textarchive.ru

Главная > Документ


Предмет экологии

Экология – наука, изучающая существование живых организмов и взаимосвязи между организмами и между организмами и средой обитания. Главный объект экологии это экосистема.

Экосистема – это единый комплекс, образованный между организмами и средой.

Предметом экологии является совокупность и структура связи между организмами и средой.

Классификация экологии

Основной частью экологии является общая экология, которая изучает общие закономерности взаимоотношений живых организмов и среды.

В составе общей экологии выделяют:

а) аутэкология – изучает индивидуальные связи отдельного организма и среды.

б)синэкология – изучает взаимоотношения в популяции сообщества экосистем со средой.

в) популяционная (денэкология) – изучает структурную динамику популяций отдельных видов.

Исходя из факторов времени экологию разделяют на историческую и эволюционную.

Кроме того, экология классифицируется по конкретным объектам и средам обитания (это экология растений, животных и т.д.).

На стыке экологии с другими науками развиваются:

- инженерная экология

- сельскохозяйственная

- космическая

- математическая.

Экологическими проблемами Земли, как планеты занимается глобальная экология, основным объектом изучения которой является биосфера, как глобальная экосистема. С научно-практической точки зрения экологию делят на теоретическую и прикладную.

Теоретическая экология – изучает общие закономерности организации

жизни.

Прикладная экология – изучает механизмы разрушения человеком биосферы, способы предотвращения этого процесса разрабатывает принципы рационального использования природных ресурсов. Ее научную основу составляют общие экологические законы, правила и принципы.

Задачи экологии

Общие теоретические задачи:

  1. Разработка общей теории устойчивости экосистем.

  2. Изучение экологических механизмов адаптации к среде.

  3. Исследование регуляции численности популяции.

  4. Изучение биоразнообразия и механизмов его поддержания.

  5. Исследование продукционных процессов.

  6. Исследование процессов, протекающих в биосфере с целью поддержания ее устойчивости.

  7. Моделирование состояния экосистем и глобальных биосферных процессов.

Основные прикладные задачи:

  1. Прогнозирование и оценка возможных отрицательных последствий в окружающей природной среде под влиянием деятельности человека.

  2. Улучшение качества окружающей природной среды.

  3. Сохранение, воспроизводство и рациональное использование природных ресурсов.

  4. Оптимизация инженерных, экономических организационно-правовых, социальных и иных решений для обеспечения экологически безопасного устойчивого развития.

Стратегическая задача экологии

Стратегическая задача экологии – это развитие теории взаимодействия природы и общества на основе нового взгляда, рассматривающего человеческое общество как неотъемлемую часть биосферы.

Экологический кризис

В истории развития биосферы Земли неоднократно происходили процессы как постепенного, так и резкого изменения состояния природных систем. Причинами существенных масштабных катаклизмов были глобальные природные или природно-антропогенные катастрофы. Они всегда приводили к существенным эволюционным перестройкам, которые, как правило, являлись прогрессивными для развития природных систем в процессах их адаптации к изменившимся условиям среды. При этом в биоте происходило сначала снижение биологического разнообразия, а затем взрыв формообразования новых видов.

Примерами природных катастроф на Земле являются ее сближение с крупными космическими телами. Результатом таких процессов являлись необратимые изменения в биосфере: происходила перестройка структуры и состава ее компонентов (литосферы, гидросферы, атмосферы), исчезали одни виды живых организмов и возникали новые живые формы.

Природно-антропогенная катастрофа является следствием действий человека, т.е. ее началом служит мощный антропогенный толчок, вызывающий катастрофические процессы в биосфере. Таким толчком может быть ядерная война, следствием которой могут быть необратимые глобальные изменения на Земле и самоуничтожение человечества.

От глобальных природных и природно-антропогенных катастроф следует отличать экологические катастрофы и экологические кризисы.

Экологическая катастрофа представляет необратимый процесс в биосфере, проявляющийся в возникновении природной аномалии. Например, это длительные засухи, массовая гибель животных, происходящая в результате прямого или косвенного воздействия человека на биосферу и приводящая зачастую к тяжелым экологическим последствиям. Типичным примером экологической катастрофы является катастрофа, развивающаяся в настоящее время в Аральском море. За последние 25 лет объем воды в Арале сократился более чем на 60 %, уровень воды снизился на 14 метров, зеркало — площадь моря сегодня составляет лишь 30 % от состояния в 1960 г. В 70-е годы резко увеличилось солесодержание вод Арала, практически исчезли пресноводные рыбы, и сегодня в море вода соответствует по содержанию солей водам Черного моря. В естественных условиях Арал сохранялся благодаря динамическому равновесию между объемами воды, испаряемой с его поверхности, и водой, поступающей от рек (Амударья и Сырдарья). Человек для своих нужд стал интенсивно развивать в зонах этих рек хлопководство, выращивание риса и других культур. Строительство орошающих каналов нарушило естественный баланс воды, и сегодня Арал гибнет.

В экологических катастрофах человек выступает вынужденно пассивной и страдающей стороной. Но экологические катастрофы не возникают неожиданно. Им всегда предшествуют негативные процессы, происходящие в биосфере и приводящие к нарушениям равновесия ее экосистем. Основным проявлением таких процессов является экологический кризис.

Экологический кризис — это напряженное состояние во взаимоотношениях человека с окружающей природной средой, характеризующееся несоответствием развития производительных сил, производственных отношений и потребностей общества ресурсам биосферы.

В отличие от экологических катастроф экологический кризис следует рассматривать как обратимый процесс, в котором человек выступает активно действующей стороной. Поэтому, во-первых, экологический кризис следует рассматривать как результат усиления антропогенного воздействия на биосферу. Во-вторых, развитие экологического кризиса — это усиление влияния изменений в окружающей среде на человеческое общество. В-третьих, разрешение экологического кризиса следует рассматривать как определенную фазу в развитии биосферы, сопровождающуюся как количественными, так и качественными изменениями экосистем.

Возникновение и развитие экологического кризиса как напряженного состояния в отношениях человека с природной средой может сопровождаться экологическими катаклизмами (бедствиями, катастрофами), различными по масштабам и последствиям. И в этом процессе антропогенный фактор играет важнейшую роль.

Основные элементы экологического кризиса

Естественное развитие биосферы происходит в соответствии с закономерностями и принципами биологической стабилизации.

Согласно принципу Ле-Шателье при воздействиях на экологические системы, отклоняющих их от стабильных состояний, в них развиваются внутренние процессы, направленные на возвращение систем в стабильное состояние.

Исследования истории развития биосферы под воздействием антропогенных факторов показывают динамику развития экологического процесса при переходе экосистем в различные состояния напряжения:

  1. Естественное состояние биосферы. Наблюдается фоновое антропогенное воздействие, при котором биомасса максимальна, а биологическая продуктивность минимальна.

  2. Равновесное состояние. Скорость восстановительных природных процессов не ниже темпа антропогенных нарушений. Биологическая продуктивность больше естественной, а биомасса начинает постепенно снижаться.

  3. Кризисное состояние. Антропогенные воздействия начинают превышать по скорости восстановительные процессы, но коренного изменения состояния экосистем еще не происходит. Биомасса заметно снижена, а биологическая продуктивность существенно повышена.

  4. Критическое состояние. Происходит обратимая замена естественных экосистем на менее продуктивные (например, частичное опустынивание). Биомасса мала и, как правило, снижается.

  5. Катастрофическое состояние. Происходит труднообратимый процесс закрепления малопродуктивных экосистем (например, сильное опустынивание). Биомасса и биологическая продуктивность минимальны.

  6. Состояние коллапса. Происходит необратимая потеря биологической продуктивности. Биомасса постепенно исчезает.

Примерами развития напряженных состояний в экосистемах являются следующие: равновесное состояние — акватория Тихого океана, Охотское море; равновесное состояние, переходящее в кризисное — Балтийское море, экосистемы севера России; кризисное состояние, угрожающее перейти в критическое, — Каспийское море; критическое состояние — Черное море; катастрофическое состояние — экосистемы рек Белой и Уфы; катастрофическое состояние, переходящее в состояние коллапса, — Аральское море.

Рассмотрение экологических кризисов в истории человечества позволило выделить несколько этапов в их формировании:

1. Воздействие человека как биологического вида на биосферу.

  1. Сверхинтенсивная охота и собирательство, ведущее к угнетению и даже истреблению некоторых видов животных и растений.

  2. Изменение экосистем за счет интенсификации естественных процессов (выжигание растительности, разведение и выпас домашних животных).

  3. Интенсивная вырубка лесов и массовая распашка новых земель.

  4. Глобальные изменения компонентов экосистем, нарушение круговорота веществ и энергетики биосферы в результате интенсификации техногенной деятельности.

Экологические катастрофы

В общем случае катастрофа означает достаточно быстрый переход системы к новому качественному состоянию. Катастрофы могут быть обусловлены внешними воздействиями на систему со стороны окружающей ее среды и внутренними динамическими процессами, протекающими в системе. Примерами внешних воздействий на биосферу являются возмущения орбиты Земли из-за процессов в большом Космосе, столкновения Земли с космическими телами и др. В результате таких воздействий происходили качественные изменения биосферы (состав атмосферы, площади суши и океанов и др.).

Экологические кризисы и порождаемые ими катастрофы в биосфере являются результатом саморазвития биосферы, т.е. внутренних процессов, протекающих в ней. Роль экологических катастроф в эволюции природы и общества, в конечном счете, сводится к разрушению консервативных структур и нарушению консервативных потенциалов систем, т.е. созданию условий перехода к новыми качественным условиям в развитии биосферы. Так, экологическая катастрофа на Чернобыльской АЭС разрушила не только потенциал производства электрической энергии, но и потенциальные возможности большинства биоценозов, обеспечивающих жизнедеятельность людей, которая на огромной территории стала практически невозможной.

Биосфера и экологические системы относятся к категории сложных. Поэтому их наблюдаемое поведение неразрывно связано с эволюционными процессами развития, т.е. с предшествующей историей систем. Так, начиная с 60-х годов XX века установлено все большее число явлений, свидетельствующих о росте внутренней изменчивости климата на Земле. Это послужило основанием для установления влияния человека на этот процесс.

Климатические изменения на Земле характеризуются колебаниями, имеющими место как в длительные исторические периоды, так и за относительно короткие в истории Земли отрезки времени. 200—300 млн. лет назад (за исключением нескольких периодов) климат Земли был мягким (25—30°С на экваторе, 8—10 °С на полюсах), уровень Мирового океана был в среднем на 1 м выше современного. В третичном периоде (около 40 млн. лет назад) за примерно 100 тыс. лет температура южной части Мирового океана снизилась на несколько градусов Цельсия. Возникновение из-за этого новых океанических течений привело к дальнейшему охлаждению масс океанических вод в приполярных областях.

В начале четвертичного периода (около 2 млн. лет назад) разности температур между экватором и полюсами оказалось достаточно для образования континентального льда. В Северном полушарии оледенения повторялись с периодом около 100 тыс. лет, причем последнее продвижение льдов наблюдалось 18 тыс. лет назад. Поскольку ледники связали большие массы воды, то уровень Мирового океана понижался на 120 м по отношению к современному.

Антропогенные воздействия для экологических систем могут играть роль внешних возмущений, которые в случае совпадения их с естественными тенденциями во внутрисистемных процессах усиливают их и могут привести к экологическим бедствиям.

Известно, что ритмичность процессов характерна и для литосферы и для гидросферы. Причем между этими ритмами существует жесткая корреляция. Взаимодействие компонентов биосферы друг с другом и с Космосом генерирует как их собственные ритмы, так и ритмы биосферы в целом. Так, часть солнечной энергии аккумулируется биосферой и продуктами ее деятельности и поступает в литосферу в виде осадочньгх отложений. Гео- и биохимические процессы в них протекают с выделением теплоты, которая возвращается частично в Космос, частично преобразуется в энергию тектонических движений (сдвиги платформ, горообразование, вулканическая деятельность и др.). При этом если природные катастрофы возникают на основе суперпозиции естественных ритмов биосферы и ее компонентов, то антропогенные катастрофы являются результатом наложения на природные ритмы возмущений случайного характера, обусловленных деятельностью человека.

Это значит, что в условиях возрастающих масштабов антропогенных воздействий на биосферу природные ритмы играют роль своеобразного механизма, "запускающего" ту или иную катастрофу.

К числу наиболее распространенных экологических катастроф относятся наводнения, землетрясения, пожары, изменения климатических условий.

Масштабы наводнений, связанных с естественными колебаниями уровня вод (таяние льдов, выпадение осадков и др.) зачастую возрастают из-за результатов деятельности человека. Это образование заторов при сплаве леса по рекам, грубые ошибки при строительстве и эксплуатации гидротехнических сооружений, регулирующих сток, прорывы искусственных дамб, плотин и др.

В зонах сейсмической активности в результате их урбанизации, разработки ископаемых, строительства водоемов, развития промышленности происходит нарушение естественной структуры верхних слоев земной коры. Это намного усиливает действие подземных толчков и последствия землетрясений, поскольку техногенные нарушения создают локальные места ослабления земной коры, т.е. провоцируют наведенную сейсмичность.

Значительная часть лесных крупных пожаров, охватывающих тысячи гектаров, возникает в результате деятельности человека. Они возникают в местахбольших скоплений отходов заготовки древесины, на торфоразработках, образования массивов лесного сухостоя в нарушенных человеком экосистемах и по другим причинам. Крупными экологическими бедствиями стали техногенные аварии. Аварии танкеров в XX веке стали настоящей бедой для Мирового океана и его обитателей. В 1970 г. произошло 29 крупных аварий, в 1989 г. — 11, в 1991 — 7. Так, в 1987 г. у берегов Англии потерпел аварию танкер под флагом Либерии. В результате на поверхность вод вылилось 117 тыс. т сырой нефти.

В последние 10-15 лет отмечено увеличение числа крупных аварий на промышленных предприятиях. Только за 5 лет с 1983 г. в мире произошло 19 масштабных аварий, в результате которых погибло 4775 человек, получили ранения более 65 тыс. человек. Масштабы разрушения составляют порядка 6000 км2, а ущерб исчисляется в 76 млрд. долларов. Самой крупной по последствиям является авария на Чернобыльской АЭС. Суммарный выброс радионуклидов в радиусе до 400 км составил 77 кг (выброс радионуклидов при взрыве атомной бомбы в Хиросиме не превышал 0,74 кг). Рассеивание радионуклидов привело к загрязнению более 100 тыс. км2 европейской части России и стран СНГ. Радиоактивные осадки, содержащие церий-144, рутений-103, цезий-137, стронций-90 и др., были отмечены в Европейских и Скандинавских странах, в зонах Черноморского побережья Кавказа, бассейнов Дуная, Днепра, Дона, Волги. В радиусе 30 км от места аварии полностью прекращена деятельность человека, полностью погибли 600 га хвойных лесов и более 15 тыс. га получили сильное поражение. На многие десятки лет изъяты из хозяйственного оборота 144 тыс. га сельскохозяйственных угодий, 492 тыс. га лесов. Не поддаются оценке затраты на переселение, обустройство жителей из зоны бедствия, на их лечение. Прогнозы восстановления нарушенных экосистем не обнадеживают.

Состав, строение и границы биосферы.

Всю совокупность организмов на планете Вернадский назвал живым существом, рассматривая в качестве его основных характеристик суммарный химический состав и энергию

В состав биосферы входит:

биогенное вещество (продукты жизнедеятельности живых организмов, каменный уголь, газ, нефть, битумы);

биокосное вещество (продукты распада и переработки горных и осадочных пород живыми организмами: почвы, коравыветривания и все природные воды, свойства которых зависят от деятельности на земле живого существа); косное вещество – совокупность тех веществ в биосфере в образовании которых живые организмы не участвуют (горные породы, магматического и неорганического происхождения, вода, метеориты).

Следовательно, биосфера это та область земли, которая была охвачена влиянием живого вещества с современным названием биосфера.

Современная жизнь распространяется в верхней части земной коры (литосферы), нижней (атмосфере) и водяной (гидросфере).

В литосфере жизнь ограничена. Наибольшая глубина, на которой были обнаружены живые организмы, составляет около 4 км. В океане жизнь распространяется на 10-11 км от поверхности, а верхняя граница жизни в атмосфере определятся уровнем озонового слоя (где-то на высоте 25-30 км) если живые организмы поднимутся выше защитного слоя озона, то погибнут. На суше более 99% живого вещества или биомассы сосредоточены слоями на несколько метров вглубь и на несколько метров вверх от поверхности.

Бактерии обнаружены в водах ядерных реакторов и некоторые из них выделяют излучении в несколько (2-3) млн. рай. В результате жизни к целым отдельным ф-м среды намного шире диапазона тех условий, которые существуют в гр-х биосферы.

Температурный интервал распространения живых организмов 0 - 180˚, давление 10-13 (-11)(вакуумный) до 1000 и более атмосфер.

Вывод: выносливость жизни в целом к отдельным факторам среды намного шире диапазона тех условий, которые существуют в границах современной биосферы.

Живое вещество биосферы.

Химический состав живых организмов во многом отличается от состава атмосферы и литосферы. Он ближе к химическому составу гидросферы по абсолютному преобладанию атомов водорода и кислорода. Но в отличие от гидросферы велика доля углерода, кальция и азота.

Живое вещество состоит из элементов являющихся водными и воздушными мигрантами, т. е. образующими газообразование и растворимые соединения. 99,9% массы живых организма приходятся на те элементы, которые преобладают и в земной коре, составляя в них 98,8%, но в других соотношениях, т. е. жизнь есть химическая производная земной коры. В организмах обнаружены все элементы таблицы Менделеева, т. е. они характеризуются те ми же элементами что и неживая природа. Элементы, содержащиеся в организмах по количественному признаку и по функциональному критерию в зависимости от количественного содержания и функциональной значимости элементарный набор элементов, делят на 3 группы:

  1. макроэлементы

  2. микроэлементы

  3. ультрамикроэлементы

Макроэлементы составляют основную массу органических и неорганических живых организмов. Они требуются организмам постоянно и в большом количестве для осуществления жизнедеятельности цикла, концентрация их меняется от 60 до 0,001% массы тела.

Это О2, Н2, С, N, P, K,S и другие

Микроэлементы преимущественно ионы тяжелых металлов, являющихся компонентами ферментов, гормонов и др. Они нужны в меньших количествах от 0,001 до 0,00001% тела (Mn, B, Zn, AL, и т.д.)

Содержание ультрамикроэлементов (уран, золото, радий, бериллий, силен, цезий) не превышает 0,00001% массы тела.

Физиологическая их роль в животных и растениях до сегодняшнего дня не выяснена.

Главной отличительной особенностью живого существа является способность использования энергии.

Живые существа уникальные природные объекты могущие уравновешивать энергию, которая из космоса в виде солнечного света удерживать ее в виде органических соединений биомассы, передавать ее, трансформировать в механическую энергию и другие виды энергии.

Другая способность – способность к самовоспроизведению, т.е. производству на протяжении многих поколений форм почти идентичных по структуре и функционированию. Живое характеризуется высокой функциональной активностью (идентичных по структуре).

Живое характеризуется исключительно высокой функциональной активностью. Она связана с его способностью к неорганическому развитию и количественному росту, который Вернадский назвал напором жизни.

Концепция ноосферы

Ноосфера - мыслящая оболочка, сфера разума, высшая стадия развития биосферы, сфера взаимодействия природы и общества, в пределах которой разумная деятельность человека становится главным определяющим фактором развития.

Ноосфера-среда, в которой природные ресурсы обмена вещества и энергии контролируются обществом, это естественное необходимое следствие человеческих усилий, преобразованная людьми биосфера соответственно познаны. Это новое состояние глобальной суперсистемы. Совокупность трёх мощных подсистем: человек, производство, природа. Три взаимосвязных элемента при активной роли подсистемы «человек», становление ноосферы длительно, биосфера рано или поздно перейдет в ноосферу. Человек будет вынужден взять на себя ответственность за дальнейшую эволюцию планеты.

Круговорот веществ в природе

1 Большой – геологический

2 Малый – биогеохимический

1. геологический – взлет взаимодействия солнечной энергии.

Биосфера земли характеризуется определенным образом сложившимся круговоротом веществ и круговоротом энергии.

Круговорот веществ это многократное участие веществ в процессах протекающих в аква лито и биосферах. В зависимости от движущийся силы внутренний круговорот веществ можно выделить:

1 движущийся силой его является экзогенные и эндогенные геологические процессы.

Эндогенные процессы (процессы внутренней динамики происходят под влиянием внутренней энергии земли), это энергия выделяется в результате радиоактивного распада химических реакций, а образование минералов кристаллизацией горных пород.

Экзогенные процессы протекают под влиянием энергии синтеза, они включают выветривание горных пород и минералов, удаляя породы разрушения с одного места на другое (перенос). Отложение продуктов разрушенных пород. К ним относятся геологическая деятельность в атмосфере гидросфере (рек, озер),а также живых организмов и человека, крупные формы (горы, равнины) образуются за счет эндогенных продуктов. А мелкие (барханы) образуются за счет экзогенных процессов эндогенные процессы ведут к образованию крупных форм рельефа и экзогенные к их сглаживанию.



Скачать документ

Похожие документы:

  1. ЭКОЛОГИЯ ЧЕЛОВЕКА Лекция 1 История и предмет экологии человека

    Лекция
    ... Лекция 1. История и предметэкологии человека Человек является частью живой ... , а средой – все природные и социальные процессы. Предметомэкологии человека является отношение человека и среды ...
  2. ЭКОЛОГИЯ Учебно-методический комплекс дисциплины

    Учебно-методический комплекс
    ... природы. Тематическое содержание курса Введение Предметэкологии, основные задачи, ее связь с другими ... экологии как науки. Экология как наука, история развития. Структура, предмет, методы современной экологии. Связь экологии ...
  3. Экология как наука на современном этапе эволюции человеческого общества Шмаль А Г

    Обзор
    ... сформулировать понятия об объекте и предметеэкологии. Исторически первыми экологическими проблемами ... экологии определить предметэкологии. С учетом сформулированного подхода к определению объекта и предмета в философском плане, предметомэкологии ...
  4. Глава i предмет экологии методы и задачи экологии план

    Лекция
    ЛЕКЦИЯ 1 Глава I. Предметэкологии. Методы и задачи экологии План 1. Расширенное понимание предметаэкологии 2. Разделы экологии 3. Различие между понятиями ...
  5. Глава i предмет экологии методы и задачи экологии план

    Лекция
    ЛЕКЦИЯ 1 Глава I. Предметэкологии. Методы и задачи экологии План 1. Расширенное понимание предметаэкологии 2. Разделы экологии 3. Различие между понятиями ...

Другие похожие документы..