Лекция 1

Лекция №1. Введение в экологию
1.1. Экология как наука.
1.2. История развития экологии.
1.3. Структура, предмет и объект изучения экологии.
1.4. Основные законы и термины экологии.
1.5. Экологический кризис и пути выхода.
Вопрос 1. Экология как наука.
Экология (от греч. Oikos - дом, жилище, местообитание и logos учение) - наука о взаимоотношениях живых организмов и их сообществ
между собой и со средой их обитания.
Термин «экология» впервые ввел немецкий биолог Эрнст Геккель в 1866
г. в книге «Всеобщая морфология организмов».
Экология как наука характеризуется наличием собственного объекта,
предмета, цели, задач и методов.
Цель и важнейшая проблема экологии - вывести человечество, из
глобального экологического кризиса на путь устойчивого развития, при
котором достигается удовлетворение жизненных потребностей нынешнего
поколения без лишения такой возможности будущих поколений.
Задачи экологической науки состоят в следующем:
разработка теории и методов оценки устойчивости экологических систем
на всех уровнях, включая биосферный.
исследование регуляции численности популяций, биотического
разнообразия и механизмов его поддержания, регулирующего воздействия
биоты на окружающую среду.
изучение и прогнозирование изменений биосферы под влиянием
естественных (природных) и антропогенных факторов и оценка их
экологических последствий.
оценка состояния и динамики природных ресурсов и экологических
последствий их потребления.
разработка и совершенствование методов управления качеством
окружающей среды.
формирование биосферного уровня мышления экологизация сознания
людей, выработка норм экологической этики и морали
оптимизация экономических, социальных и иных решений для
обеспечения экологически безопасного устойчивого развития.
стратегическая задача – развитие теории взаимодействия природы и
общества на основе нового взгляда, рассматривающего человеческое
общество как неотъемлемую часть биосферы.
Вопрос 2. История развития.
I. Первый этап - зарождение и становление экологии как науки (с
глубокой древности до середины XIX в.). На этом этапе накапливались
данные о взаимосвязи живых организмов со средой их обитания, делались
первые научные обобщения. Это самый длительный в истории экологии этап.
1
В древнем мире человечество наблюдало и знало повадки животных,
образ их жизни, сроки сбора растений, употребляемых для их нужд, о местах
произрастания растений, о способах выращивания и ухода за ними. Сведения
подобного рода встречаются в сохранившихся памятниках древнеегипетской,
индийской, тибетской культур. Например, в китайских хрониках IV—II вв.
до н. э. описываются условия произрастания различных сортов культурных
растений.
В период Средневековья накопления экологических сведений
практически не происходило, поскольку в науке доминирующей была
теологическая теория происхождения жизни, и виды считались
неизменными, влияние среды вообще отрицалось. Только единичные труды
этого периода содержат факты научного значения. Большинство из них
имеют прикладной характер: описание целебных трав (Авиценна, 980-1037),
культивируемых растений и животных, природы далеких стран (Марко Поло,
XIII в.).
АРИСТОТЕЛЬ - разделил животных на группы по месту обитания.
В эпоху Возрождения великие географические открытия послужили
толчком дальнейшему развитию естественных наук и экологии в том числе.
В этот период происходило накопление и описание фактического материала
о разнообразии живых организмов, их распространении, выявление
особенностей строения растений и животных, живущих в условиях той или
иной среды.
Первые систематики — А. Цезальпин (1519—1603), Д. Рей (1623—1705),
Ж. Турнефор (1656—1708) утверждали, что существует зависимость
растений от условий и мест их произрастания или возделывания. Сведения о
поведении, повадках, образе жизни животных, сопровождавшие описание их
строения, называли «историей» жизни животных. Известный английский
химик Р. Бойль (1627—1691) является первым ученым, осуществившим
экологический эксперимент. Он опубликовал результаты сравнительного
изучения влияния низкого атмосферного давления на различных животных.
К.ЛИНЕЙ (18в.) - предложил и обосновал понятие «вид»,
классифицировал животных и растений по одному признаку.
Ж.БЮФОН (18в.) - рассмотрел влияние климатических факторов на
живые организмы.
С конца XVIII в. быстрыми темпами развивалась биогеография, что
способствовало дальнейшему развитию экологического мышления.
Ж.Б.ЛАМАРК(18в.) - впервые создал эволюционное учение (организмы
могут изменяться под влиянием окружающей среды)
II Второй этап - оформление экологии в самостоятельную отрасль
знаний (с середины XIX в. до середины XX в.).
Ч.ДАРВИН (19в.) – создал эволюционную теорию (учение о борьбе за
существование).
В 1859 г. английский ученый Ч. Дарвин (1809-1882) опубликовал
научный труд «Происхождение видов путем естественного отбора», в
2
котором вскрыл механизм эволюционного процесса путем естественного
отбора.
В 1866 году немецкий биолог Э. Геккель впервые употребил термин
«экология» в своем труде «Всеобщая морфология организмов», а в 1868 году
в книге «Натуралистическая теория мирообразования» он дал определение
сущности новой науки. Однако этот термин прижился только к концу XIX в.
Э.ГЕККЕЛЬ (1866г.) - предложил понятие «экология». Экология – это
отношение организма с окружающей средой.
В 40-е гг. в экологии возник новый принцип исследования природных
сообществ в их взаимосвязи со средой обитания. В 1935 г. английский
ученый А. Тенсли ввел термин «экосистема», а в 1940 г. советский ученый
В.Н. Сукачев (1880—1967) ввел термин «биогеоценоз».
III. Третий этап - превращение экологии в междисциплинарную науку (с
середины XX в. по настоящее время). С середины XX в. успехи экологии, на
фоне усугубляющихся проблем состояния природной среды привели к
«экологизации» многих биологических (и не только биологических) наук. Из
строго биологической науки экология превратилась в комплекс знаний,
включающих в себя науки об охране природной и окружающей человека
среды. На границе экологии и других наук начали возникать пограничные
науки, такие, как математическая экология, промышленная экология,
сельскохозяйственная экология, медицинская экология, инженерная
экология, экономическая экология и др. В настоящее время достижения
экологии являются теоретической основой для выработки стратегии
взаимоотношений человечества с Природой, рационального природопользования и охраны природы.
Современный период развития экологии в мире связан с именами таких
крупных зарубежных ученых, как Ю. Одум, Дж.М. Андерсен, Э. Пианка, Р.
Риклефс, М. Бигон, А. Швейцер, Дж. Харпер, Р. Уиттекер, Н. Борлауг, Т.
Миллер, Б. Небел и др. Среди отечественных ученых следует назвать И.П.
Герасимова, А.М. Гилярова, В.Г. Горшкова, Ю.А. Изра-эля, Ю.Н.
Куражковского, К.С. Лосева, Н.И. Моисеева, Н.П. Наумова, Н.Ф. Реймерса,
В.В. Розанова, Ю.М. Свирижева, В.Е. Соколова, В.Д. Федорова, С.С.
Шварца, А.В. Яблокова, А.Л. Яншина и др.
В начале 20 века экология стала самостоятельной наукой. Большой вклад
в её развитие внесли отечественные учёные: К.А.Тимирязев, В.В.Докучаев,
В.Н.Сукачёв, В.Н.Вернадский.
Н.Ф.РЕЙМЕРС – обобщил большое количество понятий «экология»: 1.
Экология – это часть биологии, изучающая отношения орг-мов между собой
и с окружающей их средой.
Вопрос 2. История развития Экологии в России
Прошлое
богатого
биологического
разнообразия
в
России
прослеживается дошло до наших времён в первую очередь в языке – в
наименованиях природных объектов, явлений, местностей, обычаев. Так
3
например разнообразие экоситем леса отразилось в многочисленных его
названиях в зависимотси от характерных особенностей этих лесов, например:
«Густые еловые северные леса называются тайгой. Однако так
называли дремучий лес лишь в Восточной Сибири. В центральной же Руси
его называли тайболой, а в Западной Сибири — урманом. Опушка леса — это
раменье. И сосна в разном лесу разная. Сосновый лес в болотистой
низменности — мяндач. А на сухой возвышенности — бор. И сама сосна в
бору — конда. Это самое лучшее дерево для всякого строительства — и
легкое, и стройное, и на корню просмоленное. Вот только вызревают
кондовые сосны долго — 350 лет и более. С реками и болотами тоже не все
просто. Пойменные леса на берегах рек — уремы. Там, где болото выходит
на твердую почву расположились березовни. А хвойные сухие чащобы среди
болот, полные всякого зверья — колки. Привычная нам роща - это сухой
лиственный лес близ жилья. Лес на невысокой длинной возвышенности —
грива. Глухие, всегда темные, неприступные лиственные леса — дебри. А
самое их ядро, где даже зверь не водится — калтусы. И это все разнообразие
и богатство мы, многое забывшие сегодня, называем одним словом лес.»
Исчезли дремучие леса в центральной России, слова тайбола так же
не осталось в лексиконе современного речеоборота, то же относится и к
калтусам.
Опыт охраны природы в России имеет тысячелетнюю историю:
- князь Ярослав "Мудрый" (годы правления в Киевской Руси – 1019-1054
гг.) ввел ограничения промысла диких зверей и птиц.
- указы царя Алексея Михайловича (1649 г.) "О сбережении заповедного
леса в Рязанском уезде" и об охране животного мира,
- многочисленные указы царя Петра I "Великого" (например, 1701 г. –
указ "О нечистке под пашню лесов по рекам по коим леса гонят в Москву, а
чистить их в 30 верстах выше", 1712 г. – указ о сохранении почвенного
покрова при рубке лесов, 1714 г. – запрет отстрела лосей в СанктПетербургской губернии, 1718 г. – указы об охране чистоты водоемов).
- в период индустриализации Советского Союза и России - труды
В.И.Вернадского,
Н.Ф.Федорова,
К.Э.Циолковского,
Н.И.Вавилова,
В.В.Станчинского, В.Н.Сукачева, Н.А.Бердяева и других,
В 1972 г. на Конференции ООН по окружающей среде в Стокгольме
(Швеция) был сделан важный вывод о том, что окружающую среду и
развитие цивилизации нельзя рассматривать раздельно, что возможности
природы и существующие
способы удовлетворения потребностей
человечества пришли в столкновение между собой. На конференции приняло
участие 113 стран. Декларация об охране окружающей среды была принята 5
июня (затем эту дату объявили «Международный день охраны окружающей
среды»). Генеральный секретарь этой конференции Морис Стронг впервые
сформулировал понятие “экоразвитие” - экологически ориентированное
социально-экономическое развитие. На этой же конференции была создана
4
специальная структура – Программа ООН по окружающей среде (ЮНЕП), с
целью разработки рекомендаций по наиболее острым проблемам
экологического кризиса.
В 1983 г. по инициативе Генерального секретаря ООН и в соответствии с
резолюцией 38/161 Генеральной Ассамблеи ООН была создана
Международная комиссия ООН по окружающей среде и развитию (МКОСР),
которую возглавила премьер-министр Норвегии Гро Харлем Брундтланд
(G.H.Brundtland). Эта комиссия была призвана вскрыть проблемы,
объединяющие экологическую и социально-экономическую озабоченности в
разных регионах мира. В 1987 г. был опубликован доклад МКОСР "Наше
общее будущее" ["Our Common Future (The Brundtland Report)"]. В
составлении и обсуждении этого доклада приняло участие 823 специалиста и
84 организации (по данным, приведенным в русском переводе доклада; Наше
общее.., 1989, с. 324-359). В 1989 г. доклад был издан у нас в стране (Наше
общее.., 1989) и понятие sustainable development перевели как “устойчивое
развитие”. Правильнее было бы перевести sustainable development как
"допустимое развитие", "неистощающее развитие" или "развитие,
сохраняющее целостность" (Розенберг и др., 1996, 1999).
В 1992 г. на Конференции ООН по окружающей среде и развитию в Риоде-Жанейро (Бразилия) и в 2002 г. на Всемирном саммите в Йоханнесбурге
(ЮАР) был сделан вывод о том, что современная цивилизация должна
пересмотреть курс своего развития, придав в рамках его социальноэкологической составляющей приоритетный характер. На конференции ООН
1992 г. в г. Рио-де-Жанейро представителями 172 стран были приняты
Декларация по окружающей среде и развитию и Повестка дня на XXI век –
программа перехода к устойчивому развитию. Таким образом, была
документально оформлена и официально закреплена существовавшая на
протяжении двух десятков лет тенденция перехода от национальных
программ охраны природы отдельных стран – к охране биосферы в
глобальном масштабе усилиями большей части человечества.
2015 год – Конференция по климату в Париже.
Международные экологические организации:
ЮНЕП - United Nations Environmental Program. Занимается решением
экологических проблем на уровне ООН
GREENPEACE -Занимается защитой окружающей среды активными
методами
WWF - Всемирный Фонд Защиты Дикой Природы. Занимается защитой
редких и исчезающих видов диких животных
ЮНЕСКО - Организация Объединенных Наций по вопросам
образования, культуры и науки, занимается научными проблемами охраны
окружающей среды. Под ее эгидой выполняются ряд научных программ,
в частности, программа “Человек и биосфера”, содержащей 14 научных
проектов, посвященных взаимодействию природы и общества.
5
Вопрос 3. Структура, предмет и объект экологии.
Объект – часть окружающего мира, который изучается наукой, предмет
– наиболее главная существенная сторона ее объекта.
Объектами экологии являются преимущественно системы выше уровня
организмов, т. е. изучение организации и функционирования
надорганизменных
систем:
популяций,
биоценозов
(сообществ),
биогеоценозов (экосистем) и биосферы в целом. Главным объектом изучения
в экологии являются экосистемы, т. е. единые природные комплексы,
образованные живыми организмами и средой обитания.
Предметом изучения в экологии является
совокупность
и
структура связей между организмами и средой (взамоотношения организмов
и надорганизменных систем с окружающей их средой).
Структура.
В настоящее время в экологии выделяют несколько классификаций.
I Классификация по объектам изучения:
1. Аутэкология, которая исследует индивидуальные связи отдельного
организма со всей окружающей средой;
2. Популяционная экология, главной задачей которой является изучение
динамики и структуры популяций отдельных видов. Популяционную
экологию принято также рассматривать и как отдельный раздел аутэкологии;
3. Синэкология (биоценология), которая занимается изучением
взаимоотношений сообществ, популяций, а также экосистем со средой.
4. Глобальная – изучает биосферу.
II Современные направления в экологии:
1. промышленная экология – изучает воздействие промышленности на
природу и влияние условий среды на работу предприятий;
2. медицинская экология – изучает все аспекты влияния окруж. среды на
здоровье чел-ка, факторы, ведущие к заболеваниям;
3. экология чел-ка – изучает место чел-ка в экосистеме, их взаимное
влияние и изменения;
4. социальная экология - изучает общественные отношения во
взаимодействии с окружающей средой.
с точки зрения изучения конкретных объектов и сред — на:
экологию животных,
экологию растений
и экологию микроорганизмов
экология человека
Прикладная экология изучает механизмы разрушения биосферы
человеком, способы предотвращения этого процесса, разрабатывает
принципы рационального природопользования на основе законов, правил и
принципов фундаментальной (теоретической) экологии.
6
Включает разделы: инженерная экология (занимается изучением и
разработкой инженерных норм и средств, отвечающих экотребованиям),
геоэкология (изучает взаимоотношения организмов со средой, с точки зрения
их географической принадлежности), математическая экология (использует
математические
методы
для
решения
экологических
задач),
сельскохозяйственная экология (занимается проблемами рациональной
эксплуатации земельных ресурсов, повышения продуктивности их
использования, получения экологически чистых продуктов), промышленная
экология (изучает взаимоотношения в системе «промышленность - среда»),
космическая экология (изучает взаимоотношения в системе «человек космос», проблема космического мусора), медицинская экология (область
изучения экологических условия возникновения, распространения, развития
болезней человека (острых и хронических), обусловленных природными
факторами и техногенными воздействиями на среду).
В XXIв. экология возведена в ранг обобщающей науки, которая
включает в себя экологические направления самых различных наук (Реймерс,
макроэкология).
Вопрос 4. Основные законы и термины экологии.
Социально-экологические законы, выделенные Н.Ф. Реймерсом как
основные:
Правило социально-экологического равновесия – общество может
развиваться только при сохранении равновесия между своим давлением на
среду и её восстановлением природно-естественным или искусственным
путём.
Принцип культурного управления развитием (В.Г. Горшков) – влияние
религии, обычаев, культуры и морали на поддержание равновесия между
развивающимся обществом и средой его развития.
Правило социально-экологического замещения – способность
доминирующей культуры преобразовывать хозяйственную деятельность или
менять сам тип хозяйства (например развитие с-х-ва в охотничьепромысловых районах и наоборот)
Закон ноосферы Вернадского – неизбежность превращения биосферы в
ноосферу, где разум будет играть определяющую роль в развитии системы
«общество-природа».
1871 – американский ученый Барри Коммонер, обобщив и
проанализировав экологический данные накопленные на тот момент
времени, сформулировал 4 экологических закона, которые являются
универсальными:
1. Все связано со всем. Любое изменение, совершаемое человеком в
природе, вызывает цепь последствий, как правило, неблагоприятных.
2. Все должно куда-то деваться. Любое загрязнение природы возвращается к человеку в виде «экологического бумеранга».
3. Природа знает лучше. Действия человека должны быть направлены
не на покорение природы и преобразование ее в своих интересах, а на
адаптацию к ней.
7
4. Ничего не дается даром. Если мы не хотим вкладывать средства в
охрану природы, то придется платить здоровьем, как своим, так и потомков
Основные понятия экологии
Организм – любая биологическая или биокостная система состоящая из
отдельных звеньев, функционирующая как единое целое от особей,
индивидов до популяции и биогеоценоза.
Биологический вид – качественно обособленная форма живого
вещества основная единица эволюционного процесса, сформировавшая
специфические экологические ниши в экосистеме.
Популяция – это совокупность особей одного вида населяющих
относительно однородное по абиотическим факторам среды пространства,
способных свободно скрещиваться и давать плодовитое потомство и
отделенных от других совокупностей определенной степенью давления
какого-либо фактора изоляции.
Биотоп – это относительно однородное по абиотическим факторам
среда, пространство в пределах водной, надземной и подземной части
Биосферы занятая одним биоценозом.
Биоценоз – взаимосвязанная совокупность грибов, растений, животных
населяющих однородный участок суши или водоема.
Экосистема – это единый природный или природно-антропогенный
комплекс образованный живыми организмами и средой их обитания в
котором живые и костные компоненты связаны причинно-следственными
связями, особым типом питания и распределения потока солнечной энергии.
Продуценты – это организмы (автотрофы или хемотрофы) которые в
процессе своей жизнедеятельности из неорганических веществ производят
органические.
Консументы – организмы, которые питаются готовыми органическими
веществами, но в процессе своей жизнедеятельности не доводят их до
простых минеральных составляющих.
Редуценты – организмы, которые питаются готовыми органическими
веществами, в процессе своей жизнедеятельности доводят их до простых
минеральных составляющих (микроорганизмы, грибы).
Биогеоценоз – это пространственно ограниченная эволюционно
сложившееся, длительно самоподдерживающееся однородная природная
система в которой взаимосвязано живые организмы и окружающая их
абиотическая
среда
и
которая
характеризуется
относительно
самостоятельным типом питания и распределением потока солнечной
энергии.
Биогеоценоз может быть экосистемой всегда, а наоборот не всегда.
(Фи-тоценоз). В экосистеме может не быть фитоценоза.
Окружающая среда - совокупность компонентов природной среды
(земля, недра, почвы, поверхностные и подземные воды, атмосферный
воздух, растительный и животный мир и иные организмы, а также озоновый
слой атмосферы и околоземное пространство), природных и природно –
антропогенных объектов, а также антропогенных объектов.
8
природная среда - совокупность компонентов природной среды,
природных и природно – антропогенных объектов;
природные объекты - естественная экологическая система, природный
ландшафт и составляющие их элементы, сохранившие свои природные
свойства (лес, озеро, луг);
природно – антропогенные объекты - это природный объект,
измененный в результате хозяйственной и иной деятельности или объект,
созданный человеком, обладающие свойствами природного объекта и
имеющий рекреационные и защитное значение (пруд, парк, ООПТ);
антропогенный объект - объект, созданный человеком для обеспечения
его социальных потребностей и не обладающий свойствами природных
объектов (здание, машина, завод).
загрязнение окружающей среды - поступление в окружающую среду
вещества и (или) энергии, свойства, местоположение или количество
которых оказывают негативное воздействие на окружающую среду (ФЗ № 7
«Об охране окружающей среды»).
Вопрос 5. Экологический кризис и пути выхода.
Глобальный экологический кризис - это такая стадия взаимодействия
между обществом и природой, на которой до предела обостряются
противоречия между экологией и экономикой, а возможности сохранения
потенциального гомеостаза, способности саморегуляции экосистем, в
условиях антропогенного воздействия серьезно подорваны.
Современная экологическая проблематика:
1. Изменение климата (геофизики) Земли (на основе усиления
тепличного, парникового эффекта) .
2.
Загрязнение
(замусоривание)
ближайшего
космического
пространства.
3. Общее ослабление стратосферного озонового слоя.
4. Загрязнение мирового океана вследствие захоронения ядовитых и
радиоактивных отходов.
5. Истощение и загрязнение поверхностных вод суши.
6. Радиоактивное загрязнение территорий, регионов.
7. Изменение геохимии отдельных территорий.
8. Сокращение площадей естественных природных экосистем.
9. Антропогенное опустынивание планеты
10. Сокращение генетического и биологического разнообразия.
11. Проблема демографического взрыва.
Путы выхода:
1. Экологизация производства;
2. Экономизация;
3. Правовое регламентирование;
4. Международное сотрудничество;
5. Экологическое образование.
9