Экология — как наука. Задачи экологии
Введение
Разрушительная деятельность человека часто превышает возможности биосферы компенсировать антропогенные нагрузки и порождает конфликт между обществом и природой, создает проблемы, которые получили название экологических.
Решение экологических проблем требует огромной работы во всех областях науки и техники. И теоретическим фундаментом всей природоохранной деятельности является наука экология.
Экологические проблемы являются общечеловеческими, так как биосфера не признает государственных границ. Общечеловеческие проблемы порождают и общечеловеческие задачи. Сохранить жизнь на Земле – более важной задачи перед человечеством не стоит.
Фундаментальные естественнонаучные дисциплины в технических вузах традиционно были представлены лишь физико-математическими и химическими науками. Теперь в цикл этих дисциплин введена экология с целью повышения экологической грамотности в контексте общечеловеческой культуры и цивилизации.
Данная дисциплина для студентов технических направлений и специальностей призвана:
— познакомить студентов с основами фундаментальной экологии;
— изменить природопотребительскую психологию людей:
-способствовать формированию экологического мировоззрения и представлений о человеке как части природы;
— научить видеть последствия влияния профессиональной деятельности на окружающую среду и здоровье человека;
— убедить в необходимости научно обосновывать природоохранные мероприятия;
— научить находить пути компромисса между экономическими и экологическими интересами людей;
-помочь осознать ценность всего живого и невозможность выживания человечества без сохранения биосферы;
-попытаться научить переводить первозданные природные богатства в категорию экономических ценностей.
Глава 1. Предмет и задачи экологии
Экология — наука о взаимоотношениях живых организмов и среды их обитания.
Термин «экология» в научный обиход введен в 1866 г. выдающимся немецким биологом Эрнстом Геккелем, который образовал его от греческих слов oikos, что означает дом, жилище, и logos — наука, в буквальном смысле означает «наука о местообитании». В своем труде «Общая морфология организмов» писал: «Под экологией мы понимаем сумму знаний, относящихся к экономике природы: изучение всех взаимоотношений животного с органическими и неорганическими компонентами среды, включая непременно его дружественные и конфликтные отношения с животными и растениями. Одним словом, экология – это наука, изучающая все сложные взаимосвязи и взаимоотношения в природе, рассматриваемые Дарвином, как условия борьбы за существование».
До середины 19 века развитие экологии неотделимо от развития естествознания, поскольку накопление эмпирических знаний происходило на протяжении всей истории человечества. Вторая половина 19 века была ознаменована новыми открытиями во всех разделах естествознания: клеточная теория М. Шлейдена и Т. Шванна; теория эволюции Ч. Дарвина; геологическая эволюция Ч. Лайеля; явление электромагнитной индукции М. Фарадея и Д. Максвелла; закон сохранения энергии Г. Гельмгольца, синтез первых органических соединений Ф. Веллером; периодический закон Д. И. Менделеева; законы наследования Г. Менделя и др.
К началу 20 века, когда экология уже вполне сформировалась как новое научное направление в биологии, началось изучение надорганизменных биологических систем, и благодаря работам К. Мебиуса, С. Форбса, Ф. Клементса, А. Тинеманна появилась концепция биоценозов. В 1927 году американский биолог Ч. Элтон опубликовал первый учебник-монографию по экологии, в котором он не только четко охарактеризовал своеобразие биоценотических процессов, определил понятие трофической ниши и сформулировал правило экологических пирамид, но и выделил особое направление — популяционную экологию. В 1926 г. вышел в свет труд В.И. Вернадского «Биосфера», где впервые была показана планетарная роль совокупности живых организмов — «живого вещества», определены его роль и функции и рассмотрена его роль в эволюции биосферы. В 1934 году микробиолог Г.Ф. Гаузе в книге «Борьба за существование» подробно исследовал межвидовые взаимоотношения типа «хищник-жертва» и сформулировал принцип конкурентного исключения. В 1935 году английский геоботаник А. Тенсли предложил понятие «экосистема» для любой совокупности организмов и неорганических компонентов, в которой может поддерживаться круговорот веществ, а в отечественной литературе представления об экосистемах были развиты в 1942 г. в работах В.Н. Сукачева, обобщившего их в учении о биогеоценозе.
В начале 1970-х годов взгляд на экологию как на сугубо биологическую науку изменился: по-прежнему уходя корнями в биологию, экология вышла за ее рамки, став сложной и многогранной, интегрированной дисциплиной, связывающей естественные, общественные и технические науки. Современная экология не только изучает законы функционирования природных и антропогенных экосистем, но ищет оптимальные формы взаимодействия природы и человеческого общества. Следует отметить, что в западной литературе и в ряде наших специальных изданий по биологии термин «экология» часто употребляют для традиционного круга объектов и методов, а все, что связано с экологией человека, окружающей средой и охраной природы называют наукой об окружающей среде (environmental science). В отечественной литературе оба эти понятия часто используют как синонимы.
Сегодня экология превращается из раздела биологии в своеобразную гипернауку, в комплекс фундаментальных и прикладных дисциплин, в так называемую «большую экологию» или «макроэкологию».
В состав макроэкологии входят следующие составные части:
Источник
Основные задачи экологии. Предмет экологии, ее структура, задачи экологии
Предмет экологии, ее структура, задачи экологии
Из всех живых организмов человек наиболее старается изменить природу, используя и приспосабливая её для своих нужд. Сегодня, благодаря развитию науки и техники, человек способен вторгаться во все микро- и макромиры, во все процессы, протекающие в биосфере. Тем самым он вызывает нежелательные изменения и не видит последствий. Если до некоторых пор срабатывали механизмы саморегуляции и они компенсировали антропогенное воздействие, то сегодня человеческая деятельность достигла таких размеров, которые сопоставимы с масштабами природных явлений.
Например, подземные ядерные взрывы по мощности сравнимы со слабыми и средними сейсмическими толчками.
Разрушительная деятельность человека породила конфликт между обществом и природой, создала проблемы, которые принято называть экологическими. Решение экологических проблем требует огромной работы во всех областях науки и техники. И теоретическим фундаментом всей природоохранной деятельности является наука экология.
В 1866 немецкий биолог Эрнст Геккель ввёл в науку термин экология (oikos – дом, жилище, logos – учение, наука), т.е. учение о доме. Геккель назвал термином экология новый раздел биологии, изучающий совокупность всех взаимосвязей между живыми и неживыми компонентами природной среды, который по мере накопления новых знаний превратился в самостоятельную науку.
Предметом экологии является совокупность или структура связей между организмами и средой. Главный объект изучения экологии – экосистемы, представляющие собой единые природные комплексы, образованные живыми организмами и средой обитания. Кроме того, в область её компетенции входит изучение отдельных видов организмов (организменный уровень), их популяций, биотических сообществ и биосферы в целом. Иерархия экологических уровней и область изучения экологии представлена на рис.1. Экология изучает главным образом те системы, которые расположены в верхней части спектра, то есть выше уровня организма.
|
|
|
|
Рис. 1. Иерархия экологических уровней:
Структура экологии
Общие закономерности взаимодействия любых живых существ, включая и человека как биологическое существо, изучает наука – общая экология, в состав которой входят следующие разделы:
Аутэкология – исследующая индивидуальные связи отдельного организма (особи) с окружающей средой;
Популяционная экология (демэкология) – изучающая структуру и динамику популяций отдельных видов
Синэкология (биоценология) – изучающая взаимоотношения популяций, сообществ и экосистем.
Экология также классифицируется:
1. По среде обитания:
· Экология пресных вод
2. По объектам исследования:
В настоящее время экология вышла за рамки сугубо биологической науки и превратилась в междисциплинарную науку, изучающую сложнейшие проблемы взаимодействия человека с окружающей средой. В связи с обострением экологической обстановки наблюдается «экологизация» всех наук и отраслей народного хозяйства, т. е. обязательному учету законов и требований экологии при осуществлении любой деятельности.
В таком качестве экологию разделяют на 2 части – теоретическую и прикладную. Теоретическая экология вскрывает общие закономерности организации жизни в экосистемах и самой биосфере как глобальной экосистеме Земли, на основе законов общей экологии, учения о биосфере и положений экологии человека. Прикладная экология изучает механизмы разрушения биосферы человеком, способы предотвращения этого процесса, разрабатывает принципы рационального природопользования на основе законов, правил и принципов теоретической экологи..
В 20 веке экология возведена в ранг обобщающих наук, которая обобщает экологические направления самых разных наук: права, экономики, геологии, биологии, математики, географии, социологии, медицины и др.
Основные задачи экологии
1. Исследование закономерностей организации жизни в природных системах, в том числе при антропогенном воздействии на эти системы.
2. Создание научной основы рациональной эксплуатации биологических ресурсов, прогнозирование изменения природы в результате деятельности человека, управление процессами, протекающими в биосфере.
3. Регуляция численности популяций.
4. Восстановление нарушенных природных систем и сохранение эталонных участков биосферы
5. Формирование биосферного мышления и экологического сознания у людей, выработка норм экологической этики и морали
6. Оптимизация экономических, социальных и иных решений для обеспечения экологически безопасного устойчивого развития общества и государтства.
История экологии.
Экология как наука начала своё развитие с доисторических времён с накопления эмпирических знаний. Человек начал познавать природу ещё в те времена, когда он научился добывать огонь и использовать орудия труда. Люди накапливали эмпирические знания о природе, занимаясь элементарными делами. Так, например, рыбак знает, что форель водится в ручьях с быстрым течением, тогда как карась предпочитает стоячие воды. Или каждый знает, что на берегах ледовитого океана не водятся львы, а в Сахаре нет белых медведей. С развитием цивилизации развивались и экологические познания, и экологические проблемы.
Элементы экологических знаний обнаруживаются в сочинениях многих учёных античного мира. Гиппократ выдвинул идеи о влиянии факторов среды на здоровье людей. Аристотель классифицировал животных по образу жизни и способу питания. В древнем Египте и Вавилоне были известны методы борьбы с накоплением в почве токсичных для растений солей. Техника удаления солей хоть и была примитивной, но она уже существовала. Жители Средиземного моря для получения пресной воды фильтровали морскую воду через слой почвы. В таких городах как Афины, Рим, Иерусалим, Александрия канализационные стоки не сбрасывались в реку, а собирались в специальных отстойниках и, затем использовались для орошения полей и садов.
В средние века науки о природе развивались медленно в силу религиозного догматизма.
Толчком к развитию наук о природе послужили открытия новых стран и тем самым нового растительного и животного мира в эпоху Возрождения.
18 столетие характеризуется наблюдениями натуралистов и осмысливанием влияния природных факторов на развитие и эволюцию живых организмов.
Первая половина 19 века – зарождение и становлении экологии как науки: накопление данных о взаимосвязи живых организмов со средой обитания, первые научные обобщения. Первые предупреждения (Мальтус, Ламарк) о возможных негативных последствиях воздействия человека на природу.
Вторая половина 19 века — создание Ч. Дарвином учения о происхождении видов, указавшим на взаимозависимость и взаимовлияние всех форм живой и неживой природы. На основании этого учения Э. Геккель выделил экологию как науку, изучающую все взаимодействия в природе. Под экологией он понимал «сумму знаний о всей совокупности взаимоотношений животного с окружающей средой, как органической, так и неорганической, и прежде всего — его дружественных или враждебных отношений с теми животными и растениями, с которыми он прямо или косвенно вступает в контакт».
Однако представления о целостности среды ещё не стали господствующей системой взглядов.
Начало 20 столетия – А. Тэнсли ввёл термин экосистема и указал на невозможность отделения организмов от окружающей среды. Создание Вернадским учения о биосфере и ноосфере.
Вторая половина 20 столетия – характеризуется большим вниманием мирового сообщества к угрозе экологического кризиса. Осознан роль человека как части природы и зависимость его от ресурсов планеты.
Основные понятия экологии.
Вид – совокупность особей, обладающих общими морфофизиологическими признаками, занимающих свою область обитания, способных в природных условиях скрещиваться друг с другом.
Популяция– совокупность особей одного вида, объединённых общими условиями существования.
Популяция характеризуется рядом признаков:
плотность, рождаемость, смертность, возрастная структура, распределение в пространстве, кривая роста и т.п.
Количественно популяция может быть оценена числом особей, пpиходящихся на аpеал (площадь ее pаспpостpанения). Так обычно оцениваются популяции животных, в частности — пpомысловых. Другим паpаметpом является плотность популяции, котоpая может быть, в зависимости от целей, определена количеством особей или биомассой (или эквивалентной ей энергией) данного вида на единицу площади
Её обычно измеряют и выражают числом особей или биомассой популяции на единицу площади или объёма (500 деревьев на 1 га или 200 кг рыбы на 1 га поверхности водоёма).
Плотность популяции, являясь важнейшей ее хаpактеpистикой, но не дает исчерпывающего представления о благополучии популяции, динамики и тенденции ее развития. Эти данные могут быть получены из анализа динамики численности популяции, т.е. изучения pождаемости, смеpтности и возpастной структуры.
Рождаемость– способность популяции к увеличению численности.
Источник