Современные направления экологических исследований. Экология в современном мире
Вы убедились в сложности структуры современной экологии. Теперь рассмотрим причины, которые повлияли на ее развитие.
Завершив этапы формирования в XX в., экология вышла на уровень многоотраслевой науки. Ее основные предпосылки - это развитие новых направлений науки в связи с увеличением численности населения на Земле, научно-техническим прогрессом (НТП) и освоением космоса.
Названные глобальные экологические условия стали общими для жителей всей планеты. Неизвестные ранее продукты, сырье, нехватка энергии и проблемы загрязнения окружающей среды обострили негативные противоречия. Среди них можно назвать нарушение равновесия использования природных ресурсов между государствами. Появилась конкуренция между развитыми и развивающимися государствами в использовании природных ресурсов, приведшая к бесхозяйственности. В итоге возникла тенденция к истощению природных ресурсов, уменьшению численности растений и животных, нарушению экосистемы. Все это несет реальную угрозу для существования всех живых организмов, формировавшихся на протяжении миллионов лет.
На повестку дня встал вопрос о недопущении природных изменений и катаклизмов. Ученые признали, что только наука об экологии является наукой, всесторонне рассматривающей научно-теоретические основы охраны и рационального использования природы. Экология постепенно выходит за пределы изучения условий окружающей среды живых организмов. Ее внимание приковано к выявлению причин их изменений в природе. Например, зоология проводила односторонние и конкретные исследования.
Теперь перед зоологией встала необходимость ответить на такие вопросы, как: "Почему уменьшается биологическое разнообразие?", "В чем причины исчезновения некоторых видов?" Для того чтобы ответить на эти вопросы, зоологи связывают объекты своих исследований с экологическими. Известный русский ученый, зоолог Д. Н. Кашкаров в своей работе "Среда и сообщества" (1933) писал, что "основу экологических исследований составляет изучение организмов во взаимосвязи с окружающей средой". В. В. Докучаев, основатель науки ландшафтоведение, писал: "...необходимо изучать взаимосвязь природных факторов и взаимоотношения неорганических веществ с живой природой". Ученый в своих положениях имел в виду экологические факторы.
Экологические факторы окружающей среды играют большую роль в жизнедеятельности живых организмов. Климат является решающим фактором для организма. В последнее время глобальные изменения климата отрицательно сказываются на всей экосистеме Земли. Изменение климата влияет на экосистему воды и суши, создает новые экологические проблемы для всех существующих там живых организмов. Это такие проблемы, как озоновые дыры, кислотные дожди, парниковый эффект, фотохимический смог, опустынивание, уменьшение биоразнообразия, проблемы пресной воды и т. д. Возникает новое направление экологии, изучающее эти проблемы, - глобальная экология.
Большой вклад в развитие экологии внесла география, так как только географические исследования открывают путь для развития экологии. Без знания строения земной коры, ее геоморфологии, физических условий и закономерностей развития невозможно понять ее экологическое содержание. Основа геоэкологических исследований заложена известными географами и геоботаниками JI . Г. Раменским, А. Г. Исаченко, В. Н. Сукачевым, Ф. Н. Миль- ковым и другими учеными.
В экологии появился ряд терминов - "экосистема", "геосистема", "социальная система", "антропогенные ландшафты", "биотоп" или "экотоп" и др.
Исследования В. И. Вернадского на уровне биосферы заложили фундамент экологической науки. Обобщая мысль о биосфере, он писал, что "биосфера - это единая экологическая система, охватывающая взаимодействие живых организмов и литосферы, гидросферы, атмосферы и техносферы". Действительно, объекты живых организмов встречаются повсюду: в воде и на суше.
"Живое вещество"-это известные вам биогенные элементы: кислород, углерод, азот, фосфор, сера, водород, входящие в состав живых организмов. Без этих веществ жизнь живых организмов невозможна. Эти "живые вещества" являются движущей силой и основным строительным материалом всего живого в биосфере.
С периода антропогенеза природные экосистемы выдерживают определенную нагрузку и подвергаются некоторым изменениям. Нарушаются процессы самовосстановления вещества в природе, что приводит к кризису.
Природная среда уже не может справляться с функцией самоочищения от техногенных загрязнителей (чужеродных продуктов). К техногенным загрязнителям относятся промышленные отходы, химические соединения, сплавы, пластиковые и технические остатки.
Чужеродные вещества входят в состав воздуха, воды, почвы и превращаются в очень опасные токсичные вещества. Итак, новое направление экологии - прикладная экология - призвано внедрять в жизнь новые технологии по выявлению последствий вредных техногенных процессов.
Изучив все изменения в биосфере, В. И. Вернадский предложил учение о ноосфере (греч. noos - "разум"). Основная идея учения заключается в том, что человек в дальнейшем будет главным фактором, мощной силой преобразования жизни на Земле. В. И. Вернадский прогнозировал влияние человека в XX в. на все проблемы Земли, способного превратить биосферу в сферу разумного гармоничного взаимоотношения природы и общества. При этом В. Вернадский обращал внимание на потребительские, варварские действия человека по отношению к природе. Он утверждал, что судьба планеты в будущем зависит от человеческого разума, сознания. Действительно, ученый еще в XIX в. предвидел обострение экологических проблем.
В. И. Вернадский также был первым ученым-мыслителем, кто дал научный прогноз судьбе биосферы. Решению глобальных проблем биосферы способствовало формирование и укрепление гармонии в сочетании "человек - общество - природа", что и явилось основой социальной экологии.
1.Экология - наука, всесторонне рассматривающая научно-теоретические основы охраны и рационального использования природы.
2.Учение В. И. Вернадского о биосфере и идеи о ноосфере полностью подтверждаются.
1.Определите значение новых понятий в экологии.
2.Каковы предпосылки развития новых направлений экологии?
3.Какова роль естественных наук в развитии экологии?
1.Каково значение элементов "живого вещества" для живых организмов?
2.Что вы знаете о В. И. Вернадском как основателе экологической науки?
1.Какова роль географии в развитии экологии?
2.В чем суть учения Вернадского о биосфере?
3.Какова роль биогенных элементов для организма?
В чем смысл теории В. И. Вернадского о ноосфере?
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
В экологических исследованиях по традиции выделяют два направления -аутэкологию и синэкологию. Аутэкология концентрирует свое внимание на взаимоотношениях между организмом или популяцией и окружающей средой, тогда как синэкология занимается сообществами и средой. Например, изучение отдельного экземпляра дуба или вида дуб черешчатый (((иегсш гоЬиг) или рода дуб (((иегсш) будет аутэкологическим исследованием, а изучение сообщества дубового леса - синэкологическим.
Современные исследователи выделяют более 100 направлений в экологии, которые можно объединить в 5 ветвей экологии:
1. Глобальная экология - изучение возможных глобальных сдвигов в биосфере под воздействием различных факторов (космические воздействия, процессы в недрах Земли
2. Биологическая экология - включает в себя: 1) аутэкологию (экологию естественных биологических систем - особей, видов); демэкологию (популяционную экологию); синэкологию (экология многовидовых сообществ, биоценозов), биогеоценологию (экологических систем);
2) экологию систематических групп организмов - бактерий, грибов, растений, животных;
3) эволюционную экологию.
3. Экология человека или социальная экология - исследует взаимодействие человека с окружающей средой.
4. Геоэкология - изучает взаимоотношения организмов и среды обитания, их географическую принадлежность. Включает в себя экологию сред (воздушной, наземной, почвенной, пресноводной, морской); экологию природно-климатических зон (тундры, тайги, степи, пустыни, гор, ландшафтов).
5. Прикладная экология - комплекс дисциплин, изучающих взаимоотношения между человеческим обществом и природой. Выделяют следующие прикладные разделы экологии:
Инженерная экология;
Сельскохозяйсвтенная экология;
Урбоэкология;
Биоресурсная и промысловая экология;
Медицинская экология.
З.Подходы и методы экологии
В современной экологии, науке об окружающей среде сталкиваются два подхода к проблеме взаимоотношений человека и природы: антропоцентрический и биоцентрический.
1. Антропоцентрический или технологический подход - в центре экологических проблем стоит человек. Переэксплуатация природных ресурсов, загрязнение воды и воздуха рассматриваются лишь с точки зрения их отрицательного влияния на здоровье человека. Возникшие проблемы окружающей среды представляются только как следствие неправильного ведения хозяйства.
Считается, что проблемы могут быть устранены путем технологической реорганизации и модернизации, что законы природы не могут и не должны мешать научно-техническому прогрессу.
2. Биоцентрический или экоцентрический подход - человек лишь одна из форм жизни, и как биологический вид в значительной мере остается под контролем главных экологических законов и в своих взаимоотношениях с природой вынужден и должен принимать ее условия. Нарушенные человеком регуляторные функции биосферы не могут быть восстановлены или изменены технологическим путем. Прогресс человечества ограничивается экологическим императивом.
1. Экосистемный - изучение потока энергии и круговорота веществ между биотическим и абиотическим компонентами экосферы, функциональные связи (цепи питания) живых организмов между собой и с окружающей средой.
2. Изучение сообществ (синэкология) - исследование растений, животных и микроорганизмов, обитающих в экосистемах. Основной упор делается на определении и описании видов и изучении факторов, ограничивающих их распространение. Синэкология подробно изучает сукцессии и климаксные сообщества, что важно для рационального использования природных ресурсов.
4. Изучение местообитания - изучение экологической ниши видов с привлечением специалистов гидрологов, почвоведов, метеорологов, океанографов и др.
5. Эволюционный и исторический - изучение изменения биосферы, отдельных экосистем, сообществ, популяций, местообитаний во времени, что важно для прогнозов будущих изменений. Эволюционная экология рассматривает изменения, связанные с развитием жизни на Земле, позволяет понять закономерности, действовавшие в экосфере до появления человека. Реконструкция прошлого на основании данных палеонтологии. Историческая экология занимается изменениями, связанными с развитием человеческой цивилизации и технологии, с их возрастающим влиянием на природу.
Еще по теме 2.Направления экологии:
- Что такое экология? Предмет экологии. Экология как научная дисциплина
- 1.3. Взаимосвязь экологии с другими биологическими науками. Подразделения экологии
- 2.1. Программная лекция 2.1. по модулю 2 "Основы традиционной экологии": Теоретическая экология. Круговороты
- СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ЭКОЛОГИИ КАК КОМПЛЕКНОЙ СОЦИАЛЬНО-ЕСТЕСТВЕННОЙ НАУКИ О ВЗВАМООТНОШЕНИЯХ ОРГАНИЗМОВ. СОДЕРЖАНИЕ, ПРЕДМЕТ, ОБЪЕКТ И ЗАДАЧИ ЭКОЛОГИИ.
- ЭКОЛОГИЯ И ИСТОРИЯ ЕЕ РАЗВИТИЯ. МЕСТО ЭКОЛОГИИ В СИСТЕМЕ ЕСТЕСТВЕННЫХ И СОЦИАЛЬНЫХ НАУК. МЕТОДЫ ЭКОЛОГИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ.
- Н. М. ЧЕРНОВА. Лекции по общей экологии. Справочные материалы к курсу «Экология Москвы и устойчивое развитие». - М., 2009
- Дальневосточный государственный технический Университет (ДВПИ им. В.В. Куйбышева. КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА / Популяционная экология, экология сообществ (синэкология), 2008
1.Что изучает наука «Экология» и какие её научные направления Вам известны?
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.
36. Дем-экология (популяционная экология) – изучает взаимодействия между организмами одного вида в пределах популяций и средой их обитания, а также экологические закономерности существования популяций.
37. Вид - единица биологической систематики живых организмов, группа особей с общими морфофизиологическими, биохимическими и поведенческими признаками, способная к взаимному скрещиванию, дающему в ряду поколений плодовитое потомство, закономерно распространённая в пределах определённого ареала и сходно изменяющаяся под влиянием факторов внешней среды.
38. Популяция – группа свободно скрещивающихся особей одного вида, находящихся во взаимодействии между собой и совместно населяющая общую территорию.
39. Гомеостаз популяции – поддержание оптимальных в данных условиях численности.
40. Кривая роста.
41. Биотический потенциал - важнейший условный показатель, отражающий способность популяции к размножению, выживанию и развитию при оптимальных экологических условиях.
42. Ёмкость среды (давление среды) – пределы ресурсов, за счёт которых существуют виды.
43. Половая структура популяции представляет собой соотношение в ней особей разного пола.
44. Возрастная структура популяции – соотношение особей различных возрастов.
45. Что такое среда обитания, и какие среды жизни заселены организмами? Среда обитания – непосредственное окружение организма. Заселённые: водная, наземно-воздушная, почва, сами организмы.
46. Какие факторы относятся к экологическим факторам среды – биотические, абиотические, антропогенные.
47. Какие факторы среды организм не может изменить, а может только приспособиться к ним.
48. Какое свойство живых организмов является основным и почему?
49. Сформулируйте и изобразите графически «Закон оптимума»: результат действия переменного фактора зависит от силы его проявления, как недостаточное, так и избыточное действие факторов отрицательно сказываются на живых организмах.
50. От чего зависит толерантность организма? Толерантность зависит от адаптации организмов к среде обитания.
51. Сформулируйте закон толерантности: лимитирующим фактором существования вида может быть как минимум, так и максимум экологического воздействия.
52. Сформулируйте «Правило взаимодействия факторов»: зона оптимума и пределы выносливости организмов к какому-либо фактору среды могут смещаться в зависимости от силы и сочетания одновременного действия других факторов.
53. Сформулируйте «Правило минимума Либиха»: рост растения зависит от того элемента питания, который присутствует в минимальном количестве.
54. Какие факторы ограничивают жизнедеятельность организмов и влияют на их распространение?
55. Каковы последствия одновременного действия нескольких факторов на организм.
56. Среда обитания – это та часть природы, которая окружает живой организм и с которой он взаимодействует.
57. Экологические факторы – это свойства и элементы среды, воздействующие на организм.
58. Биотические факторы – формы воздействия живых организмов друг на друга.
59. Абиотические факторы – факторы неживой природы (свет, температура, влажность).
60. Антропогенные факторы – воздействие человека, приводящее к изменениям в окружающей среде.
61. Адаптация - процесс приспособления к изменяющимся условиям внешней среды.
62. Пассивный путь приспособления – это подчинение жизненных функций организма к изменениям окружающей среды.
63. Активный путь приспособления – это усиление сопротивляемости организма по отношению к окружающей среде.
64. Толерантность – это способность организмов переносить отклонения действия экологических факторов от оптимальных для себя.
65. Экологический спектр вида – это совокупность экологических толерантностей по отношению к разным факторам среды.
66. Стенобионты – это виды, для существования которых необходимы строго определённые экологические условия.
67. Эврибионты – это виды, которые способны жить в различных экологических условиях.
Экологические системы
Размещено на /
Общее определение экологии
Основные направления в экологии
Экологические системы
Трофические связи в экосистемах
Вклад В.И. Вернадского в развитие науки
6. Основные экологические проблемы современности. Влияние деятельности общества на экологию
Список использованной литературы
1.Общее определение экологии
Экология - биологическая наука, которая исследует структуру и функционирование систем надорганизменного уровня (популяции, сообщества, экосистемы) в пространстве и времени в естественных и измененных человеком условиях. Это определение дано на 5-м Международном экологическом конгрессе (1990) с целью противодействия размыванию понятия экологии, наблюдаемому в настоящее время.
Как самостоятельная наука экология окончательно оформилась в начале 20-го столетия. В последнее время роль и значение биосферы как объекта экологического анализа непрерывно возрастает. Особенно большое значение в современной экологии уделяется проблемам взаимодействия человека с окружающей природной средой. Выдвижение на первый план этих разделов в экологической науке связанно с резким усилением отрицательного взаимного влияния человека и среды, возросшей ролью экономических, социальных и нравственных аспектов, в связи с резко негативными последствиями научно – технического прогресса.Таким образом, современная экология не ограничивается только рамками биологической дисциплины, трактующей отношения главным образом животных и растений, она превращается в междисциплинарную науку, изучающую сложнейшие проблемы взаимодействия человека с окружающей средой. Актуальность и многогранность этой проблемы, вызванной обострением экологической обстановки в масштабах всей планеты, привела к «экологизации» многих естественных, технических и гуманитарных наук. Например, на стыке экологии с другими отраслями знаний продолжается развитие таких новых направлений, как инженерная экология, геоэкология, математическая экология, сельскохозяйственная экология, космическая экология и т.д. Соответственно более широкое толкование получил и сам термин «экология».
2.Основные направления в экологии
Экология подразделяется на общую Экологию, исследующую основные принципы организации и функционирования различных надорганизменных систем, и частную Экологию, сфера которой ограничена изучением конкретных групп определённого таксономического ранга. Общая Экология классифицируется по уровням организации надорганизменных систем. Популяционная Экология (иногда называется демэкологией, или Экологией населения) изучает популяции - совокупности особей одного вида, объединяемых общей территорией и генофондом Экологических сообществ (или биоценология) исследует структуру и динамику природных сообществ (или ценозов) - совокупностей совместно обитающих популяций разных видов. Биогеоценология - раздел общей Экологии, изучающий экосистемы (биогеоценозы) . В России и в некоторых зарубежных европейских странах биогеоценологию иногда считают самостоятельной наукой, отличной от Экологии В США, Великобритании и многих других зарубежных странах термин "экосистема" используется чаще, чем биогеоценоз, и биогеоценология как отдельная наука там не выделяется. Частная Экология состоит из Экологии растений и Экологии животных. Сравнительно недавно оформилась Экология бактерий и Экология грибов. Правомерно и более дробное деление частной Экологии (например, Экологии позвоночных, Экологии млекопитающих, Экологии зайца-беляка и т.п.). Относительно принципов деления Экологии на общую и частную нет единства во взглядах учёных. По мнению некоторых исследователей, центральный объект Экологии - экосистема, а предмет частной Экологии отражает подразделение экосистем (например, на наземные и водные; водные подразделяются на морские и пресноводные экосистемы; пресноводные экосистемы, в свою очередь, - на экосистемы рек, озёр, водохранилищ и т.д.). Экология водных организмов и образуемых ими систем изучает гидробиология.
Главный объект изучения в экологи - 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 популяции, т. е. совокупностей особей одного вида (популяционно-видовой уровень) и биосферы в целом (биосферный уровень). Основной, традиционной частью экологии как биологической науки является общая экология, которая изучает общие закономерности взаимоотношений любых живых организмов и среды (включая человека как биологическое существо).
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.
3. Экологические системы
экология экосистема трофическая связь
Экологическая система - единые, устойчивые, взаимозаменяемые, саморазвивающиеся, саморегулирующиеся совокупности естественных компонентов природной среды, осуществляющие процессы обмена веществ и энергии.
Различаются естественные экологические системы - первозданные, неизменные или относительно мало изменяемые человеком, модифицированные - частично или полностью изменяемые в процессе хозяйственной деятельности, трансформированные - преобразованные человеком естественные экологические системы.
Естественная экологическая система - объективно существующая часть природной среды, которая имеет пространственно-территориальные границы и в которой живые (растения, животные и другие организмы) и неживые ее элементы взаимодействуют как единое функциональное целое и связаны между собой обменом веществом и энергией. 1 Природный объект - естественная экологическая система, природный ландшафт и составляющие их элементы, сохранившие свои природные свойства. Специфика эколого-правового регулирования обусловлена наличием особых экологических систем, каждой из которых присущи некоторые общие признаки.
Составными элементами экосистемы являются объекты естественного происхождения.
Любая экосистема характеризуется замкнутостью, т.е. самостоятельным, без посторонней помощи, функционированием (например, на сенокосах и пастбищах самопроизвольно вырастает весной и летом трава. Пахотные же земли не могут функционировать без человеческого вмешательства - без посева, вспашки, ухода, борьбы с сорняками они зарастают сорной травой и т.п.).
4. Трофические связи в экосистемах
Виды связей
Взаимосвязи между организмами можно разделить на межвидовые и внутривидовые. Внутривидовые взаимосвязи обычно классифицируются по “интересам”, на базе которых организмы строят свои отношения:
1) трофические (пищевые) связи - формируют трофическую структуру экосистемы, которую мы уже рассмотрели ранее; помимо отношений, когда одни организмы служат пищей другим, сюда же можно отнести отношения между растениями и насекомыми-опылителями цветов, конкурентные отношения из-за похожей пищи и др.; это самый распространенный тип связей;
3) форические связи (от латинского слова форас - наружу) - отношения по распространению семян, плодов и т.п.;
4) фабрические связи (от латинского слова фабрикато - изготовление) - использование растений, пуха, шерсти для постройки гнезд, убежищ и т.п.
Основные пищевые (трофические) группы организмов - компоненты экосистем. Группа организмов, которые производят на свету из неорганических веществ органические (автотрофы - зеленые растения), - организмы-производители; группа организмов, которые потребляют готовые органические вещества (гетеротрофы - в основном животные, грибы), - организмы-потребители; группа организмов, которые разрушают органические вещества и перерабатывают их в неорганические (гетеротрофы - бактерии, грибы, некоторые животные), - организмы-разрушители. В пищевых (трофических) взаимосвязях эти группы организмов выполняют роль звеньев пищевой цепи. 4. Пищевые связи в экосистеме. Тесная взаимосвязь всех звеньев (пищевых групп) в сообществе - условие его существования. Пищевые связи между организмами в экосистеме, при которых организмы одних видов служат пищей для других. Например, растения служат пищей для растительноядных животных, а они - для хищников. Формирование в каждой экосистеме на основе пищевых связей цепей питания, например: растения -»- полевка -- лисица. Здесь указаны составляющие цепь питания организмы и стрелками обозначен переход вещества и энергии в этой цепи. Начальное звено цепи питания, как правило, растения (автотрофы, создающие органические вещества в процессе фотосинтеза). Использование запасенной растениями в органических веществах солнечной энергии гетеротрофами - всеми остальными звеньями цепи питания.
5. Вклад В.И. Вернадского в развитие науки
Владимир Иванович Вернадский – создатель учения о биосфере, намного опередивший свое время. Открытие биосферы В.И. Вернадским в начале ХХ столетия принадлежит к величайшим научным открытиям человечества, соизмеримым с теорией видообразования, законом сохранения энергии, общей теорией относительности, открытием наследственного кода у живых организмов и теорией расширяющейся Вселенной. В.И. Вернадский доказал, что жизнь на земле - явление планетарное и космическое, что биосфера - это хорошо отрегулированная за много сотен миллионов лет эволюции общепланетарная вещественно-энергетическая (биогеохимическая) система, обеспечивающая биологический круговорот химических элементов и эволюцию всех живых организмов, включая и человека. Не только составом атмосферы и гидросферы обязаны мы работе биосферы, но и сама земная кора – это продукт биосферы.
По современным представлениям, биосфера – это особая оболочка земли, содержащая всю совокупность живых организмов и ту часть вещества планеты, которая находится в непрерывном обмене с этими организмами.
Эти представления базируются на учении В. И. Вернадского(1863 –1945) о биосфере, являющимся крупнейшим из обобщений в области естествознания в ХХ в. Важнейшая значимость его учения во весь рост проявилась лишь во второй половине века. Этому способствовало развитие экологии и, прежде всего глобальной экологии, где биосфера является основополагающим понятием.
Учение Вернадского о биосфере – это целостное фундаментальное учение, органично связанное с важнейшими проблемами сохранения и развития жизни на Земле, знаменующее собой принципиально новый подход к изучению планеты как развивающейся саморегулирующейся системы в прошлом, настоящем и будущем.
По представлениям В. И. Вернадского, биосфера включает в себя живое вещество, образованное совокупностью организмов; биогенное вещество, которое создается в процессе жизнедеятельности организмов (газы атмосферы, каменный уголь, нефть, торф, известняки и др.); косное вещество, которое формируется без участия живых организмов (магматические горные породы); биокосное вещество, представляющее собой совместный результат жизнедеятельности организмов и небиологических процессов (например, почвы); а также радиоактивное вещество, вещество космического происхождения (метеориты и др.) и рассеяные атомы. Все эти семь типов веществ геологически связаны между собой.
Основные экологические проблемы современности. Влияние деятельности общества на экологию
Воздействие человека на биосферу сводится к четырем главным формам:
Изменение структуры земной поверхности (распашка степей, вырубка лесов, мелиорация, создание искусственных озер и морей и другие изменения режима поверхностных вод и т.д.);
Изменение состава биосферы, круговорота и баланса слагающих ее веществ (изъятие ископаемых, создание отвалов, выброс различных веществ в атмосферу и в водные объекты, изменение влагооборота);
Изменение энергетического, в частности теплового, баланса отдельных районов земного шара и всей планеты;
И, наконец, изменения, вносимые в биоту – совокупность живых организмов, - в результате истребления некоторых их видов, создание новых пород животных и сортов растений, перемещение их на новые места обитания.
Загрязнение окружающей среды твердыми, жидкими и газообразными ве 1000 ществами приводит к изменению ее физических и химических свойств, что неблагоприятно влияет на организмы. Различают физическое (тепловое, шумовое, световое, электромагнитное и др.), химическое и биологическое (привнесение в природные сообщества нехарактерных для них видов, которые ухудшают условия существования обитателей данного сообщества) загрязнение.
Над крупными городами атмосфера содержит в 10 раз больше аэрозолей и в 25 раз больше газов. При этом 60-70% газового загрязнения дает автомобильный транспорт. Более активная конденсация влаги приводит к увеличению осадков на 5-10%. Самоочищению атмосферы препятствует снижение на 10-20% солнечной радиации и скорости ветра.
При малой подвижности воздуха тепловые аномалии над городом охватывают слои атмосферы в 250-400 м, а контрасты температуры могут достигать 5-6°С. С ними связаны температурные инверсии, приводящие к повышенному загрязнению, туманам и смогу.
Города потребляют в 10 и более раз больше воды в расчете на 1 человека, чем сельские районы, а загрязнение водоемов достигает катастрофических размеров. Объемы сточных вод достигают 1м2 в сутки на одного человека. Поэтому практически все крупные города испытывают дефицит водных ресурсов и многие из них получают воду из удаленных источников.
Водоносные горизонты под городами сильно истощены в результате непрерывных откачек скважинами и колодцами, а кроме того загрязнены на значительную глубину.
Коренному преобразованию подвергается и почвенный покров городских территорий. На больших площадях, под магистралями и кварталами, он физически уничтожается, а в зонах рекреаций - парки, скверы, дворы - сильно уничтожается, загрязняется бытовыми отходами, вредными веществами из атмосферы, обогащается тяжелыми металлами, обнаженность почв способствует водной и ветровой эрозии.
Растительный покров городов обычно практически полностью представлен “культурными насаждениями” - парками, скверами, газонами, цветниками, аллеями. Структура антропогенных фитоценозов не соответствует зональным и региональным типам естественной растительности. Поэтому развитие зеленых насаждений городов протекает в искусственных условиях, постоянно поддерживается человеком. Многолетние растения в городах развиваются в условиях сильного угнетения.
Еще сравнительно недавно загрязнение воздуха считалось локальной проблемой крупных городов и промышленных центров. Сейчас понятно, что атмосферные загрязнители распространяются на огромные расстояния, причиняя ущерб окружающей среде далеко от источника выброса. Таким образом, борьба с ними стала глобальной задачей, требующей международного сотрудничества. К важным загрязнителям воздуха относятся антропогенные газы: хлорфторуглероды (ХФУ), диоксид серы (SO2), углеводороды (УВ) и оксиды азота (N0). Одной из форм загрязнения можно считать вызванное человеком повышенное содержание в атмосфере ее жизненно важного природного компонента - диоксида углерода.
Загрязнители могут серьезно влиять на другие естественные составляющие атмосферы, в частности снижать концентрацию озона (О3) в ее верхнем слое. По иронии судьбы сам озон местами загрязняет воздух на уровне земли. Он непосредственно поражает многие сельскохозяйственные культуры, вреден для нашего здоровья, а в сочетании с УВ и N0X образует так называемый фотохимический смог. Загрязнителями атмосферы в принципе являются также пыль, шум, лишнее тепло, радиоактивность и электромагнитные поля. Особую тревогу вызывает загрязнение атмосферы сернистым газом, который образуется входе переработки сернистых соединений.
В результате дождь и снег оказываются подкисленными (величина рН ниже 5,6). Кислотные осадки приводят к гибели лесов, превращению озер, рек и прудов в безжизненные водоемы, что влечет за собой уничтожение сообществ растений и животных. Кроме того, они усугубляют тяжесть течения заболеваний дыхательных путей животных и человека.Попадание в верхние слои атмосферы оксидов азота и фреонов, широко применяемых в качестве аэрозольных распылителей и хладоагентов в холодильных установках, приводит к ослаблению озонового слоя, который не пропускает к поверхности Земли ультрафиолетовое излучение, губительное для всех живых организмов. В последние годы возникла необходимость принятия мер по защите озонового слоя, поскольку над Антарктидой в 1980 г. возникла «озоновая дыра». Подобные «озоновые дыры» в последние годы образуются над Сибирью, Западной и Центральной Европой, т.е. над теми территориями, где сосредоточены предприятия, производящие озоноразрушающие вещества. С целью предотвращения возникновения «озоновых дыр» в 1987 г. в г. Монреале (Канада) подписано Международное соглашение о резком снижении производства фреонов.
Выбросы в естественные водоемы нефти и нефтепродуктов могут резко замедлить обмен газами между атмосферой и гидросферой и привести к гибели обитателей морей и океанов.
Негативные последствия влечет и научно необоснованное применение для подкормки культурных растений больших доз минеральных и органических удобрений, в частности нитратов. Интенсивное поступление нитратов в растения приводит к тому, что они не полностью включаются в обменные процессы и накапливаются в листьях, стеблях и корнях. Для самих растений избыток нитратов особой опасности не представляет, но при попадании в организм теплокровных животных с пищей они превращаются в более токсичные соединения. Накопления последних в организме человека вызывают тяжелые нарушения обмена веществ, аллергию, нервные расстройства, а некоторые из них способны вызывать злокачественные новообразования
Радиоактивное загрязнение среды. Аварии на атомных станциях и безответственное отношение к отходам атомной энергетики приводят к
повышенной радиоактивности воздуха, воды и почвы. Радиоактивные изотопы передаются по цепям питания и тем самым включаются в биологический круговорот веществ (рис. 8.2). Они накапливаются в почве, в тканях растений, животных и человека, вызывая увеличение количества онкологических заболеваний и мутаций. По данным Научного комитета ООН по воздействию атомной радиации, самыми распространенными заболеваниями человека в результате облучения являются рак молочной и щитовидной желез, легких, поражение семенников.
В последние годы возникла новая экологическая опасность - потенциальная возможность попадания из лабораторий или заводов в окружающую природную среду микроорганизмов и биологически активных веществ, оказывающих негативное воздействие на живые организмы и их сообщества, здоровье человека и его генофонд, что связано с бурным развитием биотехнологии и генной инженерии.
Список использованной литературы
А. Б. Салтыков. Биоэкология.
Общая экология. Чернова Н. И., Былова А.М.
Экологическое сознание Медведев В.И., Алдашева А.А.
miroslavie/library/eco.htm
Размещено на
Похожие рефераты:
Учение В.И. Вернадского о биосфере. Создателем современного учения о биосфере был замечательный русский учёный В.И. Вернадский. Он показал, что за всё геологически обозримое время жизнь на Земле развивалась как взаимосвязанная совокупность организмов, обеспечивающая непрерывный поток элементов в био...
