Экология в современном мире. Экологические системы
Вы убедились в сложности структуры современной экологии. Теперь рассмотрим причины, которые повлияли на ее развитие.
Завершив этапы формирования в XX в., экология вышла на уровень многоотраслевой науки. Ее основные предпосылки - это развитие новых направлений науки в связи с увеличением численности населения на Земле, научно-техническим прогрессом (НТП) и освоением космоса.
Названные глобальные экологические условия стали общими для жителей всей планеты. Неизвестные ранее продукты, сырье, нехватка энергии и проблемы загрязнения окружающей среды обострили негативные противоречия. Среди них можно назвать нарушение равновесия использования природных ресурсов между государствами. Появилась конкуренция между развитыми и развивающимися государствами в использовании природных ресурсов, приведшая к бесхозяйственности. В итоге возникла тенденция к истощению природных ресурсов, уменьшению численности растений и животных, нарушению экосистемы. Все это несет реальную угрозу для существования всех живых организмов, формировавшихся на протяжении миллионов лет.
На повестку дня встал вопрос о недопущении природных изменений и катаклизмов. Ученые признали, что только наука об экологии является наукой, всесторонне рассматривающей научно-теоретические основы охраны и рационального использования природы. Экология постепенно выходит за пределы изучения условий окружающей среды живых организмов. Ее внимание приковано к выявлению причин их изменений в природе. Например, зоология проводила односторонние и конкретные исследования.
Теперь перед зоологией встала необходимость ответить на такие вопросы, как: "Почему уменьшается биологическое разнообразие?", "В чем причины исчезновения некоторых видов?" Для того чтобы ответить на эти вопросы, зоологи связывают объекты своих исследований с экологическими. Известный русский ученый, зоолог Д. Н. Кашкаров в своей работе "Среда и сообщества" (1933) писал, что "основу экологических исследований составляет изучение организмов во взаимосвязи с окружающей средой". В. В. Докучаев, основатель науки ландшафтоведение, писал: "...необходимо изучать взаимосвязь природных факторов и взаимоотношения неорганических веществ с живой природой". Ученый в своих положениях имел в виду экологические факторы.
Экологические факторы окружающей среды играют большую роль в жизнедеятельности живых организмов. Климат является решающим фактором для организма. В последнее время глобальные изменения климата отрицательно сказываются на всей экосистеме Земли. Изменение климата влияет на экосистему воды и суши, создает новые экологические проблемы для всех существующих там живых организмов. Это такие проблемы, как озоновые дыры, кислотные дожди, парниковый эффект, фотохимический смог, опустынивание, уменьшение биоразнообразия, проблемы пресной воды и т. д. Возникает новое направление экологии, изучающее эти проблемы, - глобальная экология.
Большой вклад в развитие экологии внесла география, так как только географические исследования открывают путь для развития экологии. Без знания строения земной коры, ее геоморфологии, физических условий и закономерностей развития невозможно понять ее экологическое содержание. Основа геоэкологических исследований заложена известными географами и геоботаниками JI . Г. Раменским, А. Г. Исаченко, В. Н. Сукачевым, Ф. Н. Миль- ковым и другими учеными.
В экологии появился ряд терминов - "экосистема", "геосистема", "социальная система", "антропогенные ландшафты", "биотоп" или "экотоп" и др.
Исследования В. И. Вернадского на уровне биосферы заложили фундамент экологической науки. Обобщая мысль о биосфере, он писал, что "биосфера - это единая экологическая система, охватывающая взаимодействие живых организмов и литосферы, гидросферы, атмосферы и техносферы". Действительно, объекты живых организмов встречаются повсюду: в воде и на суше.
"Живое вещество"-это известные вам биогенные элементы: кислород, углерод, азот, фосфор, сера, водород, входящие в состав живых организмов. Без этих веществ жизнь живых организмов невозможна. Эти "живые вещества" являются движущей силой и основным строительным материалом всего живого в биосфере.
С периода антропогенеза природные экосистемы выдерживают определенную нагрузку и подвергаются некоторым изменениям. Нарушаются процессы самовосстановления вещества в природе, что приводит к кризису.
Природная среда уже не может справляться с функцией самоочищения от техногенных загрязнителей (чужеродных продуктов). К техногенным загрязнителям относятся промышленные отходы, химические соединения, сплавы, пластиковые и технические остатки.
Чужеродные вещества входят в состав воздуха, воды, почвы и превращаются в очень опасные токсичные вещества. Итак, новое направление экологии - прикладная экология - призвано внедрять в жизнь новые технологии по выявлению последствий вредных техногенных процессов.
Изучив все изменения в биосфере, В. И. Вернадский предложил учение о ноосфере (греч. noos - "разум"). Основная идея учения заключается в том, что человек в дальнейшем будет главным фактором, мощной силой преобразования жизни на Земле. В. И. Вернадский прогнозировал влияние человека в XX в. на все проблемы Земли, способного превратить биосферу в сферу разумного гармоничного взаимоотношения природы и общества. При этом В. Вернадский обращал внимание на потребительские, варварские действия человека по отношению к природе. Он утверждал, что судьба планеты в будущем зависит от человеческого разума, сознания. Действительно, ученый еще в XIX в. предвидел обострение экологических проблем.
В. И. Вернадский также был первым ученым-мыслителем, кто дал научный прогноз судьбе биосферы. Решению глобальных проблем биосферы способствовало формирование и укрепление гармонии в сочетании "человек - общество - природа", что и явилось основой социальной экологии.
1.Экология - наука, всесторонне рассматривающая научно-теоретические основы охраны и рационального использования природы.
2.Учение В. И. Вернадского о биосфере и идеи о ноосфере полностью подтверждаются.
1.Определите значение новых понятий в экологии.
2.Каковы предпосылки развития новых направлений экологии?
3.Какова роль естественных наук в развитии экологии?
1.Каково значение элементов "живого вещества" для живых организмов?
2.Что вы знаете о В. И. Вернадском как основателе экологической науки?
1.Какова роль географии в развитии экологии?
2.В чем суть учения Вернадского о биосфере?
3.Какова роль биогенных элементов для организма?
В чем смысл теории В. И. Вернадского о ноосфере?
Как формировалась и развивалась наука экология?
Экология как наука своими корнями уходит в далекое прошлое. Постепенно человечество накапливало данные о взаимосвязи живых организмов со средой их обитания, делались первые научные обобщения. До 60-х гг. XIX в. происходило зарождение и становление экологии как науки. И только в 1886 г. немецкий биологЭрнст Геккель выделил экологические знания в самостоятельную область биологической науки, предложив для нее и само название - экология. Слово «экология» происходит от двух греческих слов: oikos, что означает дом, родина, иlogos - понятие, учение. В буквальном смысле экология - это «домоведение», «наука о местообитании».
К началу XX столетия стало ясно, что предметом экологии должны быть не только биологические объекты, но и вся природная среда в совокупности и активном взаимодействии всех ее компонентов. Большой вклад в становление современной экологии был сделан крупнейшим русским ученым XX в. В. И. Вернадским. Веррнадский Владимир Иванович – великий русский и советский естествоиспытатель украинского происхождения, мыслитель и общественный деятель XX века. Подробнее см.: http://ru.wikipedia.org/wiki/Биосфера
В.И. Вернадский (1863-1945)
Он первым указал на то, что живые организмы не только приспосабливаются в процессе биологической эволюции к природным условиям, но и сами в свою очередь очень сильно влияют на формирование геологического и геохимического облика Земли. Ученым было создано фундаментальное учение о биосфере см.: http://ru.wikipedia.org/wiki/Биосфера как о целостной оболочке Земли, в которой именно живые организмы обеспечивают существование биосферы.
Современное понятие «экология» имеет более широкое значение, чем в первые десятилетия развития этой науки. Всеобщее внимание к экологии повлекло расширение первоначально довольно чётко обозначенной Эрнстом Геккелем области знаний (исключительно биологических) на другие естественнонаучные и даже гуманитарные науки. В целом, экология в современном расширенном понимании далеко вышла за рамки биологической праматери - биоэкологии. Примерно с 50-х гг. XX в. экология стала превращаться вкомплексную науку, изучающую законы существования живых систем в их взаимодействии с окружающей средой.В 70-е годы стала происходить быстрая экологизация естествознания и значительной части человекознания. Возникло не менее 50 различных отраслей экологии (например - специальная экология, геоэкология, геоинформатика, прикладная экология, экология человека; эти отрасли, в свою очередь, также делятся на подотрасли). Условно направления экологии можно разделить на две главные части - общая, или фундаментальная, экология, изучающая всю живую природу в целом, и социальная экология, изучающая взаимосвязи человеческого общества с природой.Они определяют правила и приемы рационального природопользования, охраны природы и окружающей человека среды.
Как Вы полагаете, почему все люди планеты должны осознать необходимостьрационального природопользования?
Экология, как комплекс наук, тесно связана с такими науками, как биология, химия, математика, география, физика, эпидемиология, биогеохимия
Выдающийся ученый академик Н.Н. Моисеев Деятельность выдающегося ученого конца XX века Н.Н.Моисеева имеет ряд общих черт с научной и общественной деятельностью академика А.Д. Сахаров, эволюционировавший от выдающегося советского ученого-ядерщика к не менее выдающемуся общественному деятелю и правозащитнику, для которого права и свободы человека стали высшей ценностью и его гражданской позицией, так и академик. Н.Н. Моисеев постепенно перешел от теоретических разработок военной ракетной техники в советскую эпоху к естественнонаучным (математическим) и гуманитарным исследованиям состояния и прогноза развития биосферы и общества в условиях усиления антропогенного воздействия на нее и надвигающейся угрозы глобального экологического кризиса. Не без влияния Н.В. Тимофеева-Ресовского Н.Н. Моисеев начал заниматься изучением биосферы как единой целостной системы. Именно интерес к философским проблемам и вопросам экологического образования, в которых академик «видел ключ к цивилизации наступающего столетия», подвигли Н.Н. Моисеева полностью посвятить себя вопросам глобализации и энвайроментальным, политологическим и социоэкономическим проблемы современности. После многолетних эмпирических исследований в ВЦ АН СССР с использованием математических расчетов антропогенного воздействия на биосферу и на основе философских обобщений взаимодействия природы, человека и общества Н.Н. Моисеев сформулировал и ввел в научный оборот понятие «экологический императив», который обозначает «ту границу допустимой активности человека, которую он не имеет права переступать ни при каких обстоятельствах». Этот императив как закон, требование, безусловный принцип поведения имеет объективный характер, является базовой категорией и фундаментом нового историко-философского направления – философии экологии. Эффект «ядерной ночи» и, как следствие, «ядерной зимы», продемонстрированный в ВЦ АН СССР математическим моделированием при непосредственном участии Н.Н. Моисеева, предостерег политиков США и СССР от гонки ядерных вооружений вследствие невозможности применения ядерного оружия с учетом последствий этого применения. После этого проблемы антропогенного воздействия на биосферу и последствия этого для жизни человека стали профессиональным научным интересом Н.Н. Моисеева. Постоянные размышления в этом направлении выделили его среди отечественных теоретиков в области социальной экологи и экологической философии. К его экспертным заключениям и мнениям стали прислушиваться в российских правительственных и зарубежных научных кругах. Пристальное внимание ученых и общественности к личности Н.Н. Моисеева, его научному наследию объясняется тем, что он был одним из немногих видных российских ученых и общественных деятелей, удачно сочетавших активную публичную деятельность и глубокое естественнонаучное, философское и социально-экономическое осмысление «проблемы взаимодействия человека, природы и общества, т.е. экологии в ее современном понимании, как науки о собственном доме - биосфере и правилах жизни человека в этом доме». Крупные работы последнего десятилетия прошлого века и жизни самого Н.Н. Моисеева «Агония России. Есть ли у нее будущее? Попытка системного анализа проблемы выбора» (1996), «Цивилизация на переломе» (1996), «Мировое сообщество и судьба России» (1997), «Судьба цивилизации. Путь разума» (1998), «Универсум. Информация. Общество» (2001) и ряд других составили суть его научного наследия и основу экологической философии, придавшей глубокий социально-экологический, по-своему новый гуманистический смысл отечественной философии, экологии, истории, политологии и другим наукам об обществе и человеке. считал, что «сегодня понятие «экология» ближе всего к изначальному пониманию греческого термина, как науки о собственном доме, т.е. о биосфере, особенностях ее развития и роли человека в этом процессе.
Н.Н. Моисеев (1917-2000)
В настоящее время чаще всего в массовом сознании людей экологические вопросы сводятся, прежде всего, к вопросам охраны окружающей среды. Во многом такое смещение смысла произошло благодаря всё более ощутимым последствиям влияния человека на окружающую среду, однако необходимо разделять понятия ecological («относящееся к науке экологии») и environmental («относящееся к окружающей среде»).
Наиболее общие законы экологиисформулированы американским экологом Барри Коммонером (1974) в свободной беллетристической форме, в виде афоризмов.
Первый закон Коммонера.
Все связано со всем. Это закон обо всем живом и неорганическом в биосфере. Он обращает наше внимание на всеобщую связь процессов и явлений в природе, предостерегает человека от необдуманного воздействия на отдельные части экосистем. Разрушение экосистем (например, осушение болот, вырубка лесов, загрязнение водоемов и многое другое) может привести к непредвиденным последствиям
Второй закон Коммонера.
Все должно куда-то деваться. Это закон о хозяйственной деятельности человека, отходы от которой должны включаться в природные процессы, не нарушая естественные круговороты веществ и энергии, не вызывая гибели экосистем.
Третий закон Коммонера .
Природа "знает" лучше. Это закон о разумном природопользовании, то есть осуществляющемся только на основе знаний о законах природы. Нельзя забывать, что человек - тоже биологический вид, что он - часть природы, а не ее властелин. Это означает, что невозможно «покорить» природу, необходимо заботиться о сохранении ее целостности, как бы сотрудничая с ней. К тому же будем помнить, что наука не имеет полной информации о многих механизмах функционирования природных процессов. А это означает, что природопользование должно быть не только научно обоснованным, но и очень осмотрительным.
Четвертый закон Коммонера. Ничто не дается даром. Это также закон о рациональном природопользовании. Глобальная экосистема представляет собой единое целое, в рамках которого все превращения как веществ, так и энергии подчиняются строгим математическим зависимостям. Поэтому приходится платить энергией за дополнительную очистку отходов, удобрением - за повышение урожая, санаториями и лекарствами - за ухудшение здоровья человека и т д.
Человек гордо назвал себя homo sapiens, что, как известно, означает Человек разумный. Однако разумно ли сегодня его взаимодействие с природой? Человек способен и должен осознать свою огромную ответственность за всех живущих на Земле. Таково его предназначение: сохранение жизни на планете. Главная задача нашего времени - это забота о здоровье и целостности всей системы «природа-человек». Эта задача по силам только всему человечеству. Планета у нас общая, и человек обязан обеспечить совместное существование и развитие (коэволюцию) со всем живущим на ней. Н.Н. Моисеев писал, что будущность человечества определяется многими обстоятельствами. Однако определяющими среди них являются два.
Первое: люди должны знать законы развития биосферы, знать возможные причины ее деградации, знать то, что людям «дозволено» и где та роковая черта, которую человек не должен переступать ни при каких обстоятельствах. Другими словами, экология - точнее, та совокупность наук, которой она является, должна разработать Стратегию во взаимоотношении Природы и человека, этой Стратегий должны владеть все люди.
Такой образ поведения людей Н.Н. Моисеев назвал коэволюцией Природы и общества. Это понятие является синонимом развития общества, которое согласовано с законами развития биосферы. Необходимым условием при этом является информированность общества о реальном состоянии дел, лишение его возможных иллюзий и экологического просвещение.
Сейчас много говорят и пишут о необходимости воспитания экологической культуры людей. Как Вы понимаете смысл понятия «экологическая культура»?
Второе, не менее важное обстоятельство, без которого говорить о будущности человечества бессмысленно, состоит в необходимости утверждения на планете такого общественного порядка, который был бы способен реализовать эту систему ограничений, это второе условие относится уже к гуманитарной сфере. Его выполнение потребует особых усилий общества и новой его организации.
О том же предупреждал В.И. Вернадский еще в начале XX века. Он с тревогой говорил о том, что однажды наступит время, когда людям придется взять на себя ответственность за дальнейшее развитие и Природы, и человека. Такое время наступило.
Чтобы создать общество, способное к такой ответственности, необходимо соблюдение жестких правил и ряда запретов - так называемого экологического императива. Понятие о нем было предложено и развито Н.Н. Моисеевым. Экологический императив имеет безусловным приоритетом сохранение живой природы, видового разнообразия планеты, защиту окружающей среды от чрезмерного загрязнения, несовместимого с жизнью. Введение экологического императива означает, что некоторые виды человеческой деятельности и степень воздействия человека на окружающую среду в целом должны быть строго ограниченными и контролируемыми.
Вырубка тропических лесов
Таким образом, человечество поставлено перед острой необходимостью найти такой способ своего развития, посредством которого можно было бы согласовывать потребности человека, его активную деятельность с возможностями биосферы.
Почему всем людям на планете необходимо изучать основы экологии?
Это связано с остротой глобальных проблем, зависимостью состояния природы от каждого жителя Планеты, а также стремительным приростом информации, быстрым устареванием знаний.
Как писал Н.Н. Моисеев, «утверждение образования, в основе которого лежит ясное понимание места человека в Природе, есть в действительности главное, что предстоит сделать человечеству уже в ближайшее десятилетие» (1). Моисеев Н.Н. Думая о будущем, или напоминание моим ученикам о необходимости единства действий, чтобы выжить // В кн.: Моисеев Н.Н. Заслон средневековью. – М.: Тайдекс Ко, 2003.- 312 с. (Библиотека журнала «Экология и жизнь»).
Какие возможности Вы видите в своей повседневной жизни, чтобы следовать принципу экологического императива?
Подумайте, почему реализация ограничений и запретов экологического императива встречает в обществе существенные препятствия?
Некоторые ученые и журналисты отмечают, что в последнее время в России понятие "экология" и все, что с ним связано, оказалось дискредитированным. Ухудшение состояния среды обитания и серьезные экологические проблемы, как это ни парадоксально, постепенно теряют в общественном сознании свою актуальность, перестают волновать и тревожить людей. С чем может быть связана такая тенденция?
В течение многих лет человек слышит, что он живет в условиях не просто критических, а практически "несовместимых с жизнью", когда катастрофы подстерегают его на каждом шагу, это зачастую порождает равнодушие. Оно появляется как естественная реакция на привычную информацию. Это усугубляется тем, что резкие изменения происходят незаметно для каждого человека (или человек их не замечает). Все случается где-то "не здесь" и "не с ним".
Насколько разумно ведется освещение экологических проблем средствами массовой информации?
Зачастую экологическая проблематика представлена в качестве случайной, обрывочной, необъективной и зачастую противоречивой информации, которой нас исправно снабжают СМИ, а реакция сводится к недоумению и вялому интересу (дескать, о чем это они там опять?). А прослушав очередную новость, можно спокойно от нее отмахнуться и вернуться к своим повседневным делам, не задумываясь о том, что экологическое неблагополучие бывает не только где-то далеко.
Отношение к экологической проблематике со стороны СМИ зачастую недостаточно серьезное и продуманное. Приведем фрагмент беседы с гостем телевизионной программы «Экологические проблемы сегодняшнего дня» ученым-экологом Т. А. Пузановой. Вот лишь маленький фрагмент беседы с гостем телевизионной программы «Экологические проблемы сегодняшнего дня» ученым-экологом Т. А. Пузановой.
Видео 1.
Развязно-небрежная реакция ведущих программы весьма типична для иллюстрации отношения как СМИ, так и значительной части населения к освещению экологической тематики.
Публикации на экологическую тему обычно появляются волнами - в связи с бедствием, в связи с экологической датой, в связи с акциями протеста и т.д. Скажем, о трагедии Чернобыля, как правило, раз в год: в годовщину катастрофы, или в связи с социальными проблемами ликвидаторов аварии (2) Орехова И. «Экологические проблемы в информационном поле»: см.: http://www.index.org.ru/journal/12/orehova.html
Сделаем выводы.
Более чем за 100 лет своего развития экология превратилась в одну из самых актуальных современных наук. За этот период в результате хозяйственной деятельности человека наша планета по ряду ключевых экологических параметров вышла за пределы той природной изменчивости, которая происходила в течение последнего полумиллиона лет. Изменения, происходящие в настоящее время - по масштабам и темпам беспрецедентны.
Видео 2.
Экология позволяет не только оценить масштабы грозящей Земле катастрофы, но и выработать рекомендации и правила, которые помогут ее избежать. Экология - наука, устремленная в будущее, она нацелена на передачу Природы, нашего общего дома детям и внукам в таком состоянии, чтобы в нем сохранилось все необходимое для жизни людей.
Для этого важно как дальнейшее развитие экологии, так и широкое экологическое просвещение людей во всем мире.
Задачи и основные направления в экологии. Основные понятия и термины.
Термин «экология» был введен в употребление немецким естествоиспытателем Э. Геккелем в 1866 г. и в дословном переводе с греческого обозначает науку о доме или домоводство (ойкал - дом, жилище; логос - учение).
Следовательно, экология занимается, прежде всего, выяснением и изучением взаимоотношений организмов со средой обитания. Под взаимоотношениями при этом понимается как влияние среды на организмы, так и влияние организмов на среду.
В последние десятилетия термин «экология» существенно трансформировался. Она стала больше ориентированной на человека, в связи с его исключительным влиянием на среду и возникающими в связи с этим проблемами здоровья и выживания человечества.
Идеи экологии стали проникать во все отрасли знаний, с ней связывается гуманизация естественных и технических наук, она активно внедряется в гуманитарные области знаний. Т.е. формируется экологическое мировоззрение, призванное пронизывать все науки, технические процессы и сферы деятельности людей. Например, применительно к вашей сфере деятельности появились и используются такие понятия как экологическое воспитание, экология культуры, экология сознания, экология взаимоотношений людей и т. п. В процессе становления находится экологическая психология.
В более узком смысле экология делится на три основных направления:
1) биологическая - рассматривающая взаимоотношения между отдельными организациями и факторами среды или средами жизни, а также экологические закономерности существования популяций, функционирование экосистем разного порядка и функционирование биосферы.
2) географическая - геоэкология - изучающая связи между неживой природой и окружающей средой, также отношения природы с человеческим обществом, обусловленные его хозяйственной деятельностью.
3) социальная экология и экология человека - изучающая специфические связи между обществом, природой, человеком и его жизненной средой (окружением).
Объектом исследования экологии являются не конкретные объекты, явления, процессы, а связи.
Экология человека и социальная экология.
По мнению Н. Ф. Реймерса (1992г.) почти одновременно с классовой биоэкологией под другим названием возникла экология человека. На протяжении многих лет она формировалась в двух направлениях - собственно экология человека как организма и социальной экологией. Экология человека старше и шире по содержанию, чем социальная экология.
Согласно Н. Ф. Реймерсу разделение дисциплин «экология человека» и «социальная экология» следует проводить по дуалистическим качествам самого человека. Когда речь идет от индивидуума, организма - это «экология человека» (как аутэкология особи); когда рассматривается социальный ряд - это «социальная экология».
Основные понятия, термины экологии. Системность экологии.
Современные экологические представления опираются на широкую понятийную базу, заимствованную из биологии, географии, экономики, социологии, философии, а также возникшую в процессе формирования экологии как науки.
Основным понятием и основной таксономической и функциональной единицей в экологии является экосистема (Тэнсли, 1935г.) - это любое сообщество живых существ и среды их обитания, объединенных в единое функциональное целое. Основные свойства экосистемы - способность осуществить круговорот веществ, противостоять внешним воздействиям, производить биологическую продукцию.
Близким к понятию «экосистема» является понятие «биоценоз» (Сукачев). Его обычно применяют только к сухопутным природным системам и в него обязательно входит растительный покров (например, участок леса, степи, луга - сравни - гниющий ствол дерева, лужа - экосистемы).
Каждый биоценоз состоит из множества видов, но виды входят в него не отдельными особями, а популяциями. Популяция - это часть вида (совокупность особи одного вида), занимающая относительное однородное пространство и способная к саморегулированию и поддержанию определенной численности.
Системность экологии.
Экология как наука рассматривает экологические системы, звенья и элементы которых находятся в тесной взаимосвязи и взаимозависимости, т.е. в ее основе лежит системная концепция . В соответствии с ней, весь окружающий нас мир материальный и нематериальный представляет собой систему, состоящую из бессмысленного множества систем разного порядка и соединяющих их связей.
Обычно выделяют три типа систем:
1. замкнутые , которые не обмениваются с соседними ни веществом, ни энергией.
2. закрытые , которые обмениваются с соседними энергией, но не веществом (космический корабль).
3. открытые , которые обмениваются с соседними и веществом, и энергией. Практически все природные (экологические) системы относятся к типу открытых.
Существование систем немыслимо без связей, которые делят на прямые и обратные.
Прямой называют такую связь, при которой один элемент (А) действует на другой (В) без ответной реакции. Например, действия Солнца на земные процессы. При обратной связи элемент В отвечает на действия элемента А. Обратные связи бывают положительными и отрицательными.
При обратной связи элемент В отвечает на действия элемента А.Они играют значительную роль в экологических процессах. Обратные связи бывают положительные и отрицательные.
Обратная положительная связь ведет к усилению процесса в одном направлении.
Человеческая деятельность в природе приводит к нарушению этих связей, что ведет к разрушению экосистем или переходу их в другое состояние.
Иерархия уровней организации.
Для понимания содержания и организации современной экологии можно исходить из концепции уровней организации. В соответствии с ней уровни организации в данном случае организации живого: сообщество, популяция, организм, орган, клетка и ген, образуют иерархически организованную структуру жизни. Экология изучает, главным образом, системы выше уровня организма, рассматривая их во взаимодействии с неживой природой (абиотической средой). Например, сообщество и неживая природа, функционируя, совместно образуют экологическую систему или экосистему. Самая крупная экосистема, которую мы знаем, это биосфера или экосфера. Она включает все живые организмы Земли, находящиеся во взаимодействии с физической (неживой) средой Земли как единое целое.
Принцип эмерджентности .
Важное следствие иерархической организации систем состоит в том, что по мере объединения компонентов (элементов) в более крупные функциональные единицы, у этих новых единиц, возникают новые свойства, отсутствующие на предыдущем уровне. Такие универсальные свойства систем, в том числе и экосистем, называются эмерджентными . Такие качественно новые эмерджентные свойства нельзя предсказать исходя из свойств компонентов (элементов), составляющих этот уровень или единицу (систему). Эмерджентность можно выразить исходя также из понятия о несводимых свойствах , суть которого заключается в том, что свойства целого невозможно свести к сумме свойств его части. Следовательно, для объяснения явлений, происходящих на определенном уровне, практически нельзя использовать данные, полученные на предыдущем уровне; он должен быть изучен непосредственно.
Недоучет эмерджентности может привести к крупным просчетам при вмешательстве человека в жизнь экосистем или конструировании и реконструкции систем для выполнения определенных целей. Агроценоз - низкая способность к саморегулированию и устойчивость - сравним луг, лес и т.п.
Энергетические процессы в экосистемах.
Энергетические процессы в экосистемах, которые являются открытыми и неравновесными подчиняются первому и второму началам термодинамики. При рассеивании энергии нарушается степень упорядоченности системы. Мерой необратимого рассеивания энергии является энтропия , т.е. мера беспорядка системы.
Живые организмы и нормально функционирующие экосистемы характеризуются высокой степенью упорядоченности и противостоят энтропии, сохраняя определенный уровень энергии - сравним живой и мертвый организм. Показатель противоположный энтропии носит название негэнтропия . Основным свойством нормально функционирующих природных экосистем является способность извлекать негэнтропию из внешней среды (солнечную энергию) и тем самым поддерживать свою высокую упорядоченность.
По размерам объектов изучения (экосистемные исследования) в общей экологии всеми исследователями выделяются:
- аутэкология (особи, организм и их среда), раздел науки, изучающий взаимодействие индивидуального организма или вида с окружающей средой (жизненные циклы и поведение как способ приспособления к окружающей среде).
- демэкология, или популяционная экология (популяция и ее среда), раздел науки, изучающий взаимодействие популяций особей одного вида внутри популяции и с окружающей средой.
- синэкология (биоценоз, экосистема и их среда), раздел науки, изучающий функционирование сообществ и их взаимодействия с биотическими и абиотическими факторами.
- географическая (крупные геосистемы, географические процессы с участием живых систем их среды),
- глобальная экология, или мегаэкология (биосфера)
Указанные подразделения объективно отражают организацию проведения исследований на различных уровнях биологического спектра. Последние две отрасли слишком молодые и еще не имеют специальных названий или они не устоялись (мегаэкология, панэкология, биосферология).
I. Юджин Одум и В.А. Радкевич выделяют в экологии 3 основных блока: биоэкология, экосистемы и земные сферы, человек и природа.
- Биоэкология — самое раннее направление, положения его являются фундаментальными для остальных направлений. Основу биоэкологии составляют экологии систематических, или таксономических, отделов органического мира:
- экология микроорганизмов
- экология грибов
- экология растений
- экология животных
Последние три, в свою очередь, делятся на более мелкие.
- Экосистемы и земные сферы — самое обширное направление, в нем рассматриваются связи между живыми материями и неживыми (абиотическими) факторами, связи между организмами и сообществами в составе основных биомов (совокупности сообществ (экосистем) природных зон) суши и Мирового океана. В этот блок входят:
- лесная экология
- экология степей
- экология пустынь
- экология тундр
- экология почв
- экология атмосферы
- экология гидросферы
- экология литосферы
- космическая экология
- экология гор
- экология островов
- экология океанов и др.
- Человек и природа — сюда входят науки, изучающие взаимосвязь и взаимодействие человека со средой обитания, и прикладная экология человека с целью связать разработки по вышеуказанным двум разделам с практическими проблемами:
- инженерная экология
- химическая экология
- промысловая экология
- сельскохозяйственная экология
- экология города
- экология и медицина
- экология и культура
- экология и право
- экология и политика
II. К предыдущей классификации близка классификация Анатолия Сергеевича Степановских (2001), но она более детальная, состоит из следующих направлений, или разделов.
- По отношению к предметам изучения:
- экология микроорганизмов
- экология грибов
- экология растений
- экология животных
- экология человека
- По отношению к условиям среды обитания:
- экология почв, почвоведение
- экология атмосферы
- экология гидросферы
- экология литосферы
- космическая экология
- По отношению к типу растительного покрова:
- лесная экология
- экология степей
- экология пустынь,
- экология тундр и т.д.
- По отношению к ландшафтному (географическому) положению:
- экология гор,
- экология островов,
- экология океанов и т.д.
- По отношению к фактору времени:
- палеоэкология,
- археоэкология,
- историческая экология, и др.
- С каждым годом все более актуальными становятся проблемы взаимоотношений природы и Человека, что привело к формированию такого современного направления, как экология ноосферы, или социальная экология. Ее проблемы выходят за рамки экологии, как биологической науки, и наряду с экосистемным подходом включают экономическо-хозяйственный, социальный, политический аспекты. Они представлены многочисленными «экологиями»:
- радиационная экология,
- химическая экология,
- промысловая экология
- инженерная экология
- экология города
- сельскохозяйственная экология
- экология и медицина
- экология и культура
- экология и право
- экология и политика
- экологическое образование и др.
(Москалюк Т.А. Введение в экологию. http://www.botsad.ru)
III. И.А. Шилов выделяет 5 направлений
- Ландшафтная экология — одно из наиболее ранних направлений. Изучает приспособление организмов к разной географической среде, формирование биоценозов различных ландшатов, их влияние на среду обитания. Имеет исключительно высокое прикладное значение, т.к. физико-географическими условиями определяются набор видов и основные законы формирования и жизни сообществ.
- Функциональная, или физиологическая экология — исследует механизмы, с помощью которых осуществляется адаптация (приспособление) биологических систем разного уровня к изменению условий среды. Большинство адаптивных механизмов имеют физиологическую природу и изучение важно для решения многих проблем, например при интродукции растений, в медицине, для контроля численности диких животных и др.
- Количественная экология изучает продуктивность и структуру разных экосистем, их динамику. Ее данные являются основой для матема-тического моделирования биогеоценотических процессов, или теоретической экологии. Необходима для разработки природоохранных мероприятий, построения экологических прогнозов, профилактики эпидемий и т.д.
- Эволюционная экология выявляет экологические закономерности эволюционного процесса, пути и формы становления видовых адаптаций, позволяет реконструировать экосистемы прошлого Земли (палеоэкология) и роль человека в их преобразовании (археоэкология).
- Социальная экология изучает процессы, протекающие на уровне ноосферы. С возникновением новых проблем возникли и новые частные науки (социология, радиационная экология, экологическое образование, инженерная экология, космическая экология и др.). Особое положение занимает экология человека, изучающая современное положение современного человечества в глобальных экосистемах.
Экология как научная основа охраны природы и неотъемлемая часть технологических дисциплин.
Задачи, методы экологии как науки
Экология (от греч. oikos – дом, жилище, logos – знание, учение) – это наука, изучающая условия существования живых организмов и взаимосвязи между организмами и средой, в которой они обитают. Термин «экология» предложил немецкий биолог Эрнест Геккель в 1866 г. Под экологией он понимал сумму знаний, относящихся к природе.
Основной частью экологии, ее фундаментом является общая экология, которая изучает общие закономерности взаимоотношений любых живых организмов и среды. Предметом изучения общей экологии являются объекты организменного, популяционно-видового, биоценотического и биосферного уровней организации в их взаимодействии с окружающей средой. В связи с этим выделяют следующие основные разделы экологии:
♦ экология организмов (аутэкология), которая изучает индивидуальные связи отдельной особи или групп особей одного вида с окружающей средой;
♦ экология популяций (демэкология), в задачи которой входит изучение структуры, динамики популяций отдельных видов (механизмы регуляции численности организмов, оптимальная плотность, допустимые нормы их изъятия и др.);
♦ экология сообществ, или биоценология (синэкология), которая изучает взаимоотношения популяций, сообществ и экосистем со средой, структуру и механизмы функционирования биогеоценозов.
Кроме того, экология классифицируется по конкретным объектам и средам исследования. Например, выделяют экологию растений, животных, экологию микроорганизмов.
В последние годы сформировалось новое направление – экологическая безопасность – это состояние защищенности природной среды и жизненно важных интересов человека от возможного негативного воздействия хозяйственной и иной деятельности, чрезвычайных ситуаций природного и техногенного характера, их последствий (Закон «Об охране окружающей среды»).
Экология, как наука, основана на разных разделах биологии (физиологии, генетике, биофизике, зоологии, ботанике и др.) и связана с другими науками (например, с физикой, химией, географией, психологией, педагогикой, правом). Исходя из приведенных выше направлений следует, что задачи экологии многообразны:
1. Исследование влияния среды на строение, жизнедеятельность и поведение организмов.
2. Исследование закономерностей организации жизни, в том числе в связи с антропогенными воздействиями на природные системы.
3. Изучение экологических механизмов адаптации к среде.
4. Исследование процессов, протекающих в биосфере, с целью поддержания ее устойчивости.
5. Создание научной основы рациональной эксплуатации природных ресурсов, прогнозирование изменений природы под влиянием деятельности человека и управления процессами, протекающими в биосфере
Классические и новые направления экологии.
В состав современной экологии входят:
– общая (классическая) экология, изучающая взаимодействия биологических систем с окружающей средой;
– геоэкология (ландшафтная экология), исследующая экосистемы (геоэкосистемы) высоких уровней, до биосферного включительно; интересы геоэкологии сосредоточены на анализе структуры и функционирования ландшафтов (природных комплексов географического ранга), взаимоотношений их составных биотических и косных (абиотических, неживых) компонентов, воздействия общества на природные составляющие;
– глобальная экология, изучающая общие законы функционирования биосферы как глобальной экологической системы;
– социальная экология, рассматривающая взаимоотношения в системе «общество – природа»;
– прикладная экология, изучающая механизмы воздействия человека на биосферу, способы предотвращения негативного воздействия и его последствий, разрабатывающая принципы рационального использования природных ресурсов. Она базируется на законах, правилах и принципах экологии и природопользования.
Одним из направлений современной экологии является экономическая экология, связанная с использованием природных ресурсов. Успешно развивается инженерная экология, решающая вопросы устранения отрицательных последствий вмешательства человека в природные сообщества.
Классическая экология изучает биологические системы, т. е. занимается исследованием органического мира на уровнях особей, популяций, видов, сообществ. В связи с этим выделяют:
– аутэкологию (экологию особей) – (от греч. аutos – сам) – устанавливает пределы существования особи (организма) в окружающей среде, изучает реакции организмов на воздействия факторов среды. Аутэкология в качестве живой системы рассматривает отдельный живой организм – растение, животное или микроорганизм.
– демэкологию (экологию популяций) – (от греч. demos – народ) – изучает естественные группы особей одного вида – популяции, условия их формирования, внутрипопуляционные взаимоотношения, динамику численности;
– эйдэкологию (экологию видов) – (от греч. eidos – образ, вид) – изучает вид как определенный уровень организации живой природы. В этом направлении проведено еще недостаточно научных исследований;
– синэкологию (экологию сообществ) – (от греч. sin – вместе) – изучает ассациации популяций разных видов растений, животных и микроорганизмов, их взаимодействие с окружающей средой. Термин введен К. Шретером в 1902 г.
