Экология. Лекции

Экология

                                                      Пронина Екатерина  Львовна 

Экология  как наука и история её развития.

1. Предмет экологии, её структура, задачи экологии
2. История развития экологии, как науки
3. Значение экологического образования в наше время

Экология (греч. oikos – дом, жилище, logos - обучение) – наука, изучающая условия существования живых организмов, их взаимосвязи и связи со средой. Предметом экологии является совокупность или структура связей между  организмами и средой. Главный объект изучения экологии – экосистемы, представляющие собой единые природные комплексы, образованные живыми организмами и средой их обитания. В область компетенции экологии входит изучение отдельных видов организмов (организменный уровень), популяций (популяционно-видовой уровень), биотических сообществ (биоценологический) и биосферы (биосферный уровень).

Общая экология – наука, которая изучает  общие закономерности взаимоотношений  любых живых существ, включая  человека, как биологический вид. В состав общей экологии входят:

      Аутэкология исследует индивидуальные связи  отдельного организма с окружающей средой.

      Популяционная экология/демоэкология изучает структуру  и динамику популяций отдельных  видов

      Синэкология/биоценология – наука, изучающая взаимоотношение  популяций, сообществ и экосистем  со средой

Главная цель всех этих направлений – изучение проблем выживания живых существ  в окружающей среде.

Задачи  общей экологии:

      Изучить закономерности адаптации организмов и их сообществ к окружающей среде, саморегуляции, устойчивость экосистем  и биосферы в целом.

Понятие о биосфере. Области распространения  жизни.

1. Живое вещество биосферы. Теоретические пределы и практические границы распространения жизни
2. Эволюция представлений о единой картине жизни
3. Космологический смысл учений Вернадского

Биосфера  – область распространения жизни, включающая наряду с организмами  среду их обитания. Биосфера в планетарном  смысле – часть геологической  оболочки земли, включающая верхнюю часть литосферы, всю гидросферу и нижнюю часть атмосферы, в которой существует жизнь

Поле  устойчивости жизни определяет область, в которой жизнь может достигнуть полного развития. Оно не имеет  определенных строгих границ. Характерным  свойством живого вещества является его изменчивость, его способность  приспосабливаться к условиям внешней  среды. В поле устойчивости жизни  выделяется 2 поля:

1. Гравитационное поле – поле крупных организмов
2. Поле молекулярных сил – поле мельчайших организмов

При выделении  границ распространения жизни различаются  условия, которые выдерживает жизни, не прекращая всех своих функций.

1. Условия, при которых организм хотя и страдает, но выживает
2. Условия, при которых организм может давать потомство, т.е. увеличивать живую массу, тем самым, увеличивая действенную энергию планеты.

Самая высокая температура, при которой  могут жить некоторые гетеротрофные  существа, особо латентной формы, приближается к 140 С. Во влажной среде  споры микробов живут до 120 С, а  в сухой до 180 С. Споры некоторых  бактерий выживают при температуры -252 С. Таким образом интервал 433 С  является предельным тепловым полем  на данное время, в котором в течение  некоторого времени могут находиться без гибели и разрушения некоторые  формы жизни.

Пределы давления динамического поля жизни  довольно широкие. Например, плесневые  грибы, бактерии, дрожжи выдерживают  давление до 3000 атмосфер без всякого  изменения своих свойств. Дрожжи выдерживают до 8000 атмосфер. Латентные  формы жизни могут сохраняться  долгое время в безвоздушном пространстве, т.е. при давлениях равных нескольким тысячным долям атмосфер.

В основе всего строения биосферы лежит значение световых волн определенной длины, при  отсутствии которого зеленые организмы  умирают, а гетеротрофные организмы(некоторые  из них) могут жить в полной темноте.

Огромна область химических изменений, которые  выдерживает жизнь.

рН 0 – 7 – кислая среда

рН 8 – 14 – щелочная среда

Для проявления жизни огромное значение имеет фаза среды, сохраняться в латентном  состоянии жизнь может в среде  всякой фазы: жидкой, твердой, газообразной и в безвоздушном пространстве.

Фактические границы живого в биосфере

Земная  оболочка, в которой наблюдается  живое вещество, всецело отвечает полю существования жизни. Для выделения  границы жизни  достаточно определить верхний и нижний пределы. Верхний  предел обуславливается энергией солнца, присутствие которой исключает жизнь. Нижний предел связан с достижением высокой температуры, ставящей предел жизни.

Эволюция  представлений о единой картине  жизни

В России в 19 веке в обществе возникает своеобразное умонастроение называемое русским  космизмом.

Человек как биологический вид

Человек – высшая ступень развития живых  организмов на Земле, биосоциальное  существо, генетически связанное  с другими живыми организмами, но выделившееся из них, благодаря способности  производить орудия труда, обладающее членораздельной речью и сознанием, творческой активностью и нравственным самосознанием. Биосоциальная природа  человека выражается в том, что в  его жизнь входят как биологические, так и социальные элементы.

Социальная  адаптация – приведение межиндивидуального и группового поведения в соответствии с господствующими в данном обществе нормами и ценностями путем усвоения знаний об этом обществе

Биологическая адаптация человека стремится сохранить  не только его биологические, но и  социальные функции, при возрастающем значении вторых

Человек – один из видов животного царства  со сложной социальной организацией и трудовой деятельностью в значительной мере, делающую малозаметными биологические, в том числе этологические (первично-поведенческие) свойства организма. Человек – составная  часть живого и он не может существовать в естественных условиях, вне биосферы и живого вещества определенного  эволюционного типа. Человек относится  к семейству гоминид, род человек, вид homo sapiens. Этот вид разделяется на подвиды:

1. Неандерталец
2. Человек современный

Примерно 10к лет назад человек стал строить  собственную экологическую систему, т.е. он создает сельское хозяйство. Способность человека мыслить, создание орудий труда позволили ему преодолевать действия обычных абиотических и  биотических, в том числе и  лимитирующих, факторов. Но, тем не менее он не победил их на все 100%

Генетическая  программа у человека записана в  молекулах ДНК, определяет его как  биологический вид и представляет собой самый драгоценный из природных  ресурсов. ДНК человека вовлекается, фактически, в такие же генетические процессы, как и у всех остальных  животных, а именно – мутационный  процесс, миграции генов, дрейф генов  и естественный отбор

Генофонд  – совокупность генов населения, обитающего на конкретной, исторически  сложившейся территории. Различные  социальные условия приводят к формированию людей определенного генотипа, обеспечивающего  человеку жизнь. Дальнейшие судьбы генов  зависят от самого человека и общества. Тема генофонда в её общественном звучании - это, по существу, тема экологии общества, включая экологию духа, культуры общественных отношений в природе и истории.

В городской  среде действуют зонально-географические условия, в которых идет формирование зональных адаптивных типов человека, а именно – тропический, пустынный, высокогорный, континентальный, умеренный, арктический.

Человек, в отличие от животных, поставил вид в условия широчайшей экологической  ниши, характеризующейся общей направленностью  адаптации. Освоение человеком огромного  числа экологических ниш в  природе стало возможным не только благодаря созданию искусственной  среды, но и потому, что это привело  к процессам «самонастройки»  его организма к изменениям среды. Это свидетельствует о возможности  выживания человека в новых условиях. Для этого человек вынужден вырабатывать у себя прежние навыки – деадаптироваться

Реадаптация – адаптация ставшая для человека новым условием.

Популяция человека, т.е. популяция особого  вида homo sapiens, обладает теми же свойствами, что и популяция животного, но характер и форма их проявлений значительно отличаются вследствие действия социума. Все люди на Земле образуют популяционную систему, которая называется человечество. Рост этой популяции ограничен доступными природными ресурсами и условиями жизни, а так же социально-экономическими и генетическими механизмами

Динамику  роста народонаселения изучает  наука демография. Демографические  расчеты позволяют оцени возрастную структуру населения, причини изменения  численности в прошлом и прогнозировать изменения на будущее. Данные по возрастному  составу населения представляются в виде возрастных пирамид. Возрастная пирамида отражает структуру населения  данной местности или государства  в целом и содержит в себе информацию о численности каждой возрастной категории людей, о характере  роста населения, о позитивном или  негативном влиянии условий жизни.

Майкус 200 лет назад доказал, что рост населения происходит в геометрической прогрессии, а количество сельхоз  продуктов увеличивается в арифметической прогрессии. Он считал, что, если не прекратится  бесконтрольное деторождение, нищета и голод будут неизбежны, а  с повышением численности и ростом плотности населения начнут регулировать численность человеческой популяции  эпидемии инфекционных болезней, т.е. факторы, зависящие от плотности населения. По прогнозам демографов, уже к  середине 21 века численность населения  на Земле достигнет предельной биологической  емкости человеческой популяции  12-15 млрд. человек и вступят в силу факторы естественной регуляции, среди которых важнейшими могут стать истощение доступных человечеству ресурсов, а прежние инфекционные заболевания заменят ВИЧ-инфекции, рак и т.д.

Природные ресурсы Земли, как  лимитирующий фактор выживания человека

Природные (естественные) ресурсы – природные  объекты и явления, т.е. различные  тела и силы природы, которые человек  использует для создания материальных благ, обеспечивающих не только поддержание существования человечества, но и постепенное повышение качества жизни

Классификация

По источникам происхождения:

1. Биологические – все живые компоненты биосферы
2. Минеральные – все пригодные для употребления вещественные составляющие литосферы, используемые в хозяйстве, как минеральное сырье, так и источники энергии. Если сырье используется как топливо и одновременно как источник энергии, то его называют топливно-энергетическим ресурсом
3. Энергетические – совокупность энергии солнца и космоса, атомно-энергетических, топливно-энергетических, термальных и других источников энергии

По использованию  в производстве:

1. Земельный фонд – все земли в пределах страны и мира, входящие по своему назначению в следующие категории:
1. сельскохозяйственные
2. населенных пунктов
3. земли занятые промышленностью
4. и т.д.
2. Лесной фонд – часть земельного фонда, на которой произрастает или может произрастать лес
3. Водные ресурсы – количество подземных и поверхностных вод, которые могут быть использованы для различных целей в хозяйстве
4. Гидроэнергетические ресурсы – ресурсы, которые может дать река, приливно-отливная деятельность океана и т.д.
5. Ресурсы фауны – может использовать человек, не нарушая природного равновесия
6. Полезные ископаемы – рудные, нерудные, топливно-энергетические ресурсы – скопление минералов в земной коре, которое может использоваться в хозяйстве.

По степени  истощяемости

Истощение природных ресурсов с экологических  позиций – несоответствие между  безопасными нормами изъятия  природного ресурса из природных  систем и недр и потребностями  человечества

1. Неисчерпаемые – солнечная энергия и вызванные ею природные силы
2. Исчерпаемые – имеют количественные ограничения. Делятся на:
1. Возобновимые
2. Невозобновимые – топливо, железная руда и другие руды