В последние годы понимание жизни расширяется с открытием форм в зоне подводных вулканов. Условия, которые, выдерживают эти организмы, запредельны для традиционных белков.

ЧТО ИЗУЧАЕТ ЭКОЛОГИЯ?

При изучении материалов рекомендуется использовать учебное пособие

В.В. Ларичкин, Н.И Ларичкина «Основы экологических знаний» Изд-во НГТУ, 2008 г., а так же информацию из сети Интернет по конкретным вопросам. Темы рефератов будут представлены в конце лекции.

ЭКОЛОГИЯ как наука.

В дословном переводе с греческого языка слово «экология» означает «домашнее хозяйство». Как термин «Экология» введен в науку немецким биологом Эрнстом Геккелем в 1866 году. В тот период под экологией понимали науку, которая изучает взаимоотношения живой и неживой природы. В период своего формирования эта область знаний имела выраженную биологическую направленность и ее развитие повлекло за собой расширение биологического образа мышления на другие естественные и даже гуманитарные науки.

Современное понятие «Экология» имеет более широкое значение, чем в начале своего развития. В настоящее время, под экологическим вопросами понимаются, прежде всего, вопросы охраны окружающей среды. Во многом, такое смещение смысла, особенно в России, произошло благодаря все более ощутимым последствиям влияние человека на окружающую среду. Однако, за рубежом, более четко различают вопросы, относящиеся чисто к «экологии», как разделу биологической науки, так и к «окружающей среде», как среде обитания живых организмов.

Приведем два альтернативных определения данной науки:

-«Экология» - это познание экономики природы, одновременное исследование всех взаимоотношений живого с органическими и неорганическими компонентами среды … (т.е. наука, изучающая все сложные взаимосвязи в природе, рассматриваемые Дарвином, как условия борьбы за существование). Это первоначальное понимание экологии по Геккелю.

-«Экология» -это наука биологического направления, которая исследует структуру и функционирование систем надорганизменного уровня (популяции, сообщества, экосистемы) в пространстве и времени, в естественных и измененных человеком условиях. Это определение дано на 5-м Международном экологическом конгрессе с целью противодействия размывания понятия экологии, которое наблюдается в настоящее время.

МЕТОДОЛОГИЯ ЭКОЛОГИИ.

Объекты исследований - как правило, системы выше уровня отдельных (даже сложных) организмов, популяции, биоценозы, экосистмы, вплоть до всей биосферы. Предмет изучения – организация и функционирование таких систем.

Задачи- разработка принципов рационального использования природных ресурсовна основе выявленных общих закономерностей организации жизни.

Методы исследований – полевые, экспериментальные, моделирование:

Полевые- наблюдение за объектом исследования в естественной среде

Э кспериментальные- изучение объекта исследований по выработанной программе в стационарных лабораторных условиях

Моделирование- прогнозирование состояния объекта исследований математическими и физическими методами моделирования.

ЭКОЛОГИЯ В СИСТЕМЕ ЕСТЕСТВЕННЫХ НАУК.

Поскольку экологическая наука связана с изучением живой природы, обычно она рассматривается как подотрасль биологии. Живые организмы могут изучаться на различных уровнях, начиная от отдельных атомов и молекул (например, состав крови и белка) и кончая популяциями, биоценозами и биосферой в целом (вопросы будут рассмотрены в последующих лекциях). Экология связана со многими другими науками именно потому, что она изучает организацию живых организмов на очень высоком уровне, исследует связи между организмами и средой их обитания. Для решения стоящих перед экологией задач необходима тесная связь с такими науками, как биология, химия, почвоведение, физика, география, эпидемиология, математика.

Приведу примеры взаимосвязи наук с экологией.

Химики выделили, как индивидуальное химическое соединение бенз(а)пирен – достаточно простой ароматический углеводород полициклического ряда (пять конденсированных бензольных колец, формула С20Н12), изучили его химические свойства, разработали методы анализа. Биологи установили, что это вещество обладает чрезвычайно высоким канцерогенным действием и определили предельно допустимые концентрации содержания в воздухе, воде и почве. Химики и физики разработали методы очистки от бенз(а)пирена выбросов предприятий и транспорта. Все это позволило создать систему мер по нормированию загрязнителя в выбросах и сбросах, ведению мониторинга воздуха, воды и почвы, а в конечном итоге, к снижению действия загрязнителя на население.

Это только частный пример, когда химическими методами решаются проблемы охраны окружающей среды. Инженерами разработаны различные газоочистные установки, которые снижают концентрацию вредных веществ, таких как окислы азота и серы, хлора, сажи, металлов до безопасного уровня. Все это открыло возможность ведения направленной экологической политики при развитии промышленности и транспорта.

В настоящее время, принято следующее разделение фундаментальной комплексной экологии на отдельные направления:

- общая экология ( теоретическая экология, математическая экология, моделирование экологических систем и процессов, экспериментальная экология);

- геоэкология ( экология геосфер и частей природной среды обитания организмов, экология природных зон, климатология, экология регионов, стран, континентов);

- экология человека ( биоэкология человека, социальная экология личности, семьи, социальных групп);

- прикладная экология (инженерная, сельскохозяйственная, промысловая, коммунальная, медицинская экология, экологическая экономика природопользования);

- экология права (система законов и других правовых актов, направленных на поддержания экологических требований и норм).

В производственной деятельности нашим выпускникам несомненно потребуются знания и практические навыки в сфере прикладной экологии и экологии права без которых не возможна организация и ведение производственной деятельности в рамках принятого в России природоохранного законодательства.

ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ КОНЦЕПЦИИ.

Экологическое понимание окружающего мира основано на ряде концепций, которые сформулированы в 19-20 веках, некоторые из которых покажутся устаревшими и не совсем понятными, однако программа обучения предусматривает их рассмотрение:

1. Концепция детерминизма. Рассматривает природную среду, как определяющую силу развития человеческого общества.

2. Концепция внутреннего динамического развития экосистем. Суть в том, что энергия, информация и динамические качества отдельных систем и их иерархии взаимосвязаны настолько, что любое изменение вызовет функционально-структурные, количественные и качественные изменения при сохранении общей суммы вещественных, энергетических и динамических качеств системы. (такую формулировку трудно понять, м.б. поможет пример)??

3. Концепция устойчивости. Позволяет оценить способность экосистем сохранять свою структуру и функциональные качества при воздействии на нее внешних факторов (прежде всего антропогенных). Т.е. фактически, позволяет определить предел устойчивости экосистемы при внешнем неблагоприятном воздействии, например до какого предела возможен сброс загрязнителей в водоем без нарушения водной флоры и фауны.

В настоящее время эта концепция принята большинством стран в т.ч и Россией (1996 г.).

4. Концепция лимитированности природно-ресурсного потенциала. Не требует доказательств, что все природные ресурсы и условия на земле конечны (исчерпаемы). Специалистами постоянно обсуждается вопрос исчерпания энергоресурсов – на сколько лет хватит запасов нефти, газа, угля. В последние годы возникла тревога с ростом потребления кислорода для обеспечения топливных процессов и движения транспорта. Одна из причин проблемы – сокращение площади лесов, фотосинтез которых обеспечивает поступление кислорода в атмосферу.

5. Концепция экологической ниши. Совокупность характеристик (пространственных и функциональных), определяющих положение вида в экосистеме. Например, экологической нишей белковой ихтиофауны является вода при температуре 0-40С. В последние годы открыты и интенсивно изучаются экзотические формы жизни, экологической нишей которой являются зоны подводных вулканов, где давление составляет сотню атмосфер, а температура превышает сто градусов. Энергетические потребности таких форм обеспечиваются не кислородом, а серой и фосфором.

6. Концепция экологического разнообразия. Чем сложнее экосистема, тем больше видовое разнообразие. Несомненно, что видовое разнообразие тропического леса неизмеримо выше, чем на побережье ледовитого океана.

7. Концепция естественного отбора. Отбор видов обусловлен изменением факторов окружающей природной среды. Здесь многочисленны примеры вымирания видов с наступлением ледникового периоды и наоборот, их взрывообразный рост, при потеплении.

 

ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ЗАКОНЫ.

По определению – закон есть выражение существенной, необходимой, стабильно повторяющейся связи между явлениями.

Для экологических явлений наиболее характерны следующие законы:

- закон физико-химического единства: все живое планеты едино с точки зрения своей физико-химической сути. При всем многообразии видов живых существ, все они состоят из белков, а это химические соединения ограниченного числа атомов (углерод, водород, азот, сера, кислород, фосфор). Построение таких сложных молекул из ограниченного числа атомов возможно благодаря химическим особенностям этих элементов, особенно углерода. Именно из атомов углерода можно составлять бесконечные по числу атомов молекулы с уникальными связями между ними – одинарными, двойными, тройными. Углерод образует соединения с атомами водорода, кислорода, азота, серы. Многообразие соединений названных атомов практически не ограничено, что позволяет конструировать очень сложные белковые структуры.

В последние годы понимание жизни расширяется с открытием форм в зоне подводных вулканов. Условия, которые, выдерживают эти организмы, запредельны для традиционных белков.

- закон биогенной миграции атомов: миграция химических элементов - это функция живого вещества, т.е. жизнь не возможна без обмена веществ путем дыхания, питания, выделения продуктов жизнедеятельности.

- закон бережливости: атомы, вошедшие в какую-нибудь форму живого вещества, с трудом возвращаются или не возвращаются в «костную» материю биосферы. (такую формулировку трудно понять, м.б. поможет пример)???

- закон констативности: количество живого вещества биосферы для единого геологического периода есть величина постоянная, т.е. при заданных условиях количество живого вещества достигает равновесия и при сохранении условий не может ни увеличиваться, ни деградировать. Примером другого геологического периода является эра динозавров, когда животные и растения достигали гигантских размеров. Одной из причин было более высокое содержание кислорода в атмосфере (до 30% при современном – 21%).

- закон максимизации энергии: в конкурентной борьбе с другими системами выживает та из них, в которую наилучшим образом поступает энергия и используется максимально эффективно. При этом, максимально эффективно используют энергию те системы, которые ее накапливают (в такой формулировке удивительно как рептилии не вытеснили млекопитающих)??.

- закон пирамиды энергии: с одного трофического уровня экологической пирамиды (совокупность организмов объединенных типом питания) переходит на другой уровень в среднем не более 10% энергии (подробнее рассмотрим в последующих лекциях).

- закон развития природных систем за счет окружающей среды: любая природная система может развиваться только за счет использования материально-энергетических и информационных возможностей окружающей среды. Это означает невозможность безотходного производства на земле, а любая более организованная биологическая система через использование и видоизменение жизненной среды представляет угрозу для низкоорганизованной системы. Как пример можно привести вытеснение исчезающих видов животных в Африке и в бассейне Амазонки при расширении сельхозземель. Именно это потребовало ограничительных мер в виде заповедников и др. мер сохранения биоразнообразия.

- закон снижения энергетической эффективности природопользования: по мере теченияисторического времени для получения от природы полезной продукции затрачивается все больше энергии на единицу продукции. ( это нужно доказать с учетом роста энергосберегающих технологий)????

- закон оптимальности: самое эффективное функционирование любой системы возможно только в определенном пространственно-временном диапазоне. Никакая природная система не может расширяться без ущерба для ее организации и функционирования. Хорошим примером является увеличение популяции охраняемых животных в пределах заповедников (например, лосей). Избыточная численность в отсутствие хищников (волков) приводит к подрыву кормовой базы и эпидемиям.

- закон необратимости эволюции: организм, отдельная популяция, вид не могут вернуться к прежнему состоянию, существующему в ряду его предков. Этот закон действителен не только для живых организмов, но и в отношении экологических систем ( здесь бы пример ).??

- закон минимума: жизнеспособность и выносливость организмов определяется экологическими факторами, их количеством и качеством, уменьшение которых ниже определенного минимума ведет к гибели организмов и разрушению экологической пирамиды. Как пример можно привести снижение концентрации растворенного кислорода в воде, что приводит к угнетению и гибели всего водного биоразнообразия.

- закон толерантности: ограничивающим фактором нормальной жизнедеятельности организма (вида) может быть как минимум, так и максимум экологического воздействия (с одной стороны не будет стимула развития, с другой стороны будет запредельное угнетение видов).

- закон возврата: питательные вещества, изъятые из окружающей среды с собранным урожаем, должны быть возвращены в нее. В этом смысл существования большой отрасли производства удобрений.

- закон убывающего плодородия: в связи с постоянным изъятием питательных веществ вместе с урожаем, эрозией почвы, заболачиванием земель происходит постоянное снижение плодородия. Этот закон является следствием нарушения закона возврата.

- закон растущей урожайности: агротехнические и др. прогрессивные приемы ведения сельского хозяйства ведут к увеличению урожайности земель. Этот закон противоположен закону убывающего плодородия.

- закон незаменимости факторов роста и развития: ни один из факторов, влияющих на рост и развитие живых организмов, не может быть заменен другим фактором. Например, свет не может заменить кислород.

-закон ускорения эволюции: более организованные формы жизни существуют меньшее время, чем низкоорганизованные. Это вызывает катастрофический толчок, когда эволюция резко убыстряется. Как пример можно привести самые низкоорганизованные формы жизни – бактерии, существуют более миллиарда лет и дали основу для формирования более развитых форм. При этом, крупнейшие катастрофы, которые привели к вымиранию динозавров, не вызвали вымирания бактерий.

 

Для углубленного изучения курса программа предусматривает выполнение студентами реферата на одну из следующих тем;

1) Экология, как наука 20-го века.

2) Экологические законы.

3) Строение биосферы и ее эволюция.

4) Учение Вернадского о биосфере и ноосфере.

5) Энергия в экологических системах.

6) Формы взаимодействия природы и общества и их развитие в современном мире.

7) Факторы, влияющие на устойчивость окружающей природной среды.

8) Концепция экологической безопасности.

9) Глобальные экологические проблемы современного мира.

10) Экология и безопасность России.

11) Охрана природы и рациональное природопользование.

12) Перспективы развития мировой энергетики.

13) Ресурсосбережение.

14) Перспективы и принципы создания неразрушающих природу производств.

15) Основные отрасли промышленности России и их влияние на биосферу.

16) Экология сельского хозяйства.

17) Экология автомобильного транспорта.

18) Окружающая среда и здоровье населения России.

19) Ликвидация последствий чрезвычайных экологических ситуаций.

20) Сланцевый газ, как перспектива энергетической революции.

21) Китай, экологическая плата за экономический прогресс

22) Свободная тема по направлению Экология.

.

 

 

ЧТО ПРОИСХОДИТ ВО ВЗРОСЛОЙ ЖИЗНИ? Если вы все еще «неправильно» связаны с матерью, вы избегаете отделения и независимого взрослого существования...

ЧТО И КАК ПИСАЛИ О МОДЕ В ЖУРНАЛАХ НАЧАЛА XX ВЕКА Первый номер журнала «Аполлон» за 1909 г. начинался, по сути, с программного заявления редакции журнала...

Что делать, если нет взаимности? А теперь спустимся с небес на землю. Приземлились? Продолжаем разговор...

Что будет с Землей, если ось ее сместится на 6666 км? Что будет с Землей? - задался я вопросом...

---

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском гугл на сайте: