КАТЕГОРИИ: Архитектура-(3434)Астрономия-(809)Биология-(7483)Биотехнологии-(1457)Военное дело-(14632)Высокие технологии-(1363)География-(913)Геология-(1438)Государство-(451)Демография-(1065)Дом-(47672)Журналистика и СМИ-(912)Изобретательство-(14524)Иностранные языки-(4268)Информатика-(17799)Искусство-(1338)История-(13644)Компьютеры-(11121)Косметика-(55)Кулинария-(373)Культура-(8427)Лингвистика-(374)Литература-(1642)Маркетинг-(23702)Математика-(16968)Машиностроение-(1700)Медицина-(12668)Менеджмент-(24684)Механика-(15423)Науковедение-(506)Образование-(11852)Охрана труда-(3308)Педагогика-(5571)Полиграфия-(1312)Политика-(7869)Право-(5454)Приборостроение-(1369)Программирование-(2801)Производство-(97182)Промышленность-(8706)Психология-(18388)Религия-(3217)Связь-(10668)Сельское хозяйство-(299)Социология-(6455)Спорт-(42831)Строительство-(4793)Торговля-(5050)Транспорт-(2929)Туризм-(1568)Физика-(3942)Философия-(17015)Финансы-(26596)Химия-(22929)Экология-(12095)Экономика-(9961)Электроника-(8441)Электротехника-(4623)Энергетика-(12629)Юриспруденция-(1492)Ядерная техника-(1748) |
История развития экологии и предмет исследования
Определение предмета экологии, и ее место в системе наук ни изложить, ни понять без краткого обзора ее возникновения, развития и основных категорий. Экология - относительно молодая наука. Появилась она немногим более ста лет назад. Как самостоятельная наука оформилась к 1900 году. Термин «экология» был введен в литературу в 1866 году немецким биологом-эволюционистом Эрнстом Геккелем. Основы экологии можно найти в трудах многих выдающихся ученых прошлого века (Ж.-С. Ламарк, А. Гумбольд, А. Н. Северцов и др.). Однако систематические экологические исследования были начаты только в начале 20 века. Ретроспективный взгляд на становление экологии показывает, что уже при первых попытках обобщения опыта связей человека с природой многие естествоиспытатели в самых разных аспектах обращали внимание на взаимоотношения организмов и влияние на них среды. Идея невозможности существования организмов помимо (вне) окружающей среды была четко сформулирована русским натуралистом К.Ф. Рулье (1851 г.) и французским натуралистом И. Жофруа Сент Иллером. К. Ф. Рулье и его ученик А. Н. Северцов были первыми экологами - биоценологами, уже понимавшими задачи биоценологических исследований. К сожалению, их работы не были поняты современниками. Прошло много лет, прежде чем работы, подобные работам А. Н. Северцова и В. В. Докучаева привлекли внимание ученых-экологов. Научной основой экологии послужила эволюционная теория развития Ч. Дарвина, исходя из которой организмы изучали в их неразрывной связи с окружающей средой. Развитию экологии способствовали работы К. Мёбиуса, который ввел понятие БИОЦЕНОЗА, С. А. Форбса (1887 г.), предложившего для природного комплекса живых организмов и их абиотического окружения, рассматриваемого как целостную систему, специальный термин МИКРОКОСМ; К. Шретера, предложившего различать АУТЭКОЛОГИЮ(1896г.) и СИНЭКОЛОГИЮ (1902 г.). Существенное значение для последующего развития экологии имели работы В. В. Докучаева (1846-1903 гг.) и его учеников Г. Ф. Морозова (1867-1930) и В. И. Вернадского (1863-1945), рассматривавших мир в функциональной взаимосвязи и с системных позиций. На Украине учение Г. Ф. Морозова о лесных биоценозах успешно развивал П. С. Погребняк (1900-1976). Большой вклад в развитие зарубежной экологии сделал английский зоолог Ч. Элтон. Его книга «Экология животных» (1927 г. первое изд.) послужила толчком к дальнейшему развитию экологии, стала основным теоретическим руководством и сохранила свое значение и теперь, выдержав почти без изменений множество изданий. В середине 20-х годов расширяются исследования объединений видов - развивается синэкология, развиваются законы динамики популяций. В 1935 году английский ботаник А. Г. Тенсли вводит в экологию понятие ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ (ЭКОСИСТЕМЫ), охватывающее природное единство не только организмов, но и влияющих на них физических факторов, образующих среду БИОТЫ, т.е. место пребывания. Выдающаяся роль в формировании современной отечественной экологии принадлежит Д. Н. Кошкарову, который, в частности, признавая деление экологии на аут- и синэкологию, в отличие от многих других ученых, одновременно указывал на неразрывную связь этих двух направлений. Рост антропогенного влияния на биосферу как глобальную экосистему в период второй мировой войны и после нее послужил толчком к дальнейшему развитию экологии. Появляется ряд работ (В. Н. Сукачев, 1947; Ю. Одум, 1963; Р. Дажо, 1975; Н. В. Дытес, 1978; Р. Рифлекс, 1979; В. П. Федоров, Т. Г. Гильманов, 1980; М. А. Голубец, 1982 и др.), в которых изложены теоретические основы и практические задачи этой науки. Американский ученый-эколог Ю. Одум определяет экологию как науку о структуре и функциях природы, причем человечество рассматривается как часть природы. Некоторые авторы расширяют круг научных проблем, которыми должна заниматься экология, и охватывают ими взаимодействие общества с природой (Шварц, 1973). Эту проблему должна решать социальная экология. ПРЕДМЕТОМ изучения экологии являются условия и закономерности существования, формирования и функционирования биологических систем всех уровней - от отдельного организма до биосферы в целом и их взаимосвязь с внешними условиями, а также общие законы развития экосистем различных иерархических уровней. Таким образом, хотя экология относительно молодая научная дисциплина, в ее развитии различают несколько фаз: 1 - Изучение среды обитания отдельных видов. 2 - Изучение экологической системы. 3 - Изучение взаимовлияний экологических систем. 4 - Изучение биосферы. 5 - Изучение человека в биосфере. Развитие экологии началось с изучения среды, в которой обитают определенные виды, с изучением их отношений, симбиоза, отношений с другими видами. Это первая фаза в развитии экологии. В 20-30е годыполучает развитие исследование популяций, появляется понятие экосистемы как основной единицы изучения в экологии. Во второй фазе развития экология сосредотачивается на изучении экосистем как функциональных природных образований, представляющих собой саморегулирующиеся системы с обратными связями, включающие сообщества живых организмов - растений, животных и окружающую их природную среду, с которой они находятся в постоянной взаимосвязи. В третьей фазе своего развития экологические исследования направлены на изучение взаимодействия экосистем, которые все вместе составляют единое целое - биосферу. Изучение биосферы - это четвертая фаза в развитии экологии. Биосфера представляет собой среду обитания всех живых организмов и человека и вместе с тем она представляет единство всех экосистем на Земле, где они все связаны в единую систему с едиными законами. В биосфере происходит круговорот материи через пищевые цепи. В пятой фазе своего развития экология изучает положение человека в биосфере, его связи с экологическими системами и меры воздействия. В процессе природопользования человек изменяет окружающую его среду, причем эти изменения зачастую носят непреднамеренно негативный характер и могут иметь неблагоприятные последствия в ближайшем и отдаленном будущем. В орбиту человеческой деятельности вовлекаются все более расширяющийся спектр процессов, явлений и веществ природы, которые к тому же используются с нарастающей интенсивностью. Особенно остро проблема взаимодействия человека и природы стала в последние 20 лет, когда в результате НТР масштабы хозяйственной деятельности человеческого общества стали сопоставимы по воздействию с процессами, происходящими в самой природе. Хотя в основе всех современных направлений экологии лежат фундаментальные идеи биоэкологии как биологической науки об отношении живых организмов с окружающей их средой, сегодня экология уже вышла из ее рамок, сформировавшись в новую интегральную науку, связывающую физические и биологические явления и образующую мост между естественными и общественными науками, состоящую из ряда научных отраслей и дисциплин, подчас далеких от понимания экологии как биологической науки: экология глобальная, экология общая, экология промышленная (инженерная), экология человека, биоэкология, социальная экология, экология космическая, динамическая экология и т.д. Предметом изучения общей экологии являются структура и общие законы функционирования экосистем (естественных и антропогенных) всех иерархических уровней, независимо от их размера и размещения. Понятие экосистемы может включать и техногенные образования, например, экосистема поселка, города, промышленного комплекса, космического корабля и т.д. Промышленная (инженерная) экология занимается изучением проблем воздействия промышленного производства на окружающую природную среду.
4.Основные экологические понятия и термины. Экология (от греч. oikos - дом, жилище, местопребывание и logos - учение, наука) - наука об отношении растительных и животных организмов и образуемых ими сообществ между собой и с окружающей средой. Термин «экология» предложен в 1866 г. Эрнстом Геккелем, немецким биологом-эволюционистом. Объектом экологии могут быть популяции организмов, виды сообществ, экосистемы и биосфера в целом. В 20 веке в связи с усилившимся воздействием человека на природу экология приобрела особое значение как научная основа рационального природопользования и охраны живых организмов. С 70-х годов 20 века складывается экология человека, или социальная экология, изучающая закономерности взаимодействия общества и окружающей среды, а также практические проблемы ее охраны; включает различные философские, социальные, экономические, географические и другие аспекты. В этом смысле говорят об «экологизации» современной науки. Основной (элементарной) функциональной единицей в экологии является ЭКОСИСТЕМА. Экосистема - это единый природный комплекс, образованный живыми организмами и их средой обитания, в котором все компоненты связаны обменом веществ и энергии. Например: экосистема леса, экосистема озера, экосистема пня, экосистема моря. Термин «экосистема» предложен А. Тенсли в 1935 г. Экосистема характеризуется видовым составом и численностью организмов в ней, то есть особенностями популяции. ПОПУЛЯЦИЯ - совокупность живых организмов одного вида (имеющих одинаковый генофонд), обитающих на общей территории на протяжении многих поколений. Часто экосистему отождествляют с биогеоценозом, но экосистема - понятие более общее. БИОГЕОЦЕНОЗ (от лат. bios - жизнь, geo - Земля, cenos - общий) - однородный участок земной поверхности с определенным составом живых и неживых компонентов, объединенных в единую систему обменом веществ и энергии. Компоненты биогеоценоза - биотоп и биоценоз. БИОТОП - однородное по абиотическим факторам пространство среды, занятое биоценозом. БИОЦЕНОЗ - объединение совместно проживающих живых организмов. Понятие «биоценоз» - условное, поскольку вне среды обитания организмы жить не могут, но им удобно пользоваться в процессе изучения экологических связей между организмами. СРЕДА ОБИТАНИЯ - всё живое и неживое, что окружает организмы и с чем они непосредственно взаимодействуют. ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ФАКТОРЫ - элементы среды обитания, влияющие на существование и развитие организмов и на которые живые существа реагируют реакциями приспособления (за пределами способности приспособления наступает смерть). Выделяют три основные группы экологических факторов: 1) Абиотические (от греч. а - затрудняющий, biotikos - живой) - совокупность неорганических условий среды обитания (неживая природная среда), включающая в себя факторы: -химические (состав воздуха, воды, почвы и т.д.); -физические (температура, свет, влажность, давление и т.п.). 2) Биотические - формы взаимодействий и взаимоотношений живых организмов (например, один организм является пищей для других). 3) Антропогенные - формы деятельности человека, которые оказывают воздействие на живые организмы непосредственно или косвенно (за счет изменения среды обитания). На жизнедеятельность организмов негативно влияет как недостаток, так и избыток уровней действия окружающих факторов (закон оптимума) (рис.1.1). Одни и те же экологические факторы по-разному влияют на организмы разных видов, живущих вместе. Для одних они могут быть благоприятными, для других - нет. Важным элементом является реакция организмов на интенсивность действия экологического фактора, негативное действие которого может возникать в случае избытка или недостатка дозы. Поэтому существует понятие «благоприятная доза» или зона оптимума фактора и зона пессимума (доза фактора, при которой организм находится в угнетенном состоянии). Величина зон оптимума и пессимумов является критерием для определения устойчивости и приспособления организма к данному экологическому фактору. Эти свойства получили название экологической валентности. ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ ВАЛЕНТНОСТЬ - способность живого организма приспосабливаться к изменению условий среды обитания. Согласно закону толерантности* (В. Шелфорд, 1913 г.) «Существование вида зависит как от недостатка так и от избытка какого-либо из факторов, которые имеют уровень, близкий к границе устойчивости данного организма». Особенно важное значение имеют ОПРЕДЕЛЯЮЩИЕ или ЛИМИТИРУЮЩИЕ факторы, под которыми понимаются факторы, уровень которых приближается к границе устойчивости организма или его превышает. Экологическая валентность разных видов может быть очень разной (северный олень выдерживает колебания температуры воздуха от -550С до +25-300С, а тропические кораллы погибают уже при изменении температуры воды на 5-60С). Согласно экологической валентности организмы делят на стенобионты (от греч. stenos - узкий) - с малой приспособляемостью к изменениям среды обитания (орхидеи, форель, глубоководные рыбы) и эврибионты (от греч. eurys - широкий) с большой приспособляемостью к изменениям (колорадский жук, мыши, крысы, волки, пырей).
Наиболее распространены организмы с широким диапазоном толерантности по отношению ко всем экологическим факторам. Наивысшая толерантность характерна для бактерий и сине-зеленых водорослей, выживающих в широком диапазоне температур, радиации, солености, рН. Исключительно важное значение в экологии имеет закон ВНУТРЕННЕГО ДИНАМИЧЕСКОГО РАВНОВЕСИЯ - вещество, энергия, информация и динамические качества отдельных природных систем и их иерархии* взаимосвязаны настолько, что любое изменение одного из показателей вызывает сопутствующие функционально-структурные количественные и качественные перемены, сохраняющие общую сумму вещественно-энергетических, информационных и динамических качеств систем, где эти изменения происходят, или в их иерархии. Закон имеет целый ряд следствий: 1. Любое изменение среды (вещества, энергии, информации, динамических качеств экосистем) неизменно приводит к развитию природных цепных реакций, идущих в сторону нейтрализации произведенного изменения или формирования новых природных систем, образование которых при значительных изменениях среды может принять необратимый характер. 2. Взаимодействие вещественно-энергетических экологических компонентов (энергии, газов, жидкостей, субстратов, организмов, продуцентов, консументов и редуцентов), информации и динамических качеств природных систем количественно не линейно, т.е. слабое воздействие или изменение одного из показателей может вызвать сильные отклонения в других (и во всей системе в целом). 3. Производимые в крупных экосистемах перемены относительно необратимы. Проходя по иерархии снизу вверх - от места воздействия до биосферы в целом, - они меняют глобальные процессы и тем самым переводят их на новый эволюционный уровень. 4. Любое местное преобразование природы вызывает в глобальной совокупности биосферы и в ее крупнейших подразделениях ответные реакции, приводящие к относительной неизменности эколого-экономического потенциала, увеличение которого возможно лишь путем значительного возрастания энергетических вложений. Искусственный рост эколого-экономического потенциала ограничен термодинамической устойчивостью природных систем. * иерархия - расположение и функциональное соподчинение элементов целого в порядке от высшего к низшему или наоборот. Закон внутреннего динамического равновесия - одно из узловых положений в природопользовании. Пока изменения среды слабы и произведены на относительно небольшой площади, они или ограничиваются конкретным местом, или «гаснут» в цепи иерархии экосистем. Но как только перемены достигают существенных значений для крупных экосистем, они приводят к существенным сдвигам в этих обширных природных образованиях, а через них, согласно 2-му следствию, и во всей биосфере Земли. Будучи относительно необратимыми (3-е следствие), изменения в природе в конечном счете оказываются и труднонейтрализуемыми с социально-экономической точки зрения: их выправление требует больших материальных средств и физических усилий. Сдвигая динамически равновесное состояние природных систем с помощью значительных вложений энергии (например, путем распашки и других агротехнических приемов), люди нарушают соотношение экологических компонентов, достигая увеличения полезной продукции (урожая) или состояния среды, благоприятного для жизни и деятельности человека. Если эти сдвиги «гаснут» в иерархии природных систем и не вызывают термодинамического разлада в данной природной системе, положение благоприятно. Однако излишнее вложение энергии и возникающий в результате вещественно-энергетический разлад ведут к снижению природно-ресурсного потенциала вплоть до опустынивания территории, происходящего без компенсации: вместо цветущих садов возникают пустыни. Закон внутреннего динамического равновесия показывает, что человек в своем безудержном преобразовании природы должен быть крайне осторожен и предусмотрителен. Рассмотренные выше термины, понятия и законы составляют лишь небольшую часть их, действующих в экологии. О некоторых других речь пойдет в следующих темах данного курса. Тема 2. Биосфера. Цель лекции: дать представление о структуре биосферы, ввести основные биосферные понятия и определения, ознакомить с экосистемами и основными процессами, происходящими в них, дать понятия о пищевых цепях и экологических пирамидах.
Дата добавления: 2014-01-05; Просмотров: 848; Нарушение авторских прав?; Мы поможем в написании вашей работы! Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет |