Классическое содержание экологии как науки о взаимодействиях в системе "организм - среда"

12

СОДЕРЖАНИЕ

Важнейшие глобальные проблемы

Междисциплинарный подход

Содержание экологии как фундаментального подразделения биологии

Уровни организации живого - объекты изучения биологии, экологии и физической географии

1. Важнейшие глобальные проблемы

В современном сложном, многообразном, динамичном, полном противоречивых тенденций мире проблем окружающей среды (экологические проблемы) приобрели глобальный масштаб. Они затрагивают самые основы цивилизации и во многом предопределяют возможности выживания человечества.

К числу важнейших глобальных проблем относятся:

- рост численности населения Земли;

- обеспечение растущего населения продовольствием;

- защита здоровья людей от особо опасных заболеваний и негативных последствий научно-технического прогресса;

- обеспечение растущих потребностей мирового хозяйства в энергии и природных ресурсах;

- охрана природной среды от разрушительного антропогенного воздействия.

Рассмотрим некоторые из этих проблем подробнее.

1) Загрязнение атмосферы влечет за собой угрозу и опасность парникового эффекта. Загрязнение атмосферы способствует снижению ее прозрачности и, естественно, уменьшению излучения энергии с поверхности Земли, т.е., температура повышается. Потепление вызывает расширение зоны засушливого климата; таяние многолетних льдов и, следовательно, повышение уровня воды в океанах, а это способствует большему затоплению территории Земли. Загрязнение атмосферы снижает процесс фотосинтеза, что ведет в конечном счете к увеличению концентрации СО2 и к тем же эффектам, что перечислены выше.

2) Образование озоновых дыр. Широкое использование фреонов и многих других химических соединений , разрушающих озон, ведет к образованию дыр в озоновом слое и к уменьшению самого озонового слоя. Разрушение озонового слоя приводит к нарушению тепловых процессов у растений, к увеличению потока УФЛ на поверхность Земли, а это может вызвать гибель многих живых существ.

3) Радиоактивное загрязнение ОПС. Угроза ядерной войны. В настоящее время широко используется ядерная энергия, радиоактивные вещества все больше внедряются в научные исследования, в медицинскую практику и пр. Это все ведет к увеличению образования радиоактивных отходов. Аварийные ситуации могут приводить к загрязнению ОПС.

4) Проблемы водных ресурсов. Ежегодно растет уровень загрязнения водоисточников нефтепродуктами и отходами промышленности, удобрениями и ядохимикатами в связи со все более широким их применением в народном хозяйстве. Ухудшается качество подземных вод. Неправильное использование побережья рек, озер, морей, а также необдуманные действия человека в плане использования водоисточников иногда приводят к разрушению береговой линии, нарушению обстановки на мелководьях, истощению водоисточников.

5) Земельные и минеральные ресурсы. Неправильное использование земли в сельскохозяйственном производстве приводит к засолению почв и опустыниванию территории, развитию водной и ветровой эрозии, деградации пахотных земель и пастбищ. В связи с ростом производства все большие площади земли отводятся под отвалы, свалки, шламонакопители. В силу нерационального использования минеральных ресурсов сокращаются их запасы.

6) Уничтожение лесов. Особенно остро эта проблема стоит в тропической зоне, где массово вырубаются тропические леса. Ежегодно на планете вырубается около 1 % лесов мирового запаса. Это приводит к расширению пахотных земель, сокращению выработки кислорода растениями, изменению в газовом составе атмосферы, гибели и сокращению численности животных, т.к. уничтожаются их места обитания.

7) Животный мир. Сокращение численности животных, вымирание отдельных видов в связи с необдуманными действиями человека - охота, преобразование природы, уничтожение исконных мест обитания животных, чрезмерный лов рыбы и пр.

Серьезными экологическими проблемами стали загрязнение биосферы, изменение физических, химических, биологических качеств планеты, изменение экосистем и ухудшение здоровья человека. Экологическая ситуация приобрела такую остроту, что возникла необходимость в скорейших действиях по сбережению жизни на Земле.

Основное противоречие эпохи, породившее эти проблемы, состоит в том, что человек все больше преодолевает непосредственную зависимость от стихии природных сил и одновременно укрепляет связи с природой, так как все больший круг веществ и энергии вовлекается в жизнедеятельность общества. Проявляется это в ускоренном темпе преобразования среды жизни и медленном темпе естественной эволюции; потенциальной беспредельности духовного прогресса человека на основе социальной программы и социального наследования и сравнительной ограниченности его физического изменения на базе генетической программы; беспредельности изменения природы и ограниченности биологических возможностей человека приспособиться к изменениям природной среды.

Необходимо предпринимать меры по защите окружающей cреды от загрязнения (физического, химического, биологического) и от разрушения, сохранению всего видового разнообразия живых существ, сбережению генофонда всего живого планеты. Это требует не только компетентных кадров, финансового обеспечения, но и изменения укоренившегося в сознании людей прагматического мышления. Необходима переориентация системы ценностей всех живущих на планете людей, так как каждый из нас зависит от своего окружения. Особенно остро в сложившейся ситуации встала задача экологического образования.

2. Междисциплинарный подход

Исследование экологических проблем в науке и практике строится на междисциплинарной основе. Междисциплинарный подход необходим не только в школе, но и в вузе, что можно реализовать двумя путями.

Первый предполагает интеграцию - объединение, сближение учебных дисциплин, каждая из которых раскрывает соответствующий аспект экологической проблемы.

Второй - создание специальных интегрированных учебных предметов.

Реализация обоих путей встречает большие трудности. В первом случае сложности состоят в том, что экологические проблемы не являются центральным компонентом содержания традиционных учебных предметов, да и методика их изучения слабо разработана. Второй путь предполагает увеличение и без того большого числа учебных предметов, специальную подготовку педагогических кадров и учебно-методических пособий.

Наш дом - Земля. Четыре столпа его фундамента: население, природные ресурсы, среда, развитие экономическое и социальное. Неравномерный рост одного из столпов приводит к потере устойчивости. Современная ситуация такова, что один из них - окружающая среда - все быстрее изменяется. Изменяются физические параметры, химический состав окружающей среды и биологическое окружение человека. Обедняется видовое разнообразие природных экосистем, теряются эстетические свойства окружающей среды. Более 60% населения обитает в городах, экологическая ситуация в которых резко отличается от природной.

Человечество как биологический вид состоит из большого числа популяций, изолированных в разной и быстро изменяющейся степени. Усиливается тенденция к панмиксии - смешению и таким путем превращению человечества в глобальную популяцию. Урбанизация, мобильность и образ жизни современного человека разрушают генетическую изоляцию, свойственную для естественного состояния популяций.

Возникло противоречие между приспособленностью человека к определенным свойствам и показателям среды и все ускоряющимся изменением этих свойств и показателей. Это противоречие получило название экологической проблемы окружающей среды.

Мы с самого начала оперируем различными экологическими терминами, но до сих пор не выяснили их содержания. Остановимся на них.

Окружающая среда (среда обитания, среда внешняя) - совокупность всех материальных тел, сил и явлений природы, ее вещество и пространство, любая деятельность человека, находящиеся в непосредственном контакте с живыми организмами; совокупность абиотической, биотической и социальной сред, совместно оказывающих влияние на человека и его хозяйство. Окружающая среда не тождественна окружающей природной среде, она включает ее.

Окружающая человека природная среда (ОПС) - совокупность абиотических и биотических факторов, совместно оказывающих влияние на человека и его хозяйство. ОПС, в свою очередь, подвержена влиянию человека.

Цель экологического образования (образование в отрасли окружающей среды) всплывает из современного понятия ее сущности, определенной коллективными усилиями специалистов многих стран мира, рекомендаций международных форумов по данной проблеме, специфики развития и потребностей нашего государства.

Основной целью образования в области окружающей среды является формирование экологической культуры личности как формы регуляции взаимоотношений человека с природой.

Экологическая культура характеризуется:

- всесторонними глубокими знаниями об окружающей среде (природной и социальной);

- наличием мировоззренческих ценностных ориентаций по отношению к природе;

- экологическим стилем мышления и ответственным отношением к природе и своему здоровью ;

- приобретением умения и опыта решения экологических проблем (прежде всего на местном и локальном уровнях);

- непосредственным участием в природоохранной деятельности;

- предвидением возможных негативных отдаленных последствий природопреобразующей деятельности человека.

Таким образом, экологическая культура проявляется в сознании, мышлении, поведении и деятельности личности.

Цель экологического образования достигается поэтапным путем решения образовательных, воспитательных и развивающих задач.

Экологическое образование направлено на преодоление потребительского отношения к природе и ее ресурсам, объединению рационального и эмоционального во взаимоотношениях человека с природой, что базируется на принципах добра и красоты, разума, сознания и патриотизма.

3. Содержание экологии как фундаментального подразделения биологии

Слово “экология” сделалось в наше время одним из самых употребительных. А понимается оно большинством людей поверхностно, чаще всего лишь в смысле тревожных фактов загрязнения окружающей среды. Раскрыть истинное содержание экологии как фундаментального подразделения биологии, которое приобрело сегодня огромное значение в качестве теории и практики целого комплекса естественных, технических и социальных наук - задача первого занятия.

Весь органический мир Земли (живая природа) и окружающая его природная среда (неживая природа), образующие биосферу, являются ее основными, невероятно сложными и взаимодействующими структурными составляющими. Все проявления жизни: строение и функции живых существ, их происхождение, развитие и распространение, связи друг с другом и с неживой природой, а также образуемые ими сообщества изучает биология. Неживая природа и ее компоненты - рельеф, климат, воды, суша, океан и ледяной покров - исследуются физической географией.

Фундаментом для биосферы служит земная кора - самая верхняя из твердых оболочек планеты. Состав, строение, историю развития и движения земной коры изучает геология. На стыке биологии, физической географии и геологии возникла наука о биосфере, которая изучает планетарную систему организации жизни на Земле.

4. Уровни организации живого - объекты изучения биологии, экологии и физической географии

Биосфера как система планетарного уровня организации состоит из отдельных взаимосвязанных структурных образований - экосистем, или биогеоценозов, представляющих собой природные комплексы, образованные живыми организмами и средой их обитания. Эти комплексы различной степени сложности и организованности, связанные общим потоком вещества и энергии, являются объектом изучения экологии (рис. 1.1).

Рис. 1.1. Уровни организации живого - объекты изучения биологии, экологии и физической географии

Экология рассматривает прежде всего организмы как живые существа, которые обладают совокупностью свойств, отличающих их от неживой материи. В большинстве случаев это клеточная организация, обмен веществ, движение раздражимость, рост и развитие, размножение, изменчивость и наследственность, а также приспособляемость к условиям существования.

Жизнь на Земле представлена индивидуумами (особями) определенного строения, принадлежащими к систематическим группам, а также сообществам различной сложности. На основе разных способов структурно-функционального объединения элементов, составляющих живую материю, выделяют несколько уровней ее организации, которые образуют своеобразный биологический спектр от генов до сообществ (см. рис. 1.1). На каждом из уровней в результате взаимодействия с окружающей физической средой (веществом и энергией) возникает определенная функциональная система.

Экология возникла сравнительно недавно как безобидная ветвь биологии. В 1866 г. немецкий зоолог Эрнст Геккель впервые употребил этот термин для обозначения науки, изучающей отношение организмов к окружающей среде. Но прошло 100 лет и экология превратилась в обширную и во многих отношениях грозную область знаний, которую люди стали воспринимать в смысле науки о дальнейшей судьбе человечества в его земном доме.

Слово “экология” происходит от двух слов: oicos - дом, обитель, жилище и logos - наука. Экология - синтетическая биологическая наука, изучающая условия существования организмов и взаимосвязи между ними и средой, в которой они обитают. Иначе говоря, сегодня экология приобрела статус науки об организации и функционировании надорганизменных биологических систем всех уровней.

Основными понятиями в экологии являются биотоп и биоценоз.

Для выявления неорганической компоненты среды ввели понятие биотоп, а термин биоценоз означает сообщество совместно живущих организмов, населяющих данный биотоп.

Под биотопом следует понимать участок земли с более или менее однотипными условиями существования, включающими не только неорганические вещества (воду, почву, минералы, соли и т.д.), но и физико-химические факторы (температуру, освещение, химический состав, реакцию среды и т.д.).

Биоценоз - исторически сложившаяся совокупность растений и животных, населяющих биотоп. Например, в случае естественного водоема (озера) биотопом являются вода, донные отложения и физико-химические характеристики воды (температура, солевой состав, освещенность и т.д.). Биоценоз включает в себя фитопланктон, рыб и т.д., т.е. всю совокупность живых существ в озере. Биотоп и связанный с ним биоценоз в совокупности образуют экосистему.

Следовательно, экосистема представляет собой функционально единую совокупность организмов (растений, животных и микроорганизмов), населяющих общую территорию и способных к длительному существованию при полностью замкнутом круговороте веществ. Каждый вид живых организмов обитает в среде и занимает в ней определенное место, которое обусловлено его потребностью в пище, территории, связано с функцией воспроизводства. Такое место получило название экологической ниши данного организма.

Все обитающие на Земле живые организмы представлены популяциями. Популяция представляет собой группу особей, принадлежащих к одному виду и обладающих определенной половозрастной структурой. Каждой популяции присущи свои особенности сосуществования в пространстве и времени. В зависимости от внешней среды каждая популяция обладает собственной динамикой развития, обусловленной рождаемостью и смертностью.

Для биосистемы характерны определенные и взаимосвязанные принципы функционирования, саморегуляции и любое вмешательство в процессы, протекающие в ней, чревато весьма опасными последствиями как для природы, так и для человека.

Таким образом, для полной характеристики экологической системы необходимо учитывать весь комплекс взаимодействий между окружающей средой и живыми организмами, их приспособляемость к условиям существования, процессы обмена и круговорота веществ.

ЛИТЕРАТУРА

1. Основы экологии: Учеб. пособие. - Донецк: ДонГАУ, 2009. - с.

2. Руденко В.П. Природно-ресурсний потенціал Української РСР // Изв. АН СССР. Сер. геогр. - 2009. - № 5. - С. 88

3. Разумихин Н.В. Природные ресурсы и их охрана. - Л., 2008. - С. 138.

4. Вернадский В.И. Химическое строение биосферы Земли и ее окружения.-М.;