Предмет экологии и история ее развития

СОДЕРЖАНИЕ

 

1. Предмет экологии и история ее развития.     3
2. Популяции: разнообразие, классификации и специфические

 свойства.          8

3. Свойства живого вещества.       11
4. Альтернативные источники энергии, перспективы их

использования.         13

5. Список литературы        16

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Предмет экологии и история ее развития

Предметом экологии является совокупность или структура связей между организмами и средой.

Стратегической задачей экологии считается развитие теории взаимодействия природы и общества на основе нового взгляда, рассматривающего человеческое общество как неотъемлемую часть биосферы.

Таким образом, экология становится одной из важнейших наук будущего и, «возможно, само существование человека на нашей планете будет зависеть от ее прогресса» (Ф. Дре, 1976).

К экологии часто относят большое количество смежных отраслей знаний, главным образом из области охраны окружающей среды.

История развития

До середины XIX века история развития экологии неотделима от истории развития биологии, географии, геологии, и может быть рассмотрена в рамках истории развития естествознания. Накопление эмпирических знаний происходило в течение всей истории человечества. Огромный вклад в развитие естественных наук внесли лучшие умы античности (Анаксимандр, Демокрит, Фалес, Гиппократ, Пифагор, Евклид, Архимед, Платон, Аристотель, Лукреций, Птолемей), средневекового Ближнего Востока (Ибн Сина, Ибн Рушд, Ибн Юнас). Эпоха Возрождения изменила фундаментальные воззрения в естествознании благодаря трудам Н. Коперника, Дж. Бруно, Г. Галиллея, Л. да Винчи, И. Кеплера, Р. Декарта.

Экология как наука о взаимоотношениях организма и среды могла возникнуть лишь на определенном этапе развития биологических знаний. Ее становление, как никакой другой, было тесно связано с запросами общества, с уровнем развития производительных сил, в полной мере соответствуя словам Ф. Энгельса: «...уже с самого начала возникновение и развитие наук обусловлено производством». В 1866 году впервые появился термин экология (от греч. oekos - жилище, местопребывание и logos - учение). Его ввел немецкий зоолог Эрнст Геккель в книге «Всеобщая морфология организмов» для обозначения взаимосвязи организмов в природе. По его определению, экология -это наука об отношениях организмов к окружающей их среде, к которой относятся в широком смысле все условия существования.

Позже, в другой работе Э. Геккель писал: «Под экологией мы подразумеваем науку об экономии, о домашнем быте животных организмов. Она исследует общие отношения животных как к их неорганической, так и к органической среде, их дружественные и враждебные отношения к другим животным и растениям, с которыми они вступают в прямые и непрямые контакты».

Примечательно, что впервые после публикации «Всеобщей морфологии» термин «экология» и его расшифровка как «экономия природы» в мировой научной литературе был впервые воспроизведен не в Германии, а в России уже в 1869 году, когда в Петербурге была издана небольшая книжка (179 стр.) «Учение об органических формах, основанное на теории превращения видов» под редакцией И.И. Мечникова, представляющая собой конспект двухтомной монографии Геккеля. К сожалению, в те годы никто из отечественных зоологов, фактически занимающихся изучением экологии животных, не воспользовался этим словом.

Безусловно, мысли, высказанные Геккелем в обозначении новой научной области, отразили уровень знаний по экологии, который свидетельствует, что фактов и идей по данному разделу биологии к тому времени накопилось уже много, что появилась необходимость обособления новой ветви среди биологических наук. С этого времени развитие экологии пошло чрезвычайно быстро.

Начало истории экологии прослеживается с глубокой древности, и оно тесно связано с первоначальным познанием растений, животных, условий окружающей среды и фактически совпадает с этапами развития наук ботаники и зоологии, с практическим освоением природы людьми.

Люди всегда находились в тесной зависимости от растительного и животного мира, их ресурсов и были вынуждены повседневно считаться с особенностями произрастания растений и образа жизни зверей, птиц, рыб и т.д. Безусловно, их представления об окружающей среде еще не носили научного характера и, конечно, не всегда были вполне осознанными, однако со временем именно эти представления явились источником начала экологических знаний о природе, важных для человека.

Судя по дошедшим до нас наскальным рисункам и способам культивирования растений, лова животных, обрядам, люди еще на заре становления человечества имели некоторые представления о повадках животных, образе их жизни, о сроках сбора растений, употребляемых на нужды человека, о местах произрастания растений, о способах выращивания и ухода за ними.

Отдельные сведения подобного рода можно найти в сохранившихся памятниках древнеегипетской, китайской, индийской, тибетской и персидской культур. В рукописных книгах Вавилонии, например, есть описания способов обработки земли, указывается время посева различных культурных растений, перечисляются птицы и животные, вредные для земледелия. В древнейших китайских хрониках с IV-II веков до н. э. описываются условия произрастания различных сортов культурных растений. В древнеиндийских сказаниях «Махабхарата», относимых к VI - II веками до н. э., имеются сведения о повадках и образе жизни примерно 50 животных, есть упоминание об изменениях численности и суточной жизни некоторых из них. В священной книге древних иранцев «Зендавеста» (VII-VI вв. до н. э.) как наставление советуется «беречь полезных животных, охранять огонь, храмы и воду, заботиться, чтобы не осквернялась земля нечистыми веществами, а тщательно бы обрабатывалась».

Много разных животных упоминается в Библии (I в. н. э.): крот, змея, лев, серна, шакал, олень, летучая мышь, горлица и др. Там же называется более 150 видов растений. Сведения о растениях часто сопровождаются краткими биологическими характеристиками: колючее, ядовитое, горькое, пахучее, луковичное, быстро усыхающее, дающее своей скоро разрастающейся листвой большую тень, раскидистое, срубленное дерево (дуб) продолжает жизнь молодой порослью и др. Например, в притче о плевеле и пшенице четко прослеживается хорошее знание не только ядовитости семян плевела, но и то, что это растение развивает большую корневую систему. Вырастая среди пшеницы,корни плевела переплетаются с ее корнями так, что вырывая его трудно не вырвать и саму пшеницу. Вот почему в притче говорится: «Оставьте расти вместе и то и другое до жатвы, а во время жатвы соберите прежде плевелы и свяжите их в связки, чтобы сжечь их, а пшеницу уберите в житницу».

В одном из текстов Библии приводится яркое фенологически достоверное описание прихода весны: «Вот, зима уже прошла; дождь миновал, перестал; цветы показались на земле; время пения настало, и голос горлицы слышен в стране нашей. Смоковницы распустили свои почки, и виноградные лозы, расцветая, издают благовоние».

Многие сведения о растениях и животных упоминаются в Библии в явно прикладном смысле или иносказательно (в притчах, откровениях и др.) для выражения определенных качеств у людей, отождествляя их по аналогии с какими-либо свойствами растений, животных и окружающей природы. Многое переплетается с фантастикой, но часть сведений поражает большой точностью.

Высказывания о связях организмов со средой и их зависимости от окружающих условий имеются в трудах античных философов. О них в этом плане писали Эмпедокл (V в. до н. э.), Аристотель (IV в. до н.э.) и Теофраст (Ш в. до н.э.).

Великие географические открытия, обогатившие мир сведениями о новых растениях и животных из диковинных заморских стран, способствовали развитию экологии путем конкретного, натуралистического изучения окружающего мира. Накопление и описание фактического материала - характерная черта естествознания этого периода. И хотя в суждениях о природе господствуют метафизические представления, все же в трудах многих естествоиспытателей можно найти явные свидетельства развития экологических знаний. Они выражаются в накоплении фактов о разнообразии живых организмов, их распространении, в выявлении особенностей строения растений и животных, живущих в условиях той или иной среды. Много сведений экологического характера можно найти в этот период в трудах известных ботаников: А. Цезальпина (1519-1603), Ж. Турнефора (1656-1708), Джона Рея (1623-1705) и многих других. В трудах К. Геснера (1516-1565) и У. Альдрованди (1522-1605) содержатся сведения о животных.

Примечательными для формирования экологического взгляда на природу являются труды французского естествоиспытателя Жоржа Луи Леклерка Бюффона (1707-1788), в которых много внимания уделено связям организмов со средой. Фактически он обосновывал принцип влияния среды на существование растений и животных. Работая в эпоху Великих географических открытий, он мало путешествовал сам, но обрабатывал зоогео-графические материалы, накопленные ранее и собранные его сотрудниками, уделял большое внимание влиянию внешних условий (климата, местообитания, пищи) на изменение наружных признаков у организмов каждого вида.

 

 

 

 

 

Популяции: разнообразие, классификации и специфические свойства

Популяцией в экологии называют группу особей одного вида, находящихся во взаимодействии между собой и совместно населяющих общую территорию.

Слово «популяция» происходит от латинского «популюс» – народ, население. Экологическую популяцию, таким образом, можно определить как население одного вида на определенной территории.

 

Популяции очень разнообразны. Популяции разных видов в зависимости от размера особей и длительности их жизни существуют в разном биологическом пространстве» и в разном биологическом времени. Например, два фитофага – тля и слон – занимают несопоставимые по площади пространства и длительность их жизни также несопоставима.

Для того, чтобы изучить популяцию тли, достаточно исследовать состояние ее особей на площади в несколько квадратных сантиметров; для оценки популяций одноклеточных водорослей или простейших животных зоопланктона достаточно взять пробу объемом несколько литров воды.

Но для того, чтобы изучить популяцию слона или кита, необходимо провести учеты на площади в десятки квадратных километров.

Аналогично для того, чтобы изучить как популяция изменяется во времени, наблюдения за короткоживущими и долгоживущими видами также будут проводиться в разном временном масштабе. Для мелких насекомых и планктонных водорослей достаточно оценить изменение их популяций в течение одного лета, а для того, чтобы установить закономерности популяций лосей нужно вести наблюдения десятки лет.

Таким образом, благодаря различию биологического времени и биологического пространства у разных видов их популяции изучаются на разных площадях учета и с разной продолжительностью времени наблюдений.

Классификация популяции

Экологи руководствуются различными принципами для выделения и классификации популяций как территориальных группировок в пределах вида.

Н. П. Наумов на примере млекопитающих рассматривает вид как иерархическую систему популяций различных рангов. Его классификация основывается на ландшафтно-биотопическом подходе к выделению популяционных единиц. Наиболее крупные территориальные группировки вида – подвиды, или географические расы. Система подвидов и масштабы занимаемой ими территории зависят от биологических особенностей вида. Ареалы подвидов у подвижных форм могут быть очень велики. В их пределах на территориях с однородными географическими условиями выделяются географические популяции, отличающиеся общностью приспособлений к климату и ландшафту. Они, в свою очередь, состоят из более мелких популяций, населяющих различные участки среды. К популяциям низшего ранга применяют разные наименования: экологические, биотопические, местные, локальные, элементарные и т. д. Такие популяции могут быть временными и нестабильными. Чем ниже ранг популяций, тем более тесна связь между соседними популяциями, больше степень обмена особями, менее выражены отличительные особенности. Наиболее сильны различия между группировками подвидового ранга. Они затрагивают не только физиологические и поведенческие черты отдельных особей, но и наследственно закреплены в некоторых чертах их морфологии. Связи между популяциями различных рангов обеспечивают единство вида и обогащение его наследственного фонда.

В школе академика С. С. Шварца развивается другой, историко-генетический подход к выделению природных популяций. С этой точки зрения популяции как генетическое единство можно выделять только у видов с половым размножением и перекрестным оплодотворением. Обязательным признаком популяции считается также ее способность к самостоятельному существованию на данной территории в течение неопределенно долгого времени за счет размножения, а не притока особей извне. Временные поселения разных масштабов не относятся к разряду популяций, а считаются внутрипопуляционными подразделениями. С этих позиций вид представлен не иерархическим соподчинением, а пространственной системой соседствующих популяций разных масштабов и с разной степенью связей и изоляции между ними.

С позиций В. Н. Беклемишева и его последователей популяционная структура характерна для всех видов, но при этом следует выделять разные типы популяций, используя критерии, отражающие разные стороны их взаимодействия со средой. Например, по способу размножения и степени генетической целостности популяции делятся на панмиктические (с перекрестным оплодотворением, наиболее целостные), клональные и клонально-панмиктические. Примеры популяций последнего типа можно выделить у тлей, где партеногенетические поколения сменяются половыми. По способности к самовоспроизведению различают постоянные и временные популяции. Постоянные популяции могут быть независимыми, не нуждающимися в притоке особей извне для поддержания своей численности, и полузависимыми, когда такой приток существенно повышает численность популяции, но она может сохраняться и без него. Временные популяции могут также быть различного типа. Общие их особенности в том, что собственный приплод не покрывает смертность и длительность их существования зависит от мигрантов. По размерам различают карликовые, обычные локальные и суперпопуляции. Последние занимают сплошь обширные территории и состоят из большого числа особей. Единство таких популяций в основном топографическое, так как взаимные контакты особей ослаблены расстоянием. В их пределах вычленяют субпопуляции разных масштабов.

Популяции можно классифицировать также по их пространственной и возрастной структуре, по постоянству приуроченности или смене сред обитания и другим экологическим критериям.

Территориальные границы популяций разных видов не совпадают. Наряду с видами, у которых более или менее отчетливо вычленяются локальные популяции (мышевидные грызуны и другие мелкие млекопитающие, некоторые немигрирующие насекомые, моллюски и т. п.), существуют виды с более широкими популяционными границами. Например, территория, занимаемая одной популяцией таких крупных подвижных животных, как лоси, включает множество конкретных участков с разнообразной растительностью: леса с господством различных пород, поля, луга, овраги, поймы рек и т. п. Не ограничены местными пределами популяции многих птиц, крупных млекопитающих, а также ряда мелких организмов с эффективными способами расселения.