Министерство образования и науки российской федерации

Федеральное агентство по образованию

Южно-Уральский государственный университет

Кафедра «Физическая химия»

Краткий курс лекций по дисциплине «экология»

Челябинск

2006

1. Предмет, структура, проблемы, задачи, методы экологии

Экология – наука о взаимоотношениях организмов и среды их обитания ее предмет:

1. взаимоотношения живых организмов между собой и окружающей неживой природой (средой);

2. закономерности размещения и организации сообществ растений и животных;

3. динамика их численности;

4. факторы выживания и продуктивности;

5. потоки энергии и круговороты веществ, в которых участвуют организмы.

Термин «экология» (от греч. oikos – жилище, обитель, дом и logos – слово, учение) ввел в 1866 г Эрнст Геккель (1834–1919) – немецкий зоолог, он означает «знание, учение о доме, обители, месте обитания».

Антропоцентрический, технологический, технократический подход к решению вопроса о взаимоотношениях Человека и Природы. Согласно этому подходу человек не включается как цивилизация в число организмов природы. Считается, что законы, управляющие жизнью сообществ растений и животных в природе не распространяются на человека (или играют подчиненную роль по отношению к законам жизни людей). Живая природа и человеческое общество рассматриваются как 2 разные системы, внутренние связи в каждой из которых сильнее и существеннее, чем связи между ними. При таком подходе взаимоотношения человека и природы строятся по правилам, которые устанавливает сам человек. Возникшие проблемы окружающей среды считаются следствием неправильного ведения хозяйства, высокой отходности и ресурсоемкости, несовершенства технологий. Потому эти проблемы выглядят принципиально устранимыми технологическим путем, а законы природы не могут и не должны мешать экономическому росту, научно-техническому и социальному прогрессу человечества.

Биоцентрический или экоцентрический подход к решению вопроса о взаимоотношениях Человека и Природы. Основан на представлении, что человек как биологический вид в значительной мере остается под контролем главных экологических законов и в своих взаимоотношениях с природой обязан принимать ее условия. Развитие человеческого общества – часть эволюции природы, где действуют законы экологических пределов, необратимости и отбора. Возникновение проблем окружающей среды обусловлено не просто ее загрязнением, но превышением порога выносливости биосферы, нарушением ее регуляторных функций. В рамках экоцентрического подхода прогресс человеческой цивилизации ограничен её безусловной зависимостью от состояния живой природы и ее законов.

Структура науки экологии.

В настоящее время экология превратилась из частного раздела биологии в обширный и еще окончательно не сформировавшийся комплекс фундаментальных и прикладных дисциплин, называемый мегаэкологией, в котором выделяют несколько разделов:

Общая экология объединяет экологические знания на едином научном фундаменте. Ее ядро – теоретическая экология, устанавливает общие закономерности функционирования экологических систем.

Биологическая экология – основа экологии, изучает взаимодействие биологических структур с окружающей средой.. Главные ее части:

Экология естественных биологических систем.

Экология таксономических групп организмов — царств бактерий, грибов, растений, животных, а также более мелких систематических единиц: типов, классов, отрядов и т. п.

Эволюционная экология — учение о роли экологических факторов в эволюции и о смене экологических условий в истории Земли.

Геоэкология – изучает взаимоотношения организмов и среды с точки зрения их географической принадлежности и влияния географических факторов.

Экология человека и социальная экология – изучает взаимодействие человека с окружающей средой его жизни и хозяйственной деятельности – природной, техногенной, социально-экономической, культурной.

Глобальная экология – сформировалась на стыке биоэкологии и геохимии Земли, на основе изучения роли живых организмов в планетарной трансформации солнечной энергии и в круговороте химических элементов, включает учение о биосфере — глобальной экосистеме, и ее взаимодействию с техносферой.

Экология промышленности, сельского хозяйства, транспорта, промысловая экология – прикладные экологические дисциплины, изучающие различные аспекты взаимоотношений с окружающей средой отдельных отраслей хозяйства человеческой цивилизации.

Охрана природы – комплексная прикладная межотраслевая дисциплина, которая разрабатывает принципы и методы сохранения и восстановления природных ресурсов, сохранения качества природной среды.

Охрана окружающей среды – комплексная прикладная межотраслевая дисциплина, которая разрабатывает принципы и методы обеспечения оптимального для здоровья и жизни человека состояния окружающей его среды – природной, техногенной, социально-экономической, культурной.

Проблемы экологии.

Объем антропогенного воздействия на биосферу в 20-м веке приблизился к пределу ее устойчивости, а по некоторым параметрам его превзошёл, о чем свидетельствует:

• резкое сокращение площади ненарушенных экосистем, их деградация, необратимое количественное и качественное обеднение биосферы;

• потребление возобновимых природных ресурсов (вода, почва, биомасса растений и животных) достигло или превысило темпы их естественного прироста;

• химическая деформация среды как результат загрязнения отходами человеческого хозяйства, угроза здоровью людей;

• разомкнутость антропогенного круговорота веществ (отходы содержат много веществ и материалов, не утилизируемых в естественных круговоротах – ксенобиотиков);

• резкое сокращение запасов невозобновимых (минеральных и топливных) ресурсов.

Природа отвечает на антропогенное давление часто непредвиденными изменениями, создающими экологическую опасность:

• антропогенное преобразование ландшафтов и их загрязнение имеют неконтролируемое последствие в виде зон экологического риска, экологических бедствий, экономических потерь;

• избирательное воздействие на отдельные виды микроорганизмов, растений, животных вызывает неконтролируемые цепные реакции нарушают устойчивость экосистем, ведут к их разрушению;

• мутации живых организмов под действием химического и радиационного загрязнения среды (повышенная устойчивость, адаптивность, иногда – опасные для человека свойства мутантов).

Человек оказался в ловушке противоречия между своей консервативной биологической природой и нарастающим его отчуждением от природы. Человек использует изобретенные им технологии и средство жизнеобеспечения, что позволяет ему в большой степени освободиться от давления естественного отбора и межвидовой конкуренции. Все это привело к следующим последствиям:

• огромное увеличение и продолжение роста численности людей, не связанное с повышением их биологического качества (для человека характерны совершенно немыслимые в природе наследственные заболевания, наследственная предрасположенность к болезням, низкий иммунобиологический статус, возрастная хронизация болезней);

• человечество приобрело черты цивилизации потребления, экономика ее поддерживается преимущественно за счет провокации большого числа вторичных, факультативных потребностей, удовлетворение которых ведет к избыточной технологической нагрузке на природу и окружающую человека среду.

Задачи экологии.

Главная задача – консолидация ее различных разделов и огромного фактического материала на единой теоретической платформе для создания системы реальных взаимоотношений природы и человеческого общества.

Научно-практические задачи:

• диагностика состояния природы планеты, определение порога выносливости биосферы и степени обратимости ее изменений;

• прогнозирование регионального и глобального состояния окружающей среды при разных сценариях экономического и социального развития стран, регионов и человечества в целом;

• отказ от природопокорительской идеологии и создание новой, направленной на экологизацию экономики, производства, техники, политики, образования;

• формирование экологического мировоззрения, которое приведет масштабы и характер хозяйственной деятельности в соответствие с экологической выносливостью природы и предотвратят глобальный экологический кризис.

Методы экологии.

Системный подход присутствует во всех экологических исследованиях, так как любой объект экологии представляет собой систему или часть системы в силу всеобщей связи элементов живой природы.

Методы регистрации и оценки состояния среды являются частью любого экологического исследования (метеорологические наблюдения; измерения температуры, прозрачности, солености, химического состава воды; определение характеристик почвенной среды, измерения освещенности, радиационного фона, напряженности физических полей, определение химической и бактериальной загрязненности среды и т.п.)

Экологический мониторинг — периодическое или непрерывное слежение за состоянием экологических объектов и за качеством среды.

Методы количественного учета организмов и методы оценки биомассы и продуктивности растений и животных лежат в основе изучения природных сообществ (подсчеты особей на контрольных площадках, в объемах воды или почвы, маршрутные учеты, отлов и мечение животных, наблюдения за их перемещениями с помощью телеметрии, аэрокосмической регистрации численности стад, скоплений рыбы, густоты древостоя, состояния посевов и урожайности полей).

Исследования влияния факторов среды на жизнедеятельность организмов.

Методы изучения взаимоотношений между организмами в многовидовых сообществах – натурные наблюдения и лабораторные исследования пищевых отношений, пищевого поведения.

Методы математического моделирования – потребность в них очень велика, но математический расчет параметров и процессов биосферы требует большего времени, чем весь период существования Земли как твердого тела, потенциально-осуществимое разнообразие природы оценивается числами от 10¹⁰⁰⁰ до 10⁵⁰.