Введение

К125

ОБЩАЯ ЭКОЛОГИЯ

Каверин А. В.

Учебное пособие

г. Саранск 2012 г.

УДК 574 (075.8)

ББК Б1

Рецензенты:

Якунчев М.А., доктор педагогических наук, профессор, заведующий кафедрой зоологии, экологии и методики обучения биологии ФГБОУ ВПО «Мордовский государственный педагогический институт им. М.Е.Евсевьева»

Аникин В.В., кандидат географических наук, доцент, доцент кафедры физической географии и туризма ФГБОУ ВПО «Мордовский государственный университет им. Н.П.Огарева»

Каверин А.В. Общая экология: учебно-методический комплекс / А.В. Каверин; Мордов. гос. ун-т. – Саранск, 2012. – 33 с.

Об авторе: Каверин А.В. – кандидат географических наук, доктор сельскохозяйственных наук, профессор, заведующий кафедрой экологии и природопользования географического факультета ФГБОУ ВПО «МГУ им. Н. П. Огарёва»

В учебном пособии рассматриваются основные среды жизни и адаптации к ним организмов, главные положения экологии популяций, сообществ и экосистем. Излагаются главные положения учения о биосфере, анализируется роль живого вещества в биосфере, дается концепция ноосферы, освещаются экологические проблемы современности и пути их решения.

Для бакалавров, обучающихся по направлению 022000.62 «Экология и природопользование». Может быть полезным для бакалавров по другим биологическим и географическим направлениям бакалавриата, преподавателей средних и средне специальных учебных заведений.

Учебное пособие предназначено для бакалавров, обучающихся по направлению 022000.62 «Экология и природопользование».

© А.В.Каверин

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ. СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ И ЕЕ ИСТОРИЯ……………………………………………..
РАЗДЕЛ I. ОСНОВЫ ОБЩЕЙ ЭКОЛОГИИ 1.1 Организм и среда …………………………………………………………………………………..............
1.2. Климатические факторы среды……………………………………………………………………………..……............
1.3. Почва и рельеф……………………………………………………………………………………………..
1.4. Абиотические факторы водной среды……………………………………………………………
1.5. Биотические и антропогенные факторы среды……………………………………………….
1.6. Совместное действие экологических факторов……………………………………………..
1.7. Жизненные формы организмов………………………………………………………………………
1.8. Популяции……………………………………………………………………………………………………..
1.9. Биоценозы………………………………………………………………………………………………………
1.10. Экологическая система………………………………………………………………………………..
1.11. Энергия в экологических системах (биогеоценозах) и их продуктивность……..
1.12. Основные проблемы экологии, связанные с практической деятельностью человека……………………………………………………………………………………………………………...
РАЗДЕЛ II. УЧЕНИЕ О БИОСФЕРЕ 2.1 История возникновения учения о биосфере. Сущность учения В.И. Вернадского…………………………………………………………………….
2.2 ОСНОВЫ УЧЕНИЯ О БИОСФЕРЕ………………………………………………………………………………
2.3 ОСНОВНЫЕ ЗАКОНОМЕРНОСТИ ОРГАНИЗАЦИИ И РАЗВИТИЯ БИОСФЕРЫ………………………..
2.4 БИОСФЕРА И ЧЕЛОВЕК…………………………………………………………………………………………
ВОПРОСЫ К ЗАЧЕТУ ПО ДИСЦИПЛИНЕ «ОБЩАЯ ЭКОЛОГИЯ»….……………………………………
СПИСОК РЕКОМЕНДОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ …………………………………………………………….
ТЕСТ ПО КУРСУ «ОБЩАЯ ЭКОЛОГИЯ»……………………………………………………………………..

ПРЕДИСЛОВИЕ

Настоящее учебное пособие разработано на основе Программы и методических указаний «Общая экология», опубликованных автором в 1993 году. В него также вошли отдельные материалы из электронного учебного пособия «Экология», опубликованного в соавторстве с Д.А.Массеровым в 2010 году.

Цель преподавания дисциплины «Общая экология»: познакомить бакалавров с основами экологии и учением о биосфере, которые являются теоретической базой рационального природопользования.

Задачи изучения курса: сформировать экологическое мышление бакалавров, т.е. научить их воспринимать живое во всей совокупности его взаимосвязей со средой обитания, показать закономерность этого взаимодействия, структуру, динамику и историческое развитие экосистем и биосферы в целом, роль экологии и учения о биосфере в создании научной основы рационального использования биологических ресурсов, прогнозирования изменений природной среды под влиянием деятельности человека и управления процессами, протекающими в биосфере, убедить студентов в необходимости системного подхода при решении вопросов охраны природы.

Для успешного усвоения данной дисциплины большое значение имеет предварительное изучение курсов ботаники, зоологии, микробиологии, химии, физики, землеведения, геологии, почвоведения, климатологии, гидрологии.

Содержание дисциплины и ее история

1. Определение экологии и ее задачи. Положение в системе наук.

2. История экологии. Ее развитие в ХVII – первой половине ХIХ в. роль К.Ф. Рулье и Ч. Дарвина в возникновении науки. Развитие экологии во второй половине ХIХ в. экология в ХХ в. отечественные экологические исследования.

3. Современная экология: наука или мировоззрение.

Экология как наука сформировалась в середине прошлого столетия, после того как были накоплены сведения о многообразии живых организмов на Земле, об особенностях их жизни. Возникло понимание, что не только строение и развитие организмов, но и взаимоотношения их со средой обитания подчинены определенным закономерностям, которые заслуживают специального и тщательного изучения.

Термин «Экология» ввел известный немецкий зоолог Э. Геккель, который в своих трудах «Всеобщая морфология организмов» (1866) и «Естественная история миротворения» (1868) впервые попытался дать определение сущности новой науки. Слово «экология» происходит от греческого «ойкос» - дом, жилище, местопребывание, убежище и «логос» - учение, наука. Э. Геккель определял экологию как общую науку об отношениях организмов к окружающей среде, куда относил в широком смысле все условия существования. Почти одновременно с классической биологической экологией, несколько раньше ее, возникла экология человека. Согласно Н.Ф. Реймерсу, линия «география человека – экология человека – социология» зародилась в трудах Августа Конта в 1837 г.

В современном понимании часто под термином «экология» подразумевают именно биоэкология. Так, в Биологическом энциклопедическом словаре экология определяется как «биологическая наука, изучающая организацию и функционирование надорганизменных систем различного уровня: популяций, биоценозов (сообществ), биогеоценозов (экосистем) и биосферы». Там же приводится дополнительное трактование: «Экологию определяют также как науку о взаимоотношениях организмов между собой и с окружающей средой». Экологию рассматривают и как науку об экосистемах. При этом упорно пытаются заключить ее в жесткие рамки биологии.

В отечественной и зарубежной литературе достаточно много экологических работ с определениями экологии, в которых сформулированы ее задачи. Из всего множества мы отдаем предпочтение следующему их перечню, составленному отечественными учеными:

- исследование закономерностей организации жизни, в том числе в связи с антропогенными воздействиями на природные системы и биосферу в целом;

- создание научной основы рациональной эксплуатации биологических ресурсов, прогнозирование изменений природы под влиянием деятельности человека, управление процессами, протекающими в биосфере, и сохранение среды обитания человека;

- регуляция численности популяций;

- разработка системы мероприятий, обеспечивающих минимум применения химических средств борьбы с вредными видами насекомых и растений;

- экологическая индикация при определении свойств тех или иных компонентов и элементов ландшафта, в том числе индикация загрязнения природных сред;

- восстановление нарушенных природных систем, в том числе рекультивация выведенных из использования сельскохозяйственных угодий, восстановление пастбищ, плодородия истощенных почв, продуктивности водоемов и др.;

- переход от промысла к хозяйству;

- сокращение (консервация) эталонных участков биосферы.

Однако задачи экологии как учебной дисциплины на географическом факультете гораздо масштабнее. Дело в том, что современная экология - биологизированная (как и географизированная, математизированная и тд.) наука, но это не биология. Биологическая ее составляющая – взгляд от живого на окружающую его среду и от этой среды – на живое. Для современной экологии характерен широкосистеменый межотраслевой подход. Ее предмет – сохранение функциональной и структурной целостности окружающей человека среды. Это, по определению Н.Ф. Реймерса, - «наука о выживании в окружающей среде», или «мегаэкология», «большая экология», «всеобщая экология».

Как и большинство наук, экология имеет длительную предысторию. Ее обособление, связанное с накоплением и обобщением сведений об образе жизни, зависимости от внешних условий, характере распределения животных и растений, началось очень давно. Исторические корни подобного рода обобщений ведут к трудам античного философа Аристотеля и «отца ботаники» Теофраст Эрезийского.

Значительным толчком к развитию экологического мышления послужили великие географические открытия в эпоху Возрождения, сопровождавшиеся описанием растений и животных в зависимости от условий мест произрастания и обитания. Экологические сведения составляли значительную часть в работах первых систематиков А. Цезальпино, Д. Рея, Ж.П. Турнефора.

В XVIII в. было организовано много путешествий по неизведанным краям России. В трудах С.П. Крашенинникова, И.П. Лепехина, П.С. Палласа и других русских географов и натуралистов указывалось на взаимосвязанные изменения климата, растительности и животного мира в различных частях нашей обширной страны.

Дальнейшему развитию экологического мышления способствовало появление в начале XIX столетия биогеографии. Труды Александра Гумбольдта определили новое экологическое направление в географии растений. Появились специальные работы, посвященные влиянию отдельных факторов среды (температуры, влажности, света, типа почвы, экспозиции склона) на растения и животных, например, исследования немецкого зоолога К. Глогера об изменениях птиц под влиянием климата, датчанина Т. Фабера об особенностях биологии северных птиц, К. Бергмана о географических закономерностях в изменении размеров теплокровных животных. А. Декандоль в «Географии растений» (1855) обратил внимание на повышенную экологическую пластичность растений по сравнению с животными.

Один из основоположников экологии К.Ф. Рулье разработал широкую систему экологического исследования животных, например типизацию общих особенностей водных, наземных, роющих позвоночных и т.д. закладывая научные методы и способы изучения экологии, К.Ф. Рулье в 1852 г. писал: «Приляг к лужице, изучи подробно существа – растения и животных, ее населяющих, в постепенном развитии и взаимно непрестанно перекрещивающихся отношениях организации и образе жизни, и ты для науки сделаешь несравненно более, нежели многие путешественники… Полагаем задачей, достойной первого из первых ученых обществ… исследовать три вершка ближайшего к исследователю болота относительно растений и животных в их постепенном взаимном развитии организации и образа жизни посреди определенных условий». Взгляды К.Ф. Рулье сильно повлияли на направление и характер работ его учеников, одним из которых был Н.А. Северцов. Его труд «Периодические явления в жизни зверей, птиц и гад Воронежской губернии» (1855) был первым в России глубоким экологическим исследование животного мира отдельного региона.

Огромное влияние на дальнейшую судьбу экологического направления в естествознании оказала работа Ч.Дарвина «Происхождение видов» (1859) и созданное им эволюционное учение, которое в значительной мере покоилось на экологических фактах и закономерностях. Такова теория естественного отбора, борьбы за существование, внутривидовой и межвидовой конкуренции, возникновения адаптаций.

В конце 70-х гг. XIX столетия в экологии возникло новое направление. В 1877 г. немецкий гидробиолог К. Мебиус обосновал представление о биоценозе как о глубоко закономерном сочетании организмов в определенных условиях среды. По Мебиусу, биоценозы, или природные сообщества, обусловлены длительной историей приспособления видов друг к другу и к сходной экологической обстановке.

В начале XX столетия оформились школы гидробиологов, фитоценологов, ботаников и зоологов, в каждой из которых развивались определенные стороны экологической науки. Экология растений официально разделилась на экологию особей (аутэкологию) и экологию сообществ (синэкологию). Это деление распространилось также на экологию животных, равно как и на общую экологию. Появились первые экологические сводки – руководство к изучению экологии животных Ч. Адамса, исследование В. Шелфорда о сообществах наземных животных, С.А. Зернова по гидробиологии. В 1913-1920 гг. были организованы экологические научные общества, основаны журналы, экологию начали преподавать в университетах.

К 30-м гг. в нашей стране для развития идей общей биоценологии большое значение имели фитоценологические исследования В.Н. Сукачева, Б.А. Келлера, В.В. Алехина, Л.Г. Раменского, за рубежом – Ф. Клементса (США), К. Раункиера (Дания), И. Браун-Бланке (Швейцария). Большая роль в развитии общей экологии принадлежит Д.Н. Кашкарову, опубликовавшему в 1933 г. сводку «Среда и сообщество», а позднее (1938) создавшему первый в нашей стране учебник по основам экологии животных. В 30-х гг. оформилась новая область экологической науки – популяционная экология. Основоположником ее считают английского ученого Ч. Элтона. В развитие популяционной экологии в нашей стране большой вклад внесли С.А. Северцов, С.С. Шварц, Н.П. Наумов.

С начала 40-х гг. в экологии возник принципиально новый подход к исследованию природных экосистем. В 1935 г. английский ученый А. Тенсли выдвинул понятие экосистемы, а в 1942 г. В.Н. Сукачев разработал представление о биогеоценозе, в которых нашла отражение идея о единстве совокупности организмов с абиотическим окружением, о закономерностях, которые лежат в основе связи всего сообщества и окружающей неорганической среды, о круговороте вещества и превращениях энергии.

Развитие экосистемного анализа привело к возрождению на новой основе учения о биосфере, принадлежащего крупнейшему естествоиспытателю ХХ в. В.И. Вернадскому, который в своих идеях намного опередил современную ему науку. Биосфера предстала как глобальная экосистема, стабильность и функционирование которой основаны на экологических законах обеспечения баланса вещества и энергии.

В настоящее время экология представляет собой разветвленную систему наук. Возникают все новые ее ветви. Сейчас их число равно примерно 50. она делится на общую экологию, изучающую закономерности связи со средой, присущие всем группам организмов, и на частные направления по экологической специфике отдельных групп (экология микроорганизмов, растений, млекопитающих, птиц, рыб, насекомых и т.п.). В ней выделяются такие области, как аут- и синэкология, экология популяций.

Став фундаментальной основой для природоохранного и средоохранного знания, современная экология значительно расширила свой предмет, вынесла его за пределы биоэкологи и включила в круг изучения широкий спектр новых объектов. По определению признанного теоретика этой науки Н.Ф. Реймерса, экология разрослась до «цикла дисциплин о выживании человечества». Современную ее структуру можно разделить на две части – фундаментальную и прикладную.

Фундаментальная часть – это современная биоэкология как классическая праматерь мегаэкологии наших дней. Она определяется «как совокупность научных дисциплин, исследующих взаимоотношения системных биологических структур (от макромалекул до биосферы) между собой и с окружающей средой». При этом классификацию биоэкологи по иерархическим уровням биотических систем можно приблизительно представить следующим образом.

Эндоэкология:

- молекулярная экология;

- экология клеток и тканей;

- физиологическая экология;

Экзоэкология:

- аутэкология (экология особей и организмов);

- демэкология (экология малых групп);

- популяционная экология;

- специоэкология (экология вида);

- синэкология (экология сообществ);

- биоценология (экология биоценозов);

- биогеоценология (учение об экосистемах);

- биосферология (учение о биосфере);

- экосферология (глобальная экология).

Биосферология – это наука о функционировании самой биосферы как экосистемы. Глобальная экология выходит за рамки биосферы, изучающая всю экосферу планеты как космического тела.

В изучении экосистем можно выделить географическую, или ландшфатную, экологию. Существует и экологическая география – учение о географическом распространении экосистем.

Возможно разделение биоэкологи по систематическим категориям организмов, по среде жизни, экологическим компонентам, а также по регионам. По методам исследований различают химическую, биохимическую, биогеохимическую и другие аналогичные экологические дисциплины, по подходам к предмету – аналитическую и динамическую, а сточки зрения фактора времени – историческую и эволюционную экологию (дополнительно – археологию и палеоэкологию). В рамках изучаемых процессов вычленяют экологию нашествий, экологию размножения организмов и т.п.

Довольно четко отделены прикладные – промысловая, сельскохозяйственная и промышленная (инженерная) экологии. Последняя нередко близка к биотехнологии. Существует медицинская экология, а в ее пределах – экология канцерогенеза и т.п.

Экологию человека рассматривают как аналог аутэкологии в пределах экологии животных (воздействие на организм и его реакции) и с позиций взаимодействия антропосистемы со средой жизни. Существуют многочисленные аспекты понимания социальной экологии. К ней тесно примыкают экология культуры, этноэкология и близкая к ней – экология народонаселения.

В ближайшее время прогнозируется появление новых экологических дисциплин, особенно в сфере эколого-экономических наук.

Самые общие экологические проблемы включают в общую экологию, а их часть – в математическую, или теоретическую, экологию.

Литература по теме

1. Общая экология: Учебн. для вузов/ Автор-составитель А.С.Степановских. М.:ЮНИТИ-ДАНА, 2001. 510 с.

2. Реймерс Н.Ф. Надежды на выживание человечества: Концептуальная экология. М.: ИЦ «Россия Молодая» - Экология, 1992. С.8 – 22.

3. Реймерс Н. Ф. Начала экологических знаний: Учеб. пособие. М.: Изд-во МНЭПУ. 1993. 262 с.

4. Чернова Н. М., Былова А.М. Общая экология / М.: Дрофа, 2007. – 408 с.

РАЗДЕЛ I. ОСНОВЫ ОБЩЕЙ ЭКОЛОГИИ

Дата добавления: 2014-12-27