной задачей является наиболее полное правовое обеспечение на федеральном уровне охраны дикой природы…
Особо охраняемые природные территории
Отдел экологии растительных ресурсов Института экологии человека СО РАН (Кузбасский ботанический сад)
Кузбасский ботанический сад — один из самых молодых ботанических садов в России.
1.1. Предмет изучения экологии
Организован в 1991 году в системе Кемеровского научного центра Сибирского отделения РАН…
Понятия современной экологии
6.Какие загрязнители (поллютанты) представляют наибольшую опасность?
Поллютанты — техногенные загрязнители среды обитания живых существ: воздуха (аэрополлютанты), воды (гидрополлютанты), земли (терраполлютанты). Различают промышленные поллютанты (напр., выбросы газов СО, S02, NH3)…
Связь экологии человека и его здоровья
1. Основы экологии человека. Взаимосвязь экологии человека и здоровья
В истории органического мира Земли совершенство и многообразие достигнуты ценой вымирания сотен миллионов видов, и процесс этот продолжается и теперь. Эволюция живых существ на нашей планете шла в направлении прогрессивного развития…
Сохранение заповедных зон Украины
4. Какие перспективы его развития?
Рассмотрим некоторые факты: Заповедники «Западное Полесье» (Польша) и «Шацкий» (Украина), имеющие общую границу, пополнили Всемирную сеть биосферных заповедников ЮНЕСКО…
Экологические и этнографические исследования озера Дальнего
§8.
История изучения озера в датах
1879 — 1883 гг. — изучение озера Дальнего Б. Дыбовским. 1908 — 1909 гг. — работа комплексной экспедиции Русского географического общества по изучению Камчатки, в том числе озера Дальнего. 1932 г….
Экологические пирамиды
4. Какие существуют виды ответственности должностных лиц за экологические нарушения?
Эколого-правовая ответственность является разновидностью общеюридической ответственности, но в то же время отличается от иных видов юридической ответственности…
Экология города Камышлова
Какие почвы преобладают в городе и какого их состояние
В почвенном покрове преобладают, в основном, разновидности серых лесных почв, черноземы выщелоченные, луговые. Почва территории города Камышлова оценивается по категории «допустимая» (см. приложение №8)…
Экология и экологический мониторинг
Вопрос №1: Понятие об экологии, основные разделы экологии. Взаимосвязь экологии с другими науками
Экология — это наука, изучающая закономерности взаимодействия организмов и среды их обитания, законы развития и существования биогеоценозов как комплексов в различных участках биосферы…
Экология изначально возникла как наука о среде обитания живых организмов: растений, животных (в том числе и человека), грибов, бактерий и вирусов, о взаимоотношениях между организмами и средой их обитания и о взаимоотношениях организмов друг с другом. Само же слово «экология» возникло гораздо позже в сравнении со временем появления собственно экологических знаний. Оно было введено немецким биологом Эрнстом Геккелем (1869 г.) и образовано от греческого слова «ойкос» — дом, жилище. До 30-х годов ХХ столетия общей экологии, как общепризнанной науки, еще не существовало. Долгое время экология была представлена всевозможными частными экологическими дисциплинами: экологией растений, экологией животных, экологией грибов и т.д. Эти дисциплины формировались в рамках соответствующих таксономических разделов биологии — ботаники, зоологии, микологии и др., как подразделения этих наук.
По мере накопления знаний о взаимодействии живых организмов со средой обитания исследователи поняли, что на Земле существуют своеобразные системы, состоящие из живых организмов и неживого вещества. Для них характерен высокий уровень организации, наличие прямых и обратных связей между компонентами (частями этих систем), способность к поддержанию своего состояния при всевозможных возмущениях, т.е. эти системы состоят из упорядоченно взаимодействующих и взаимозависимых компонентов, образующих единое целое . Они были названы экологическими, или экосистемами.
Экосистемы всюду вокруг нас. Там, где есть жизнь, там есть и экосистемы. А жизнь на Земле повсюду: и в толще океана на дне самых глубоких морских желобов, и в атмосфере на высоте нескольких десятков километров, и в глубоких пещерах, куда никогда не проникает луч света, и на поверхности ледников в Антарктиде и в высокой Арктике. Самая большая экосистема – биосфера, или экосфера, Земли. Она включает всю совокупность живых организмов планеты, взаимодействующих с неживой природой, и через нее проходит энергия Солнца, обеспечивая устойчивое равновесие биосферы.
Но далеко не все свойства экосистем можно охарактеризовать, изучая лишь их отдельные компоненты (высшие растения, животных, грибы, бактерии) или отдельные уровни организации (генный уровень, клеточный, или более высокий – системы организмов).
Только изучая все составляющие биоты в совокупности и с учетом средообразующих факторов можно получить полные и объективные сведения об экосистемах разного ранга и предсказать ход их развития, степень устойчивости к разрушающим факторам и способность к самовосстановлению при воздействии последних.
Экосистемы и являются специфическим объектом изучения общей экологии. Таким образом, общая экология — это наука об экосистемах, которые включают в себя живые организмы и неживое вещество, с которым эти организмы постоянно взаимодействуют . По определению Всеволода Анатольевича Радкевича (1998:7) "… Экология – это наука, исследующая закономерности жизнедеятельности организмов в их естественной среде, и с учетом изменений, которые вносит в эту среду деятельность человека…". Сходное, но более точное определение экологии дает Игорь Александрович Шилов (2001:9), трактуя ее "… как науку о закономерностях формирования, развития и устойчивости биологических систем разного ранга в их взаимоотношениях со средой…".
Следовательно, предметом ее исследований является макросистемы: популяции, биоценозы, экосистемы, и их динамика во времени и пространстве .
Термин экология (экос — дом, логос — учение, гр.) в науку ввел немецкий биолог Эрнест Геккель в 1886 году.
Слово "экология" образовано из двух греческих слов: "oicos", что означает дом, жилище, и "logos" — наука и дословно переводится как наука о доме, местообитании.
Экология — это наука об изучении взаимоотношений живых организмов с окружающей их средой.
Поскольку взаимодействие организмов между собой и окружающей их средой всегда системно, то есть всегда реализуется в форме некоторых систем взаимосвязей, поддерживающихся обменом вещества, энергии и информации, основным объектом исследования экологии являются экосистемы . Самой крупной в иерархии экосистем является биосфера . Учение о биосфере — это обширная область знания о функционировании и развитии биосферы, включающая в себя целый ряд научных направлений естественнонаучного и общественного профиля.
Предметом экологии является совокупность или структура связей между организмами и средой.
Исходя из приведенных выше понятий и направлений, следует, что задачи экологии весьма многообразны.
В общетеоретическом плане к ним относятся:
– разработка общей теории устойчивости экологических систем;
– изучение экологических механизмов адаптации к среде;
– исследование регуляции численности популяций;
Изучение биологического разнообразия и механизмов его поддержания;
Исследование продукционных процессов;
Исследование процессов, протекающих в биосфере, с целью поддержания ее устойчивости;
Моделирование состояния экосистем и глобальных биосферных процессов.
Основные прикладные задачи, которые экология должна решать в настоящее время, следующие:
– прогнозирование и оценка возможных отрицательных по следствий в окружающей природной среде под влиянием деятельности человека;
– улучшение качества окружающей природной среды;
– сохранение, воспроизводство и рациональное использование природных ресурсов;
– оптимизация инженерных, экономических, организационно-правовых, социальных и иных решений для обеспечения экологически безопасного устойчивого развития, в первую очередь в экологически наиболее неблагополучных районах.
Стратегической задачей экологии считается развитие теории взаимодействия природы и общества на основе нового взгляда, рассматривающего человеческое общество как неотъемлемую часть биосферы.
Таким образом, экология становится одной из важнейших наук будущего и, «возможно, само существование человека на нашей планете будет зависеть от ее прогресса» (Ф. Дре, 1976).
К экологии часто относят большое количество смежных отраслей знаний, главным образом из области охраны окружающей среды.
⇐ Предыдущая123456Следующая ⇒
Дата публикования: 2014-12-10; Прочитано: 527 | Нарушение авторского права страницы
Studopedia.org — Студопедия.Орг — 2014-2018 год.(0.002 с)…
Предмет и задачи экологии.
Экология – это наука о взаимоотношениях живых организмов между собой и окружающей их средой.
Как наука, экология возникла во второй половине 19 века, долгое время развивалась и во второй половине 20 века приобрела современные черты, очертила цели, задачи, основные принципы и положения.
Любая наука (и экология в том числе) обладает следующими обязательными признаками. Если они имеются, то можно говорить о существовании науки:
- Цели и задачи.
- Собственный объект и предмет исследования.
- Систему методов исследования
- Набор основополагающих теоретических представлений.
Цели и задачи экологии
Целью экологии является выяснение путей, с помощью которых вид сохраняется в постоянно меняющихся условиях среды . Сохранение и процветание вида заключается в поддержании оптимальной численности его популяции. Она достигается посредством наличия оптимальных связей с окружающей средой. Из окружающей среды в организмы поступает вещество, необходимое для строительства их тела, энергия, используемая для функционирования вида, выработки приспособлений, позволяющих ему комфортно существовать в условиях внешней среды. Из организмов во внешнюю среду поступают продукты жизнедеятельности и отмершие организмы, которые ей (внешней средой) утилизируются. Нарушение хотя бы одного из этих процессов ведёт к вымиранию вида, поэтому целью экологии и является изучение всех процессов, всех связей всех компонентов природных систем, позволяющих виду существовать в соотвествующей внешней среде. Цель эта весьма обширна, поэтому для её достижения решается ряд более конкретных задач:
- Изучение механизмов адаптации организма к среде,
- Исследование регуляции численности популяций,
- Познание биологического разнообразия и механизмов его поддержания,
- Исследование продукционных процессов,
- Изучение протекающих в биосфере процессов с целью поддержания ее устойчивости,
- Разработка общей теории устойчивости экосистем,
- Моделирование состояния экосистем и глобальных биосферных процессов.
Объект и предмет исследования экологии
Главным объектом исследования экологии являются экосистемы, т.е. единые природные комплексы, образованные живыми организмами и средой обитания. Кроме того, в область ее компетенции входит изучение отдельных видов организмов (организменный уровень), их популяций (популяционный уровень) и биосферы в целом (биосферный уровень). Это не противоречит сказанному, что объектом являются экосистемы, так как популяции и организмы изучаются не сами по себе, а как части экосистем, занимающие в них определённую нишу. Биосфера также является экосистемой глобального уровня. Так что можно повторить, что объектом исследования экологии является экосистема. Экосистема представляет собой любую взаимодействующую совокупность живых организмов и неживых компонентов природы на определённой территории. От отдельной лужи, кочки на болоте, до материка, природной зоны, биосферы в целом. То есть можно сказать, что вся наша биосфера состоит из бесчисленного множества экосистем различного размера, причём более мелкие экосистемы, входят в состав более крупных, те, в свою очередь, ещё более крупных и так далее.
Предметом исследования экологии является совокупность или структура связей между организмами и средой, а также между самими организмами.
Предметом экологии является совокупность связей между организмами и средой, рождаемость, смертность, внутривидовые отношения, потоки энергии, круговорот веществ. Главный объект изучения в экологии- экосистемы (единые природные комплексы, образованные живыми организмами и средой обитания).
Задачи экологии весьма многообразны. Их условно можно разделить на теоретические и прикладные.
К теоретическим задачам относятся:
1. Разработка общей теории устойчивости экологических систем.
2. Изучение экологических механизмов адаптации к среде.
3. Исследование регуляции численности популяции.
4. Изучение биологического разнообразия и механизмов его поддержания.
5. Исследование продукционных процессов.
6. Исследование процессов, протекающих в биосфере с целью поддержания ее устойчивости.
7. Моделирование состояния экосистем и глобальных биосферных процессов.
К прикладным задачам относят следующее:
1. Прогнозирование и оценка отрицательных последствий в окружающей природной среде под влиянием деятельности человека.
2. Улучшения качества окружающей природной среды.
3. Сохранение, воспроизводство и рациональное использование природных ресурсов.
4. Оптимизация инженерных, экономических, организационно-правовых, социальных и иных решений для обеспечения экономически безопасного устойчивого развития, в первую очередь в экологически наиболее неблагополучных районах.
Основные разделы экологии.
Структура экологии рассматривается с различных точек зрения, и единой системы пока не существует. Теоретической основой экологии является общая экология, которая включает ряд разделов:
1. Аутэкология (от греч. autos - сам) - раздел экологии, изучающий взаимоотношения организма с внешней средой, в основе которых лежат его морфофизиологические реакции на воздействия среды. С изучения этих реакций начинается любое экологическое исследование.
2. Демэкология (от греч. demos - народ) или популяционная экология изучает естественные группировки особей одного вида, то есть популяции - элементарные надорганизменные макросистемы. Важнейшая задача демэкологии - выяснение условий формирования популяции, а также внутрипопуляционных группировок и их взаимоотношений, структуры, динамики численности популяции.
3. Эйдэкология (от греческого eidos - образ, вид) , или экология видов, - наименее разработанный раздел современной экологии. Вид как уровень организации живой природы, как надорганизменная биологическая макросистема только начинает становиться объектом экологических исследований. В экологической науке в основе интеграции живых организмов в системы традиционно лежит следующая схема: особь (организм) - популяция - биогеоценоз (экосистема) - биосфера. Вид в этой схеме не нашел отражения. Таким образом, любая новая особь (организм) и популяция как представители конкретного вида одновременно входят в состав определенного биоценоза, то есть как бы имеют двойное подчинение. Эту вторую систему интеграции живой природы можно представить следующей схемой: особь - популяция - вид - биосфера.
4. Синэкология (от греч. syn - вместе) , или экология сообществ (биоцено- логия), изучает ассоциации популяций разных видов растений, животных и микроорганизмов, образующих биоценозы, их формирование и развитие, структуру, динамику, взаимодействия с физико-химическими факторами среды, энергетику, продуктивность и другие особенности. Базируясь на аут-, дем- и эйдэкологии, синэкология приобретает собственный четко выраженный характер. Синэкологические исследования направлены на изучение взаимоотношений популяций, сообществ и экосистем со средой.
Между разделами и направлениями экологии существуют тесная взаимосвязь.
С точки зрения объектов исследования экологию делят на экологию растений , животных, микроорганизмов, человека и т. д. Разделение это искусственное. Искусственный разрыв между этими науками сохраняется и в настоящее время, однако предпринимаются попытки к их объединению.
Современная наука не ограничивается только рамками биологической дисциплины. Актуальность и многогранность возникшей проблемы, вызванной обострением экологической обстановки привела к экологизации многих естественных, технических и гуманитарных наук. На стыке экологии с другими отраслями продолжается развитие новых направлений: инженерная экология, геоэкология, математическая, сельскохозяйственная, космическая и т. д.
Т.о. экология связана с биологическими науками, с небиологическими науками, социальными.
Методы экологии
- полевые исследования.
- камеральная обработка (с помощью аппаратуры)
- математические методы (статистические)
4. моделирование (Пример: не учли местные особенности речного стока рек Амударьи и Сырдарьи, не смоделировали ситуацию, в итоге существует проблема Аральского моря);
5. прогнозирование (так известно, что мировых запасов Земли осталось [при сохранении нынешних темпов использования ресурсов]: нефть, газ - 85-80 лет; каменный уголь - 140 лет; медь - 64 года; серебра - 29 лет; редкоземельные металлы - 45-60 лет; железная руда).
