Экология как научная основа охраны природы и неотъемлемая часть технологических дисциплин.

Задачи, методы экологии как науки

Экология (от греч. oikos – дом, жилище, logos – знание, учение) – это наука, изучающая условия существования живых организмов и взаимосвязи между организмами и средой, в которой они обитают. Термин «экология» предложил немецкий биолог Эрнест Геккель в 1866 г. Под экологией он понимал сумму знаний, относящихся к природе.

Основной частью экологии, ее фундаментом является общая экология, которая изучает общие закономерности взаимоотношений любых живых организмов и среды. Предметом изучения общей экологии являются объекты организменного, популяционно-видового, биоценотического и биосферного уровней организации в их взаимодействии с окружающей средой. В связи с этим выделяют следующие основные разделы экологии:

♦ экология организмов (аутэкология), которая изучает индивидуальные связи отдельной особи или групп особей одного вида с окружающей средой;

♦ экология популяций (демэкология), в задачи которой входит изучение структуры, динамики популяций отдельных видов (механизмы регуляции численности организмов, оптимальная плотность, допустимые нормы их изъятия и др.);

♦ экология сообществ, или биоценология (синэкология), которая изучает взаимоотношения популяций, сообществ и экосистем со средой, структуру и механизмы функционирования биогеоценозов.

Кроме того, экология классифицируется по конкретным объектам и средам исследования. Например, выделяют экологию растений, животных, экологию микроорганизмов.

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»).

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). Исходя из приведенных выше направлений следует, что задачи экологии многообразны:

1. Исследование влияния среды на строение, жизнедеятельность и поведение организмов.

2. Исследование закономерностей организации жизни, в том числе в связи с антропогенными воздействиями на природные системы.

3. Изучение экологических механизмов адаптации к среде.

4. Исследование процессов, протекающих в биосфере, с целью поддержания ее устойчивости.

5. Создание научной основы рациональной эксплуатации природных ресурсов, прогнозирование изменений природы под влиянием деятельности человека и управления процессами, протекающими в биосфере

Классические и новые направления экологии.

В состав современной экологии входят:

– общая (классическая) экология, изучающая взаимодействия биологических систем с окружающей средой;

– геоэкология (ландшафтная экология), исследующая экосистемы (геоэкосистемы) высоких уровней, до биосферного включительно; интересы геоэкологии сосредоточены на анализе структуры и функционирования ландшафтов (природных комплексов географического ранга), взаимоотношений их составных биотических и косных (абиотических, неживых) компонентов, воздействия общества на природные составляющие;

– глобальная экология, изучающая общие законы функционирования биосферы как глобальной экологической системы;

– социальная экология, рассматривающая взаимоотношения в системе «общество – природа»;

– прикладная экология, изучающая механизмы воздействия человека на биосферу, способы предотвращения негативного воздействия и его последствий, разрабатывающая принципы рационального использования природных ресурсов. Она базируется на законах, правилах и принципах экологии и природопользования.

Одним из направлений современной экологии является экономическая экология, связанная с использованием природных ресурсов. Успешно развивается инженерная экология, решающая вопросы устранения отрицательных последствий вмешательства человека в природные сообщества.

Классическая экология изучает биологические системы, т. е. занимается исследованием органического мира на уровнях особей, популяций, видов, сообществ. В связи с этим выделяют:

– аутэкологию (экологию особей) – (от греч. аutos – сам) – устанавливает пределы существования особи (организма) в окружающей среде, изучает реакции организмов на воздействия факторов среды. Аутэкология в качестве живой системы рассматривает отдельный живой организм – растение, животное или микроорганизм.

– демэкологию (экологию популяций) – (от греч. demos – народ) – изучает естественные группы особей одного вида – популяции, условия их формирования, внутрипопуляционные взаимоотношения, динамику численности;

– эйдэкологию (экологию видов) – (от греч. eidos – образ, вид) – изучает вид как определенный уровень организации живой природы. В этом направлении проведено еще недостаточно научных исследований;

– синэкологию (экологию сообществ) – (от греч. sin – вместе) – изучает ассациации популяций разных видов растений, животных и микроорганизмов, их взаимодействие с окружающей средой. Термин введен К. Шретером в 1902 г.

Предмет и задачи современной экологии. Место экологии в системе знаний.

Эколо́гия (от греч эко- обиталище, жилище, дом, имущество и логос- понятие, учение, наука) - наука о взаимодействиях живых организмов и их сообществ между собой и с окружающей средой.

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 ухудшается состояние почв, водного и воздушного бассейнов, происходит опустынивание огромных территорий, усложняется борьба с болезнями и вредителями сельскохозяйственных культур.

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.

Если изобразить иерархическую схему наук, то на 1 уровне окажется философия, которая делится на философию природы, общества и мышления. Экологические науки находятся среди всех подразделений научных знаний. Среди естественных наук – биология, геоэкология, среди гуманитарных наук – социоэкология, среди наук о мышлении – неосферология, среди технических наук – инженерная экология. Современная экология в связи с усилением воздействия человеческого общества на окружающую среду является сложной междисциплинарной наукой, изучающей сложные проблемы взаимодействия с окружающей природной средой.

История становления современной экологии.

С первых шагов своего развития человек неразрывно связан с природой. Он всегда находился в тесной зависимости от растительного и животного мира, от их ресурсов и был вынужден повседневно считаться с особенностями распределения и образа жизни зверей, рыб, птиц др.

же в самых древних из известных нам письменных источниках не только упоминаются различные названия животных и растений, но сообщаются некоторые сведения об их образе жизни. Видимо, авторы этих рукописей обращали внимание на представителей живой природы не только из любознательности, но и под впечатлением их значения в жизни людей: охоты на диких зверей и птиц, рыболовства, защиты посевов от вредных животных и т. д.

Большое влияние на мировоззрение ученых современной эпохи оказали древнегреческие ученые. Так, например, Аристотель в своей "Истории животных" различал водных и сухопутных животных, плавающих, летающих, ползающих. Его внимание привлекали такие вопросы, как приуроченность организмов к местообитаниям, одиночная или стайная жизнь, различия в питании и т. д. Вопросы строения и жизни организмов рассматривались в трудах таких античных мыслителей и философов, как Теофраст, Плиний Старший с его знаменитой "Естественной историей".

Удивительные открытия, которые принесли с собой путешествия в отдаленные страны и великие географические открытия эпохи Возрождения, послужили толчком для развития биологии. Ученые и путешественники не только описывали внешнее и внутреннее строение растений, но и сообщали сведения о зависимости растений от условий произрастания или возделывания. Известный английский химик Роберт Бойль оказался первым, кто осуществил экологический эксперимент; он опубликовал результаты сравнительного изучения влияния низкого атмосферного давления на различных животных.

Большой вклад в формирование экологических знаний внесли такие выдающиеся ученые, как шведский естествоиспытатель Карл Линней и французский исследователь природы Жорж Бюффон в трудах которых подчеркивалось ведущее значение климатических факторов.

Важные наблюдения, оказавшие влияние на развитие экологии, были выполнены учеными Российской Академии наук в ходе экспедиционных исследований, проводимых со второй половины XVIII в. (Крашенинников, Лепехин, Паллас)

Большое влияние на развитие экологической науки оказал французский автор первого эволюционного учения Жан Батист Ламарк, считавший, что важнейшей причиной приспособительных изменений организмов, эволюции растений и животных является влияние внешних условий среды. Также большое значение в развитии экологии имеют Рулье, считавший, что важнейшая причина в приспособлении животных, растений являются влияние условий окружающей среды.

Огроную роль сыграли труды Дарвина – основания учения об эволюции органического мира.

Термин «экология» вверл Эрнст Геккель в 1866 г. Как самостоятельная наука «экология сформировалась к началу 20 в. Большой вклад внесли Тимирязев, Докучаев, Сукачев. Вернадский создает учение о биосфере. Во второй половине 20 в. Происходит своего рода «экологизация» современной науки. Это связано с осознанием огромной роли экологических знаний. В изучении многообразнх процессов большую помощь оказывают экспериментальные методы, исследуются влияние разных условий на организмы и их реакция.

В настоящее время в экологии выделяют ряд научных отраслей и дисциплин: популяционная экология, географическая экология, химическая экология, промышленная экология, экология растений, животных, человека.

Таким образом, современная экология - универсальная, бурно развивающаяся, комплексная наука, имеющая большое практическое значение для всех жителей нашей планеты. Экология - наука будущего, и возможно, само существование человека будет зависеть от прогресса этой науки.

Основные направления в современной экологии.

Современная экология включает в себя следующие направления В состав современной экологии входят:

– общая (классическая) экология, изучающая взаимодействия биологических систем с окружающей средой;

– геоэкология, исследующая экосистемы высоких уровней, до биосферного включительно; интересы геоэкологии сосредоточены на анализе структуры и функционирования ландшафтов (природных комплексов географического ранга)

– глобальная экология, изучающая общие законы функционирования биосферы как глобальной экологической системы;

– социальная экология, рассматривающая взаимоотношения в системе «общество – природа»;

– прикладная экология, изучающая механизмы воздействия человека на биосферу, способы предотвращения негативного воздействия и его последствий, разрабатывающая принципы рационального использования природных ресурсов. Она базируется на законах, правилах и принципах экологии и природопользования.

Одним из направлений современной экологии является экономическая экология, связанная с использованием природных ресурсов.

Классическая экология изучает биологические системы, т. е. занимается исследованием органического мира на уровнях особей, популяций, видов, сообществ. В связи с этим выделяют:

– аутэкологию (экологию особей) – устанавливает пределы существования особи (организма) в окружающей среде, изучает реакции организмов на воздействия факторов среды

– демэкологию (экологию популяций)– изучает естественные группы особей одного вида – популяции, условия их формирования, внутрипопуляционные взаимоотношения, динамику численности;

– эйдэкологию (экологию видов) – изучает вид как определенный уровень организации живой природы.

– синэкологию (экологию сообществ) – изучает ассоциации популяций разных видов растений, животных и микроорганизмов, их взаимодействие с окружающей средой

Экология - наука об окружающей среде и происходящих в ней процессах.

В составе общей экологии выделяют следующие основные разделы:

Аутэкологию, исследующую индивидуальные связи отдельного организма (виды) с окружающей его средой;

Популяционную экологию (демоэкологию), в задачу которой входит изучение структуры и динамики популяций отдельных видов. Популяционную экологию рассматривают и как специальный раздел аутэкологии;

Синэкологию (биоценологию)- изучающую взаимоотношений популяций, сообществ и экосистем со средой

Для всех этих направлений главным является изучение выживания живых существ в окружающей среде и задачи перед ними стоят преимущественно биологического свойства- изучить закономерности адаптации организмов и их сообществ к окружающей среде, саморегуляцию, устойчивость экосистем и биосферы и т.д.

2.Какой вклад в биологию вложил к. Линней, ф. Реди, д. Эррел?

Карл Линней-шведский ученый-естествоиспытатель, создал единую систему классификации животных и растений, ввёл таксонометрические категории.

Реди в своем труде «Опыты о размножении насекомых» (1668) сумел экспериментально опровергнуть представление о том, что существуют живые организмы, самозарождающиеся в нечистотах. Другая его работа «Наблюдения над животными, живущими в живых же животных» (1684) также была связана с полемикой вокруг возможности самопроизвольного зарождения организмов. Он описал строение ленточных и круглых червей, а также органы размножения у самок и самцов аскарид.Тем не менее работы Реди имели существенное значение для опровержения ошибочной гипотезы самозарождения организмов, тем самым он наметил верное направление для будущих исследователей в этой области.

Эррел- первооткрыватель бактериофагов, которых детально описал и предложил использовать для лечения инфекционных заболеваний.

3.Какой вклад в общую биологию вложил л. Пастер, ч. Дарвин, г. Мендель?

Пастер стал одним из основоположников микробиологии и иммунологии. Его работы в области строения кристаллов и явления поляризации легли в основу стереохимии, создал технологию пастеризации.

Дарвин один из первых продемонстрировал, что все виды живых организмов эволюционируют во времени, доказал, что основной движущей силой является естественный отбор и изменчивость.

4. Какой вклад в общую биологию вложил Ивановский, а.И. Опарин?

Опарин впервые высказал предположение о составе первичной атмосферы Земли и о возможности образования органических соединений из неорганических под действием мощных электрических разрядов.

Ивановский

5. Назовите уровни организации живой материи, согласно иерархии.

микромир – мир атомов и элементарных частиц – предельно малых непосредственно ненаблюдаемых объектов, размерность от 10-8 см до 10-16 см, а время жизни – от бесконечности до 10-24 с.

макромир – мир устойчивых форм и соразмерных человеку величин: земных расстояний и скоростей, масс и объемов; размерность макрообъектов соотносима с масштабами человеческого опыта – пространственные величины от долей миллиметра до километров и временные измерения от долей секунды до лет.

мегамир – мир космоса (планеты, звездные комплексы, галактики, метагалактики); мир огромных космических масштабов и скоростей, расстояние измеряется световыми годами, а время миллионами и миллиардами лет

В экологии объективно выделяются подразделения, изучающие органический мир на уровне особи, популяции, вида, биоценоза, биогеоценоза (экосистемы) и биосферы.

В связи с этим уже можно чётко выделить:

аутэкологию (экология особей)

демэкологию (экология популяций),

эйдэкологию (экология видов)

синэкологию (экология сообществ).

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

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

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

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

14. Основные экологические проблемы современности и пути их решения

Проблемы:

1)Загрязнение атмосферы.

Существуют три основных источника загрязнения атмосферы: промышленность, бытовые котельные, транспорт.

2)Аэрозольное загрязнение атмосферы

Аэрозоли - это твердые или жидкие частицы, находящиеся во взвешенном состоянии в воздухе. Твердые компоненты аэрозолей в ряде случаев особенно опасны для организмов, а у людей вызывают специфические заболевания. В атмосфере аэрозольные загрязнения воспринимаются в виде дыма, тумана, мглы или дымки. Значительная часть аэрозолей образуется в атмосфере при взаимодействии твердых и жидких частиц между собой или с водяным паром. Большое количество пылевых частиц образуется также в ходе производственной деятельности людей.

Основные источники: ТЭС, промышленные отвалы, взрывные работы

3) Фотохимический туман (смог)

Фотохимический туман представляет собой многокомпонентную смесь газов и аэрозольных частиц первичного и вторичного происхождения. В состав основных компонентов смога входят: озон, оксиды азота и серы, и т.д. Из-за такого явления в атмосфере постепенно накапливается озон. По физиологическому воздействию на организм человека фотохимический туман крайне опасны для дыхательной и кровеносной системы и часто бывают причиной преждевременной смерти городских жителей с ослабленным здоровьем.

4) Химическое загрязнение природных вод

Внесение в водную среду новых, несвойственных ей веществ - загрязнителей, ухудшающих качество воды. Обычно выделяют химическое, физическое и биологические загрязнения.

5) Неорганическое загрязнение

Основными неорганическими (минеральными) загрязнителями пресных и морских вод являются разнообразные химические соединения, токсичные для обитателей водной среды. Это соединения мышьяка, свинца, кадмия, ртути, хрома, меди, фтора. Большинство из них попадает в воду в результате человеческой деятельности. Тяжелые металлы поглощаются фитопланктоном, а затем передаются по пищевой цепи более высокоорганизованным организмам. Среди основных источников загрязнения гидросферы минеральными веществами и биогенными элементами следует упомянуть предприятия пищевой промышленности и сельское хозяйство.

6) Органическое загрязнение

В связи с быстрыми темпами урбанизации и замедленным строительством очистных сооружений, или их неудовлетворительной эксплуатацией, водные бассейны и почва загрязняются бытовыми отходами. Особенно ощутимо загрязнение в водоемах с замедленным течением или непроточных (водохранилища, озера). Разлагаясь в водной среде, органические отходы могут стать средой для болезнетворных организмов. Вода, загрязненная органическими отходами, становится практически непригодной для питья и других надобностей. Бытовые отходы опасны не только тем, что являются источником некоторых болезней человека, но и тем, что требуют для своего разложения много кислорода. Если бытовые сточные воды поступают в водоем в очень больших количествах, то содержание растворимого кислорода может понизиться ниже уровня, необходимого для жизни морских и пресноводных организмов.

Решения :

усиление внимания к вопросам охраны природы и обеспечения рационального использования природных ресурсов;

установление систематического контроля за использованием предприятиями и организациями земель, вод, лесов, недр и других природных богатств;

усиление внимания к вопросам по предотвращению загрязнений и засоления почв, поверхностных и подземных вод;

уделение большего внимания сохранению водоохранных и защитных функций лесов, сохранению и воспроизводству растительного и животного мира, предотвращению загрязнения атмосферного воздуха;

усиление борьбы с производственным и бытовым шумом.