Лекции по "Экологии"

Министерство Высшего и среднего специального образования Республики Узбекистан

Навоийский  государственный горный институт

Горный факультет

Кафедра «Безопасность  жизнедеятельности»

 

ЭКОЛОГИЯ

(краткий  курс)

 

 

 

 

 

 

 

 

Навоий – 2009

 

Настоящий краткий курс подготовлен в качестве методическог пособия для студентов бакалавриата всех направлений Навоийского государственного горного института. Работа содержит темы, предусмотренные учебный программой по Экологии, утвержденной решением Ученого Совета Навоийского государственного горного института от 28 мая 2008года (протокол № 9).

 

 

 

  

Рекомендован  к изданию решением Научно-методического Совета Навоийского государственного горного института от 5 июля 2010 года (протокол № 6 ).

 

 

 

 

 

            Автор: заведующий кафедрой «Безопасность жизнедеятельности»                   

                         кандидат биологических наук, доцент Салимов Х.В.

 

 

           

          Рецензенты: доц. кафедры «Общая биология» НавГПИ

                               кандидат биологических наук Рустамов Н.Т.

 

     Начальник  отдела мониторинга и внутреннего 

                              контроля НавГГИ доц. Урунов  И.О.

 

 

 

 

 

 

 

1 – тема

 

 Введение  в экологию

 

План  темы:

 

1.1.  Экология, её предмет и задачи

 

1.2.  Связь экологии с другими науками

 

1.3.  Разделы и подразделы экологии

 

1.4.  Экологические задачи в условиях  научно-   

        технического прогресса

 

 

 

 

 

1.1. Экология, её предмет и задачи

Экология своими корнями доходит до глубины истории  развития человечества. В IV веке до нашей эры греческие ученые Аристотель и  его ученик Теофраст собрали некоторые материалы по экологии животных и растений. Однако,  термин «экология» впервые применен немецким ученым Э. Геккелем в 1866 г. в его книге «Всеобщая морфология организмов». Экология, как представил Э.Геккель, наука о взаимосвязанности и взаимодействии организмов со средой обитания. Однако, дальнейшее развитие науки дополнило понятие об экологии.

Биологические макросистемы – это популяции  и биоценозы.

Популяция – это совокупность взаимосвязанных  особей одного вида, обитающих в  пределах одной ограниченной территории.

Биоценоз  – это совокупность любых взаимосвязанных  организмов, занимающих одну определенную территорию. В состав биоценоза входят растения, животные и микроорганизмы.

 

 

Предмет экологии – биологические макросистемы  и их динамика во времени и в пространстве.

Задачи экологии  – оберегать жизнь на Земле. Для решения этой задачи С.С. Шварцем предложено экологическое нормирование среды. Экологическое нормирование среды – это установление предельно-допустимой концентрации (ПДК) вредных веществ в окружающей среде.

1.1.1. Развитие экологии. В историческом развитии экологии внесли свой вклад много ученых мира. Если Геккеля можно считать праотцом новой науки, то английский естествоиспытатель Чарльз Дарвин обосновав эволюционную теорию, заложил биологический фундамент, на котором строилось экологическое знание. Английский ученый Чарльз Эльтон обосновал теорию «популяционная экология», ввел понятия «экологическая ниша» и «пирамиды чисел», Альфред Тенсли разработал теорию «экосистемы». Немецкий гидробиолог Карл Мёбиус ввел в экологию понятия о «биоценозе» и тем самым заложил основы важного направления в экологии  – «биоценологии».

Огромное влияние  на развитие экологии оказали работы русского геохимика В.И.Вернадского, который разработал теорию «биогеохимии», ставшая основой для современного учения о биосфере. Появление учения о биосфере стало новой вехой в изучении взаимодействия и взаимоотношений между косной и живой природой, между человеком и окружающей его средой. Русский лесовод В.Н. Сукачев сформулировал понятие биогеоценоза и тем самым заложил основу новому направлению в экологии – биогеоценологию.

Вопросы экологии нашли свое отражение также в  работах среднеазиатских ученых-мыслителей – Харезмий, Фарабий, Беруний, Ибн Сино, Бабур и узбекских ученых – Коровина, Попова, Кашкарова, Захидова, Гранитова, Яхонтова, Сагитова, Богданова и других.

1.2. Связь экологии с другими науками

Экология –  наука биологическая. Это, прежде всего в системе «организм – среда» определяющим компонентом является организм, как наиболее сложная составляющая система. В то же время состояние этого компонента зависит от  факторов среды. А факторы среды являются объектами изучения наук о Земле. Практические задачи экологии решаются инженерными и химико-технологическими методами. С этой точки зрения она связана и с техническими дисциплинами. Экология, как формулирует  Л.И. Цветкова  (1999) в учебнике по экологии для технических вузов, хотя и развивалась в почве биологии, ныне она превратилась в интегральную науку, и выполняет функции связывающего моста между естественными, техническими и гуманитарными науками.

Примеры:

Связь с философией – сохранение экологического баланса, построенный на основу взаимодействия, используя при этом принцип диалектического единства всех предметов и явлений (первый Закон Коммонера – все связано со всем);

Связь с математикой – численные показатели популяций и биоценозов, математическое моделирование выбросов в среду и т.п.

Связь с физикой – изучение воздействия солнечной радиации и электромагнитных волн на организмы.

Связь с химией – изучение круговорот химических веществ в природе.

Связь с правоведением – определение правовых основ природопользования.

1.3. Разделы и подразделы экологии

Экология –  наука  многоотраслевая. Особенно в  последнее время появляются все  новые и новые ветви (молекулярная экология, генная экология, экология космоса  и т.п.).

Суммируя сведений источников можно сказать, что экология состоит из 4-х разделов, включающих множества подразделов. Это – общая экология, глобальная экология, региональная экология и эволюционная экология.

   Общая экология в свою очередь подразделяется на факториаль-ную экологию (аутэкология – гр. autos - сам), популяционную экологию (синэкология – гр. syn - вместе) и биогеоценологию.

Факториальная экология изучает воздействие факторов среды на организм. Эти факторы называются экологическими факторами. Экологические факторы весьма разнообразны и делятся в основном на 2 группы: биотические факторы (гр. biotikos-живой) – факторы живой природы, т.е. взаимодействие живых организмов; абиотические факторы (a, an… - начальная часть слова со значением отрицания) – факторы неживой природы.

Совместное  воздействие этих трёх факторов определяет условия существования организма (северные и южные организмы –  почему они живут там, где они  живут?).

По отношению  степени адаптации к факторам среды организмы делятся на разные экологические группы: Напр., по отношению к влажности: гидрофилы, гигрофилы, мезофилы, ксерофилы, к свету- фотофилы, фотофобы, к температуре - термофилы, криофилы и т.п.

Фактор  влажности. Химические и физические условия среды во многом зависят от фактора влажности. Вода является составляющим для всех организмов. Жизненно важные процессы протекают только жидкой среде в участии воды. Вода является средой обитания многих организмов, которых объединяют в экологическую группу гидробионтов.

Световой  фактор. Световой фактор – это есть солнечная радиация, которая является источником энергии для всех организмов. На поверхности Солнца +500^оС, годовое поступление на 1 га. площади 9 млрд.кал. Почти половина солнечной радиации является видимый свет (длиной волн 0,40-0,076 мкм), 50% инфракрасные, 1% ультрафиолетовые, остальные – радиоактивные.

Воздействие каждого  отдельно взятого светового фактора  на организм в зависимости от длины  волн разный: например, УФ длиной волн – 0,25-0,30 мкм участвует в образование  в организме витамина «Д», 0,20-0,30 – губительно для микроорганизмов, а 0,38-0,40 мкм – участвует в процессе фотосинтеза.

Упрощённая  формула фотосинтеза:

                  

Для фотосинтеза  растения израсходуют всего 0,1-0,3% ультрафиоле-товых лучей и при этом образуют до 190 млрд. т органическое вещество.

2. Популяционная экология изучает формирование и динамику популяций. Знание популяционной экологии даст возможность управлению популяциями, что важно развитию цивилизации.

3. Биогеоценология изучает жизнь биогеоценозов. Биогеоценоз – однородный по биотическим и абиотическим факторам часть биосферы (участок Земли). Он состоит из биоценоза (гр.bios – жизнь, koinos – общий) и биотопа (гр.topos – место). Его биотическая часть слагается из растений (фитоценоз), животных (зооценоз) и микроорганизмов (микробоценоз).  В биогеоценозе беспрерывно протекает естественный круговорот химических веществ между организмами и средой их обитания, благодаря чего обеспечивается жизнь на Земле.

 Глобальная экология – раздел экологии, изучающая биосферу в целом. Главная ее задача – слежение за происходящими антропогенными изменениями на Земле.

 Региональная экология – раздел экологии, изучающая эколог. состояние отдельных районов. Она подразделяется на экологию городов, агроэкологию и промышленную экологию. В последнее время от промышленной экологии отделялась инженерная экология.

     Эволюционная экология – раздел экологии, изучающая приспособление организмов к изменяющимся условиям среды за долгий эволюционный процесс. Подраздел эволюционной экологии Палеоэкология изучает образ жизни организмов в прошлые эпоха.

1.4. Экологические  задачи в условиях научно-технического  прогресса

Человечество  за всю жизнь стремится улучшить свои условия существования, для  чего оно интенсивно ведет хозяйствование. Это чревато последствиями истощения природных ресурсов и усиления загрязнения внешней среды. В этой связи перед ним возникла задача обеспечить развитие цивилизации, сохраняя экологический баланс в среде. Решение этой специалисты видят в торможение демографического прогресса на Земле, приостановление роста промышленного производства, выделение больше средств на охрану окружающей среды и т.п. Не отрицая эти сказанные, для решения задач необходимо принять и  следующие меры:

1) используя математические модели экологии в размещении предприятий необходимо учесть возможные его последствия для окружающей среды;

2)  в составлении  законодательных документов учесть  антропоген-ную нагрузку на экосистем;

3) предвидеть  возможные антропогенные изменения в природе, слежение её состояния методом биоиндикации и ведением экологического мониторинга;

4)   восстановление  разрушенных экосистем;

5) сохранение  ненарушенных экосистем в качестве  эталона;

6)  технологические,  инженерные и проектные работы выполнить с учетом исключения загрязнения окружающей среды. Выполнение данной задачи предусматривает внедрение малоотходной технологии, обезвреживание и утилизации отходов, использование экологически чистых энергоресурсов, переход от сервотехнологии к экотехнологию.

 

Резюме

Экология –  наука о взаимосвязях организмов на уровне биологических макросистем  и их взаимосвязях со средой обитания. Она,  хотя и развивалась в почве  биологии, ныне интегрирует научные  достижения других наук.

                       

1. Что за наука  экология?

2. Ученые, вносившие  лепту в развитии экологии

3. Какие разделы  и подразделы экологии?

4. Как группируются  экологические факторы?

5. Каких экологических  групп живых организмов знаете?

6. Какие экологические  задачи стоят перед человечеством в условиях

    научно-технического  прогресса?

 

Основная литература

Гарин В.М. и др.  Экология для технических вузов. Ростов-на-Дону: Феникс, 2003 – 384 c.

Николайкин Н.И. и др. Экология. М.: Дрофа, 2005 – 622 с.

Розанов С.И. Общая экология. Санкт-Петербург-Москва-Краснодар: Лань, 2005 – 288 с.

Чернова Н.М., Былова А.М.  Экология. М.: Просвещение, 1988 – 271 с.

 

Дополнительная литература

Андреева Т.А.  Экология в вопросах и ответах. М.: Проспект, 2007 – 179 с.

Андерсон Дж.М. Экология и науки об окружающей среде: биосфера, экосистемы, человек. Ленинград, 1985

Банников А.Г. и др.  Основы экологии и охрана окружающей среды. М.: Колос, 1999 – 303 с.

Валуконис Г.Ю., Мурадов  Ш.О.  Основы экологии. Т. 1. Общая экология. Кн.1. Тошкент: Меҳнат, 2001 – 326 с.

Дёжкин В.  Беседы об экологии. М.: Молодая гвардия, 1979 – 185 с.

Зайцев В.А. и др.  Промышленная экология. М.: Химия, 1988

Лосев А.В, Провадкин Г.Г.  Социальная экология. М.: Владос, 1998 – 310 с.

Маврищев В.В.  Общая экология (Курс лекций). Минск: Новое знание, 2005 – 298 с.

Мурадов Ш.О. и др.Экология //Умумий экология//.Қарши, 2005 –120 c.

Никитин Д.П., Новиков Ю.В.  Окружающая среда и человек. М.: Высшая школа, 1980 – 423 с.