Экология как наука сформировалась к началу XX века

Экология как наука сформировалась к началу XX века. Термин "экология" ввел немецкий биолог Эрнст Геккель в 1866 году. Он образован из греческих корней oikos, что означает "дом", "жилище", "местопребывания", "убежище" и logos учение (наука). Дословно наука о доме (домашнем быте, местообитании) живых организмов. В современном понимании “экология” о взаимоотношениях это наука живых организмов и среды их обитания. Среда обитания это часть природы, которая окружает живой организм и с которой он непосредственно взаимодействует. На Земле живые организмы освоили четыре основные среды обитания: ПОЧВА водная НАЗЕМНО ЖИВЫЕ ВОЗДУШНАЯ ОРГАНИЗМЫ

В настоящее время экология представляет собой разветвленную систему наук. Она делится на: общую экологию, изучающую закономерности связи присущие всем группам организмов; частные направления: мик роо человека рган со средой изм ов животн растений (млекоп ых рыб, нас итающи екомых х, птиц, и т. д. ). Кроме того, существуют промышленная экология, географическая; химическая, математическая и др.

Задачи экологии: 1. исследование закономерностей, организации жизни на уровнях организма (отдельной особи), популяции (совокупности особей одного вида) и биоценоза (сообщество популяций разных видов); 2. создание научной основы охраны окружающей среды и рационального использования природных ресурсов; 3. оценка и прогнозирование изменений природы под влиянием деятельности человека; 4. контроль и управление процессами протекающими в биосфере; 5. сохранение и восстановление среды обитания человека (окружающей среды)

Экология наука биологическая и является научной базой охраны окружающей среды (охраны природы). Следует различать понятия "окружающая среда" и "окружающая природная среда" или "природа". Принято считать, что слово "природа" относится к естественному миру, в то время как "окружающая среда" включает не только естественный, но и преобразованный человеком мир: рукотворные ландшафты, города, парки, водохранилища, промышленные комплексы и т. д. , то есть оно шире. Этим объясняется то обстоятельство, что наряду с понятием: "охрана природы" чаще употребляется (особенно в применении к хозяйственной деятельности) понятие "охрана окружающей среды".

В широком смысле окружающая среда определяется как "природный и созданный человеком материальный мир, который окружает человеческое общество, воздействует на него, в котором человек как общественное существо удовлетворяет свои потребности и, в свою очередь, воздействует на него своей деятельностью и преобразует его". Охрана окружающей среды комплекс государственных, юридических, технических, социально экономических, административно хозяйственных, общественных мероприятий и средств, направленных на предупреждение вредных воздействий на окружающую среду.

К компетенции охраны окружающей среды: относятся, например, такие вопросы, как: очистка выбросов в атмосферу, сточных вод; защита от шума, вибраций; создание безотходных технологий и др. Цель обеспечение физических, химических и биологических параметров функционирования природных систем в пределах, необходимых с точки зрения здоровья и благосостояния человека.

Окружающая среда характеризуется совокупностью физических, химических и биологических факторов, способных при определенных условиях оказывать прямое или косвенное, немедленное или отдаленное воздействие на здоровье и деятельность человека. Процесс взаимодействия общества и окружающей среды можно изобразить схематично следующим образом: ОБЩЕСТВО ОКРУЖАЮЩАЯ СРЕДА НЕБЛАГОПРИЯТНЫЕ ПОСЛЕДСТВИЯ

Неблагоприятные последствия: Ущерб окружающей среде: опустынивание (исчезновение воды на больших пространствах, растений, животных); изменение климата; загрязнение окружающей среды (внесение в окружающую среду загрязняющих веществ (в том числе и ксенобиотиков), повышение уровня шума, вибрации, радиации, образование мощных электромагнитных полей и т. д. ); гибель растений, животных, исчезновение отдельных их видов, нарушение равновесия природных систем, изменение теплового баланса отдельных районов и всей планеты.

Ущерб обществу: рост дефицита (истощение) природных ресурсов; снижение урожайности сельскохозяйственных культур и продуктивности животноводства; ускорение коррозии металлического оборудования; ущерб здоровью людей, занятых в обидественном производстве. Ущерб здоровью человека: смертность, травматизм, заболевания, ухудшение самочувствия (снижение работоспособности), сокращение продолжительности жизни.

Предлагаемые меры: резко ограничить природопользование, эксплуатацию природных ресурсов, сохранить численность народонаселения, приостановить его рост (можно насильственным путем). Негативные последствия природопользования могут быть устранены: совершенствованием технологических процессов, оборудования, транспортных средств; повышением качества сырья, топлива; созданием ресурсосберегающих технологий, комплексно использованием природных ресурсов, внедрением малоотходных и безотходных технологических процессов, замкнутых технологических циклов; переработкой промышленных отходов в готовую продукцию; обязательной экологической материалов и проектов. экспертизой новой техники, технологии

Оценивая в целом взаимодействие общества и окружающей среды, можно сделать такие выводы: 1. 2. любая деятельность в экологическом отношении потенциально опасна; в процессе природопользования необходимо прогнозировать возможные экологические последствия применения новых технологий химических веществ, объектов; 3. экологический последствия кризис могут природопользованием, быть то не является неизбежным, предупреждены есть эксплуатация отрицательные экологически грамотным природных ресурсов, и преобразование природных систем не должны наносить ущерба природе, выводить ее параметры за те пределы, после которых не возможна нормальная жизнедеятельность населяющих землю биологических видов и в первую очередь человека.

Понятие о биосфере на основе материалов отечественной научной школы. Ноосферные идеи В. И. Вернадского.

Родившись в Петербурге в семье профессора политической экономии, Вернадский получил первоначальное образование в Петербургской классической гимназии. В ней очень хорошо преподавались языки, история, философия. В дальнейшем он читал литературу на пятнадцати языках, а некоторые свои статьи писал по французски, по английски и по немецки. Высшее обра зование Вернадский получил на физико математическом факультете Петербургского университета, где его профессорами были Менделеев, Сеченов, Бутлеров. Пребывал в должности хранителя Минералогического кабинета Московского университета, защитил докторскую диссертации (1887), степень профессора Московского университета, избрание членом Государственного совета от Московского университета, титул экстраординарного академика. В конце 1921 г. ученый основал в Москве Радиевый институт и был назначен его директором. В 1926 г. вышла в свет его знаменитая работа «Биосфера» .

Основные достижения в работе В. И. Вернадского Геохимии Создал отрасли: Биохимии Радиогеологии Разработал учения о биосфере Рассмотрел процесс перехода биосферы в ноосферу

С понятием биосферы Вернадский связывал пленку жизни, возникшую на поверхности планеты, способную поглощать энергию космоса и трансформировать с ее помощью земное вещество. Сравнение Земли и Луны позволяет наглядно продемонстрировать эффективность живого вещества — биосферы. Сама биосфера как пленка жизни, окружившая внешнюю оболочку земли, многократно усилила и ускорила эволюционные процессы за счет способности утилизировать солнечную энергию. Живое вещество выступило в качестве катализатора процесса развития. Согласно выводам Вернадского, на протяжении всей истории Земли количество живого вещества было практически постоянным благодаря так называемым геохимическим циклам или круговоротам веществ в природе. Ноосфера — это сфера разума. В «Философских мыслях натуралиста» Вернад ский писал: «Мы как раз переживаем яркое вхождение в геологическую историю планеты. В последние тысячелетия наблюдается интенсивный рост влияния одного видового живого вещества — цивилизованного человечества — на изменение биосферы. Под влиянием научной мысли и челове ческого труда биосфера переходит в новое состояние — в ноосферу»

Сам термин «ноосфера» , по всей видимости, был предложен французским исследователем Э. Леруа в 1927 г. для обозначения современной стадии геологически переживаемой биосферы при обсуждении на семинаре Бергсона в Париже доклада В. Вернадского. Он понимал ноосферу как «мыслящий пласт» , своеобразную оболочку земли, зародившуюся в конце тре тичного периода, разворачивающуюся над растениями и животными, вне биосферы и над ней. «. . . С первым проблеском мысли на Земле жизнь породила силу, способную критиковать ее саму и судить о ней» . Ноосфера включала в себя мысли и дела человека. Вся совокупность мыслящих сил и единиц, вовлеченная во всеобщее объединение посредством совместных действий, будет влиять и в значительной степени определять эволюцию нашей планеты.

Понятие «ноосфера» фиксирует появление и использование новых средств и факторов развития, имеющих духовно психическую природу. По мысли Тейяра де Шардена, с появлением ноосферы завершается после более чем шестисот миллионов лет биосферное усилие церебрализации — развития нервной системы. Это действительно инициативный системообразующий фактор, создающий новую сферу, которая не могла бы возникнуть вне и без человечества. Кроме того, по своей «физической внедренности» он выступает не как внешний, ино родный элемент, а как нечто равнозначное, но превосходящее все суще ствующее.

Природа ноосферы: Ноосфера — «не случайное явление на нашей планете, создание «свободного разума» , «человеческого гения» , а природное явление, резко материально проявляющееся в своих следствиях в окружающей чело века среде» Значением нового вида энергии: В. Вернадский уверен, что эта новая форма биогеохимической энергии, которую можно назвать энергией человеческой культуры, или культурной биогеохимической энергией, является той формой биогеохимической энергии, которая создает в настоящее время ноосферу Границы ноосферы: Полагаются интегральной силой человеческого ра зума и можно заключить, что они непостоянны, а весьма и весьма зави симы от степени разумности и качества мыслительных процессов.

. ;

Два сценария развития ноосферных процессов: 1. Апокалипсис, когда ноосфера как сфера разума не оправдывает своего наименования, поскольку разум разрушает самое себя 2. Возможна гармоничная конвергенция всех типов материальных систем, коэволюция как новый этап согласованного существования природы и человека.

Потребность в «экологическом императиве» Который накладывал бы рамки определенных ограничений на совместные действия и поведение людей. Ноосфера как сфера разума предполагает и новую, разумную нравственность, и перестройку всего бытия с ориентацией на идеалы непротиворечивого коэволюционного развития

Целостность мироздания, космопсихология человека как универсальные характеристики великого эволюционного процесса, великолепно описываемые Рерихами, были положены Вернадским в основания новой системы образования, воспитания и науки. Наука и искусство интерпретировались им как два метода общения человека с космосом. Понятие живого и разумного Космоса, трепета пульса Земли (А. Чижевский), «лучевого человечества» (по Циолковскому) как обозримого космического будущего людей – идеи, заполняющие проективное поле ноосферных исканий. Эвристический потенциал идеи ноосферы еще ждет своего полноценного осознания, творческого применения и развития.

Термин "биосфера" образован из двух слов: "биос" жизнь и "сфера" шар (греч. ) Современное учение о биосфере создал академик Вл. Ив. Вернадский (наружная оболочка земли). Биосфера это область распространения жизни на Земле, включающая в себя: населенную организмами верхнюю часть земной коры (литосферу) на глубину до 3 км; воды, рек, озер, водохранилищ, морей, океанов (гидросферу) на глубину до 10 км; и нижнюю часть атмосферы (тропосферу) на высоту 8 12 км (20 25 до озонового слоя).

Биосфера возникла 2, 5 4, 5 млрд. лет назад (с момента зарождения жизни). Она включает в себя все живые организмы (люди, растения, животные) и элементы не живой природы, образующие среду обитания живых. Биосфера включает в себя: живое вещество, то есть совокупность всех живых организмов (животные, растения, микроорганизмы); биогенное вещество, то есть органоминеральные или органические продукты, созданные живым веществом (торф, каменный уголь, нефть); биокосное вещество, созданное живыми организмами вместе с неживой (косной) природой почвенный покров. (водой, атмосферным воздухом, горными породами)

Все компоненты биосферы тесно взаимодействуют между собой, составляя целостную, сложно организованную систему, развивающуюся по своим внутренним законам и под действием внешних сил. Биосфера представляет собой равновесную систему, в которой происходят процессы обмена вещества и энергии, причем ведущая роль в этих процессах принадлежит жизнедеятельности организмов.

К абиотическим факторам наземно воздушной среды относятся: 1. Солнечная радиация (излучение) распространяется в пространстве в виде электро магнитных волн. Около 99% всей энергии солнечной радиации составляют лучи с длинной волны 0, 17— 4, 0 мкм, в том числе 48% приходится на видимую часть спектра с длиной волны 0, 4— 0, 76 мкм (свет), 45% инфракрасную, длина волны от 0. 75 до 10 3 м (тепло) и около 7% на ультрафиолетовую, (длина волны менее 0, 4 мкм). Смотри рисунок 1. 1. Ультрафиолетовые лучи участвуют в процессе фотосинтеза, однако ультрафиолетовые лучи с длиной волны менее 0, 3 мкм крайне вредны и даже смертельны для живых организмов.

Рис. 1. 1. Распределение энергии солнечной радиации по длинам волн Eс. р. , % 50 48% 40 30 Видимая часть спектра (свет) 20 10 7% 45% Инфрак расные лучи (тепло) УФО 0, 17 0, 4 0, 3 0, 75 жесткие лучи 1, 0 а, мкм

Часть солнечной энергии поглощается поверхностью Земли (47%), а часть отражается обратно в космическое пространство (34%) и 19% поглощается при прохождении через атмосферу (Рис. 1. 2. ) Рис. 1. 2. Диаграмма распределения солнечной энергии Отражается обратно в космос Поглощается Землей 47% 34% 19% Поглощается при прохождении через атмосферу

2. 3. Освещенность земной поверхности. Влажность атмосферного воздуха и осадки, тесно связанные с влажностью, представляющие результат конденсации водяных паров. 4. Газовый состав атмосферы: (азот 78%, кислород 21%, аргон 0, 9%, углекислый газ 0, 03% по объему и другие газы). Кроме того, в верхних слоях атмосферы содержится озон. Азот важнейший биогенный элемент, участвующий в образовании белковых структур организмов; кислород обеспечивает фотосинтезе окислительные растений; озон процессы; выполняет углекислый роль газ участвует защитного экрана в по отношению к ультрафиолетовой части солнечного спектра с длиной волны а<0, 3 мкм (жесткие лучи) Местные примеси (СО, SO 2, NOX и др. ), поступающие в воздух, так же могут существенно влиять на живые организмы.

5. Температура (тесно связана с солнечным излучением). 6. Движение воздушных масс (ветер). Причина возникновения ветра перепады давления, связанные неодинаковым нагревом с земной поверхности. Ветровой поток направлен в сторону меньшего давления, то есть туда, где воздух более прогрет. Ветер важнейший фактор переноса и распределения примесей в атмосферном воздухе. 7. Атмосферное давление норма 760 мм. рт. ст. Снижение давления влечет за собой уменьшение обеспеченности кислородом обезвоживание животных за счет увеличения частоты дыхания. и

К почвенно грунтовым абиотическим факторам относятся: 1. эдафогенные (эдафические, от слова "эдафос" механический состав (песок, супесь, суглинок, глина), почва) – плотность, влагоемкость, воздухопроницаемость; 2. орографические рельеф, высота над уровнем моря; 3. химические кислотность (р. Н) концентрация ионов водорода, содержание солей и др;

К абиотическим факторам водной среды относятся: температура, прозрачность, содержание солей, содержание кислорода, р. Н среды и др.

Под биотическими факторами понимают совокупность влияния жизнедеятельности одних организмов на другие. Биотические факторы могут быть: фитогенные (влияние растений) антропогенные (деятельность человека) Микробиогенные (влияние микроорганизмов) зоогенные (влияние животных)

Воздействие одних организмов на другие происходит как внутри видов, так и между видами. Одним из наиболее важных факторов является трофический (пищевой). Наиболее распространенный тип межвидовых взаимодействий является хищничество (пожирание одних видов другими). Все виды взаимодействия между организмами необходимы для каждого из них в отдельности и для нормального развития жизни в целом, так как способствует естественному отбору сильнейших, наиболее здоровых и приспособленных организмов и поддержанию их количества на уровне, позволяющем всем видам нормально развиваться. В этом смысле хищник так же нужен жертве, как и она ему.

Но существует и такой тип взаимоотношений, как аменсализм, при котором один организм (ингибитор) губит другой организм (аменсал), не получая для себя никакой выгоды. В современную эпоху человек все больше становится по отношению к другим организмам не только хищником, но и ингибитором. Осваивая все новые территории, загрязняя воздух, воду и почву, человек оказался главной причиной исчезновения многих видов животных и растений, резко ухудшив среду их обитания. Воздействие человека на окружающую среду проявляется прежде всего в изменении режима множества биотических и абиотических факторов зачастую за те пределы, которые отвечают экологическим требованиям живых организмов.

Любому живому организму необходимы не вообще температура, влажность, минеральные и органические или какие либо другие факторы, а их определенный режим, то есть существуют некоторые верхние и нижние границы амплитуды допустимых колебаний этих факторов. Чем шире пределы какого либо фактора, тем выше устойчивость, то есть толерантность данного организма. Несмотря: на большое разнообразие экологических факторов, в характере их воздействия на организмы и в ответных реакциях организмов есть общие закономерности.

Величина каждого экологического фактора, а следовательно, сила каждого из них постоянно меняется. Закон оптимума выражается в том, что любой экологический пределы фактор положительного организмы. имеет определенные влияния на живые

Рис. 1. 3. Зависимость благоприятности экологического фактора от воздействия его величины

Зона наибольшей благоприятности воздействия экологического фактора называется зоной оптимума экологического фактора или просто оптимумом для организмов данного вида. При оптимальных значениях фактора (температура, влажность, освещенность и др. ) организмы активно растут, питаются, размножаются. Чем сильнее отклонение от оптимума, тем больше выражено угнетающее действие данного фактора на организмы (зона пессимума (угнетения)). Точки пересечения кривой с горизонтальной осью критические, за пределами которых существование уже невозможно, наступает смерть.

Живой организм может существовать в некотором определенном интервале значений экологических факторов. Чем шире интервал, тем больше устойчивость или толерантность данного организма (греч. толеранция терпение). Расстояние между критическими точками показывает степень выносливости организмов к изменению фактора. Пределы выносливости между критическими точками называют экологической валентностью живых существ по отношению к конкретному фактору среды.

Пределы выносливости, критические точки, оптимальная и пессимальные зоны отдельных особей не совпадают из за наследственных качеств особей, возрастных, физиологических и других различий. Поэтому экологическая валентность вида всегда шире экологической валентности каждой отдельной особи. Широкую экологическую валентность вида по отношению к абиотическим факторам среды обозначают добавлением к названию фактора приставки "эври" (эвритермные, эврибатные виды и другие). Неспособность переносить значительные колебания фактора, или узкая экологическая валентность, характеризуется (стенотермные, стенобатные виды и др. ) приставкой "стено"

В широком смысле виды, для существования которых необходимы строго определенные экологические условия, называют стенобионтными а те которые способны приспосабливаться к разной экологической обстановке эврибионтными.