Поморова, АрхЭкология, курс лекций

ФГБОУВПО«АЛТАЙСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

ИМ. И.И. ПОЛЗУНОВА»

Курс лекций по дисциплине

«АРХИТЕКТУРНАЯ ЭКОЛОГИЯ»

для студентов направления

270100 Архитектура

270300 Дизайн архитектурной среды

Разработал:

доцент каф. БЖД Поморова Ю.Г.

Лекция 1,2 «Теоретические основы экологии»

Экология как наука

Слово "экология" образовано из двух греческих слов: «экос», что означает дом, жилище, и «логос» - наука и дословно переводится как наука о доме, местообитании. Впервые этот термин использовал немецкий зоолог Эрнст Геккель в 1886 году, определив экологию как область знаний, изучающих общие взаимоотношения животных как с живой, так и с неживой природой, включающих все как дружественные, так и недружественные отношения, с которыми животные и растения прямо или косвенно входят в контакт. Такое понимание экологии стало общепризнанным и сегодня классическая экология - это наука об изучении взаимоотношений живых организмов с окружающей их средой.

С того времени представление о содержании экологии претерпело ряд уточнений, конкретизаций. Возникнув в недрах биологии, экология получила развитие в различных областях знаний человека. Поэтому в настоящее время существует много определений экологии как науки. Например:

-Часть биологии (биоэкология), изучающая отношение организмов (особей, популяций, биоценозов и т.п.) между собой и окружающей средой;

-Дисциплина, изучающая общие законы функционирования экосистем различного иерархического уровня;

-Комплексная наука, исследующая среду обитания живых существ (включая человека);

-Исследования положения человека как вида, его связи с экологическими системами и мерой воздействия на них;

-Наука, исследующая закономерности жизнедеятельности организмов (в любых её проявлениях, на всех уровнях интеграции) в их естественной среде обитания с учётом

изменений, вносимых в среду деятельностью человека;

-Дисциплина, изучающая проблемы взаимодействия человека и биосферы;

-и т.п.

Цель экологии как науки – обеспечение общества суммой знаний, достаточных для

производства биологического разнообразия и создания условий для сохранения жизни на планете.

Предметом экологии являются знания, по каким законам существует и развивается природа, как она реагирует на воздействия человека, какие предельно допустимые нагрузки на природные системы может позволить себе общество, чтобы не разрушить их.

Основные задачи экологии вытекают из цели и существующих на планете

проблем:

1)Исследование закономерностей организации жизни в связи с антропогенными воздействиями на природную систему и биосферу.

2)Создание научной основы рациональной эксплуатации биологических ресурсов.

3)Прогнозирование изменений природы под влиянием деятельности человека.

4)Управление процессами, протекающими в биосфере.

5)Сохранение среды обитания человека.

6)Регуляция численности популяции.

7)Разработка систем мероприятий по экологической индикации загрязнения природной среды.

8)Восстановление нарушенных природных систем.

9)Сохранение заповедных участков биосферы.

Методы экологии:

1)Исторически первый метод экологического исследования - натурные наблюдения. Современная система наблюдений включает космические, атмосферные, наземные, подземные, наводные, подводные измерительные комплексы. В настоящее время действуют международная (глобальная) и национальная системы мониторинга – т.е. система контроля, оценки и прогноза качества природной среды, включающая исследование антропогенных воздействий.

2)Эксперименты. Широко применяются в экологии, как и в других естественных и технических науках. Отличие эксперимента от наблюдения состоит в том, что при эксперименте сознательно организуется определенное воздействие на экологическую систему и затем изучается реакция системы на это воздействие. Эксперименты делятся на: а) лабораторные и б) натурные.

Лабораторные эксперименты позволяют обеспечить контроль большого числа факторов, исключив воздействие неконтролируемых. Классической схемой проведения лабораторных исследований является однофакторный эксперимент, когда изучается влияние избранного фактора при фиксированных значениях всех остальных.

Натурные эксперименты позволяют исследовать влияние одного или нескольких факторов в реальных условиях.

3)Особое место в изучении экологических систем занимают непреднамеренные эксперименты, которые явились следствием естественных процессов (извержение вулканов, образование и исчезновение островов и т.п.) или деятельности человека. По существу непреднамеренные антропогенные эксперименты – это вся история развития цивилизации, в процессе которой человечество постоянно “экспериментирует” с природой.

4)Моделирование – это изучение экологических закономерностей с помощью лабораторных, натурных или математических моделей. Под моделью понимается имитация того или иного явления реального мира, позволяющая делать прогнозы.

Структура и отрасли экологии

Единой общепринятой классификации направлений экологии не существует. Один из вариантов структуры современной экологии:

Различают следующие основные отрасли экологии:

-Общая экология – изучает общие законы формирования, функционирования и эволюции экологических систем на основе анализа таких целостных ее характеристик, как продуктивность, круговорот вещества и энергии, устойчивость, биоразнообразие (генофонд)

идр. Ее ядром является теоретическая экология.

-Специальная экология (биоэкология) – первоначально сформировавшееся научное направление, включающее специальные, чисто биологические разделы экологии.

Делится на следующие подотрасли:

а) аутэкология (от гр. out – отдельно) – экология отдельных особей и видов; б) популяционная экология;

в) синэкология ( от гр. syn – вместе) – экология многовидовых сообществ, биоценозов (от гр. bios – жизнь, kinos – сообща, вместе);

г) экология систематических групп (бактерий, грибов, растений, животных, а также более мелких систематических единиц: типов, классов, отрядов и т. д.);

д) эволюционная экология – учение о роли экологических факторов в эволюции.

-Геоэкология – изучает взаимоотношения организмов и среды обитания с точки зрения их географической принадлежности.

В нее входят:

а) экология сред – воздушной, суши, почвенной, морской пресноводной; б) экология природно-климатических зон – тундры, тайги, степи, пустыни, гор, болот,

морских берегов, и т.п.;

в) экология географических областей, регионов, стран, континентов.

-Прикладная экология – большой комплекс дисциплин, связанных с различными областями взаимоотношений между человеческим обществом и природой. Прикладная экология имеет следующие основные разделы:

а) инженерная экология – изучение и разработка инженерных норм и средств, отвечающих экологическим требованиям;

б) сельскохозяйственная экология (агроэкология и экология сельскохозяйственных животных);

в) биоресурсная и промысловая экология; г) урбоэкология (экология городов, населенных пунктов, коммунальная экология); д) медицинская экология; е) экотоксикология;

ж) приложения экологии к практике охраны природы и окружающей среды.

-Экология человека – комплекс дисциплин, изучающих взаимодействие человека как биологической особи и, как социального субъекта с окружающей его природной и социальной средой.

Сюда входят:

а) биоэкология человека; б) социальная экология (экология личности, семьи, социальных групп, экология рас и

наций, демографическая экология).

-Глобальная экология (биосферология) – изучает экологические проблемы Земли как планеты. Основным объектом изучения является биосфера как глобальная экосистема.

По другой классификации экологию делят на:

-Теоретическую экологию - вскрывает общие закономерности организации жизни.

-Прикладную экологию - изучает механизмы разрушения биосферы человеком, способы предотвращения этого процесса и разрабатывает принципы рационального использования природных ресурсов. Научную основу составляет система общих экологических законов, правил и принципов.

Экологией часто называют охрану окружающей среды, а иногда и просто состояние этой среды. Это неправильно! Действительно, разделы прикладной экологии и практика охраны окружающей среды тесно связаны между собой, но это не одно и тоже.

Не следует также смешивать охрану природы и охрану окружающей среды. Окружающая человека среда все заметнее вытесняет природную среду.

Охрана природы означает ограничение изъятия природных ресурсов, недопущение нарушения природных систем.

Охрана окружающей среды означает недопущение появлений в среде обитания людей вредных и опасных для здоровья агентов.

При этом следует помнить, что сохранение качества окружающей человека среды невозможно без участия природных экологических механизмов.

Экология является также, теоретической базой природоохранных мероприятий. Многие экологи считают концепцию «охраны» порочной с самого начала, т.к.

деятельность следует строить таким образом, чтобы не допускать, предотвращать негативные эффекты и последствия, от которых потом пришлось бы «охранять».

Основные подходы к проблеме взаимоотношений человечества и природы

С начала века в экологии сформировалось две концепции, два подхода к проблеме взаимоотношений человечества и природы:

1)антропоцентрический (технологический);

2)биоцентрический (экоцентрический).

Согласно антропоцентрическому подходу взаимоотношения строятся по правилам, которые устанавливает сам человек. При этом человек ставит себя в центре природы, а иногда и над ней. Овладевая законами природы, подчиняя их своим интересам, опираясь на социальную организацию и технологическую мощь, человек считает себя свободным от давления всех тех сил, которые действуют в природе. Возникающие проблемы окружающей среды рассматриваются им как следствие неправильного ведения хозяйства, технологических промахов. Решение проблем усматривается на пути технологической реорганизации и модернизации, т.е., что проблемы могут быть решены теми же средствами, которые и явились причиной их возникновения (технологический оптимизм).

Считается, что законы природы не могут и не должны мешать научно-техническому и социальному прогрессу человечества. В центр экологических проблем становиться человек, его технологии, его «власть над природой».

Этот подход характерен для большинства политиков, экономистов, хозяйственников и инженеров.

Согласно биоцентрическому подходу, человек как биологический вид в значительной мере остается под контролем главных экологических законов и в своих взаимоотношениях с природой вынужден и должен принимать ее условия. Прогресс человечества ограничивается необходимостью подчинения законам природы. Проблемы окружающей среды вызваны

антропогенным нарушением регуляторных функций биосферы, которые не могут быть изменены или восстановлены технологическим путем (технологический пессимизм). Сторонники биоцентрического подхода ставят в центр экологических проблем состояние и устойчивость живой природы, биосферы.

Этот подход характерен для относительно небольшого круга профессиональных экологов и системных аналитиков, а также для стихийного экоцентризма многих людей.

Выбор между этими двумя точками зрения или компромиссе между ними во многом определяет стратегию дальнейшего развития человечества. Большинство людей пока еще склоняются к антропоцентрической точке зрения, т.к. она выглядит проще и оптимистичнее, однако существуют очень веские аргументы в пользу экоцентризма, пренебрегать которыми нельзя.

Основные проблемы экологии

Природа в целом сама по себе не знает экологических проблем в их сегодняшнем понимании. Если они и возникали у некоторых групп организмов, то решались медленным эволюционным путем.

В отличие от этого экологические проблемы человечества стали весьма существенными проблемами всей природы на Земле.

Условно и обобщенно весь спектр экологических проблем можно свести к двум классам:

1.проблема роста численности населения Земли и ограниченности ресурсов;

2.проблема растущего загрязнения окружающей среды человека и природной среды.

Обширная экологическая проблематика имеет ряд особенностей, среди которых могут быть названы:

1)интенсивность антропогенного (от гр. anthropos – человек, genos – происхождение)

воздействия на природу и окружающую человека среду в ΧΧ веке приблизились к пределу устойчивости биосферы, а по некоторым параметрам и превзошли его;

2)природа отвечает на это часто непредвиденными реакциями (мутации и т.п.);

3)человек оказывается в ловушке противоречия между своей биологической сущностью и нарастающим отчуждением от природы;

4)для биосферы характерен естественный круговорот веществ и энергии, человек же своей хозяйственной деятельностью часто разрушает замкнутые циклы, превращая их в линейные тупиковые цепи, заканчивающиеся отходами и загрязнением, которые не могут быть вовлечены в естественный круговорот (человек извлекает из

биосферы ресурс, использует его на 10 %, а остальные 90 % в форме “грязи” возвращает в биосферу);

5)большинство экологических проблем носит феноменологический характер, т.е. человечество столкнулось с ними впервые, а цена ошибки в решении очень велика.

Среди конкретных проблем экологии могут быть названы:

-комплекс энергетических проблем;

-демографическая проблема;

-недостаток экологически чистых продуктов питания и питьевой воды;

-парниковый эффект;

-проблема озонового слоя;

-кислотные дожди;

-деградация наземных экологических систем;

-экологические заболевания (злокачественные новообразования, иммунодефицит, аллергии);

-уменьшение биоразнообразия (исчезновение видов представителей флоры и фауны).

В последние десятилетия, когда угроза глобального экологического кризиса коснулась всего человечества, произошел взрывообразный рост обеспокоенности и общественного интереса к экологической проблематике. Если до 60-х годов ΧΧ столетия на экологию смотрели, главным образом, как на один из разделов биологии, то сейчас она вышла за ее рамки, переросла в новую междисциплинарную науку, изучающую сложнейшие проблемы взаимодействия человека с окружающей средой. Становится понятно, что для решения экологических проблем необходима мобилизация всех отраслей знаний, накопленных человечеством.

Происходит взаимопроникновение и взаимообогащение целями, идеями и методами между такими науками, как: науки о Земле, математика, физика, химия, классическая экология, вычислительная техника, теория больших систем, экономика, социология, политология, юриспруденция, этика, философия, медицина и др.

Этот процесс проникновения идей и задач экологии в другие области знания получил название экологизации. Экология становится интегральной гипернаукой.

Расширение предмета экологии привело к появлению новых ее определений. Авторитетный американский эколог Юджин Одум дает такое определение (1986 г.):

“Экология – междисциплинарная область знания об устройстве и функционировании многоуровневых систем в природе и обществе в их взаимосвязи”.

Это очень широкое определение, но оно больше других соответствует современному широкому пониманию экологии. Экология приобретает роль всеобъемлющего мировоззрения и превращается в учение о выборе путей выживания человечества.

Лекция 3 «История развития взаимодействия человека с природой. Основные понятия и термины экологии»

Взаимоотношения человека с природой

Экология приобрела практическое значение еще на заре развития цивилизации. Судя по пещерным рисункам первобытного человека, можно заключить, что экология, по-видимому, одна из древнейших наук. Ощутив первые проблески сознания, наши предки должны были оценить важность сведений о том, где можно отыскать съедобные растения, устроить засаду на диких животных или укрыться от их преследования. Поселения их были невелики и относительно недолговечны: когда пищевые ресурсы территории истощались, люди переходили на другое место.

Первобытные охотники-собиратели во многом напоминали других всеядных консументов (организмы, потребляющие готовые органические вещества) естественных экосистем, то есть были частью природы. Отходы жизнедеятельности первобытных племен составляли органические остатки пищи и одежды из шкур, также осколки, оставшиеся при изготовлении каменных орудий. Все это быстро утилизировалось природой, так как, вопервых, было невелико по объему и, во-вторых, все это распределялось по большим территориям из-за кочевого и полукочевого образа жизни людей в то время. Т.е. нагрузка на ландшафт была близка к нулю.

Представители диких племен и в наше время на удивление хорошо ладят с окружающей средой. Условия жизни африканских бушменов - постоянная нехватка воды, пищи, экстремальный климат пустыни - одни из самых суровых на Земле. Выживают они лишь благодаря необычайно тонкому знанию и пониманию природы. Так, например, бушмен может, вернувшись назад после долгого перехода, найти по ему одному известным приметам единственный в округе клубень, примеченный им раньше, чтобы утолить жажду.

Великую силу получил первобытный человек, научившись использовать огонь, возникающий от молний, самовозгорания торфа и других причин около 300 тыс. лет назад. Около 150 тыс. лет назад люди научились добывать огонь самостоятельно. Появилась возможность употреблять ранее несъедобные продукты, применять ранее не имеющие

ценности природные материалы (глина). Применение огня приводило к лесным и степным пожарам.

Около 8-10 тысяч лет назад человек научился возделывать землю, возникло сельское хозяйство. Основным приемом ведения сельского хозяйства была вырубка и сжигание лесов. Пеплом удобряли почву. Когда почва истощалась, племя переходило в другую часть леса, а на заброшенных участках деревья вырастали вновь, опавшая листва создавала с течением времени новые запасы гумуса в почве, что имитировало естественный цикл развития растений. Часто при подсечно-огневом земледелии возникали обширные пожары, в результате которых выгорали большие территории леса, гибло много животных. Происходило резкое изменение ландшафтов.

Приручение животных и развитие скотоводства отрицательно влияло на природные комплексы. Являясь конкурентами диких животных, они вытесняли их с пастбищ. Большие стада, пасущиеся на ограниченных территориях близ поселений, уничтожали травяной покров. В результате на месте пастбищ часто оставались только сыпучие пески. Мелкий рогатый скот, который объедал молодые древесные растения, оказался причиной исчезновения лесов в некоторых районах мира.

С развитием сельского хозяйства появляется экосистема, отличная от естественных. Это стало важным поворотным пунктом в истории. Впервые люди обрели возможность более или менее стабильно обеспечивать себя пищей. А это позволило им перейти к разделению труда: одни занимались сельским хозяйством, в то время как другие могли посвятить себя иным видам деятельности. Развивалась наука, разнообразные ремесла, как особый вид деятельности выделилось строительство. Люди стали создавать постоянные поселения - сначала деревни, а затем и города (4-3 тысячелетие до н.э.). Это, в конечном счете, привело к становлению современного цивилизованного общества, в значительной степени изменившего среду обитания.

Благодаря достижениям науки и техники мы теперь, казалось бы, меньше зависим от природы в удовлетворении своих насущных потребностей. Нам достаточно повернуть водопроводный кран, чтобы напиться, не обязательно ждать солнечного тепла, достаточно включить обогреватель, а если жарко - кондиционер. Бездорожье лесов и степей сменили городские улицы. Выжимая как можно больше пользы из современной науки и техники, человек пришел к роковой иллюзии, что с помощью машин и приборов он наконец-то избавился от власти природных условий.

Прекрасную иллюстрацию этого заблуждения приводит академик Н.А. Агаджанян на примере реактивного пассажирского лайнера. «Человек сидит в удобном кресле самолета, несущегося с гигантской скоростью на высоте десятка километров над землей. Кажется, что