Экология является теоретическим фундаментом

Обновлено: 27.04.2024

Экология – этонаука о взаимоотношениях организмов между собой и окружающей средой. Термин «экология» был введён в 1866 году Эрнстом Геккелем. Термин этот происходит от греческого «эйкос» - дом и «логос» - учение.

Экологию делят на 3 большие раздела:

1. аутэкология ( греч. «аутос» - сам). Экологию особей.

2. демэкология ( греч. «демос» - народ. Экологию популяций.

3. синэкология (греч. син. –вместе). Экологию сообществ.

1. Аут/о/экология изучает взаимоотношения особей с окружающей средой. То есть воздействие света, температуры, влажности, газового состава атмосферы, и др. показателей окружающей среды на размеры тела, газообмен, поведение и другие особенности экологии какой либо особи..

2. Демэкологияисследует взаимоотношения популяций со средой, изучает миграции, смертность, рождаемость, плотность населения, и размещение по территории видов и популяций. Анализируется их половая и возрастная структура.

Вид– совокупность особей, способных к скрещиванию с образованием плодородного потомства, обладающих рядом общих морфолого-физических признаков и населяющих определённый ареал.

Популяция– совокупность особей одного вида, занимающих определённую территорию и обменивающаяся генетической информацией.

3. Синэкология – раздел экологии, изучающий сообщества организмов, биоценозы и экосистемы. Здесь изучаются отношения между особями разных видов и между ними и средой, между хищниками и жертвой, паразитами и хозяевами.

Биоценоз – это совокупность всех живых организмов на определённой территории. А совокупность всех экологических факторов их местообитания – это биотоп(почва, овраг, ручей, камни).

Биоценоз и занимаемое им пространство (биотоп) образуютбиогеоценоз.Это совместное функционирование биологических сообществ и неживой среды можно назвать иэкосистемой.

Экосистема – совместное функционирование живой и неживой природы. Экосистема и биоценоз понятия близкие, но не тождественные.

Экосистема – понятие безразмерное ( это и капля воды с ее микробным населением и космическая станция и болото, и сооружение для биологической очистки воды).

Биогеоценозы сугубо наземные образования. Они имеют чёткие границы (лесные, степные, болотные, тундровые и др.). Биогеоценозы земного шара образуют биосферу –земную оболочку, населенную живыми существами.

Изучение всех этих систем (биоценоз, биогеоценоз, экосистема, биосфера) входит в задачи синэкологии.

Предмет и задачи, общая и частная экология.

Предметомисследования экологии является организм (или организмы) и его взаимоотношения с окружающей средой.

Задачи экологии.1. Изучение численности и особенностей распространения живых существ. 2. Изучение взаимоотношений между особями одного и разных видов. 3. Изучение роли организмов в круговороте веществ и в преобразовании энергии.

4. Изучение влияния организмов на неживую природу.

5. Изучение строения биосферы и ее частей.

Экология делится на общую и частную

- Общая экология изучает основные принципы функционирования жизни и факторы на них влияющие. То есть влияние на животных, растения, грибы, лишайники и прокариотическтие организмы (бактерии) температуры, света, влажности, друг друга. Это учение о популяциях, биогеоценозах, изучение взаимодействия человека и окружающей среды.

- Частная экология изучает взаимодействие со средой одного вида или группы видов. Например, экология рыб, птиц, ондатры, волка. Эта экология изучает территориальное распределение, численность, образ жизни, миграции, питание, размножение, болезни, смертность, динамику численности, врагов, паразитов, значение для человека отдельных видов или групп растений, животных, грибов, бактерий.

3. Смежные с экологий науки:

Экология – законнорожденный ребенок биологии и образно говоря почти все биологические дисциплины, являются ее законными братьями и сестрами. Среди них следующие:




1. Систематика – изучает классификацию организмов;

2. Морфология – изучает форму, структуру, строение организма;

3. Физиология – изучает функции: дыхание, питание и кровообращение;

4. Генетика – наследственность организма;

5. Биогеография – распространённость организмов;

6. Этология – поведение;

7. Эволюция – история организмов.

Экология же изучает образ жизни, который сложился при участии или под влиянием всех этих дисциплин. Так, например, если медведь осенью физиологически готовится к спячке, то меняется и его образ жизни: экология. Он активнее охотится на копытных, отыскивает логово, путает следы, поедает поросль молодых елочек для очистки кишечника и т.д.

Связана экология и с биохимией, географией, почвоведением (экология почв, экологическая география). И, конечно же, неразрывно связана экология с охраной окружающей среды.

История экологии.

Первые экологические знания были изложены в Ветхом завете Библии, написанном около 4 тыс. лет назад. В первой главе книги «Бытие» содержалась последовательность сотворения Вселенной, создания растительности животных и человека. Все известные в то время животные были разделены на чистых (пригодных в пищу) и на нечистых (не пригодных в пищу). В Библии было упомянуто 80 таксонов растений и 120 таксонов животных.

В древней Индии в середине 1 тысячелетия до Р.Х. элементы экологии были изложены в древней книге индусов «Бхагавата прана». Там, например, указывалось на причинно-следственную связь между поведением крыс и заболеваемостью людей чумой: «Брось свой дом, когда крыса падает с крыши, прыгает, как пьяная по полу и падает мертвой – ибо тогда, наверное, близка чума».

«Отец всех наук» грек Аристотель (384-322 до Р.Х.) описал 454 вида животных. Он разделил их на ночных и дневных, травоядных и всеядных, свирепых и робких и т.д. Он писал о миграциях рыб, о перелетах птиц, о паразитизме кукушек и других экологических явлениях.

Ученик Аристотеля Теофраст(371-280 до Р.Х.) «отец ботаники» – описал около 1000 видов растений. Он связывал их произрастание с особенностями почвы и климата.

Римский ученый и государственный деятель Гай Плиний Старший (234-79) автор «Естественной истории» в 37 книгах. Его исследования были посвящены зоологии, ботанике, сельскому и лесному хозяйству. Несмотря на то, что этот капитальный труд изобиловал фантастическими рассказами и небылицами, он до конца 17 века использовался как источник знаний о природе.

В средние века многократно переписывались и переиздавались труды Аристотеля и Плиния. Сочинения Аристотеля обрели вторую жизнь, поскольку были признаны христианской церковью.

Одним из наиболее известных зоологов и экологов Средних веков был германский король, а затем император «Священной римской империи» Фридрих II Гогенштауфен (1194-1250) он очень глубоко изучал птиц. Он описал пневматичность костей птиц, копчиковую железу, описал строение их гортани и легких. Писал о питании, линьке и размножении птиц. Фридрих II впервые обратил внимание на географическую изменчивость птиц и по сути дела открыл экологический закон названный впоследствии именем Бергмана (1847) об увеличении размеров тела с продвижением животного на север.

В 16 веке начались великие географические открытия. Привозимые из далеких стран коллекции требовали нового осмысления и описания. Одним из ученых обобщивших этот новый экологический материал оказался швейцарский ученый Конрад Геснер (1516-1565). Он написал пятитомную историю животных, описав в каждом из томов млекопитающих, птиц, рыб и беспозвоночных. В этих книгах было много наивных и недостоверных рассказов моряков и путешественников. Но главным было то, что К. Геснер первый обобщил сведения о животных накопившиеся за 2 тысячи лет после Аристотеля. Он писал о съедобных и ядовитых животных об их «внутреннем и внешнем устройстве» о болезнях. Книги эти имели экологическую ориентацию и были посвящены врачам, пастухам, художникам, и поварам.

В 1693 г. англичанин Джон Рей (1627-1705) предложил понятие вида не менее удачное, чем современное. Видом он назвал «совокупность тождественных друг другу организмов, способных давать подобное себе потомство».

В XVIII веке Карл Линней (1707-1778) разработал и внедрил принцип бинарной номенклатуры живых организмов, описал 4208 видов животных, дал название 10000 видов растений.

Обширные биологические исследования в России начали проводиться с XVIII века. Биологи С.П. Крашенинников (1713-1755), Г.В. Стеллер (1709-1766), И.Г. Гмелин (1709-1755), И.И. Лепехин (1740-1802) изучали животный мир Сибири и Камчатки, экологию рыб, млекопитающих, флору этих территории.

Наш соотечественник Петр Симон Паллас (1741-1811) возглавлял научные экс­педиции Петербургской академии наук в Поволжье, на Урал и в Южную Сибирь. Он опубликовал колоссальный труд «Зоогеография Азиатской России» и другие работы, где описал множество новых видов животных, таких как колонка, зайца русака, большого суслика и даже ланцетника. Паллас, впервые дал изображение последователь­ных связей животных в виде родословного дерева; однако, он считал, что причина этой взаимосвязи заключается в том, что все организмы были созданы единым творцом – Богом.

Первым российским экологом считается профессор Московского университета Карл Францевич Рулье (1814-1854). В 1852 г. он прочитал три первые публичные лекции по экологии на тему «Жизнь животных по отношению к внешним условиям» Он разрабатывал науку палеоэкологию. Пытался доказать причинную зависимость эволюции живых форм от изменения среды их обитания. Рулье поставил проблемы изменчивости, адаптации, миграций, ввел понятие влияния человека на природу а также понятие стации, как места обитания организма. От­ношение Рулье к научным экологическим исследованиям актуально и сегодня: «по­дойди к луже, изучи жизнь растений и животных в ней обитающих в постепенном развитии и взаимно перекрещивающихся отношениях и ты для науки сделаешь больше, нежели многие путешественники».

Большое влияние на развитие экологических исследований оказал труд Чарльза Дарвина (1809-1882) «Происхождение видов путем естественного отбора» (1859). Созданное им эволюционное учение в значительной мере базировалось на | экологических факторах и закономерностях. Это теория естественного отбора, борь­бы за существование, внутривидовой и межвидовой конкуренции, возникновения адаптации.

В XX веке бурное развитие экологической науки связано со многими именами славных исследователей и в первую очередь с именем Владимира Ивановича Вер­надского. Этот естествоиспытатель был основоположником биогеохимии и учения о биосфере. Совокупность живых организмов в биосфере он назвал живым веществом. Живое вещество, трансформируя солнечное излучение, вовлекает неорганическую материю в непрерывный круговорот. Биосфера, по Вернадскому, под влиянием научных достижений и человеческого труда постепенно переходит в новое состояние - ноосферу или сферу разума.

Вопросы частной и общей экологии в последние десятилетия рассматривали многие ученые. Экологией растений занимались В.Б. Мак-Дуголла (1935), Г.И.Поплавский (1948), В.В.Алехин, Л.В.Кудряшов, В.С.Говорухин (1961); экологией животных Д.Н.Кашкаров (1945), Н.П. Наумов (1963), А.Н.Формозов (1969), В.В.Яхонтов (1969), Г.В.Никольский (1974). Из учебных пособий по экологии, прошедших проверку временем, можно назвать работы Ю.Одума (1975), Р.Дажо (1975), Ф. Дре (1976), Г.А.Новикова (1979), Н.М.Черновой, А.М.Быловой (1988), И.А.Шилова (1998)


Пособие содержит все вопросы экзаменационных билетов по учебной дисциплине «Экология». Доступность изложения, актуальность информации, максимальная информативность, учитывая небольшой формат пособия, – все это делает шпаргалку незаменимым подспорьем при подготовке к сдаче экзамена.

Оглавление

  • 1. Экология как наука. Предмет и задачи экологии
  • 2. История развития экологии
  • 3. место экологии в системе естественных наук
  • 4. Экологическое образование, воспитание и культура
  • 5. Экологическое мировоззрение
  • 6. Основные виды антропогенных воздействий на биосферу
  • 7. Экологический кризис
  • 8. Участие России в международном экологическом сотрудничестве

Приведённый ознакомительный фрагмент книги Экология. Шпаргалка предоставлен нашим книжным партнёром — компанией ЛитРес.

1. Экология как наука. Предмет и задачи экологии

Экология — наука о взаимоотношениях и взаимодействии между различными живыми существами и окружающей их средой, об обмене веществ и потоках энергии, которые делают возможной жизнь на Земле, и о приспособлениях организмов к изменяющимся условиям существования (В. Лархер, 1978 г.). Термин «экология» (от гр. слов oicos — «дом, убежище», logos — «наука») был впервые предложен биологом-дарвинистом Э. Геккелем в 1866 г.

Предмет экологии — изучение совокупности или структуры связей между организмами и природной средой. Главным объектом изучения экологии являются экологические системы (природные комплексы живых организмов и среда их обитания). Кроме них, данная наука занимается изучением организменного, популяционно-видового и биосферного уровней.

Основная часть экологии как биологической науки — общая экология (или биоэкология), изучающая общие закономерности взаимоотношений живых организмов и среды.

Выделяют следующие основные разделы экологии:

1) аутэкология, или экология особей, занимающаяся исследованием индивидуальных связей отдельного организма (вида, особи) с его природной средой;

2) демэкология, или популяционная экология, изучающая динамику и структуру популяций отдельных видов;

3) синэкология, или экология сообществ, которая изучает взаимодействие популяций, сообществ и экосистем с окружающей средой.

В зависимости от временного фактора в экологии выделяют историческую и эволюционную экологию. Кроме этого, различают экологию микроорганизмов, экологию растений и экологию животных. Экологическими проблемами планеты занимается глобальная экология; объект ее изучения — биосфера.

Задачи теоретической экологии (В. И. Коровкин, 2003 г.):

1) разработка общей теории устойчивости экологических систем;

2) изучение экологических механизмов адаптации к среде;

3) исследование регуляции численности популяций;

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.

Задачи прикладной экологии:

1) прогнозирование и оценка возможных отрицательных последствий в окружающей природной среде под влиянием деятельности человека;

2) улучшение качества окружающей природной среды;

3) сохранение, воспроизводство и рациональное использование природных ресурсов;

4) оптимизация инженерных, экономических, организационно-правовых, социальных и иных решений для обеспечения наиболее экологически неблагополучных районах.

Экология как наука, современные направления ее развития. Предмет, задачи и основные понятия экологии. Краткая история экологического знания. Экологизация современной науки.

Среда обитания. Экологические факторы среды обитания, их классификация. Основные законы экологии – закон минимума, закон толерантности, законы экологии Б. Коммонера.

Понятие о биосфере. Строение и границы биосферы. Краткая история развития знаний о биосфере. Учение о биосфере и ноосфере В.И. Вернадского. Живое вещество. Круговорот веществ в биосфере.

Взаимоотношения организмов и среды обитания. Развитие взаимоотношений человека в биосфере.

Экологические проблемы России. Глобальные экологические проблемы. Экологическое образование, его цели и задачи. Непрерывность и междисциплинарность экологического образования.

Экология – сравнительно «молодая» наука. Буквально этот термин, происходящий от греческих слов «ойкос» – дом, жилище и «логос» – наука, означает наука о доме, местообитании.

Существует много определений экологии как науки, однако подавляющее большинство современных исследователей считает, что экология – это наука о взаимоотношениях живых организмов, условий среды их обитания и всех функциональных процессов, делающих среду пригодной для жизни.

В настоящее время значение экологии и спектр изучаемых ею проблем очень велики. В зависимости от решаемых задач и изучаемых объектов выделяют общую (классическую) экологию, специальную (биологическую) экологию, прикладную и глобальную экологию.

Общая экология изучает законы и механизмы формирования структуры, функционирования и эволюции экосистем на основе таких свойств экосистемы как продуктивность, устойчивость, круговорота вещества и энергии. Она является теоретической основой для всех остальных разделов экологии.

Предметом специальной экологии является приложение законов общей экологии к определенной группе живых организмов и различным типам местообитаний. В соответствии с этим выделяют экологию животных, экологию растений, экологию микроорганизмов, (рассматривая еще более подробно - экологию птиц, рыб и т.д.); по типам местообитаний – экологию суши, экологию моря, экологию пресных вод и т.д.

Прикладная экология изучает способы уменьшения отрицательного влияния хозяйственной деятельности человека на природу и его здоровье. Она разделяется на промышленную, сельскохозяйственную, медицинскую, космическую и т.д.

Глобальная экология ориентирована на урегулирование взаимоотношений человечества как биологического вида, живущего на Земле и подвергающего ее негативным воздействиям, с окружающей средой с целью ее сохранения в пределах всей биосферы. Она предусматривает осуществление тесного межгосударственного сотрудничества не только в области охраны окружающей среды, но и социально-экономического сотрудничества и координации действий.

Предметом исследования экологии в целом является организация и функционирование живых систем более сложных, чем организм (в отличие от биологии, например), называемых экологическими системами или просто экосистемы.

Экосистема – это совокупность совместно обитающих разных видов организмов и условий их существования, находящихся в закономерной взаимосвязи друг с другом. Различают естественные (природные), формирующиеся под влиянием природных факторов, и антропогенные (искусственные), создаваемые человеком в процессе хозяйственной деятельности. Экосистемами являются, например, участок леса, муравейник, территория фермы, кабина космического корабля и т.д. Выделяют микроэкосистемы (например, ствол гниющего дерева), мезоэкосистемы (лес, пруд и т.п.) и макроэкосистемы (океан, континент и т.п.). Экосистема – это также безразмерная устойчивая система живых и неживых компонентов, в которой совершается внешний и внутренний круговорот вещества и энергии.

Рассмотрим другие важные понятия экологии. Популяцией (от лат. populus – народ) называется группа организмов, относящихся к одному виду и занимающих определенную область – ареал. Сообщество – это система взаимодействующих, дифференцированных по экологическим нишам, часто конкурирующих друг с другом видов. Выделяют сообщества растений (фитоценоз), животных (зооценоз) и микроорганизмов (микробиоценоз). Биогеоценоз – это однородная экосистема (участок леса, луга, степи), для которой характерно наличие участка суши (пространства) с практически равномерно распределенными по нему условиями жизни и населяющими его организмами.




Самой крупной экосистемой, предельной по размерам и масштабам, (глобальная экосистема), является биосфера – активная оболочка Земли, включающую все живые организмы Земли и находящуюся во взаимодействии с неживой средой (химической и физической) нашей планеты, с которой они составляют единое целое.

Одним из важнейших понятий экологии является среда обитания. Среда – это совокупность факторов и элементов, воздействующих на организм в месте его обитания.

Экологический фактор – это элемент среды, оказывающий прямое влияние на живой организм хотя бы на одной из стадий индивидуального развития. Все экологические факторы условно разделяют на биотические, абиотические и антропогенные.

Биотические факторы – это все возможные влияния, которые испытывает живой организм со стороны окружающих его живых существ. Действие их может быть как прямым (непосредственное взаимодействие особей между собой), так и косвенным (выделение растениями кислорода, необходимого для жизни других организмов).

Абиотические факторы – это все влияющие на организм элементы неживой природы (температура, свет, влажность, состав воздуха, воды, почвы, естественный радиационный фон Земли и др.). Важнейшими абиотическими факторами являются солнечное излучение, от которого зависит фотосинтез, создание биомассы растениями, от наличия которой зависит жизнь на Земле, а также вода.

Антропогенные – это факторы, определяющиеся активным воздействием человека на природу. Деятельность человека может оказывать на природу как прямое, так и косвенное воздействие. К прямому воздействию относят потребление, размножение и расселение человеком как отдельных видов животных и растений, так и создание целых биоценозов. Косвенное воздействие осуществляется путем изменения среды обитания организмов: климата, режима рек, состояния земель и т.д.

Основные законы экологии:

Не все экологические факторы: свет, влажность, наличие солей, обеспеченность биогенными элементами и т.д. – одинаково важны для успешного выживания организма.

Идея о том, что выносливость организма определяется самым слабым звеном среди всех его потребностей, впервые была высказана К. Либихом в 1840 году. Он сформулировал принцип, который известен как закон минимума Либиха: «Веществом, находящимся в минимуме, управляется урожай и определяется величина и устойчивость последнего во времени».

Современная трактовка этого закона звучит следующим образом:

Закон минимума Либиха – существование и выносливость организмов определяются самым слабым звеном в цепи их экологических потребностей. Согласно этому закону величина урожая определяется количеством в почве того из элементов питания, потребность в котором удовлетворяется меньше всего. По мере его повышения урожай будет возрастать пропорционально вносимым дозам до тех пор, пока содержание другого вещества не окажется минимальным.

В 1913 г. В. Шелфорд сформулировал принцип о лимитирующем влиянии максимума наравне с минимумом как «закон толерантности».

Закон толерантности – существование вида определяется лимитирующими факторами, находящимися не только в минимуме, но и в максимуме. Диапазон между двумя величинами составляет пределы толерантности (терпимости, выносливости) в которых организм нормально реагирует на влияние среды.

Законы Одума являются дополнение к закону толерантности Шелфорда:

1) Организмы могут иметь широкий диапазон толерантности в отношении одного экологического фактора и узкий в отношении другого.

2) Организмы с широким диапазоном толерантности в отношении всех экологических факторов наиболее распространены.

3) Если условия по какому-либо экологическому фактору не оптимальны, то диапазон толерантности может сузиться и в отношении других факторов.

4) Многие факторы среды могут стать лимитирующими в критические периоды жизни организмов, особенно в период размножения. Например, зона толерантности у молодых организмов ¢уже, чем у более зрелых.

Законы Коммонера: 1. Все связано со всем.

2. Все должно куда-то деваться.

3. Природа знает лучше.

4. За все нужно платить.

Кроме вышеперечисленных, существуют и другие важные для экологии законы и принципы, такие как закон бумеранга, закон незаменимости биосферы, закон шагреневой кожи, принцип генетической переадаптации, принцип сохранения упорядоченности и др.

Учение о биосфере (опубликовано Вернадским в 1926 г.) было продолжением и распространением идей В.В. Докучаева, который показал зависимость процессов почвообразования не только от климата, но и от совокупного влияния растительных и животных организмов. Однако, следует отметить, что сам термин был введен австрийским геологом Э.Зюссом еще в 1875 году, при этом биосфера определялась как пространство, заполненное жизнью.

Значение учения о биосфере Вернадского для экологии определяется тем, что биосфера представляет собой высший уровень взаимодействия живого и неживого и является совокупностью экосистем.

Биосфера – нижняя часть атмосферы, вся гидросфера и верхняя часть литосферы, населенные живыми организмами, «область существования живого вещества» (В.И. Вернадский); самая крупная экосистема Земли. Толщина биосферы по разным данным составляет от 20 до 40 км, но основная масса живого вещества сконцентрирована в приповерхностном слое толщиной 50-100 м. В атмосфере верхние границы жизни определяются озоновым экраном – тонким слоем озона на высоте 16-20 км. Океан населен жизнью целиком до дна самых глубоких впадин в 10-11 км. В твердую часть Земли жизнь проникает до 3 км (бактерии в нефтяных месторождениях).

Биосфера включает как область распространения живого вещества и живых существ, так и само это вещество. Биосфера возникла 3,5-4,5 млрд. лет назад. Биосфера – это не простое сочетание абиотической области распространения живого вещества и живых существ, а их тесное взаимодействие. Как живое вещество есть «функция биосферы», так и биосфера есть результат развития живого вещества как планетарного явления, служащего могучей биологической силой, связанной с другим веществом биосферы биогенной миграцией атомов.

Живое вещество – совокупность тел живых организмов, населяющих Землю, вне зависимости от их систематической принадлежности. Общая масса живого вещества оценивается величиной (2,4-3,6) . 10 12 тонн. Вернадский неоднократно указывал на то, что живое вещество неотделимо от биосферы, является ее функцией и одновременно «одной из самых могущественных геохимических сил нашей планеты». Живое вещество представляет собой неразрывное молекулярно-биохимическое единство, системное целое с характерными для каждой геологической эпохи чертами. Уничтожение видов живого человеком может нарушить ныне имеющееся единство, что приведет к резкому изменению молекулярно-биохимических свойств живого вещества и невозможности существования многих ныне процветающих высокоорганизованных видов, в том числе, весьма вероятно, и самого человека. Отсюда важность сохранения видов и в целом живого вещества современного геологического периода времени.

Вернадский определил биосферу как термодинамическую оболочку с температурой от +50° до –50° и давлением около 1 атм. Эти условия составляют границы жизни для большинства организмов. Все живые организмы образуют биомассу планеты и составляют около 0,01% массы земной коры, но несмотря на незначительную общую биомассу деятельностью живых организмов обусловлены химический состав атмосферы, концентрация солей в гидросфере, формирование почвенного слоя и горных пород в литосфере.

Главная функция биосферы заключается в обеспечении круговорота химических элементов и осуществляется при участии всех населяющих планету организмов. Химические вещества циркулируют между почвой, атмосферой, гидросферой и живыми организмами. Используя неорганические вещества, зеленые растения за счет энергии солнца создают органические вещества, которые другими живыми существами гетеротрофами и деструкторами) разрушаются с тем, чтобы продукты этого разрушения были использованы растениями для новых органических синтезов.

Анализ экологической ситуации в нашей стране содержится в ежегодном исследовании, которое называется «Государственный доклад о состоянии окружающей природной среды Российской Федерации».

Экологическая ситуация в России сейчас определяется такими негативными тенденциями, как превалирование природоемких отраслей народного хозяйства, несовершенство технологий, сырьевая ориентация экспорта, остаточный принцип финансирования природоохранных мероприятий и программ экологического профиля. В последнее время экологические проблемы обострились из-за вероятности аварий и катастроф техногенного характера, нарушения норм охраны окружающей среды, растущей социальной напряженности в обществе, продолжающегося износа производственных фондов и пр. Общее сокращение производства не привело к уменьшению антропогенного давления на природную среду. Наоборот, нарастает заброшенность, «замусоривание» территорий. Некоторое снижение уровня выбросов и сбросов от промышленных предприятий компенсируется увеличением количества «залповых» выбросов в результате аварий, усиления транспортного типа загрязнения.

В современной России экологические катастрофы становятся неизбежными и вследствие изношенности основных производственных фондов.

Экологический кризис – ситуация, возникающая в результате катастрофических природных (извержение вулкана, землетрясение, наводнение, пожар, эрозия) и антропогенных факторов.

Экологическая катастрофа – природная аномалия (длительная засуха, наводнение, массовый мор скота) или техногенная катастрофа, приводящие к неблагоприятным экологическим последствиям и, как правило, к массовой гибели живых организмов.

«Экологическая обстановка в России крайне неоднородна. С одной стороны, из 17 млн.кв.км российской территории около 50% по международным стандартам квалифицируются как практически не подвергшиеся существенным хозяйственным воз­действиям. Это, прежде всего, регионы Сибири, Дальнего Востока, Арктики и Субарктики (включая и Ев­ропейскую часть). Расположенные здесь экосистемы представля­ют исключительную ценность для биосферы Земли.

С другой стороны, около 15% российской территории,накоторых проживает две трети населения страны, характеризуют­ся как экологически неблагополучные. Такие районы расположе­ны прежде всего в Европейской части России, на Урале, приу­рочены к местам размещения промышленных агломераций и мощных добывающих предприятий Сибири и Дальнего Востока. Естествен­но, именно на этой части территории наибольшая плотность на­селения, размещены основные промышленные предприятия и наи­более развито сельскохозяйственное производство. Здесь естественные экосистемы в значительной мере разрушены челове­ком, в весьма существенной степени редуцированы и не справ­ляются с антропогенным потоком загрязнений при его современ­ном объеме.

Остающиеся примерно 35% территории испытали негативное влияние хозяйства, но при этом расположенные нанихэкосистемы, вполне сохранили жизнеспособность и потенциал, необходимый для полной компенсации комплекса ло­кальных и региональных антропогенных воздействий.» (Из доклада «Состояние окружающей среды в Российской Федерации и перспективы устойчивого развития» В.И.Данилов-Данильян)

В развитии экологической ситуации на территории нашей страны имеются весьма поучительные примеры, когда следствием бездумного, недопустимо безответственного отношения к природе является гибель целой территории.

· Учёных, оказавших наибольшее влияние на становление науки экология.

· умению оценивать информацию экологического характера;

· осознавать вклад учёных в развитие экологии и становлении экологии как науки.

· находить и использовать информацию экологического характера.

Существует целый ряд проблем, которые являются общими для всех людей вне зависимости от государственной, национальной или социальной принадлежности:

• дефицит и качество питьевой воды,

• загрязнение воздуха и глобальное потепление,

• распространение опасных заболеваний,

• деградация почв и нехватка продовольственных ресурсов,

• кислотные дожди и разрушение озонового экрана,

• утрата ценных видов организмов и массовое размножение вредителей,

• сокращение площади лесов и наступление пустынь,

• промышленные аварии, радиация,

• гибель малых рек, потери природы в зонах военных действий.

Эти вопросы рассматривает и изучает наука экология. Как наука она сформировалась в рамках биологии.

Экология(от греч. «ойкос» – дом, жилище и «логос» – слово, учение) – это наука о взаимосвязях живых ор­ганизмов и их сообществ между собой и средой их обитания, а также о структуре и функционировании надорганизменных систем.


Само название «экология» предложил выдающийся немецкий биолог Эрнст Ге́ккельв 1866 году (рис. 1).

Основные задачи экологии:

- выявление взаимосвязей между организмами, их сообществами и условиями среды обитания;

- изучение структуры и закономерностей функционирования сообществ организмов;

- наблюдение за изменениями в отдельных эко­системах и в биосфере в целом, прогнозирование ихпоследствий;

- создание базы данных и разработка рекоменда­ций для экологически безопасного планирования хозяйственной деятельности человека;

- применение экологических знаний в деле охра­ны окружающей среды и рационального использова­ния природных ресурсов.

Следовательно, предметом экологии является:

- разнообразие и структура взаимосвязей между ор­ганизмами, их сообществами и средой обитания;

- состав и закономерности функционирования сообществ организмов: популяций, биоценозов, био­геоценозов, биосферы.

Экология изучает системы уровня выше отдельного организма. Основные объекты ее изучения – это популяция, экосистема, биосфера.

Основные разделы экологии:

1) фундаментальная экология;

2) социальная экология;

3) прикладная экология.

Фундаментальную (общую) экологию подразделяют по уровням организации жизни на Земле:

1) аутэкология – экология организмов изучает взаимоотношения организмов разной степени сложности с окружающей̆ средой. Предметом аутоэкологии является изучение питания, размножения, миграций, местообитаний отдельных видов животных и растений.

2) демэкология – или популяционная экология изучает закономерности группы особей одного вида — популяции.

3) синэкология – экология сообществ изучает организацию и функционирование природных сообществ (биоценозов) — совокупностей̆ популяций различных видов растений, животных и микроорганизмов, населяющих определенную территорию.

4) биосферная экология изучает функционирование и развитие экосистем Земли.

Фундаментальная или общая экология изучает всю живую природу в целом.

Современная экология – комплексная междисциплинарная наука, познающая устойчивости жизни на всех уровнях её организации. Экология – научная основа грамотного взаимоотношения общества и природы, рационального использования природных богатств, поддержания жизни на Земле.

Достижения экологии служат фундаментом для решения актуальных задач современности

Основная цель экологии вывести человечество из глобального экологического кризиса на путь устойчивого развития, при котором будет достигнуто удовлетворение жизненных потребностей нынешнего поколения без лишения такой возможности будущих поколении.

Социальная экология изучает взаимосвязи человеческого общества с природой.




Прикладная экология – основа рационального природопользования и охраны природы.

Географическая экология (геоэкология) изучаюет экологические закономерности географических процессов в экосистемах высоких уровней иерархии (суши, морских и пресных вод, высокогорий и др.); сюда же относится и геохимическая экология.

Методы исследований.

Современная экология располагает широким набором методов исследования. Основными являются:

• Метод наблюдения и описания заключается в сборе и описании фактов.

• Метод измерений использует измерения характеристик объектов.

• Сравнительный метод основан на анализе сходства и различий изучаемых объектов.

• Исторический метод изучает ход развития исследуемого объекта.

Экология, как и любая другая наука, использует разнообразные методы исследований: общие методы, которые нашли свое применение во многих науках, и специфические, которые обычно используются только в экологии (рис. 2).


К общим методамэкологических исследований относятся: химические,физические,биологические,метод индикации и др.

Специфические методыэкологии можно разделить на две группы: полевые и лабораторные.

Полевые методы предполагают изучение экологических явлений непосредственно в природе. Полевые методы, в свою очередь, могут быть маршрутными, стационарными, описательными и экспериментальными.

Лабораторные методыдают возможность изучить влияние комплекса факторов моделированной в лабораторных условиях среды на естественные или моделированные биологические системы и получить приблизительные результаты. Выводы, полученные в лабораторном экологическом эксперименте, требуют обязательной проверки в природе.

В последнее время широкое распространение получил метод моделирования экологических явлений в природе и обществе. 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.

В структуре современной экологии выделяют следующие направления:

♦ глобальная экология (основным объектом изучения является биосфера как глобальная экосистема);

♦ экология человека (рассматривается взаимодействие человека как биосоциального существа с окружающей средой);

♦ социальная экология (изучаются взаимоотношения в системе «человеческое общество – природа»);

♦ урбоэкология (экология города), наука о взаимодействии человека и окружающей городской среды;

♦ прикладная экология (инженерная, медицинская, агроэкология, строительная и др.).

В последние годы сформировалось новое направление – экологическая безопасность – это состояние защищенности природной среды и жизненно важных интересов человека от возможного негативного воздействия хозяйственной и иной деятельности, чрезвычайных ситуаций природного и техногенного характера, их последствий (Закон «Об охране окружающей среды»).

Таким образом, экология как наука основана на разных разделах биологии (физиологии, генетике, биофизике, зоологии, ботанике и др.) и связана с другими науками (например, с физикой, химией, географией, психологией, педагогикой, правом). Только на основе интеграции этих дисциплин возможно преодолеть технократическую парадигму мышления, выработать новый тип экологического сознания, мышление, коренным образом меняющее поведение людей по отношению к природе.

Эколо́гия (от др.-греч. οἶκος — обиталище, жилище, дом, имущество и λόγος — понятие, учение, наука) — наука о взаимодействиях живых организмов и их сообществ между собой и с окружающей средой. Термин впервые предложил немецкий биолог Эрнст Геккель в 1866 году в книге «Общая морфология организмов» («Generelle Morphologie der Organismen»).



Содержание

Определения



Современное значение понятия экология имеет более широкое значение, чем в первые десятилетия развития этой науки. В настоящее время чаще всего под экологическими вопросами ошибочно понимаются, прежде всего, вопросы охраны окружающей среды. Во многом такое смещение смысла произошло благодаря всё более ощутимым последствиям влияния человека на окружающую среду, однако необходимо разделять понятия ecological («относящееся к науке экологии») и environmental («относящееся к окружающей среде»). Всеобщее внимание к экологии повлекло за собой расширение первоначально довольно чётко обозначенной Эрнстом Геккелем области знаний (исключительно биологических) на другие естественнонаучные и даже гуманитарные науки.

Классическое определение экологии [1] : наука, изучающая взаимоотношения живой и неживой природы.

Второе определение дано на 5-м Международном экологическом конгрессе (1990) с целью противодействия размыванию понятия экологии, наблюдаемому в настоящее время. Однако это определение полностью исключает из компетенции экологии как науки аутэкологию (см. ниже), что в корне неверно.

Вот некоторые возможные определения науки «экология»:

  • Экология — познание экономики природы, одновременное исследование всех взаимоотношений живого с органическими и неорганическими компонентами окружающей среды… Одним словом, экология — это наука, изучающая все сложные взаимосвязи в природе, рассматриваемые Дарвином как условия борьбы за существование. [2]
  • Экология — биологическая наука, которая исследует структуру и функционирование систем надорганизменного уровня (популяции, сообщества, экосистемы) в пространстве и времени, в естественных и изменённых человеком условиях.
  • Экология — наука об окружающей среде и происходящих в ней процессах

Сложности определения экологии

  • Неопределённость границ дисциплин и взаимоотношения со смежными дисциплинами
  • Неустоявшиеся представления о структуре дисциплины.
  • Деление экологии на общую экологию и частную экологию
  • Подразделение экологии на четыре отдела — экологию особей, популяций, биогеоценозов и экосистем
  • Место экологии популяции при разделении на аутэкологию и синэкологию
  • Различия в терминологии между экологами растений и экологами животных.

История науки



Уже с давних времён люди стали замечать различные закономерности во взаимодействии животных друг с другом и с окружающей средой. Однако, в те времена даже биология не была отдельной наукой, являясь частью философии.

Античность

Первые описания экологии животных можно отнести к индийским и древнегреческим трактатам:

  • Индийские трактаты «Рамаяна», «Махабхарата» (VI—I века до н. э.) — Образ жизни зверей (более 50 видов), места обитания, питание, размножение, суточная активность, поведение при изменениях природной обстановки. — «История животных» — экологическая классификация животных, среда обитания, тип движения, места обитания, сезонная активность, общественная жизнь, наличие убежищ, использование голоса. — даны основы геоботаники, а также описано приспособительное значение изменений в окраске животных. — «Естественная история» — представлен экономический характер зооэкологических представлений.

Древние греки в целом представляли себе жизнь как нечто, не требующее понимания и адаптации, что близко к современным экологическим представлениям [3] .

Новое время

В Новое время, которое характеризуется подъёмом в области научного знания, экологические закономерности выявлялись учёными-энциклопедистами, зачастую весьма далекими от биологии в своих основных исследованиях.

    — им проведён один из первых экологических экспериментов — влияние атмосферного давления на животных, стойкость к вакууму водных, земноводных и др. пойкилотермных животных. — описание пищевых цепей, регулирование численности популяций.
  • Дэрем — «Физико-теология» (1713) — в этой работе впервые описан термин баланс в смысле регуляции численности животных.
  • Р. Брэдли — впервые экология описывается количественно — роль воробьиных птиц в истреблении вредных насекомых. — «Мемуары по естественной истории насекомых» — рассматриваются количественные климатические факторы — постоянство суммы средних дневных температур в тени для сезонного периода в жизни организмов. — «Экономия природы», «Общественное устройство природы» — описана концепция равновесия в природе, применён системный подход к природе, оценено ведущее влияние климатических условий, описаны фенологические наблюдения — гибель одних организмов как средство для существования других, сравнение природы с человеческой общиной.
  • Ж. Бюффон — «Естественная история» — описано влияние факторов среды, исследования по популяционной экологии — влияние климата, характера местности и других внешних условий на популяции. Описан рост численности некоторых животных в геометрической прогрессии.
  • С. П. Крашенинников (1713—1755) «Описание земли Камчатки» (1755) — частная экология животных, описание растений, образ жизни. «Дневные записки путешествия доктора и Академии наук адъюнкта Ивана Лепёхина по разным провинциям Российского государства», перевод Бюффона. Биологические характеристики зверей и птиц. Зависимость существования и географического распределения животных от климатических условий и растительности Зависимость численности, распределения, плодовитости и миграций белки, кедровки и прочих от урожая кедровых орехов и других хвойных пород. «Путешествия по различным провинциям Российского государства», «Zoographia rosso-asiatica» — экологический подход к изучению животных (влияние внешних условий на животную жизнь). Климатология и физическая география, описание частной экологии грызунов. Программа наблюдений периодических явлений в популяциях животных. (ученик П. С. Палласа) «Начертания естественной истории» — первый в России школьный учебник. Описания экологии белки.
  • Э. Циммерман — Зоогеография (1777) — Зависимость распространения млекопитающих от климата как по причине его прямого влияния, так и через растительность, как важнейший источник пищи для животных.

Первая половина XIX века

    — «Философия зоологии» — Описано взаимодействия организм — среда.
  • Т. Фабер «О жизни птиц далекого севера» (1825) — экология птиц.
  • Константин Глогер — 1833 Правило Глогера (географические расы животных в тёплых и влажных регионах пигментированы сильнее, чем в холодных и сухих регионах), заложены начала современной зоогеографии. Влияние климата на птиц — поведение, выбор местообитания, степень оседлости, окраску.
  • В. Эдвардс — «Влияние физических агентов на жизнь» (1824) — сравнительная экологическая физиология. Эксперименты по влиянию температуры и водной среды на развитие головастиков лягушки. Влияние температуры, влажности, света и др. на дыхание, кровообращение, температуру, рост тела у рыб, земноводных, рептилий, птиц, зверей, человека.
  • Спейн (1802) — эксперименты с длиной светового дня и яйценоскостью кур. — изучение вертикального распределения животных в горах Кавказа.
  • Г. Бергхаус — «Всеобщий зоологический атлас» (1851) — сочетание климатических условий и биотических отношений. Зоогеографическое районирование на основе распространения хищных млекопитающих (хищники интегрируют совокупное воздействие элементов природы).
  • Ш. Морран (1840) — закрепление понятия «Фенология».
  • К. Хойзингер (1822) — разделение зоологии на зоографию и зоономию. Изучение причин и законов возникновения и существования отдельных животных и всего животного царства. (1850) — «Экономия животных»
  • Э. А. Эверсманн (1794—1860), М. Н. Богданов — «Естественная история Оренбургского края» (1840—1866) — географическая зональность смены ландшафтов на основе изменений характера почвы. Биоценотические отношения между животными. Экологический оттенок в описаниях групп животных. Оценка экономического значения животных. Характеристика пустынных экосистем — бедность фауны при обилии особей. Прообраз в описаниях грызунов, как представителей R-стратегов. Морфологические приспособления к условиям обитания — тушканчики на разных грунтах, адаптивное строение и добывание пищи у дятлов. Экономия природы. — экспедиция на Новую Землю. Основы современной теории динамики популяций рыб. — «Путешествие на север и восток Сибири», «Сибирская фауна» — зоологическая география. Природа, как единое целое. Ландшафтно-экологический подход. Экоморфология и её приспособительное значение. Изопиптезы. Сезонные миграции птиц. Значение кочёвок птиц и зверей. Экология леммингов. Влияние полярного дня на морфофизиологические функции. Криптическая роль окраски. Сопряженность ареалов.
  • К. Ф. Рулье и Н. А. Северцов — основоположники российской экологии животных:
    «Естественная история органического мира» — этология = зоопсихология + экология. —
  • Э. Геккель и формирование экологии как особой отрасли науки:

Экология животных после Дарвина и Геккеля

  • Форбс (1895) — замечание о понятии науки экология. Определение: наука об отношениях животных и растений к другим живым существам и ко всему их окружающему. . Противник термина экология (биономия, биология в узком смысле). «Птицы России» — революция в зоологии: экологический подход к составлению систематических зоологических сводок.
  • М. Н. Богданов (1841—1888) «Птицы и звери Черноземной полосы Поволжья, долины средней и нижней Волги» («Биогеографические материалы» 1871) — широко используется понятие биоценоза (введённого К. А. Мёбиусом в 1877 году [4] ). Курс лекций зоологии в Петербургском университете с широкой биологической точки зрения, введена концепция саморегуляции биоценоза.

Современная классическая экология

Современная экология — сложная, разветвлённая наука. Ч. Элтон использовал концепции трофической (пищевой цепи), пирамиды численности, динамики численности [5] .

Полагают, что вклад в теоретические основы современной экологии внёс Б. Коммонер, сформулировавший основные 4 закона экологии:

  1. Всё связано со всем
  2. Ничто не исчезает в никуда
  3. Природа знает лучше — закон имеет двойной смысл — одновременно призыв сблизиться с природой и призыв крайне осторожно обращаться с природными системами.
  4. Ничто не даётся даром (вольный перевод — в оригинале что-то вроде «Бесплатных обедов не бывает»)

Второй и четвёртый законы по сути являются перефразировкой основного закона физики — сохранения вещества и энергии. Первый и третий законы — действительно основополагающие законы экологии, на которых должна строиться парадигма данной науки. Основным законом является первый, который может считаться основой экологической философии. В частности, эта философия положена в основу понятия «глубокая экология» в книге «Паутина жизни» Фритьофа Капры.

В 1910 г. на Третьем Международном ботаническом конгрессе в Брюсселе были выделены три подраздела экологии:

    — раздел науки, изучающий взаимодействие индивидуального организма или вида с окружающей средой (жизненные циклы и поведение как способ приспособления к окружающей среде). — раздел науки, изучающий взаимодействие популяций особей одного вида внутри популяции и с окружающей средой. — раздел науки, изучающий функционирование сообществ и их взаимодействия с биотическими и абиотическими факторами.

Также выделяют геоэкологию, биоэкологию, гидроэкологию, ландшафтную экологию, этноэкологию, социальную экологию, химическую экологию, радиоэкологию, экологию человека, антэкологию и др.
В связи с многогранностью предмета и методов исследований в настоящее время некоторые ученые рассматривают экологию как комплекс наук, который изучает функциональные взаимосвязи между организмами (включая человека и человеческое общество в целом) и окружающей их средой, круговорот веществ и потоков энергии, делающих возможность жизнь [6] .

Связи экологии с другими науками

Методология экологии

Методологический подход к экологии как к науке позволяет выделить предмет, задачи и методы исследований.

Объекты исследования экологии — в основном, системы выше уровня отдельных организмов: популяции, биоценозы, экосистемы, а также вся биосфера. Предмет изучения — организация и функционирование таких систем.

Главная задача прикладной экологии — разработка принципов рационального использования природных ресурсов на основе сформулированных общих закономерностей организации жизни.

Методы исследований в экологии подразделяются на полевые, экспериментальные и методы моделирования.

Полевые методы представляют собой наблюдения за функционированием организмов в их естественной среде обитания.

Экспериментальные методы включают в себя варьирование различных факторов, влияющих на организмы, по выработанной программе в стационарных лабораторных условиях.

Методы моделирования позволяют прогнозировать развитие различных процессов взаимодействия живых систем между собой и с окружающей их средой

Учёные

Следующие люди внесли существенный вклад в представление об эволюции и экологии:

Читайте также: