Сучасні напрямки екологічних досліджень. Екологія в сучасному світі
Ви переконалися у складності структури сучасної екології. Тепер розглянемо причини, що вплинули на її розвиток.
Завершивши етапи формування XX в., екологія вийшла рівень багатогалузевої науки. Її основні передумови - це розвиток нових напрямів науки у зв'язку зі збільшенням чисельності населення Землі, науково-технічним прогресом (НТП) і освоєнням космосу.
Названі глобальні екологічні умови стали загальними для людей усієї планети. Невідомі раніше продукти, сировина, брак енергії та проблеми забруднення довкілля загострили негативні протиріччя. Серед них можна назвати порушення рівноваги використання природних ресурсівміж державами. З'явилася конкуренція між розвиненими державами, що розвиваються, у використанні природних ресурсів, що призвела до безгосподарності. У результаті виникла тенденція до виснаження природних ресурсів, зменшення чисельності рослин та тварин, порушення екосистеми. Все це несе реальну загрозу існування всіх живих організмів, що формувалися протягом мільйонів років.
На порядок денний постало питання про недопущення природних змін та катаклізмів. Вчені визнали, що тільки наука про екологію є наукою, що всебічно розглядає науково-теоретичні основи охорони та раціонального використанняприроди. Екологія поступово виходить за межі вивчення умов довкілля живих організмів. Її увага прикута до виявлення причин їх змін у природі. Наприклад, зоологія проводила односторонні та конкретні дослідження.
Тепер перед зоологією постала необхідність відповісти на такі питання, як: "Чому зменшується біологічна різноманітність?", "У чому причини зникнення деяких видів?" Щоб відповісти на ці питання, зоологи пов'язують об'єкти своїх досліджень з екологічними. Відомий російський вчений, зоолог Д. Н. Кашкаров у своїй роботі "Середовище та спільноти" (1933) писав, що "основу екологічних дослідженьскладає вивчення організмів у взаємозв'язку з навколишнім середовищем". В. В. Докучаєв, засновник науки ландшафтознавства, писав: "...необхідно вивчати взаємозв'язок природних факторівта взаємини неорганічних речовинз живою природою". Вчений у своїх положеннях мав на увазі екологічні фактори.
Екологічні чинники довкілля грають велику роль життєдіяльності живих організмів. Клімат є вирішальним чинником організму. Останнім часом глобальні зміни клімату негативно впливають на всю екосистему Землі. Зміна клімату впливає екосистему води та суші, створює нові екологічні проблеми всім існуючих там живих організмів. Це такі проблеми, як озонові дірки, кислотні дощі, парниковий ефект, фотохімічний смог, опустелювання, зменшення біорізноманіття, проблеми. прісної водиі т. д. Виникає новий напрямок екології, що вивчає ці проблеми, – глобальна екологія.
Великий внесок у розвиток екології внесла географія, оскільки тільки географічні дослідженнявідкривають шлях у розвиток екології. Без знання будівлі земної кори, її геоморфології, фізичних умовта закономірностей розвитку неможливо зрозуміти її екологічний зміст. Основа геоекологічних досліджень закладена відомими географами та геоботаніками JI. Г. Раменським, А. Г. Ісаченком, В. Н. Сукачовим, Ф. М. Мільковим та іншими вченими.
В екології виник ряд термінів - "екосистема", "геосистема", " соціальна система"Антропогенні ландшафти", "біотоп" або "екотоп" та ін.
Дослідження В. І. Вернадського на рівні біосфери заклали фундамент екологічної науки. Узагальнюючи думку про біосферу, він писав, що "біосфера - це єдина екологічна система, що охоплює взаємодію живих організмів та літосфери, гідросфери, атмосфери та техносфери". Дійсно, об'єкти живих організмів трапляються всюди: у воді та на суші.
"Жива речовина" - це відомі вам біогенні елементи: кисень, вуглець, азот, фосфор, сірка, водень, що входять до складу живих організмів. Без цих речовин життя живих організмів неможливе. Ці "живі речовини" є рушійною силоюта основним будівельним матеріаломвсього живого у біосфері.
З періоду антропогенезу природні екосистемивитримують певне навантаження і зазнають деяких змін. Порушуються процеси самовідновлення речовини у природі, що призводить до кризи.
Природне середовищевже може справлятися з функцією самоочищення від техногенних забруднювачів (чужорідних продуктів). До техногенних забруднювачів відносяться промислові відходи, хімічні сполуки, сплави, пластикові та технічні залишки.
Чужорідні речовини входять до складу повітря, води, ґрунту та перетворюються на дуже небезпечні токсичні речовини. Отже, новий напрямок екології - прикладна екологія - покликаний впроваджувати нові технології з виявлення наслідків шкідливих техногенних процесів.
Вивчивши всі зміни у біосфері, В. І. Вернадський запропонував вчення про ноосферу (грец. noos - "розум"). Основна ідея вчення полягає в тому, що людина надалі буде головним фактором, потужною силоюперетворення життя Землі. В. І. Вернадський прогнозував вплив людини у XX ст. на всі проблеми Землі, здатного перетворити біосферу на сферу розумного гармонійного взаємини природи та суспільства. При цьому Вернадський звертав увагу на споживчі, варварські дії людини по відношенню до природи. Він стверджував, що доля планети у майбутньому залежить від людського розуму, свідомості. Справді, вчений ще ХІХ ст. передбачав загострення екологічних проблем.
В. І. Вернадський також був першим вченим-мислителем, який дав науковий прогноз долі біосфери. Рішенню глобальних проблембіосфери сприяло формування та зміцнення гармонії у поєднанні "людина - суспільство - природа", що і стало основою соціальної екології.
1.Екологія - наука, що всебічно розглядає науково-теоретичні основи охорони та раціонального використання природи.
2. Вчення В. І. Вернадського про біосферу та ідеї про ноосферу повністю підтверджуються.
1.Визначте значення нових понять в екології.
2. Які передумови розвитку нових напрямів екології?
3.Яка роль природничих науку розвитку екології?
1. Яке значення елементів "живої речовини" для живих організмів?
2.Что ви знаєте про В. І. Вернадського як засновника екологічної науки?
1. Яка роль географії у розвитку екології?
2.У чому суть вчення Вернадського про біосферу?
3. Яка роль біогенних елементів для організму?
У чому сенс теорії В. І. Вернадського про ноосферу?
Предмет та завдання сучасної екології. Місце екології у системі знань.
Екологія (від грец еко-проживання, житло, будинок, майно і логос- поняття, вчення, наука) - наука про взаємодії живих організмів та їх угруповань між собою і з навколишнім середовищем.
Об'єктами екології є переважно системи вище рівня організмів, тобто вивчення організації та функціонування надорганізмових систем: популяцій, біоценозів (спільнот), біогеоценозів (екосистем) та біосфери загалом. Іншими словами, головним об'єктом вивчення в екології є екосистеми, тобто єдині природні комплекси, утворені живими організмами та місцем існування.
Завдання екології змінюються залежно від рівня організації живої матерії, що вивчається. Популяційна екологія досліджує закономірності динаміки чисельності та структури популяцій, а також процеси взаємодій (конкуренція, хижацтво) між популяціями різних видів. У завдання екології співтовариств (біоценології) входить вивчення закономірностей організації різних угруповань, або біоценозів, їх структури та функціонування (кругообіг речовин та трансформація енергії в ланцюгах живлення).
Головне ж теоретичне та практичне завдання екології - розкрити загальні закономірностіорганізації життя і на цій основі розробити принципи раціонального використання природних ресурсів в умовах дедалі більшого впливу людини на біосферу.
Взаємодія людського суспільства та природи стала однією з найважливіших проблем сучасності, оскільки становище, яке складається у відносинах людини з природою, часто стає критичним: вичерпуються запаси прісної води та корисних копалин погіршується стан ґрунтів, водного та повітряного басейнів, відбувається спустошення величезних територій, ускладнюється з хворобами та шкідниками сільськогосподарських культур.
Для вирішення цих глобальних проблем і насамперед проблеми інтенсифікації та раціонального використання, збереження та відтворення ресурсів біосфери екологія поєднує у науковому пошуку зусилля ботаніків, зоологів та мікробіологів, надає еволюційному вченню, генетиці, біохімії та біофізиці їхньої справжньої універсальності.
Якщо зобразити ієрархічну схему наук, то на 1 рівні виявиться філософія, яка поділяється на філософію природи, суспільства та мислення. Екологічні науки знаходяться серед усіх підрозділів наукових знань. Серед наук – біологія, геоекологія, серед гуманітарних наук – соціоекологія, серед наук про мислення – неосферологія, серед технічних наук – інженерна екологія. Сучасна екологія у зв'язку з посиленням впливу людського суспільства на навколишнє середовище є складною міждисциплінарною наукою, що вивчає складні проблемивзаємодії з навколишнім природним середовищем.
Історія розвитку сучасної екології.
З перших кроків свого розвитку людина нерозривно пов'язана з природою. Він завжди знаходився в тісній залежності від рослинного та тваринного світу, від їх ресурсів і був змушений повсякденно зважати на особливості розподілу та способу життя звірів, риб, птахів та ін.
ж у найдавніших з відомих нам писемних джерелах не тільки згадуються різні назви тварин і рослин, але повідомляються деякі відомості про їхній спосіб життя. Очевидно, автори цих рукописів звертали увагу до представників живої природи як з допитливості, а й під враженням їх значення життя людей: полювання диких звірів і птахів, рибальства, захисту посівів від шкідливих тварин тощо.
Великий вплив на світогляд вчених сучасної доби зробили давньогрецькі вчені. Так, наприклад, Аристотель у своїй "Історії тварин" розрізняв водних і сухопутних тварин, що плавають, літають, повзають. Його увагу привертали такі питання, як приуроченість організмів до місцепроживання, поодиноке чи зграйне життя, відмінності в харчуванні тощо. буд. ".
Дивовижні відкриття, які принесли з собою подорожі у віддалені країни та великі географічні відкриттяепохи Відродження послужили поштовхом для розвитку біології. Вчені та мандрівники не лише описували зовнішнє та внутрішня будоварослин, а й повідомляли відомості про залежність рослин від умов проростання чи обробітку. Відомий англійський хімік Роберт Бойль виявився першим, хто здійснив екологічний експеримент; він опублікував результати порівняльного вивчення впливу низького атмосферного тискуна різних тварин.
Великий внесок у формування екологічних знань зробили такі видатні вчені, як шведський дослідник природи Карл Лінней і французький дослідник природи Жорж Бюффон в працях яких підкреслювалося провідне значеннякліматичних факторів.
Важливі спостереження, які справили впливом геть розвиток екології, було виконано вченими Російської Академії наук під час експедиційних досліджень, проведених з другої половини XVIII в. (Крашенинников, Лепехін, Паллас)
Великий вплив на розвиток екологічної науки вплинув французький автор першого еволюційного вчення Жан Батист Ламарк, який вважав, що найважливішою причиною пристосувальних змін організмів, еволюції рослин та тварин є вплив зовнішніх умовсередовища. Також велике значенняу розвитку екології мають Рульє, який вважав, що найважливіша причина у пристосуванні тварин, рослин є вплив умов довкілля.
Огромную роль зіграли праці Дарвіна – підстави вчення про еволюцію органічного світу.
Термін «екологія» ввернув Ернст Геккель 1866 р. Як самостійна наука «екологія сформувалася на початку 20 в. Великий внесок зробили Тимірязєв, Докучаєв, Сукачов. Вернадський створює вчення про біосферу. У другій половині 20 ст. Відбувається свого роду «екологізація» сучасної науки. Це з усвідомленням величезної ролі екологічних знань. У вивченні різноманітних процесів велику допомогунадають експериментальні методи, досліджуються вплив різних умовна організми та їх реакція.
В даний час в екології виділяють ряд наукових галузейта дисциплін: популяційна екологія, географічна екологія, хімічна екологія, промислова екологія, екологія рослин, тварин, людини
Таким чином, сучасна екологія - універсальна комплексна наука, що бурхливо розвивається, що має велике практичне значення для всіх жителів нашої планети. Екологія - наука майбутнього, і, можливо, саме існування людини залежатиме від прогресу цієї науки.
Основні напрями у сучасній екології.
Сучасна екологія включає наступні напрямки До складу сучасної екології входять:
- загальна (класична) екологія, що вивчає взаємодії біологічних системз довкіллям;
– геоекологія, що досліджує екосистеми високих рівнів, до біосферного включно; інтереси геоекології зосереджені на аналізі структури та функціонування ландшафтів ( природних комплексівгеографічного рангу)
- Глобальна екологія, що вивчає загальні законифункціонування біосфери як глобальної екологічної системи;
– соціальна екологія, Що розглядає взаємини у системі «суспільство - природа»;
- прикладна екологія, що вивчає механізми впливу людини на біосферу, способи запобігання негативного впливута її наслідків, що розробляє принципи раціонального використання природних ресурсів. Вона базується на законах, правилах та принципах екології та природокористування.
Одним із напрямів сучасної екології є економічна екологія, пов'язана з використанням природних ресурсів.
Класична екологіявивчає біологічні системи, тобто займається дослідженням органічного світу на рівнях особин, популяцій, видів, угруповань. У зв'язку з цим виділяють:
– аутекологію (екологію особин) – встановлює межі існування особини (організму) в навколишньому середовищі, вивчає реакції організмів на вплив факторів середовища
- Демокологію (екологію популяцій) - вивчає природні групи особин одного виду - популяції, умови їх формування, внутрішньопопуляційні взаємини, динаміку чисельності;
- Ейдекологію (екологію видів) - вивчає вигляд як певний рівень організації живої природи.
– синекологію (екологію співтовариств) – вивчає асоціації популяцій різних видів рослин, тварин та мікроорганізмів, їхню взаємодію з навколишнім середовищем
В екологічних дослідженнях за традицією виділяють два напрями - аутекологію та синекологію. Аутекологія концентрує свою увагу на взаєминах між організмом або популяцією та навколишнім середовищем, тоді як синекологія займається спільнотами та середовищем. Наприклад, вивчення окремого екземпляра дуба або виду дуб черешчастий (((ієґсш гоЬиг) або роду дуб (((ієґсш)) буде аутекологічним дослідженням, а вивчення спільноти дубового лісу - синекологічним).
Сучасні дослідники виділяють понад 100 напрямів в екології, які можна об'єднати у 5 гілок екології:
1. Глобальна екологія- Вивчення можливих глобальних зрушень у біосфері під впливом різних факторів (космічні впливи, процеси в надрах Землі
2. Біологічна екологія - включає: 1) аутекологію (екологію природних біологічних систем - особин, видів); демекологію (популяційну екологію); синекологію (екологія багатовидових угруповань, біоценозів), біогеоценологію (екологічних систем);
2) екологію систематичних груп організмів – бактерій, грибів, рослин, тварин;
3) еволюційну екологію.
3. Екологія людини або соціальна екологія – досліджує взаємодію людини з навколишнім середовищем.
4. Геоекологія - вивчає взаємовідносини організмів та довкілля, їх географічну приналежність. Включає екологію середовищ (повітряної, наземної, грунтової, прісноводної, морської); екологію природно-кліматичних зон (тундри, тайги, степи, пустелі, гір, ландшафтів).
5. Прикладна екологія- комплекс дисциплін, що вивчають взаємовідносини між людським суспільствомта природою. Вирізняють такі прикладні розділи екології:
Інженерна екологія;
Сільськогосподарська екологія;
Урбоекологія;
Біоресурсна та промислова екологія;
Медична екологія.
З.Підходи та методи екології
У сучасній екології, науці про довкілля стикаються два підходи до проблеми взаємовідносин людини та природи: антропоцентричний та біоцентричний.
1. Антропоцентричний чи технологічний підхід – у центрі екологічних проблем стоїть людина. Переексплуатація природних ресурсів, забруднення води та повітря розглядаються лише з погляду їхнього негативного впливу на здоров'я людини. Виниклі проблеми довкілля видаються лише як наслідок неправильного господарювання.
Вважається, що проблеми можуть бути усунені шляхом технологічної реорганізації та модернізації, що закони природи не можуть і не повинні заважати науково-технічному прогресу.
2. Біоцентричний чи екоцентричний підхід - людина лише з форм життя, як і біологічний виглядзначною мірою залишається під контролем головних екологічних законів та у своїх взаєминах із природою змушений і має приймати її умови. Порушені людиною регуляторні функції біосфери неможливо знайти відновлені чи змінені технологічним шляхом. Прогрес людства обмежується екологічним імперативом.
1. Екосистемний - вивчення потоку енергії та круговороту речовин між біотичним та абіотичним компонентами екосфери, функціональні зв'язки (ланцюги живлення) живих організмів між собою та з навколишнім середовищем.
2. Вивчення угруповань (синекологія) - дослідження рослин, тварин і мікроорганізмів, що мешкають в екосистемах. Основний наголос робиться на визначенні та описі видів та вивченні факторів, що обмежують їх поширення. Синекологія докладно вивчає сукцесії та клімаксні спільноти, що є важливим для раціонального використання природних ресурсів.
4. Вивчення місця проживання - вивчення екологічної нішівидів із залученням фахівців гідрологів, ґрунтознавців, метеорологів, океанографів та ін.
5. Еволюційний та історичний - вивчення зміни біосфери, окремих екосистем, угруповань, популяцій, місцепроживання у часі, що важливо для прогнозів майбутніх змін. Еволюційна екологія розглядає зміни, пов'язані з розвитком життя Землі, дозволяє зрозуміти закономірності, які у екосфері до появи людини. Реконструкція минулого на основі даних палеонтології. Історична екологія займається змінами, пов'язаними з розвитком людської цивілізації та технології, зі своїм зростаючим впливом на природу.
Ще за темою 2. Напрями екології:
- Що таке екологія? Предмет екології. Екологія як наукова дисципліна
- 1.3. Взаємозв'язок екології коїться з іншими біологічними науками. Підрозділи екології
- 2.1. Програмна лекція 2.1. за модулем 2 "Основи традиційної екології": Теоретична екологія. Кругообіги
- СУЧАСНИЙ СТАН ЕКОЛОГІЇ ЯК КОМПЛЕКНОЇ СОЦІАЛЬНО-ВИРОБНИЧОЇ НАУКИ ПРО ВЗВАМОВІДНОСИНИ ОРГАНІЗМІВ. ЗМІСТ, ПРЕДМЕТ, ОБ'ЄКТ ТА ЗАВДАННЯ ЕКОЛОГІЇ.
- ЕКОЛОГІЯ І ІСТОРІЯ ЇЇ РОЗВИТКУ. МІСЦЕ ЕКОЛОГІЇ У СИСТЕМІ ПРИРОДНИХ І СОЦІАЛЬНИХ НАУК. МЕТОДИ ЕКОЛОГІЧНИХ ДОСЛІДЖЕНЬ.
- Н. М. ЧЕРНОВА. Лекції із загальної екології. Довідкові матеріали до курсу «Екологія Москви та сталий розвиток». – М., 2009
- Далекосхідний державний технічний Університет (ДВПІ ім.
1.Що вивчає наука «Екологія» та які її наукові напрямиВи знаєте?
Екологія - наука про навколишнє середовище та процеси, що відбуваються в ній.
У складі загальної екології виділяють такі основні розділи:
Аутекологію, що досліджує індивідуальні зв'язки окремого організму (види) з навколишнім середовищем;
Популяційну екологію (демоекологію), завданням якої є вивчення структури та динаміки популяцій окремих видів. Популяційну екологію розглядають як спеціальний розділ аутекології;
Синекологія (біоценологія) - вивчає взаємовідносин популяцій, спільнот та екосистем з середовищем
Для всіх цих напрямів головним є вивчення виживання живих істот у навколишньому середовищі та завдання перед ними стоять переважно біологічної властивості-вивчити закономірності адаптації організмів та їх угруповань до навколишнього середовища, саморегуляцію, стійкість екосистем та біосфери тощо.
2. Який внесок у біологію вклав К. Лінней, Ф. Реді, Д. Еррел?
Карл Лінней-шведський вчений-природодослідник, створив єдину системукласифікації тварин та рослин, запровадив таксонометричні категорії.
Реді у своїй праці «Досліди про розмноження комах» (1668) зумів експериментально спростувати уявлення, що існують живі організми, що самозароджуються в нечистотах. Інша його робота «Спостереження над тваринами, що живуть у живих тварин» (1684) також була пов'язана з полемікою навколо можливості мимовільного зародження організмів. Він описав будову стрічкових і круглих черв'яків, а також органи розмноження у самок і самців аскарид. Проте роботи Реді мали істотне значення для спростування помилкової гіпотези самозародження організмів, тим самим він намітив правильний напрямок для майбутніх дослідників у цій галузі.
36. Дем-екологія (популяційна екологія) -вивчає взаємодії між організмами одного виду в межах популяцій та середовищем їх проживання, а також екологічні закономірностііснування популяцій.
37. Вид -одиниця біологічної систематики живих організмів, група особин із загальними морфофізіологічними, біохімічними і поведінковими ознаками, здатна до взаємного схрещування, що дає у ряді поколінь плідне потомство, закономірно поширена в межах певного ареалу і подібно змінюється під впливом середовища.
38. Населення –група осіб, що вільно схрещуються, одного виду, що перебувають у взаємодії між собою і спільно населяє загальну територію.
39. Гомеостаз популяції –підтримання оптимальних у даних умовах чисельності.
40. Крива зростання.
41. Біотичний потенціал -найважливіший умовний показник, що відображає здатність популяції до розмноження, виживання та розвитку за оптимальних екологічних умов.
42. Місткість середовища (тиск середовища) –межі ресурсів, рахунок яких є види.
43. Статева структура популяціїє співвідношення в ній особин різної статі.
44. Вікова структура популяції –співвідношення особин різного віку.
45. Що таке місце існування, і які середовища життя заселені організмами?Середовище – безпосереднє оточення організму. Заселені: водний, наземно-повітряний, ґрунт, самі організми.
46. Які фактори належать до екологічних факторів середовища –біотичні, абіотичні, антропогенні.
47. Які чинники середовища організм неспроможна змінити, а може лише пристосуватися до них.
48. Яка властивість живих організмів є основною і чому?
49. Сформулюйте та зобразіть графічно «Закон оптимуму»:Результат дії змінного фактора залежить від сили його прояву, як недостатня, так і надмірна дія факторів негативно впливають на живі організми.
50. Від чого залежить толерантність організму?Толерантність залежить від адаптації організмів до довкілля.
51. Сформулюйте закон толерантності:лімітуючим фактором існування виду може бути як мінімум, так і максимум екологічного впливу.
52. Сформулюйте «Правило взаємодії факторів»:зона оптимуму та межі витривалості організмів до будь-якого фактора середовища можуть зміщуватися залежно від сили та поєднання одночасної дії інших факторів.
53. Сформулюйте «Правило мінімуму Лібіха»:зростання рослини залежить від того елемента живлення, який є у мінімальній кількості.
54. Які фактори обмежують життєдіяльність організмів та впливають на їх поширення?
55. Якими є наслідки одночасної дії кількох факторів на організм.
56. Середовище проживання –це та частина природи, що оточує живий організм і з якою він взаємодіє.
57. Екологічні чинники –це властивості та елементи середовища, що впливають на організм.
58. Біотичні фактори –форми впливу живих організмів одна на одну.
59. Абіотичні фактори –фактори неживої природи (світло, температура, вологість).
60. Антропогенні фактори –вплив людини, що веде до змін у навколишньому середовищі.
61. Адаптація -процес пристосування до умов навколишнього середовища.
62. Пасивний шлях пристосування –це підпорядкування життєвих функцій організму змін навколишнього середовища.
63. Активний шлях пристосування –це посилення опірності організму стосовно довкілля.
64. Толерантність –це здатність організмів переносити відхилення дії екологічних факторіввід оптимальних собі.
65. Екологічний спектр виду- Це сукупність екологічних толерантностей по відношенню до різних факторів середовища.
66. Стенобіонти –це види, існування яких необхідні суворо певні екологічні умови.
67. Еврібіонти -це види, які здатні жити у різних екологічних умовах.
Екологічні системи
Розміщено на /
Загальне визначення екології
Основні напрямки в екології
Екологічні системи
Трофічні зв'язки в екосистемах
Вклад В.І.
Вернадського у розвиток науки
6. Основні екологічні проблеми сучасності. Вплив діяльності суспільства на екологію
Список використаної літератури
1. Загальне визначення екології
Як самостійна наука екологія остаточно оформилася на початку ХХ століття. Останнім часом роль та значення біосфери як об'єкта екологічного аналізу безперервно зростає. Особливо велике значення в сучасній екології приділяється проблемам взаємодії людини з навколишнім середовищем. Висування на перший план цих розділів в екологічній науці пов'язане з різким посиленням негативного взаємного впливу людини і середовища, що зросла роллю економічних, соціальних і моральних аспектів, у зв'язку з різко негативними наслідками науково-технічного прогресу. Таким чином, сучасна екологія не обмежується лише біологічними рамками дисципліни, що трактує відносини головним чином тварин і рослин, вона перетворюється на міждисциплінарну науку, що вивчає найскладніші проблеми взаємодії людини з довкіллям. Актуальність та багатогранність цієї проблеми, викликаної загостренням екологічної обстановки в масштабах усієї планети, призвела до «екологізації» багатьох природничих, технічних та гуманітарних наук. Наприклад, на стику екології з іншими галузями знань продовжується розвиток таких нових напрямів, як інженерна екологія, геоекологія, математична екологія, сільськогосподарська екологія, космічна екологія тощо. Відповідно ширше тлумачення отримав і термін «екологія».
2.Основні напрямки в екології
Екологія поділяється на загальну Екологію, що досліджує основні принципи організації та функціонування різних надорганізмових систем, та приватну Екологію, сфера якої обмежена вивченням конкретних груп певного таксономічного рангу. Загальна екологія класифікується за рівнями організації надорганізмових систем. Популяційна Екологія (іноді називається демекологією, або Екологією населення) вивчає популяції - сукупності особин одного виду, що об'єднуються загальною територією та генофондом Екологічних співтовариств (або біоценологія) досліджує структуру і динаміку природних спільнот (або цінозів) - совокупності. Біогеоценологія - розділ загальної екології, що вивчає екосистеми (біогеоценози). У Росії її і деяких зарубіжних європейських країнах біогеоценологію іноді вважають самостійної наукою, відмінною від Екології У, Великобританії та багатьох інших країнах термін "екосистема" використовується частіше, ніж біогеоценоз, і біогеоценологія як окрема наука там виділяється. Приватна Екологія складається з Екології рослин та Екології тварин. Порівняно недавно оформилася Екологія бактерій та Екологія грибів. Правомірний і більш дробовий поділ приватної Екології (наприклад, Екології хребетних, Екології ссавців, Екології зайця-біляка тощо). Щодо принципів розподілу Екології на загальну та приватну немає єдності у поглядах вчених. На думку деяких дослідників, центральний об'єкт Екології - екосистема, а предмет приватної Екології відбиває підрозділ екосистем (наприклад, на наземні та водні; водні поділяються на морські та прісноводні екосистеми; прісноводні екосистеми, у свою чергу, - на екосистеми річок, озер, водосховищ та і т.д.). Екологія водних організмів та утворених ними систем вивчає гідробіологія.
Головний об'єкт вивчення екологи - екосистеми, тобто. єдині природні комплекси, утворені живими організмами та середовищем проживання. З іншого боку, у її компетенції входить вивчення окремих видів організмів (організмний рівень), їх популяції, т. е. сукупностей особин одного виду (популяційно-видовий рівень) і біосфери загалом (біосферний рівень). Основною, традиційною частиною екології як біологічної науки є загальна екологія, яка вивчає загальні закономірності взаємин будь-яких живих організмів та середовища (включаючи людину як біологічну істоту).
У складі загальної екології виділяють такі основні розділи:
Аутекологію, що досліджує індивідуальні зв'язки окремого організму (види) з навколишнім середовищем;
Популяційну екологію (демоекологію), завдання якої входить вивчення структури і динаміки популяцій окремих видів. Популяційну екологію розглядають як спеціальний розділ аутекології;
Синекологія (біоценологія) - вивчає взаємовідносин популяцій, спільнот та екосистем з середовищем.
Для всіх цих напрямів головним є вивчення виживання живих істот у навколишньому середовищі та завдання перед ними стоять переважно біологічної властивості-вивчити закономірності адаптації організмів та їх угруповань до навколишнього середовища, саморегуляцію, стійкість екосистем та біосфери тощо.
3. Екологічні системи
екологія екосистема трофічний зв'язок
Екологічна система - єдині, стійкі, взаємозамінні, саморозвиваються, саморегулюючі сукупності природних компонентів природного середовища, які здійснюють процеси обміну речовин та енергії.
Розрізняються природні екологічні системи - первозданні, незмінні чи мало змінювані людиною, модифіковані - частково чи повністю змінювані у процесі господарську діяльність, трансформовані - перетворені людиною природні екологічні системи.
Природна екологічна система - об'єктивно існуюча частина природного середовища, яка має просторово-територіальні межі і в якій живі (рослини, тварини та інші організми) та неживі її елементи взаємодіють як єдине функціональне ціле та пов'язані між собою обміном речовиною та енергією. 1 Природний об'єкт - природна екологічна система, природний ландшафт і їх елементи, що зберегли свої природні властивості. Специфіка еколого-правового регулювання обумовлена наявністю спеціальних екологічних систем, кожній з яких притаманні деякі загальні ознаки.
Складовими елементами екосистеми є природного походження.
Будь-яка екосистема характеризується замкнутістю, тобто. самостійним, без сторонньої допомоги, функціонуванням (наприклад, на сіножаті і пасовищах мимоволі виростає навесні і влітку трава. Орні ж землі не можуть функціонувати без людського втручання - без посіву, оранки, догляду, боротьби з бур'янами вони заростають бур'яном і т.п. ).
4. Трофічні зв'язки в екосистемах
Види зв'язків
Взаємозв'язки між організмами можна поділити на міжвидові та внутрішньовидові. Внутрішньовидові взаємозв'язки зазвичай класифікуються за “інтересами”, з урахуванням яких організми будують свої відносини:
1) трофічні (харчові) зв'язки – формують трофічну структуру екосистеми, яку ми вже розглянули раніше; крім відносин, коли одні організми служать їжею іншим, сюди ж можна віднести відносини між рослинами та комахами-запилювачами квітів, конкурентні відносини через схожу їжу та ін; це найпоширеніший тип зв'язків;
3) форичні зв'язки (від латинського слова форас - назовні) - відносини щодо поширення насіння, плодів тощо;
4) фабричні зв'язки (від латинського слова фабрикато – виготовлення) – використання рослин, пуху, вовни для спорудження гнізд, притулків тощо.
Основні харчові (трофічні) групи організмів – компоненти екосистем. Група організмів, які виробляють на світлі з неорганічних органічних речовин (автотрофи - зелені рослини), - організми-виробники; група організмів, які споживають готові органічні речовини (гетеротрофи – переважно тварини, гриби), – організми-споживачі; група організмів, які руйнують органічні речовини та переробляють їх у неорганічні (гетеротрофи – бактерії, гриби, деякі тварини), – організми-руйнівники. У харчових (трофічних) взаємозв'язках ці групи організмів виконують роль ланок харчового ланцюга. 4. Харчові зв'язки у екосистемі. Тісний взаємозв'язок всіх ланок (харчових груп) у співтоваристві - умова його існування. Харчові зв'язки між організмами в екосистемі, при яких організми одних видів є їжею для інших. Наприклад, рослини служать їжею для рослиноїдних тварин, а вони – для хижаків. Формування в кожній екосистемі на основі харчових зв'язків ланцюгів живлення, наприклад: рослини - полівка - лисиця. Тут вказані складові ланцюг живлення організми та стрілками позначений перехід речовини та енергії в цьому ланцюзі. Початкова ланка ланцюга харчування, зазвичай, рослини (автотрофи, створюють органічні речовини у процесі фотосинтезу). Використання запасеної рослинами в органічних речовинах сонячної енергії гетеротрофами - рештою всіх ланками ланцюга харчування.
5. Вклад В.І. Вернадського у розвиток науки
Володимир Іванович Вернадський - творець вчення про біосферу, який набагато випередив свій час. Відкриття біосфери В.І. Вернадським на початку ХХ століття належить до найбільших наукових відкриттів людства, порівнянних з теорією видоутворення, законом збереження енергії, загальною теорією відносності, відкриттям спадкового коду у живих організмів і теорією Всесвіту, що розширюється. В.І. Вернадський довів, що життя на землі - явище планетарне та космічне, що біосфера - це добре відрегульована за багато сотень мільйонів років еволюції загальнопланетарна речовинно-енергетична (біогеохімічна) система, що забезпечує біологічний кругообіг хімічних елементів та еволюцію всіх живих організмів, включаючи і людину. Не тільки складом атмосфери і гідросфери ми повинні працювати біосфери, а й сама земна кора – це продукт біосфери.
За сучасними уявленнями, біосфера – це особлива оболонка землі, що містить всю сукупність живих організмів і частину речовини планети, що у безперервному обміні з цими організмами.
Ці уявлення базуються на навчанні В. І. Вернадського (1863 -1945) про біосферу, що є найбільшим з узагальнень у галузі природознавства в ХХ ст. Найважливіша значущість його вчення на весь зріст виявилася лише у другій половині століття. Цьому сприяло розвиток екології та, насамперед глобальної екології, де біосфера є основним поняттям.
Вчення Вернадського про біосферу – це цілісне фундаментальне вчення, органічно пов'язане з найважливішими проблемами збереження та розвитку життя на Землі, що знаменує собою принципово новий підхід до вивчення планети як саморегулюючої системи, що розвивається в минулому, сучасному і майбутньому.
За уявленнями В. І. Вернадського, біосфера включає живу речовину, утворену сукупністю організмів; біогенна речовина, що створюється у процесі життєдіяльності організмів (гази атмосфери, кам'яне вугілля, нафта, торф, вапняки та ін.); косна речовина, що формується без участі живих організмів (магматичні гірські породи); біокісна речовина, що є спільним результатом життєдіяльності організмів і небіологічних процесів (наприклад, грунту); а також радіоактивна речовина, речовина космічного походження (метеорити та ін) та розсіяні атоми. Усі ці сім типів речовин геологічно пов'язані між собою.
Основні екологічні проблеми сьогодення.
Вплив людини на біосферу зводиться до чотирьох основних форм:
Зміна структури земної поверхні (розорювання степів, вирубування лісів, меліорація, створення штучних озер та морів та інші зміни режиму поверхневих вод тощо);
Зміна складу біосфери, кругообігу та балансу складових її речовин (вилучення копалин, створення відвалів, викид різних речовин в атмосферу та у водні об'єкти, зміна вологообігу);
Зміна енергетичного, зокрема теплового, балансу окремих районів земної кулі та всієї планети;
І, нарешті, зміни, що вносяться в біоту - сукупність живих організмів, - внаслідок винищення деяких їх видів, створення нових порід тварин і сортів рослин, переміщення їх на нові місця проживання.
Забруднення навколишнього середовища твердими, рідкими та газоподібними речовинами призводить до зміни її фізичних та хімічних властивостей, що несприятливо впливає на організми. Розрізняють фізичне (теплове, шумове, світлове, електромагнітне та ін), хімічне та біологічне (привнесення до природних співтовариств нехарактерних для них видів, які погіршують умови існування мешканців цієї спільноти) забруднення.
Над великими містами атмосфера містить у 10 разів більше аерозолів та у 25 разів більше газів. У цьому 60-70% газового забруднення дає автомобільний транспорт. Більше активна конденсація вологи призводить до збільшення опадів на 5-10%. Самоочищення атмосфери перешкоджає зниження на 10-20% сонячної радіації та швидкості вітру.
При малій рухливості повітря теплові аномалії над містом охоплюють шари атмосфери 250-400 м, а контрасти температури можуть досягати 5-6°С. З ними пов'язані температурні інверсії, що призводять до підвищеного забруднення, туманів та змоги.
Міста споживають у 10 і більше разів більше води з розрахунку на 1 особу, ніж сільські райони, а забруднення водойм досягає катастрофічних розмірів. Обсяги стічних вод досягають 1м2 на добу на одну особу. Тому практично всі великі міста зазнають дефіциту водних ресурсів і багато з них отримують воду з віддалених джерел.
Водоносні горизонти під містами сильно виснажені внаслідок безперервних відкачування свердловинами та колодязями, а також забруднені на значну глибину.
Корінному перетворенню піддається і ґрунтовий покрив міських територій. На великих площах, під магістралями та кварталами, він фізично знищується, а в зонах рекреацій – парки, сквери, двори – сильно знищується, забруднюється побутовими відходами, шкідливими речовинами з атмосфери, збагачується важкими металами, оголеність ґрунтів сприяє водній та вітровій ерозії.
Рослинний покрив міст зазвичай повністю представлений “культурними насадженнями” - парками, скверами, газонами, квітниками, алеями. Структура антропогенних фітоценозів не відповідає зональним та регіональним типам природної рослинності. Тому розвиток зелених насаджень міст протікає у штучних умовах, постійно підтримується людиною. Багаторічні рослини у містах розвиваються за умов сильного гноблення.
Ще порівняно недавно забруднення повітря вважалося локальною проблемою великих міст та промислових центрів. Зараз зрозуміло, що атмосферні забруднювачі поширюються на величезні відстані, завдаючи шкоди навколишньому середовищу далеко від джерела викиду. Таким чином, боротьба з ними стала глобальним завданням, яке потребує міжнародного співробітництва. До важливих забруднювачів повітря належать антропогенні гази: хлорфторвуглеці (ХФУ), діоксид сірки (SO2), вуглеводні (УВ) та оксиди азоту (N0). Однією з форм забруднення вважатимуться викликане людиною підвищений вміст у атмосфері її життєво важливого природного компонента - діоксиду вуглецю.
Забруднювачі можуть серйозно впливати інші природні складові атмосфери, зокрема знижувати концентрацію озону (О3) у її верхньому шарі. За іронією долі, сам озон місцями забруднює повітря на рівні землі. Він безпосередньо вражає багато сільськогосподарських культур, шкідливий для нашого здоров'я, а в поєднанні з УВ і N0X утворює так званий фотохімічний смог. Забруднювачами атмосфери в принципі є також пил, шум, зайве тепло, радіоактивність та електромагнітні поля. Особливу тривогу викликає забруднення атмосфери сірчистим газом, який утворюється на вході переробки сірчистих сполук.
В результаті дощ та сніг виявляються підкисленими (величина рН нижче 5,6). Кислотні опади призводять до загибелі лісів, перетворення озер, річок і ставків у неживі водоймища, що спричиняє знищення угруповань рослин і тварин. Крім того, вони посилюють тяжкість перебігу захворювань дихальних шляхів тварин і людини. , Згубне для всіх живих організмів. В останні роки виникла необхідність вжити заходів щодо захисту озонового шару, оскільки над Антарктидою у 1980 р. виникла «озонова діра». Подібні «озонові дірки» в останні роки утворюються над Сибіром, Західною та Центральною Європою, тобто. над тими територіями, де зосереджені підприємства, які виробляють озоноруйнівні речовини. З метою запобігання виникненню «озонових дірок» у 1987 р. у Монреалі (Канада) підписано Міжнародну угоду про різке зниження виробництва фреонів.
Викиди в природні водоймища нафти та нафтопродуктів можуть різко уповільнити обмін газами між атмосферою та гідросферою та призвести до загибелі мешканців морів та океанів.
Негативні наслідки спричиняє і науково необґрунтоване застосування для підживлення культурних рослин великих доз мінеральних та органічних добрив, зокрема нітратів. Інтенсивне надходження нітратів до рослин призводить до того, що вони не повністю включаються в обмінні процеси і накопичуються в листі, стеблах і коренях. Для самих рослин надлишок нітратів особливої небезпеки не становить, але при потраплянні в організм теплокровних тварин з їжею вони перетворюються на більш токсичні сполуки. Накопичення останніх в організмі людини викликають тяжкі порушення обміну речовин, алергію, нервові розлади, а деякі з них здатні викликати злоякісні новоутворення
Радіоактивне забруднення середовища. Аварії на атомних станціях та безвідповідальне ставлення до відходів атомної енергетики призводять до
підвищеної радіоактивності повітря, води та ґрунту. Радіоактивні ізотопи передаються по ланцюгах живлення і тим самим включаються до біологічного кругообігу речовин (рис. 8.2). Вони накопичуються у ґрунті, у тканинах рослин, тварин та людини, викликаючи збільшення кількості онкологічних захворювань та мутацій. За даними Наукового комітету ООН з впливу атомної радіації, найпоширенішими захворюваннями людини внаслідок опромінення є рак молочної та щитовидної залоз, легень, ураження сім'яників.
В останні роки виникла нова екологічна небезпека - потенційна можливість потрапляння з лабораторій або заводів в навколишнє природне середовище мікроорганізмів та біологічно активних речовин, що негативно впливають на живі організми та їх співтовариства, здоров'я людини та її генофонд, що пов'язано з бурхливим розвитком біотехнології та генної інженерії. .
Список використаної літератури
А. Б. Салтиков.
Біоекологія.
Спільна екологія.
Чернова Н. І., Билова А.М.
Екологічна свідомість Медведєв В.І., Алдашева А.А.
miroslavie/library/eco.htm
Розміщено на Схожі реферати:Вчення В.І. Вернадського про біосферу. Творцем
