Возникновение, предмет и задачи экологии как науки

Современная экология — это быстро развивающаяся наука, характеризующаяся своим кругом проблем, своей теорией и своей методологией. Сложная структура экологии определяется тем, что объекты ее относятся к очень разным уровням организации: от целой биосферы и крупных экосистем до популяций, причем популяция нередко рассматривается как совокупность отдельных особей.

Масштабы пространства и времени, в которых происходят изменения этих

объектов, и которые должны быть охвачены исследованиями, также варьируют чрезвычайно широко: от тысяч километров до метров и сантиметров, от тысячелетий до недель и суток. В 1970-е гг. формируется экология человека. По мере давления на окружающую среду возрастает практическое значение экологии, ее проблемами широко интересуются философы и социологи.

 

 

 

 

ГЛАВА 2. ПРЕДМЕТ ИЗУЧЕНИЯ ЭКОЛОГИИ

 

Экология - это наука, которая занимается изучением условий существования живых организмов и полной взаимосвязи между средой и организмами. С самого начала экология развивалась как отдельная составная отрасль биологической науки в очень тесной связи с иными естественными науками - физикой, химией, географией, геологией, математикой.

Государство вкладывает огромные деньги в охрану природы, финансовые группы предлагают обеспечение контракта компаниям, которые эту функцию выполняют, но нельзя охранять природу, использовать ее, абсолютно не зная, как она устроена, а также по каким законам она развивается и существует, как реагирует на различные воздействия человека, какие допустимые нагрузки на природные системы позволяет себе общество для того, чтобы их не разрушить. Все это представляет своеобразный предмет экологии.

Необходимо знать, что главным предметом экологии есть структура или совокупность связей между средой и организмами.

Основный объект изучения в экологии - это отдельные экосистемы, то есть единые природные комплексы, которые были образованы средой обитания и живыми организмами. Кроме этого, в сферу ее компетенции также входит изучение видов организмов (так называемый организменный уровень), их популяции, то есть совокупностей особей единого вида (так называемый популяционно-видовой уровень) и в целом биосферы (особый биосферный уровень). Главной, традиционной частью экологии как отдельной биологической науки есть общая экология, изучающая общие закономерности взаимоотношений отдельных живых организмов и среды (включая и самого человека как биологического существа).

В составе экологии принято выделять такие главные разделы:

• аутэкологию, которая исследует индивидуальные связи отдельного организма со всей окружающей средой;
• популяционную экологию, главной задачей которой является изучение динамики и структуры популяций отдельных видов. Популяционную экологию принято также рассматривать и как отдельный раздел аутэкологии;
• синэкологию (биоценологию), которая занимается изучением взаимоотношений сообществ, популяций, а также экосистем со средой.

Для всех направлений самым главным есть изучение выживания в окружающей среде живых существ и, естественно, перед ними стоят задачи исключительно биологического свойства - выучить различные закономерности адаптации организмов к определенной окружающей среде, саморегуляцию, а также устойчивость биосферы и экосистем.

В современном обществе под влиянием средств массовой информации, экология часто трактуется как сугубо прикладное знание о состоянии среды обитания человека, и даже — как само это состояние (отсюда такие нелепые выражения как «плохая экология» того или иного района, «экологически чистые» продукты или товары). Хотя проблемы качества среды для человека, безусловно, имеют очень важное практическое значение, а решение их невозможно без знания экологии, круг задач этой науки гораздо более широкий. В своих работах специалисты-экологи стараются понять, как устроена биосфера, какова роль организмов в круговороте различных химических элементов и процессах трансформации энергии, как разные организмы взаимосвязаны между собой и со средой своего обитания, что определяет распределение организмов в пространстве и изменение их численности во времени. Поскольку объекты экологии — это, как правило, совокупности организмов или даже комплексы, включающие наряду с организмами неживые объекты, ее определяют иногда как науку о надорганизменных уровнях организации жизни (популяциях, сообществах, экосистемах и биосфере), или как науку о живом облике биосферы.

 

 

 

 

ГЛАВА 3. ЗАДАЧИ И МЕТОДЫ НАУКИ ЭКОЛОГИИ

3.1 Задачи экологии

 

Задачи экологии меняются в зависимости от изучаемого уровня организации живой материи. 

Популяционная экология исследует закономерности динамики численности и структуры популяций, а также процессы взаимодействий (конкуренция, хищничество) между популяциями разных видов.

В задачи экологии сообществ (биоценологии) входит изучение закономерностей организации различных сообществ, или биоценозов, их структуры и функционирования (круговорот веществ и трансформация энергии в цепях питания).

Главная же теоретическая и практическая задача экологии — раскрыть общие закономерности организации жизни и на этой основе разработать принципы рационального использования природных ресурсов в условиях все возрастающего влияния человека на биосферу.

Взаимодействие человеческого общества и природы стало одной из важнейших проблем современности, поскольку положение, которое складывается в отношениях человека с природой, часто становится критическим: исчерпываются запасы пресной воды и полезных ископаемых (нефти, газа, цветных металлов и др.), ухудшается состояние почв, водного и воздушного бассейнов, происходит опустынивание огромных территорий, усложняется борьба с болезнями и вредителями сельскохозяйственных культур. Антропогенные изменения затронули практически все экосистемы планеты, газовый состав атмосферы, энергетический баланс Земли. Это означает, что деятельность человека вступила в противоречие с природой, в результате чего во многих районах мира нарушилось ее динамическое равновесие.

Для решения этих глобальных проблем и прежде всего проблемы интенсификации и рационального использования, сохранения и воспроизводства ресурсов биосферы экология объединяет в научном поиске усилия ботаников, зоологов и микробиологов, придает эволюционному учению, генетике, биохимии и биофизике их истинную универсальность.

В круг проблем экологии включены также вопросы экологического воспитания и просвещения, морально-этические, философские и даже правовые вопросы. Следовательно, экология становится наукой не только биологической, но и социальной.

 

3.2 Методы экологических  исследований.

Полевые, лабораторные и экспериментальные исследования. Экология имеет свою специфику: объектом её исследования служат не единичные особи, а группы особей, популяции (в целом или частично) и их сообщества, т.е. биологические макросистемы. Многообразие связей, формирующихся на уровне биологических макросистем, обусловливает разнообразие методов экологических исследований. Для эколога первостепенное значение имеют полевые исследования, т.е. изучение популяций видов и их сообществ в естественной обстановке, непосредственно в природе. При этом обычно используются методы физиологии, биохимии, анатомии, систематики и других биологических, да и не только биологических наук. Наиболее тесно экологические исследования связаны с физиологическими. Однако между ними имеется принципиальная разница. Физиология изучает функции организма и процессы, протекающие в нём, а также влияние на эти процессы различных факторов. Экология же, используя физиологические методы, рассматривает реакции организма как единого целого на констелляцию внешних факторов, т.е. на совместное воздействие этих факторов при строгом учёте сезонной цикличности жизнедеятельности организма и внутрипопуляционной разнородности.

Полевые методы позволяют установить результат влияния на организм или популяцию определённого комплекса факторов, выяснить общую картину развития и жизнедеятельности вида в конкретных условиях. Однако наблюдения не могут дать вполне точного ответа, например, на вопрос, какой же из факторов среды определяет характер жизнедеятельности особи, вида, популяции или сообщества. На этот вопрос можно ответить только с помощью эксперимента, задачей которого является выяснение причин наблюдаемых в природе отношений. В связи с этим экологический эксперимент, как правило, носит аналитический характер. Экспериментальные методы позволяют проанализировать влияние на развитие организма отдельных факторов в искусственно созданных условиях и таким образом изучить всё разнообразие экологических механизмов, обусловливающих его нормальную жизнедеятельность. На основе результатов аналитического эксперимента можно организовать новые полевые наблюдения или лабораторные эксперименты. Выводы, полученные в лабораторном эксперименте, требуют обязательной проверки в природе. Это даёт возможность глубже понять естественные экологические отношения популяций и сообществ. Эксперимент в природе отличается от наблюдения тем, что организмы искусственно ставятся в условия, при которых можно строго дозировать тот или иной фактор и точнее, чем при наблюдении, оценить его влияние.

Эксперимент может носить и самостоятельный характер. Например, результаты изучения экологических связей насекомых дают возможность установить факторы, влияющие на скорость развития, плодовитость, выживаемость ряда вредителей (температура, влажность, пища). В экологическом эксперименте трудно воспроизвести весь комплекс природных условий, но изучить влияние отдельных факторов на вид, популяцию или сообщество вполне возможно. Примером экологических экспериментов широких масштабов могут служить исследования, проводимые при создании лесозащитных полос, при мелиоративных и различных сельскохозяйственных работах. Знание при этом конкретных экологических особенностей многих растений, животных и микроорганизмов позволяет управлять деятельностью тех или иных вредных или полезных организмов. В современных условиях экологические исследования играют существенную роль в решении ряда теоретических и практических задач. Динамика численности организмов, сезонное развитие, расселение и акклиматизация полезных и вредных видов, прогнозы размножения и распространения – вот основные в настоящее время экологические проблемы. Разработка их требует рационального сочетания полевых, лабораторных и экспериментальных исследований, которые должны взаимно дополнять и контролировать друг друга.

Математические методы и моделирование. При экологическом исследовании, которое обычно поводится на определённом количестве особей, изучаются природные явления во всём их разнообразии: общие закономерности, присущие макросистеме, её реакции на изменение условий существования и др. Но каждая особь, индивидуум неодинаковы, отличны друг от друга. Кроме того, выбор особи из всей популяции носит случайный характер. И лишь применение методов математической статистики даёт возможность по случайному набору различных вариантов определить достоверность тех или иных результатов (степень отклонения их от нормы, случайные отклонения или закономерности) и получить объективное представление о всей популяции. Однако как только было установлено, что все биологические системы, в том числе и надорганизменные макросистемы, обладают способностью к саморегуляции, ограничиваться методами математической статистики стало невозможно. Поэтому в современной экологии широко применяются методы теории информации и кибернетики, тесно связанные с такими областями математики, как теория вероятности, математическая логика, дифференциальные и интегральные исчисления, теория чисел, матричная алгебра.

В последнее время широкое распространение получило моделирование биологических явлений, т.е. воспроизведение в искусственных системах различных процессов, свойственных живой природе. Так, в «модельных условиях» были осуществлены многие реакции, протекающие в растении при фотосинтезе. Примером биологических моделей может служить и аппарат искусственного кровообращения, искусственная почка, искусственные лёгкие, протезы, управляемые биотоками мышц, и др. В различных областях биологии широко применяются так называемые живые модели. Несмотря на то что различные организмы отличаются друг от друга сложностью структуры и функции, многие биологические процессы у них протекают практически одинаково. Поэтому изучать их удобно на более простых существах. Они то и становятся живыми моделями. В качестве примера можно привести зоохлореллу, которая служит моделью для изучения обмена веществ; моделью для исследования внутриклеточных процессов являются гигантские растительные и животные клетки и т.д. Основной задачей биологического моделирования является экспериментальная проверка гипотез относительно структуры и функции биологических систем. сущность этого метода заключается в том, что вместе с оригиналом, т.е. с какой-то реальной системой, изучается его искусственно созданное подобие – модель. В сравнении с оригиналом модель обычно упрощена, но свойства их сходны. В противном случае полученные результаты могут оказаться недостоверными, не свойственными оригиналу.

 

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

 

Экология во времена Э.Г. Геккеля являлась структурной частью биологии, теперь же она выделилась в современную обособленную дисциплину. Она, как и ее предмет изучения - биосфера, состоит условно из направлений, разделов, соответствующих различным природным структурам. Природа, биосфера - единственная, сложнейшая, многокомпонентная система с множеством связей между ее компонентами. Для понимания ее строения и функций, люди создали разные науки - химические, биологические, физические, математические, социальные, с помощью которых изучают различные объекты природы - живые, неживые разных уровней сложности - от атомно-молекулярного до социального. Но каждая отдельная наука в одиночку не способна полно, однозначно объяснить природу. Наиболее полно откражает биосферу как целостную систему - экология, которая соединила в себе все современные науки, знания о природныхро природу.

К середине ХХ века доминировал технократический оптимизм, когда казалось, что могущество людей безгранично. В конце этого столетия возникли другие представления - экологический пессимизм, когда стало казаться, что экологическая катастрофа неизбежна. Но есть и третий, современный путь - экологического паритета общества с природой, основу которого составляют экологическое образование и воспитание, экологическая культура. Развитие современной цивилизации, ее дальнейшее существование станет невозможным без признания паритетных отношений с биосферой.

Для предотвращения экологического кризиса требуется высокое экологическое сознание каждого человека. Как писал ВИ Вернадский, мы должны пересмотреть все основы нашей жизни в отношениях к природе, ее живой части и - биосферы, а следовательно, и к самим себе. Не сделав этого, человечество будет обречено на такие эволюционные изменения, которые станут не совместимыми с его дальнейшим существованием. Биосфера, система, которая способна сама регулировать природные процессы. Только рационально пользуясь своим умом, а значит ноосферного принципами, человечество сможет долго сосуществовать с биосферой. Именно этому учит экология, и без воплощения экологических принципов и законов дальнейшее развитие человечества может стать невозможным. Именно поэтому современная экология является важной науков в целом, и учебной дисциплиной в частности.

 

 

 

 

 

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

 

1. Вернадский В.И. Биосфера: Избранные труды по биологии - М: Наука, 2007г. - 351 с.
2. Голубец М.А. Биотическая разнообразие и научные подходы к ее сохранения - Саратов: Лига Пресс, 2005г - 83 с.
3. Данилов-Данильян В.И., Экологический вызов и устойчивое развитие - М: Прогресс-Традиция, 2004 - 416 с.
4. Кучерявый В.П. Экология - М.: Мир, 2006 - 493 с.
5. Кучерявый В.П. Урбоэкология - М.: Мир, 2004 - 440 с.
6. Шилов И.А. Экология. М.: Высшая школа, 2003г, 113 с.
7. Акимова Т. А. Экология: человек — экономика — биота — среда. - Москва: ЮНИТИ, 2006.
8. Иванов С.Д. Химия антропогенного загрязнения биосферы и экология. - Пенза: Изд-во ПГУАС, 2006.
9. Зайнуллин А. И. Разум. Экология. Вселенная. - Москва: ВНИИОЭНГ, 2006.
10. Экология человека: концепция факторов риска, экологической безопасности и управления рисками. - Пенза: МНИЦ ПГСХА, 2006.
11. Башкин В. Н. Управление экологическим риском. - М.: Науч. мир, 2005.