Что такое экология. Что изучает экология
Как самостоятельная наука экология сформировалась в XX столетии, хотя факты, составляющие ее содержание, привлекали внимание человека с давних времен. В современном виде экология охватывает чрезвычайно широкий круг вопросов и тесно переплетается с целым рядом смежных наук: биологией, геологией, физикой, химией, генетикой и др.
Экология - это наука об отношениях растительных и животных организмов или их сообществ между собой и с окружающей средой. Термин «экология», образованный из двух греческих слов: ойкос - дом, жилище, родина и логос - наука, был предложен немецким биологом Э. Геккелем в 1869 г. и обозначает буквально «изучение собственного дома», или «наука о местообитании».
Экология тесно связана с другими биологическими науками - зоологией и ботаникой. В период становления этих наук основное внимание исследователей было сосредоточено на систематике и строении живых организмов. Но уже в первых сочинениях по флоре описание каждого вида растения стало сопровождаться указанием мест его произрастания. В ходе исследований фауны ученые также пришли к выводу, что образ жизни животного и среда его обитания взаимосвязаны. Очевидно то, что большинство сведений из этих областей одновременно является предметом изучения экологии.
Огромное значение экологии было осознано обществом совсем недавно - когда ввиду постоянно усиливающегося антропогенного воздействия на природную среду со всей очевидностью возникла проблема сохранения жизни на нашей планете, сохранения человеческой цивилизации.
Нельзя бездумно относиться к природе, безжалостно ее эксплуатировать! Человеческое общество может жить и развиваться, только находясь в гармонии с природой. Для этого необходимо знать, как устроена и функционирует природа, как она реагирует на вмешательство человека.
Экология изучает организацию жизни на трех уровнях. Первый уровень охватывает отдельные растения и животных - особи. Любая особь находится под влиянием различных условий окружающей среды, испытывает на себе их воздействие. Одними из главных воздействующих на организм условий являются климатические - температура, влажность, освещенность и др. Кроме того, в существовании наземных животных, особенно обитателей почвы, и в жизни растений важную роль играют физические и химические свойства почвы. Для водных организмов особое значение имеют физические и химические свойства воды как среды обитания.
Раздел экологии, в рамках которого исследуется взаимодействие отдельного организма со средой обитания (образ жизни, поведение, взаимодействие с отдельными элементами окружающей среды и др.), носит название аутэкологии (от греческого аутос - сам).
В реальной жизни, однако, ни один организм не существует вне связи с другими ему подобными организмами, то есть особями того же вида. Как правило, организмы существуют в виде особых группировок - популяций (от латинского популус - народ, население). Взаимодействие организмов в популяции приводит к тому, что у нее появляются собственные свойства, отличные от свойств отдельных особей. Под влиянием многих внешних условий (параметров окружающей среды, качества и количества пищи и др.) популяции меняют численность во времени и пространстве, приобретают свойства накапливать и расходовать вещество и энергию, им свойственны более сложные реакции на изменения среды, чем соответствующие реакции индивидуума.
Раздел экологии, изучающий взаимоотношения между организмом и средой обитания на уровне популяций, носит название демэкологии , или популяционной экологии .
Но и популяция изолированно существовать не может, поскольку нуждается в энергии, веществе, пространстве и других жизненных ресурсах. Поэтому популяция обязательно вступает во взаимоотношения с другими популяциями: популяция хищного животного черпает энергию от популяции травоядного, популяции могут бороться за пространство, пищу и т.п. Однако они могут и помогать друг другу: почвенные животные, перерабатывая мертвое растительное вещество, увеличивают плодородие почвы, насекомые участвуют в опылении растений, некоторые растительноядные животные обеспечивают перенос семян растений, способствуя их размножению. Таким образом, популяции не могут существовать друг без друга. Стабильность природной системы во времени поддерживается посредством взаимодействия между всеми ее живыми и неживыми составляющими.
В природе совместно обитающие популяции различных организмов всегда образуют определенное единство, называемое сообществом , или биоценозом (от греческого биос - жизнь и ценоз - общее). Занимаемое сообществом природное жизненное пространство принято именовать биотопом (от греческого биос - жизнь и топос - место). Сообщество - это довольно устойчивое биологическое образование, поскольку оно обладает способностью к самоподдерживанию своих природных свойств и видового состава. Устойчивость сообщества определяется не только устойчивостью входящих в него популяций, но и особенностями взаимодействия между ними.
Комплексное изучение сообществ является предметом еще более сложного раздела экологии – синэкологии (от греческого син - вместе), или экологии сообществ.
Переехав жить в мегаполис и прогуливаясь вечером по улицам, я улавливала запахи: свежий хлеб, жареное мясо, дорогой парфюм и… выхлопные газы. На горизонте - дымящиеся заводы. Я задумалась: человечество, постигая технический прогресс, лишает себя свежего воздуха. А ведь нашей планете тоже тяжело дышать.
Экология как современная наука
150 лет назад немецкий биолог Эрнст Геккель предложил термин «экология» (от древнегреческого οἶκος – «дом» и λόγος – «наука»), изучающий вопросы окружающей среды и её охраны. Экология стала стремительно развиваться, и сейчас у нее много забот о нашей планете.
Актуальные экологические проблемы
Второе тысячелетие - пик промышленности. Заходя в магазин, мы покупаем продукты, не задумываясь, что упаковки для них изготовлены на заводах. Кроме загрязнения воздуха, человечество ведет борьбу со следующими проблемами.
- Глобальное потепление. Таяние ледников может затопить материки.
- Разрушение озонового слоя. Озон защищает землян от опасного космического излучения.
- Кислотные дожди. Загрязнение почвы и водоемов может лишить нас урожая и питьевой воды.
- Засорение почвы. Свалки бытового мусора поработили многие участки земли.
- Загрязнение воды. Реки, озера и океаны страдают от выбросов нефтепродуктов.
Как решаются экологические проблемы
Фабрик и автомобилей не становится меньше, но люди ведут активную борьбу за улучшение экологии.
- Переработка отходов. Раздельный сбор мусора и повторная его переработка спасет планету от загрязнения.
- Альтернативные виды топлива. Автомобильные компании установили ограничения на выброс выхлопных газов, а электрокары уже появились на дорогах.
- Экотовары. Супермаркеты «Ашан», «Магнит» и «Лента» предлагают купить вместо полиэтиленового пакета экологический, ведь он быстро разлагается в почве.
- Экологические организации. Движения «Гринпис», «РосЭко», «Зеленый крест» ведут эффективную деятельность по защите экологии.
Каждый из нас, просто выбросив мусор в урну, делает маленький шаг к сохранению чистоты. Ведь как гласит народная мудрость: хочешь изменить мир - начни с себя!
Введение в учебный курс «Основы экологии»
Cовременная экология
Основные понятия общей экологии
Среда обитания живых организмов, ее факторы, среды жизни
Современная экология
Условия среды обитания человека создавались на протяжении многих миллионов лет живыми организмами и продуктами их жизнедеятельности, природной средой. В настоящее время существование этих сред возможно только при обязательном условии сохранения всего разнообразия живого вещества, процессов его саморазвития и саморегуляции. Человек очень мало знает о механизмах этих процессов и поэтому их изучение является важнейшей задачей современной экологии и экологического образования.
Современная экология – это наука о жизни и сохранении живого вещества планеты, выживании человечества. Объектами изучения этой науки являются: живые организмы и их среда обитания - природная среда, человек как вид и социум, а также и созданные человеком среды: природохозяйственная, хозяйственная и социально- экономическая. И, соответственно, современную экологию представляют ее основные разделы – общей экологии или биоэкологи, изучающей природную среду и ее компоненты, а так же социальной и прикладной экологий, которые, на фундаментальных положениях биоэкологии, изучают человека, созданные им среды и их влияние на природную среду.
Природная среда – среда со всеми живыми организмами и факторами их жизни. Её важнейшим и отличительным свойством является способность самоподдержания и саморегуляции.
Природохозяйственная среда – природная среда, вовлеченная в экономическую деятельность человека с целью использования ее ресурсов для получения необходимых товаров и услуг. В этой среде человеком нарушаются ее природные свойства и для сохранения ее продуктивности затрачиваются определенные усилия.
Хозяйственная среда – среда состоящая в основном из искусственно созданных антропогенных структур и некоторых природных элементов: атмосферного воздуха, естественного освещения, климата, водоемов, растительности и т.п.
Социально-экономическая среда – созданная человеком среда для удовлетворения своих безграничных потребностей. Функционирование этой среды вызывает подавляющее число экологических проблем и именно эта среда ответственна за их решение.
Термин «экология » введен немецким естествоиспытателем Э. Геккелем в 1866 г. и в дословном переводе с греческого обозначает науку о доме (ойкос – дом, логос – наука), это учение о доме – среде обитания и о живых существах, населяющих нашу планету.
Основные составляющие современной экологии :
- экология общая - изучает общие закономерности взаимоотношения организмов и их сообществ между собой и средой своего обитания. Эта экология биологическая – биоэкология, или экология классическая. Ее разделами являются - экология элементарных единиц жизни, особей - (аутэкология), экология совокупности особей одного вида - (популяционная экология), экология сообществ и учение об экосистемах - (синэкология), учение о биосфере - (глобальная экология).
- экология социальная – изучает взаимоотношения в системе «общество-природа» и отличие жизнедеятельности человека от жизни других живых существ.
- экология прикладная изучает и устанавливает допустимые нормы нагрузки антропогенной деятельности на экосистемы, нормы использования природных ресурсов, разрабатывает инженерные, социально-экономические, юридические и т.п. методы сосуществования человеческого общества в экосистемах
ВОПРОСЫ ДЛЯ КОНТРОЛЯ ЗНАНИЙ
Как создавалась среда жизни человека?
Каковы важнейшие задачи современной экологии и экологического образования?
Объясните понятие «природная среда».
Объясните понятие «природохозяйственная среда»,
Объясните понятие «хозяйственная среда».
Объясните понятие «социально – экономическая среда»,
Что изучает современная экология? Какие основные разделы она объединяет?
Когда и кем был введен термин «экология»?
Что изучает общая экология?
Что изучает экология социальная?
Что изучает прикладная экология?
1.2.Основные понятия общей экологии
Главным понятием в экологии является понятие «экосистема» - характеризующееся как сообщество живых организмов и среды их обитания, которое существует и функционирует как единое целое.
Основные признаки экосистемы : круговороты веществ и потоков энергии, способность противостоять (в определенных пределах) внешним воздействиям, саморазвиваться и саморегулироваться.
Различают микроэкосистемы (напр., ствол гниющего дерева, небольшой пруд и т.п.), мезоэкосистемы (лес, озеро, река и т.п.), макроэкосистемы (океан, континент и др.) и глобальную экосистему в границах всей планеты (биосферы). Более крупные экосистемы включают в себя системы меньшего ранга. Биогеоценоз является самой элементарной частью экосистемы, свойства которого определяет сообщество взаимосвязанных живых организмов - биоценоз, на относительно однородном пространстве- биотопе или экотопе . Каждый биоценоз состоит из множества видов живых организмов, но виды входят в него не отдельными особями, а популяциями или их частями.
Популяция – часть особей одного вида, населяющая определенное пространство в течение большого числа поколений и обладающая определенной степенью изоляции.
Можно сказать, что биогеоценоз – это взаимосвязанные между собой и с условиями среды популяции различных видов.
В экологии часто используется термин «сообщество» . Под ним понимается и совокупность взаимосвязанных организмов разных видов (синоним биоценоза), или аналогичная совокупность только растительных - (фитоценоз или растительное сообщество ), только животных организмов - (зооценоз ),только микробного населения - (микробиоценоз ).
Практически все природные системы обмениваются друг с другом веществом, информацией и энергией, т.е. они относятся к типу открытых систем, однако есть еще изолированные, у которых нет никакого обмена, и закрытые – они обмениваются с соседними только энергией.
Эмерджентность - универсальное качество экосистем – (эмедж – англ. возникновение нового) которое заключается в том, что свойства системы, как целого, не являются суммой свойств, слагающих ее частей. Элементарные части экосистем (биогеоценозы) объединяясь, резко увеличивают свои свойства и создают более организованную (по энергетике, информации, продуктивности и устойчивости) систему. Например, одно дерево, как и редкий древостой, не обладают свойствами леса, т.к. они не создают определенный набор качества природной лесной среды.
Солнечная энергия является основой всех жизненных, энергетических процессов в биосфере. Общая энергетика этих процессов подчиняются первому и второму правилу термодинамики.
Первое правило- энергия не возникает и не исчезает, а лишь переходит из одной формы в другую.
Второе правило - часть энергии любого превращения живого вещества рассеивается или теряется в виде тепла.
Энтропия определяет величину потери энергии.Полной потерей энергии характеризуется мертвый организм. Его температура понижается до температуры окружающей среды, а составляющие его химические элементы и соединения становятся частью среды и включаются в круговорот. Можно сказать, что организм не может извлекать энергию из окружающей среды, в нем отсутствует какое-либо взаимодейтвие между элементами и, он, как система, приходит в состояние полной неупорядоченности или к своей максимальной энтропии.
Живой организм или нормально функционирующая экосистема характеризуется высокой степенью упорядоченности своих элементов. Они способны получать энергию из окружающей среды. Их взаимодействие сохраняет и поддерживает необходимый для жизни уровень энергии и противостоит энтропии.
Негоэнтропия – показатель противоположный энтропии. Чем лучше взаимодействие элементов системы, чем лучше они используют энергию внешней среды, тем выше значение ее негоэнтропии. Опасно любое вмешательство в систему если оно ведет к снижению ее негоэнтропии, а, следовательно, к снижению устойчивости и способности противостоять внешним воздействиям.
Человек разрушает элементы природных систем, их внутренние и внешние связи и, следовательно, уменьшает или ликвидирует их способности к жизни, развитию и саморегуляции.
Необходимые законы деятельности человека в биосфере сформулированы Б.Коммонером (четыре закона).
Первый закон отражает, по сути, всеобщую связь процессов и явлений в природе и звучит так: «Всё связанно со всем ».
Второй закон базируется на положении сохранения вещества и энергии: «Всё должно куда-то деваться».
Третий закон ориентирует на действия, которые должны быть согласующимися природными процессами: «Природа знает лучше ». Он говорит о том, что мы не имеем абсолютно достоверной информации о механизмах и функциях природы и легко нарушаем природные системы (например, математический расчет простейшего параметра биосферы потребует намного больше времени, чем время существования нашей планеты).
Сущность четвертого закона заключается в ориентации человека на то, что любое его действие в природе не остается бесследным и уничтожение природных систем приведет в дальнейшем к значительным экономическим затратам. Закон звучит так: «Ничего не дается даром».
ВОПРОСЫ ДЛЯ КОНТРОЛЯ ЗНАНИЙ
«Экологи требуют то», «экологи требуют это», «экологи борются за….» - в последние годы подобное приходится слышать особенно часто. Кто же они такие – эти экологи и, почему всегда так решительно настроены бороться и требовать? Что за наука вообще такая – экология?
Наверняка, многие из вас скажут, что и так всё знают, мол экология – это наука, изучающая состояние окружающей среды. На самом деле – всё гораздо сложнее: смысл, который несёт в себе эта фундаментальная дисциплина – гораздо глубже, нежели просто изучение определённых процессов. Экология изучает связь всех земных живых организмов (человека, естественно, тоже) между собой, а также - со средой их обитания.
Почему в наши дни так много говорят о важности данной науки? Да потому, что, не научись человечество соблюдать все её законы сегодня, завтра мы можем оказаться на грани экологической катастрофы. Однако обо всём – по порядку.
Дословное значение термина экология звучит так – наука о местах обитания (греч. «ой кос» – родина, жилище; «логос» - наука).. Кстати, данная наука – относится к разряду молодых, т.к самостоятельной она стала только в начале прошлого столетия. Своё столь стремительное развитие она получает за счёт роста численности населения нашей планеты и, соответственно – всё большего влияния человека на окружающую среду и всех её обитателей.
Как мы уже говорили выше, экология устанавливает взаимосвязь между всеми видами живых организмов и окружающей средой, то есть занимается изучением вопросов влияния определённых факторов на жизнь определённого вида. Факторы, способные повлиять на привычный уклад жизни организмов, разделяют на физико-химические, биотические и антропогенные.
С физико-химическими, всё более или менее понятно, это – температурный режим, уровень влажности и освещённости, состояние почвы, погодные условия, количества выпавших осадков и т.д. Что представляют собой другие факторы?
Биотические, это – результат воздействия живых организмов друг на друга.
Антропогенные – влияние жизнедеятельности человека на окружающую среду. Это помогает нам, людям, определить свою роль в окружающем мире и сделать соответствующие выводы: как рационально использовать природные ресурсы (запасы некоторых из них, к слову – крайне скудны). Нет никаких сомнений: когда человек вмешивается в природу, не зная элементарных экологических правил, это приводят к необратимым природным процессам, последствия которых непредсказуемы. И примеров тому – уйма.
Для того, чтобы установить всю это взаимосвязь необходимо доскональное изучение всех процессов жизнедеятельности и природных явлений. Поэтому, данная наука объединяет в себе много поднаук. Экология животных и растений, морей и океанов, лесов и степей, экология городов и человека, есть даже атмосферная и космическая экология, и это - далеко не все экологические поднауки. Сама экология тесно связана с такими дисциплинами, как ботаника и зоология.
Не трудно догадаться, что является рабочей площадкой экологов. Это вся окружающая нас среда. А предметы для изучения – растения, животные, человек и среда обитания всех форм жизни на земле. К слову для этого, мало одних только знаний. Для этого необходимо и хорошее техническое оснащение, начиная от различных термометров и измерительных приборов, заканчивая внедорожниками и вертолётами.
Какую роль играют знания и открытия в области экологии для каждого из нас? Огромную! Ведь именно благодаря этой науке удаётся понять, как устроена жизнь на Земле, что мы можем и должны сделать для того, чтобы она продолжалась.
Завершить наше поверхностное знакомство с наукой экологией, хотелось бы, назвав её основные признаки, сформулировал которые в своё время известный биолог Барри Коммонер:
«Всё связано со всем. Всё должно куда-то деваться. Ничто не даётся даром. Природа знает лучше…»
В последнее время слово "экология" стало очень популярным; наиболее часто его употребляют, говоря о неблагополучном состоянии окружающей нас природы. Иногда этот термин используют в сочетании с такими словами, как "общество", "семья", "культура", "здоровье". Неужели экология столь обширная наука, что способна охватить большинство проблем, стоящих перед человечеством? Можно ли дать конкретный ответ на вопрос -- что же изучает эта наука?
С первых шагов своего развития человек неразрывно связан с природой. Он всегда находился в тесной зависимости от растительного и животного мира, от их ресурсов и был вынужден повседневно считаться с особенностями распределения и образа жизни зверей, рыб, птиц и др. Конечно, представления древнего человека об окружающей среде не носили научного характера и были не всегда осознанными, но с течением времени именно они послужили источником накопления экологических знаний.
Уже в самых древних рукописях не только упоминаются различные животные и растения, но приведены и некоторые сведения об их образе жизни, о значении окружающей среды обитания для организмов, в том числе и для человека.
Термин экология был предложен в 1866 г. немецким биологом Эрнстом Геккелем. Слово "экология" (от греч. ойкос -- дом, жилище, родина и логос -- наука) означает дословно"наука о доме, о месте своей жизни". В более общем смысле экология -- это наука, изучающая взаимоотношения организмов с окружающей их средой обитания (в том числе многообразие взаимосвязей их с другими организмами и сообществами).
В качестве самостоятельной науки экология оформилась лишь в XX в. А по-настоящему большое значение экологии как науки стали понимать недавно. Этому есть объяснение, которое связано с тем, что рост численности населения Земли и усиливающееся воздействие на природную среду поставили человека перед необходимостью решать ряд новых жизненно важных задач. Человеку надо знать, как устроена и как функционирует окружающая его природа. Экология как раз и изучает эти проблемы.
Идеи экологии как фундаментальной научной дисциплины имеют очень важное значение. И если мы признаём актуальность этой науки, нам надо научиться правильно пользоваться ее законами, понятиями, терминами. Ведь они помогают людям определять свое место в окружающей их среде, правильно и рационально использовать природные богатства.
Во второй половине XX в. происходит своего рода "экологизация" современных наук. Это связано с осознанием огромной роли экологических знаний, с пониманием того, что деятельность человека зачастую не только наносит вред окружающей среде, но, воздействуя на нее негативно, изменяя условия жизни людей, угрожает самому существованию человечества.
Если в период своего возникновения экология в основном изучала взаимоотношения организмов со средой и была составной частью биологии, то современная экология охватывает чрезвычайно широкий круг вопросов и тесно переплетается с целым рядом смежных наук. Среди них прежде всего биология (ботаника и зоология), география, геология, физика, химия, генетика, математика, медицина, агрономия, архитектура.
В настоящее время в экологии выделяют такие научные отрасли, как популяционная экология, географическая экология, химическая экология, промышленная экология, экология растений, животных, человека. В основе всех направлений современной экологии лежат фундаментальные биологические идеи об отношениях живых организмов с окружающей их средой.
Природа гораздо сложнее, чем мы можем себе это представить. Первый закон экологии гласит: "Что бы мы ни делали в природе, все вызывает в ней те или иные последствия, часто непредсказуемые" .
Следовательно, результаты нашей деятельности можно предвидеть, только всесторонне проанализировав ее влияние на природу. Для экологического анализа необходимо привлечь знания различных наук, чтобы понять, каким образом происходит воздействие человека на окружающую среду, и найти те пределы изменения условий, которые позволяют не допускать экологического кризиса. Таким образом, экология становится теоретической основой для рационального использования природных ресурсов.
Современная экология -- универсальная, бурно развивающаяся, комплексная наука, имеющая большое практическое значение для всех жителей нашей планеты. Экология -- наука будущего, и возможно, само существование человека будет зависеть от прогресса этой науки.