Экология. Основные законы и проблемы экологии

Федеральное агентство по образованию

Волгоградский государственный архитектурно-строительный университет

Себряковский филиал

 

 

 

Кафедра Математических и естественных научных дисциплин

 

по курсу: «Концепции современного естествознания»

на тему: «Экология. Основные законы и проблемы экологии»

Шифр: 3208117

 

 

 

 

 

Выполнила студентка группы  ЭУП-11с

Голубева Татьяна Сергеевна

Проверил Академик Бабкин В. А.

 

 

 

Михайловка, 2009

Содержание:

 

1. Экология.
2. Главные проблемы экологии.
1.    Проблемы экологии России
2.    Главные задачи разрешения проблем

            3.   «Законы» экологии Б. Коммонера, законы биогенной миграции атомов  и необратимости эволюции

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. Экология

 

В буквальном смысле слово «экология» означает науку о «доме» (от греч. «ойкос» — жилище, местообитание). Как входящая в биологический цикл, экология — наука о местообитании живых существ, их взаимоотношении с окружающей средой. Экология изучает организацию и функционирование надорганизменных систем различных уровней: популяций, сообществ, «экосистем». Термин «экология» предложил немецкий зоолог Э. Геккель в 1866 году, но подлинного расцвета эта наука достигла в XX веке, и ее развитие далеко не закончено.

Если учение о биосфере сразу подняло биологию с уровня отдельных видов к целостности высшего порядка, то экология изучает различные уровни целостности, промежуточные между организменным и глобальным. Выделяют аутоэкологию, которая исследует взаимодействие отдельных видов со средой, и синэкологию, которая изучает сообщества. Сообществом, или биоценозом, называют совокупность растений и животных, населяющих участок среды обитания. Совокупность сообщества и среды носит название экологической системы, или биогеоценоза.

Основные понятия аутоэкологии — популяция, местообитание, экологическая ниша. Популяцией называется группа организмов, относящихся к одному или близким видам и занимающая определенную область, называемую местообитанием. Совокупность условий, необходимых для существования популяции, носит название экологической ниши. Экологическая ниша определяет положение вида в цепях питания.

В зависимости от характера питания строится пирамида питания, состоящая из нескольких трофических уровней. Низший занимают автотрофные организмы, питающиеся неорганическими соединениями, прежде всего растения. На более высоком уровне располагаются гетеротрофные организмы, использующие в пищу биомассу растений. Затем идут гетеротрофы второго порядка, питающиеся гетеротрофами первого порядка, т. е. травоядными животными и т. д.

Один из важнейших принципов экологии — принцип устойчивости, в соответствии с которым чем больше трофических уровней и чем они разнообразнее, тем устойчивей биосфера.

Экология показала также, что живой мир — не совокупность живых существ, а единая система, сцементированная множеством цепочек питания и иных взаимоотношений. Если даже небольшая часть его погибнет, погибнет и все остальное. В то же время, как писал Н. Винер, «сообщество простирается лишь до того предела, до которого простирается действительная передача информации».

К важным выводам экологии можно отнести следующие, отмечавшиеся еще Вернадским:

1. Каждый организм может существовать только при условии постоянной тесной связи со средой, т. е. с другими организмами и неживой природой.

2. Жизнь со всеми ее проявлениями  произвела глубокие изменения на нашей планете. Совершенствуясь в процессе эволюции, живые организмы все шире распространялись на планете, стимулируя перераспределение энергии и веществ.

3. Размеры популяции возрастают до тех пор, пока среда может выдерживать их дальнейшее увеличение, после чего достигается равновесие. Численность колеблется вблизи равновесного уровня.

Принцип равновесия играет в живой природе огромную роль. Равновесие существует между видами и смещение его в одну сторону, скажем, уничтожение хищников, может привести к исчезновению жертв, у которых не будет хватать пищи. Естественное равновесие существует и между организмом и окружающей его неживой средой. Великое множество равновесий поддерживают общее равновесие в природе.

Равновесие в живой природе не статично, как равновесие кристалла, а динамично, представляя собой движение вокруг точки устойчивости. Если эта точка не меняется, то такое состояние называется гомеостазом («гомео» — тот же, «стасис» — состояние). Гомеостаз — механизм, посредством которого живой организм поддерживает параметры своей внутренней среды, противодействуя внешним воздействиям, на таком постоянном уровне, который обеспечивает нормальную жизнь. Кровяное давление, частота пульса, температура тела — все это обусловлено гомеостатическими механизмами, которые работают настолько хорошо, что мы обычно их не замечаем. В пределах «гомеостатического плато» действует отрицательная обратная связь, за пределами его — положительная обратная связь, и система гибнет.

В экосистемах необходим период эволюционного приспособления к условиям среды, который называется адаптацией. Только после него устанавливается надежный гомеостатический контроль. Адаптация организма может быть структурной, физиологической и поведенческой. К структурной относится изменение окраски, строения тела, органов и т. д. (например, бабочки под влиянием фабричного дыма из светлых становятся темными). К физиологической относится, скажем, появление слуховой камеры у двуногой мыши, позволяющее иметь идеальный слух. Пример поведенческой адаптации демонстрирует мотылек с полосатыми крыльями, садящийся на полосатые листья лилий так, чтобы его полоски были параллельны полоскам на листьях.

Механизм, ответственный за эволюцию живой природы, получил название гомеореза. Он дает возможность как бы перескакивать с одного устойчивого состояния на другое через неравновесные точки (как бы «с кочки на кочку»), тем самым проявляя такую отличительную особенность живых тел, как их способность поддерживать устойчиво неравновесное состояние. По определению Э. Шредингеа, «жизнь — это упорядоченное и закономерное поведение материи, основанное не только на одной тенденции переходить от упорядоченности к неупорядоченности, но и частично на существовании упорядоченности, которая поддерживается все время». Средством, при помощи которого организм поддерживает себя постоянно на достаточно высоком уровне упорядоченности (равно на достаточно низком уровне энтропии), является энергия, получаемая организмом из окружающей среды с продуктами питания.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2. Главные проблемы экологии

 

О проблемах экологии по-настоящему заговорили в 70-е годы ХХ века, когда не только специалисты, но и рядовые граждане почувствовали, какую возрастающую угрозу несет нынешнему и будущим поколениям техногенная цивилизация. Загрязнение атмосферы, отравление рек и озер, кислотные дожди, все увеличивающиеся отходы производства, в особенности использованных радиоактивных веществ и многое другое — все это не могло не повлиять на рост интереса широких слоев населения к проблемам экологии. В связи с этим изменился и сам взгляд на предмет 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, как правило, медленным эволюционным путем на протяжении очень, больших промежутков времени, когда замена одних форм другими для всей природы была почти незаметна. В отличие от этого экологические проблемы человечества стали весьма существенными проблемами всей природы на Земле.

1. Объем антропогенного воздействия на природу и окружающую человека среду в XX веке стал слишком велик и приблизился к пределу устойчивости биосферы, а по некоторым параметрам и превзошел его. Проявления и свидетельства этого многообразны:

• резкое сокращение площади ненарушенных естественных экосистем, их существенная антропогенная деградация на остальной площади суши, уменьшение биологического разнообразия ослабляют и нарушают природные потоки вещества и энергии, вызывают необратимое количественное и качественное обеднение биосферы;
• потребление и изъятие человеком возобновимых природных ресурсов — пресной воды, почвенного гумуса, биомассы и продукции растений — достигло критической скорости или превысило темпы их естественного воспроизводства;
• отходы человеческого хозяйства загрязняют среду, так как 
  они содержат множество веществ и материалов, не утилизируемых в естественных природных круговоротах; загрязнение ведет к химической деформации окружающей среды и неблагоприятным геоклиматическим изменениям, создает угрозу здоровью людей, вызывает деградацию экосистем;
• на потоках веществ и энергии в природе стала сказываться 
  существенная   разомкнутость   антропогенного   круговорота веществ; появились признаки нарушения биосферного равновесия, ослабления средообразующей и средорегулирующей функций биосферы;
• в XX в. резко сократились и продолжают быстро уменьшаться запасы многих невозобновимых, главным образом минеральных и топливных ресурсов Земли; это в свою очередь создает серьезные экономические проблемы.

В геологической истории Земли и раньше происходили значительные изменения растительного покрова, ландшафтной структуры суши, химического состава атмосферы и климата. Негативное воздействие человека на природу также имеет длительную историю. Но никогда еще эти изменения и нарушения не имели такой качественной структуры и не происходили с такой быстротой, как в наше время. Все это означает наступление глобального антропогенного экологического кризиса.

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

• химическое и радиационное загрязнение среды ускоряет мутации и приводит к появлению новых биологических форм, обладающих повышенной устойчивостью, адаптивностью, а иногда и опасными для человека свойствами;
• избирательное воздействие на отдельные виды микроорганизмов, растений или животных, исключение этих организмов из природных сообществ вызывает неконтролируемые цепные реакции, которые затрагивают многие виды и нарушают .устойчивость экосистем, а также ведут к разрушению многих из них;
• антропогенное преобразование ландшафтов и загрязнение среды часто имеет неконтролируемое последействие, приводящее к возникновению зон повышенного экологического риска, экологических бедствий и экономических потерь. Ответы природы относятся непосредственно и к природе человека.

3. Человек оказался  в ловушке противоречия между  своей консервативной биологической  сущностью и нарастающим отчуждением  от природы. Используя изобретенные им технологии и средства жизнеобеспечения, человек в большой мере освободился от давления естественного отбора и межвидовой конкуренции. Он на несколько порядков превысил биологическую видовую численность и еще в десятки раз — объем использования веществ и энергии для удовлетворения надбиологических потребностей.

Огромное увеличение и продолжение роста количества людей отнюдь не связано с повышением их биологического качества. Наоборот, для людей в целом характерны совершенно немыслимые для диких животных в природе: груз наследственных заболеваний, наследственная предрасположенность к болезням, низкий иммунно-биологический статус и огромное число инфекций, возрастная хронизация болезней. Проблемы экологии человека все больше становятся проблемами здравоохранения.

Человечество XX века приобрело черты цивилизации потребления, экономика которой поддерживается преимущественно за счет провокации большого числа вторичных, факультативных (необязательных) потребностей. Именно их удовлетворение ведет в основном к избыточной техногенной нагрузке на природу и на окружающую человека среду.

Экологические проблемы человечества тесно сопряжены с экономическими и социальными. Региональные экологические проблемы часто становятся прямым источником имущественного неравенства, социальных и геополитических коллизий.

 

2.1. Проблемы экологии России

 

Перечисленные выше проблемы сохраняют свое значение и для России. Исключение составляет разве что отсутствие перенаселения. Как крупная страна Россия вносит существенный вклад в планетарную экологическую ситуацию. Особо следует отметить три основные проблемы, которые на протяжении последних десятилетий никак не решаются, напротив, усугубляются.

  1. Отсутствие последовательной государственной экологической и эколого-экономической политики. На протяжении большей части XX века в России преобладали ресурсно-милитаристский тип хозяйства и командно-бюрократическая система правления, в которой главенствовали заидеологизированные технократы и военные. Богатство природных ресурсов страны в этих условиях при экстенсивном экономическом росте обернулось крайней расточительностью и низкой эффективностью их использования. Сформировалось ресурсоемкое, энергоемкое и, следовательно, природоемкое хозяйство, что привело к глубоким нарушениям природных систем и окружающей человека среды.

Современные экономические реформы в России также никак не ориентированы на улучшение экологической обстановки. В кризисной ситуации оказались ресурсосберегающие и наукоемкие отрасли. Экономика становится не только «г л у п е е» с деградацией прогрессивных отраслей, но и «г р я з н е е» с увеличением удельного веса природоэксплуатирующих секторов хозяйства.