ЛЕКЦИЯ №1
ТЕМА: ЭКОЛОГИЯ: ОПРЕДЕЛЕНИЕ, ПРЕДМЕТ И ЗАДАЧИ
ПЛАН:
1. Предмет, задачи, методы исследования экологи как науки
2. Структура современной экологии
3. Связь экологии с другими науками
4. Уровни организации живых систем в экологии
5. Виды и методы экологических исследований
6. Основные экологические проблемы
1. Предмет, задачи, методы исследования экологи как науки
Термин экология (от греческого "oicos" - дом, убежище, "logos" - наука, учение) был впервые введен в 1866 г. немецким ученым Эрнстом Геккелем. В современном понимании экология - это наука о взаимоотношениях организмов между собой и с окружающей неживой (косной) природой.
Основными задачами экологии можно считать следующие:
исследование закономерностей организации жизни, в том числе в связи с антропогенным воздействием на природные системы;
создание научной основы рациональной эксплуатации биологических ресурсов;
прогнозирование изменений в природе, возникающих под влиянием хозяйственной деятельности человека;
определение допустимых пределов воздействия человека на окружающую среду;
сохранение среды обитания живых организмов, в том числе и человека;
разработка рекомендаций путей развития человеческого общества.
Предметом экологии является совокупность или структура связей между организмами и средой.
Стратегической задачей экологии считается развитие теории взаимодействия природы и общества на основе нового взгляда, рассматривающего человеческое общество как неотъемлемую часть биосферы.
Таким образом, экология становится одной из важнейших наук будущего и, «возможно, само существование человека на нашей планете будет зависеть от ее прогресса» (Ф. Дре, 1976).
К экологии часто относят большое количество смежных отраслей знаний, главным образом из области охраны окружающей среды.
2. Структура современной экологии
Изначально экология развивалась как составная часть биологической науки, в тесной связи с другими естественными науками — химией, физикой, геологией, географией, почвоведением, математикой.
Экологические знания разнообразны, образуют комплекс наук, рассматривающих различные стороны взаимодействия всех компонентов природы и человеческого общества (рис. 1).
Глобальная (всеобщая) экология рассматривает особенности взаимодействия природы и общества в рамках всего Земного шара, в том числе глобальные экологические проблемы (потепление климата планеты, сокращение площади лесов, опустынивание, загрязнение среды обитания живых организмов и т. п.).
Классическая (биологическая) экология исследует связи между живыми системами (организмами, популяциями, сообществами) и условиями их обитания, как в настоящее время, так и в прошлом (палеоэкология). Различные разделы биологической экологии изучают разные живые системы: аутэкология - экологию организмов, популяционная экология - экологию популяций, синэкология - экологию сообществ.
Прикладная экология определяет нормы (пределы) использования природных богатств, рассчитывает допустимые нагрузки на окружающую природную среду для поддержания ее в пригодном для жизнедеятельности природных систем состоянии.
Социальная экология объясняет и прогнозирует основные направления развития взаимодействия общества с природной средой.
Такое подразделение экологии происходит на предметной основе (в зависимости от предмета исследования). Кроме того, выделяют также региональную экологию. Она раскрывает особенности взаимного влияния природной среды и деятельности человека в конкретных условиях отдельных территорий, в административных или природных границах. В нашем регионе этими вопросами занимается экология Ярославской области.
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: биоэкологию, геоэкологию, экологию человека и прикладную экологию.
Биоэкология состоит из экологий естественных биологических систем:
- аутэкологию, исследующую индивидуальные связи отдельного организма (виды, особи) 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 взаимоотношение популяций, сообществ и экосистем со средой.
Геоэкология изучает биосферные оболочки Земли, в том числе подземную гидросферу, как компоненты окружающей среды, минеральную основу биосферы и происходящие в них изменения под влиянием природных и техногенных процессов. Геоэкологические исследования носят комплексный характер и включают в себя изучение ландшафтов, почв, поверхностных и подземных вод, горных пород, воздуха, растительного покрова. Геоэкология, таким образом, требует интеграции геологии и географии, почвоведения и геохимии, гидрогеологии и гидрологии, горных наук в единую систему знаний о геологической и географической средах как единой геоэкологической среде.
Экология человека - комплекс дисциплин, исследующих взаимодействие человека как биологической особи (биоэкология человека) и личности с окружающей его природной, социальной и культурной средами. Здоровье людей связано с экологической обстановкой и образом жизни (медицинская экология), на человека оказывает влияние среда морали, воззрений, традиций и трудно уловимой духовности (экология духа).
Прикладная экология представлена комплексом дисциплин, связанных с различными областями человеческой деятельности и взаимоотношений между человеком и природой. Она исследует механизмы техногенных и антропогенных воздействий на экосистемы, формирует экологические критерии и нормативы в промышленности, транспорте и сельском хозяйстве (экология природно-технических геосистем (ПТГС) и селскохозяйственная экология). Инженерная экология изучает законы формирования техносферы и способы инженерной защиты природной среды. Экологический менеджмент изучает управление взаимодействием общества и прроды на основе использования экономических, административных, социальных, технологических и информационных факторов с целью достижения планируемого качества (состояния) окружающей среды. Экологическое образование формирует экологическое мышление, под которым понимается состояние человеческого познания и нpавственности, обеспечивающее анализ и последующий синтез взаимосвязанных природных и техногенных объектов и процессов, как основу прогнозирования их развития и приоритетного выбора оптимальных в экологическом отношении решений и действий.
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.
С точки зрения фактора времени экология дифференцируется на историческую и эволюционную.
Кроме того, экология классифицируется по конкретным объектам и средам исследования, т. е. различают экологию животных, экологию растении и экологию микроорганизмов.
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 связано с резким усилением взаимного отрицательного влияния человека и среды, возросшей ролью экономических, социальных и нравственных аспектов, в связи с резко негативными последствиями научно-технического прогресса.
3. Связь экологии с другими науками
Экология тесно взаимодействует с другими науками: как биологическими, так и других областей знаний.
На стыке экологии и других биологических наук возникли:
экоморфология - выясняет, как условия среды формируют строение организмов;
экофизиология - изучает физиологические адаптации организмов к факторам среды;
экоэтология - исследует зависимость поведения организмов от условий их жизни;
генетика популяций - изучает реакции особей с разным генотипом на условия среды обитания;
биогеография - изучает закономерности размещения организмов в пространстве.
Экология взаимодействует и с географическими науками: геологией, физической и экономической географией, климатологией, почвоведением, гидрологией; другими естественными науками (химией, физикой). Она неотделима от морали, права, экономики и т. д.
Современная экология тесно связана с политикой, экономикой, правом (включая международное право), психологией и педагогикой, так как только в союзе с ними возможно преодолеть технократическую парадигму мышления, свойственную XX в., и выработать новый тип экологического сознания, коренным образом меняющий поведение людей по отношению к природе.
4. Уровни организации живых систем в экологии
В экологии выделяют основные уровни организации живых систем:
- Молекулярный (генный) уровень в виде функционирования молекул белков, нуклеиновых кислот, углеводов. Обмен веществ, с превращением энергии, передача наследственности с помощью ДНК, РНК, свойственна устойчивость структур в поколениях.
- Клеточный – уровень, на котором выше перечисленные активные молекулы соединяются в единую систему.
- Тканевой – уровень сочетания клеток по функциям и строению и образующие ткань. Имеют общность происхождения.
- Органный – уровень нескольких типов тканей, функционально взаимодействующих, и образующих определенный орган.
- Организменный – уровень взаимодействия ряда органов, сводимый в единую систему индивидуального организма.
- Популяционно-видовой – уровень совокупности однородных организмов, связанных единством происхождения, образом жизни и местом обитания.
- Биоценотический – уровень, на котором совместно живущие и связанные между собой виды образуют целостность, называемую биоценозом.
- Биогеоценотический – уровень (экосистемный), более высокий уровень разных по составу видов, взаимосвязей и условий жизни.
- Биосферный – уровень формирования природной системы наиболее высокого ранга, охватывающий все проявления жизни в пределах нашей планеты.
На каждом уровне за счет специфичности обмена веществ, энергии и информации возникают характерные функциональные системы.
Под системой понимают – упорядоченно взаимодействующие и взаимозависимые компоненты, образующие единое целое.
Основными элементами системы является: компоненты, связи, границы.
Все живые системы являются открытыми системами, т.к. имеют обмен веществ, энергией, информацией.
В каждой новой (более сложной) системе возникают новые, эмерджентные (внезапно возникшие) свойства, которые трудно прогнозировать.
5. Виды и методы экологических исследований
Методическую основу экологии как современной науки составляет сочетание системного подхода, натурных наблюдений, эксперимента и моделирования. Экологическая практика охватывает собой множество приемов и методов исследований, адекватных многообразию направлений экологии и потому здесь перечислены лишь некоторые из них.
Режимные систематические (мониторинговые) наблюдения за состоянием природных объектов и процессов и влияющими на них антропогенными (техногенными) факторами;
аналитические исследования природных и искусственных (техногенных) объектов;
исследования морфологических параметров природных объектов;
статистические методы оценки процессов и явлений;
дистанционные методы исследований и методы специальной картографии;
методы математического моделирования;
системный анализ;
методы социальной демографии;
паспортизация природных и искусственных объектов;
экологический менеджмент;
экологический аудит.
Как правило, в экологических исследованиях эти и другие применяемые методы исследований используются совместно или комплексиpуются.
6. Основные экологические проблемы
По ходу курса мы познакомимся с современными экологическими проблемами, которые в перечислении Н.Ф.Реймерса с уточнениями и добавлениями, представляются следующими:
1. Изменение климата Земли в результате естественных геологических процессов, усиленных тепличным эффектом, вызываемым изменениями оптических свойств атмосферы выбросами в нее главным образом СО, СО2, других газов;
2. Замусоривание околоземного космического пространства (ОКП), последствия которого до конца пока не осмыслены, если не считать реальную опасность космическим аппаратам, включая спутники связи, локации поверхности земли и другие, широко использующиеся в современных системах взаимодействия между людьми, государствами и правительствами;
3. Сокращение мощности стратосферного озонового экрана с образованием так называемых “озоновых дыр”, снижающих защитные возможности атмосферы против поступления к поверхности Земли опасной для живых организмов жесткой коротковолновой ультрафиолетовой радиации;
4. Химическое загрязнение атмосферы веществами, способствующими образованию кислотных осадков, фотохимического смога и других соединений, опасных для биосферных объектов, включая человека и создаваемых им искусственных объектов;
5. Загрязнение океана и изменение свойств океанических вод за счет нефтепродуктов, насыщения их углекислым газом атмосферы, в свою очередь загрязненной автотранспортом и теплоэнергетикой, захоронения в океанических водах высокотоксичных химических и радиоактивных веществ, поступления загрязнений с речным стоком, нарушения водного баланса прибрежных территорий в связи с регулирования рек;
6. Истощение и загрязнение всех видов источников и вод суши;
7. Радиоактивное загрязнение отдельных участков и регионов с тенденцией его расползания по поверхности Земли;
8. Загрязнение почв вследствие выпадения загрязненных осадков (например - кислотные дожди), неоптимального использования пестицидов и минеральных удобрений;
9. Изменение геохимии ландшафтов, в связи с теплоэнергетикой, перераспределением элементов между недрами и поверхностью Земли в результате горнометаллургического передела (например концентрация тяжелых металлов) или извлечения на поверхность аномальных по составу, высокоминерализованных подземных вод и рассолов;
10. Продолжающее накапливание на поверхности Земли бытового мусора и всякого рода твердых и жидких отходов;
11. Нарушение глобального и регионального экологического равновесия, соотношения экологических компонентов в прибрежной части суши и моря;
12. Продолжающееся, а местами - усиливающееся опустынивание планеты, углубление процесса опустынивания;
13. Сокращение площади тропических лесов и северной тайги, этих основных источников поддержания кислородного баланса планеты;
14. Освобождение в результате всех вышеуказанных процессов экологических ниш и заполнение ими иными, видами;
15. Абсолютное перенаселение Земли и относительное демографическое переуплотнение отдельных регионов, крайняя дифференциация бедности и богатства;
16. Ухудшение среды жизнеобитания в переуплотненных городах и мегаполисах;
17. Исчерпание многих месторождений минерального сырья и постепенный переход от богатых ко все более бедным рудам;
18.Усиление социальной нестабильности, как следствия все большей дифференциации богатой и бедной части населения многих стран, возрастания уровня вооруженности их населения, криминализации, природных экологических катаклизмов.
19. Снижение иммуного статуса и состояния здоровья населения многих стран мира, включая Россию, многократное повторение эпидемий, имеющих все более массовый и тяжелый по последствиям характер.
Вот далеко не полный круг проблем, в решении каждой из которых специалист может найти свое место и дело. |
