РЕФЕРАТ
по курсу Естествознание
по теме: Основныепонятия и принципы экологии
СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
1. Предметэкологии: общие принципы и подходы к ее изучению
2. Понятийныйаппарат экологии
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
ВВЕДЕНИЕ
Первые экологические исследования стоит отнести к работам Гиппократаи Аристотеля. Сам термин «экология» был предложен в 1866 г. Геккелем. Термин «экология» происходит от греческих корней «ойкос» – «обиталище» и «логос» –«наука». Современное определение экологии звучит следующим образом: «Экология,раздел биологии, занимающийся изучением всего комплекса взаимоотношений отдельных организмов или их сообществ с окружающиммиром, т.е. средой обитания, рассматривает всю совокупность двустороннихсвязей организм-среда, популяция-среда илисообщество-среда». Взаимоотношения эти могут быть самыми различными, однакоспецифика «экологического» подхода заключается в том, что изучаются главнымобразом те их стороны, которые обеспечивают саму возможность существования – выживание,развитие и размножение.
Вторая половина XX и начало ХХI вв. ознаменовались чрезвычайно широкимиспользованием, как самого термина «экология», так и целой системы понятий,связанных с ним. Связано это с назревшимэкологическим кризисом, что делает актуальным все, связанное с экологией ивзаимоотношениями человека и природы.
К экологии иногда неверно относят ряд дисциплин. Так, природопользованиеи охрана природы не являются разделами экологии. Другое дело, что в последнеевремя стало ясно, что нельзя организовывать природопользование и охрануприроду, не применяя экологических методов и не используя экологическое знание.Только знание о взаимосвязи природных объектов, об устойчивости природныхсистем может определить возможные механизмы взаимодействия с ними. Этим иобъясняется справедливый всеобщий интерес к экологии как науке о взаимосвязяхживых организмов и окружающей их среды.
1. ПРЕДМЕТЭКОЛОГИИ: ОБЩИЕ ПРИНЦИПЫ И ПОДХОДЫ К ЕЕ ИЗУЧЕНИЮ
Предметом изучения экологии являются объекты организменного (уровняособей), популяционно-видового, биоценотического и биосферного уровнейорганизации. В связи с этим различают:
· аутэкологию – изучает взаимоотношения отдельной особи (представителейвида) с окружающей ее (их) средой, определяет пределы устойчивости ипредпочтения вида по отношению к различным экологическим факторам;
· демэкологию – изучает взаимоотношения популяций с окружающей ихсредой, изучает демографию и ряд других характеристик популяций в свете ихотношений с окружающей средой;
· синэкологию – исследует биотические сообщества и их взаимоотношениясо средой: формирование сообществ, их энергетику, структуру, развитие и т.д.
Кроме того, применение основных экологических принципов и воззренийк конкретным группам организмов послужило основой для выделения более узкихнаправлений экологических исследований: экология растений, экологиямикроорганизмов, экология животных, экология вирусов, экология грибов.
Главные задачи экологии вытекают израссмотрения объектов исследования экологии и включают:
· анализ физических, химических ибиологических параметров функционирования природных систем;
· установление закономерностейорганизации жизни в связи с увеличивающимся антропогенным воздействием на природнуюсреду;
· исследование вопросовприродопользования и ресурсосбережения;
· разработку мероприятий повсесторонней защите окружающей природной среды.
Экология изучает фундаментальные свойства жизни, однако частовесьма плодотворным оказывается ограничение исследований какой-то однойсистематической группой, поскольку различные группы организмов требуют разныхметодов изучения, и поскольку некоторые группы организмов в экономическом илидругом отношении намного важнее или интереснее для человека, чем другие. Один из главных принципов изучения экологии – системныйподход, ибо организмы (или сообщества организмов) образуют со средой обитанияединство, в пределах которого осуществляется преобразование (трансформация) веществаи энергии. Одно из ключевых понятий системного подхода – уровень организации,под которым понимают функциональное место биологической структуры определеннойсложности в общей системе живой природы. Исходя из концепции уровнейорганизации, которые составляют своего рода «биологический спектр», лучше всегоможно определить содержание современной экологии. Под системой понимается совокупность элементов, находящихся в тесныхотношениях друг с другом и формирующих целостное образование. Системы,содержащие живые компоненты (биологические системы, или биосистемы), можновыделять на любом из уровней или на любом промежуточном уровне, удобном илиполезном для исследования. Например, можно рассматривать не только системыгенов, органов и т.д., но также системы паразит-хозяин, что соответствуетпромежуточному уровню между популяцией и сообществом. Отдельные элементы, из которых состоит система, вместе с тем, не определяютсамой ее структуры, хотя и образуют её. Структура же определяется способомвзаимодействия элементов. Сообщество, популяция, организм, орган, клеткаи ген – главные уровни организации жизни, они расположены в иерархическомпорядке от крупных систем к малым. Взаимодействие с физической средой (энергиейи веществом) на каждом уровне обусловливает существование определенныхфункциональных систем. Экология изучает преимущественно системы выше уровняорганизмов. В системе или «биологическом спектре» нет четких границ илиразрывов даже между уровнями организма и популяции. Поскольку мы привыкли, имеядело с людьми и высшими животными, представлять особь как конечную единицу,идея непрерывного спектра уровней может на первый взгляд показаться странной.Однако если принять во внимание такие факторы, как взаимозависимость,взаимосвязь и выживание, то и в самом деле здесь нигде не должно быть резкихразрывов. Отдельный организм, например, не более способен к длительномусуществованию вне своей популяции, чем отдельный орган (в качествесамоподдерживающейся системы) вне своего организма. Подобно этому, сообществоне может существовать без круговорота веществ и потока энергии в экосистеме. Воснове принципа функциональной интеграции лежит то, что ни один из уровнейнельзя считать более или менее важным или более или менее заслуживающимизучения, чем какой-либо другой уровень. Если признаки, становятся болеесложными и более изменчивыми, то другие свойства при переходе от малых систем кбольшим становятся менее сложными и менее изменчивыми. Посколькугомеостатические механизмы действуют на протяжении всего ряда, функционированиеболее мелких единиц внутри более крупных характеризуется определенной степеньюинтеграции. Принцип функциональной интеграции, согласно которому при усложненииструктуры возникают дополнительные свойства, позволяет применить данные, полученныепри изучении какого-либо уровня, для изучения другого уровня. Однако с помощью этихданных никогда нельзя полностью объяснить явления, происходящие на этом другом уровне,каждый уровень имеет особенности, которые лишь частично можно объяснить, исходяиз особенностей нижележащего уровня. Иными словами, не все свойства болеевысокого уровня можно предсказать, зная только характеристики, относящиеся кболее низкому уровню. Это важное обобщение называется «теорией уровней интеграции».Исходя из вышесказанного отметим, что фундаментсистемного подхода и функциональной интеграции строится на следующих положениях:
· несводимость свойств отдельныхсоставляющих к свойствам целой системы (свойство целостности);
· принципиальная возможностьописывать систему, исходя из знанияхарактера взаимоотношений ее элементов;
· каждый отдельный элемент можноохарактеризовать двояко: с одной стороны, его можно представить как отдельнуюсистему, а с другой – как составляющий элементдругой целостности (системы), но более высокого уровня организации, т.е. какподсистему (свойство иерархичности соподчинения элементов);
· не существует абсолютноизолированных систем, каждая вступает в определенные взаимоотношения сокружающей средой (свойство открытости), часто, однако, в целях построениямоделей, многие системы рассматривают как изолированные.
2. ПОНЯТИЙНЫЙ АППАРАТ ЭКОЛОГИИ
В экологии, как и в любой другойнауке, при описании изучаемых процессов и явлений используются специальные понятияи термины. Обычно, когда необходимо указать на окружающую те или иные организмысреду, используют понятие «среда обитания». Таким образом, средаобитания – это часть окружающей организм (илиорганизмы) природы, которая оказывает на него (них) определенное воздействие.Поскольку организмы населяют самые разнообразные стихии, различают водную,наземно-воздушную, почвенную и организменную (для паразитов) среды обитания. Какбыло сказано выше, среда обитания не просто «окружает» организмы, но оказываетна них определенное воздействие. Элементы среды, которые воздействуют на организмы,называются экологическими факторами. Среди последних обычно выделяют четырегруппы:
1. Биотические факторы – это разнообразные типы взаимоотношенийживых организмов между собой; при этом такие взаимоотношения могут быть каквнутривидовыми, так и межвидовыми.
2. Абиотические факторы – своим действием во многом определяютвесь комплекс взаимоотношений организмов и окружающего их неорганического мира.Абиотические факторы могут быть: климатическими, орографическими (факторы рельефа)и геологическими.
3. Почвенные (эдафические) факторы – занимают отдельноеместо, что объясняется особым представлением о почве, как о «биокосном теле»(по В.И. Вернадскому).
4. Антропогенные факторы – это комплекс взаимоотношенийчеловека и окружающего его мира. При этом учитывается не только непосредственноевоздействие самого человека (как организма) на окружающую природу, но также иопосредованное – в результате его хозяйственной деятельности.
Как правило, в природе экологическиефакторы действуют совместно, т.е. комплексно. Комплекс факторов, под действиемкоторых происходит нормальное развитие, размножение, а также осуществляются всеосновные жизненные процессы организмов, называются условиями жизни. Это понятиене следует путать с условиями существования. В последнем случае подразумеваютсяусловия, при которых осуществляются все основные жизненные процессы, норазмножения не происходит.
Особь – элементарная единица живого. Вид – таксономическая систематическаяединица, группа особей с общими морфофизиологическими, биохимическими иповеденческими признаками (морфолого-функциональный критерий), способная квзаимному скрещиванию, дающая в ряду поколений плодовитое потомство(генетический критерий), закономерно распространенная в пределах определенногоареала (географический критерий) и сходно изменяющаяся под влиянием факторовсреды (эволюционный критерий). Особи одного видаорганизмов, обитающих на определенной территории, называются популяцией. Терминпопуляция первоначально применявшийся для обозначения групп людей, в экологииприобрел более широкое значение и относится к группе особей любого видаорганизмов. Популяция – это минимальнаясамовоспроизводящаяся группа особей одного вида, населяющая определенноепространство, объединенная общностью генофонда и образующая самостоятельнуюгенетическую систему, а также формирующая собственную экологическую нишу. Экологическаяниша – это совокупность характеристик, показывающая положение популяций вэкосистеме. Она не может быть занятой или незанятой, она возникает вместе спопуляцией и исчезает с ней. Экологическая ниша – это не пространственная, афункциональная категория. Популяции образуют сообщество – совокупностьвзаимосвязанных организмов разных видов. Пространство(или территория), на котором популяция или вид в целом встречается в течениевсей своей жизнедеятельности, называется ареалом или областью распространения.В принципе, понятие ареал применимо не только к отдельным видам, но также и кдругим систематическим категориям (родам, семействам и т.д.). Изучениемхарактера распределения организмов в пределах ареала занимается топография, апространственное положение особей называется топографическим положением.Основное требование, предъявляемое при выделении ареала – это обозначениеего границ географическими точками. Ареал может быть сплошным, когда в егопределах особи занимают все необходимые для них места обитания. Разорванный илидизъюнктивный ареал образуется в том случае, когда между его частями возникаютразличные преграды (водные, климатические, эдафические, орографические и др.),пространства, не заселенные представителями данного вида. Ареал может иметьгеометрический центр, центр возникновения вида в пределах ареала, центр обилия(часть ареала, на которой сосредоточено наибольшее количество особей). Взависимости от величины ареала и характера распространения различают виды:
· космополиты – представители этихвидов встречаются на всех материках;
· убиквисты – виды, имеющие крайнеширокий ареал распространения, способные существовать в несходныхместообитаниях.
· эндемики – виды, для которыххарактерны очень небольшие ограниченные ареалы.
· викарные – виды, обитающие наодной географической территории, но в разных экологических условиях, т. е. натопографически различных участках.
· реликтовые – виды, некогда имевшиеболее широкое распространение, а теперь встречающиеся на ограниченнойтерритории.
Вся совокупность тел живых существ носитназвание живое вещество. Если живое вещество выразить в единицах массы, то вэтом случае говорят о биомассе. Биомасса – это совокупная масса всех живыхорганизмов, обитающих на исследуемой площади или в исследуемом объеме. Живоевещество на нашей планете не образует сплошного равномерного слоя (равномерноутолщенной «пленки жизни»), а определенным образом группируется. Группировкиформируются в самых разнообразных условиях, и их особенность как раз и будетопределяться характером действующих в данном регионе экологических факторов. Такиегруппировки живых организмов, называют биоценозами. Биоценоз, как правило,многокомпонентная система, объединяющая ряд составляющих элементов – растений,грибов, микроорганизмов и животных. Растительныйкомпонент биоценоза обычно именуют фитоценозом, животный – зооценозом,микробиальный микробоценозом, а грибной – микоценозом. Исторически сложившуюся совокупность видов или другихсистематических групп (родов, семейств и т. д.) организмов, обитающих на даннойтерритории, называют в случае растений и микроорганизмов – флорой, в случае животных –фауной, а в случае грибов – микобиотой. При проведении экологических исследованийсоставляется список видов, обычно разделяемый на флористические или фаунистическиеэлементы, выделяемые на основе сходства происхождения и расселения организмов. Биологическая группа – это совокупность организмов,сходных по определенным биологическим признакам (морфологическому строению,образу жизни и др.). При этом не обращается внимания на степень филогенетическогородства. В случае использования понятий «растительный покров» и «животное население»,растительный и животный мир данного района рассматривается не как набор систематическихгрупп (как в случае «флоры» и «фауны»), а как совокупность определенным образомисторически сложившихся и экологически обусловленных сообществ, т.е. фито- изооценозов. Поскольку индикатором любого биоценоза (наземного) выступает растительныйпокров, то на его основе разработана система классификации биоценозов. Наименьшейединицей в этой классификации является биоценотическая ассоциация, т.е. группабиоценозов, объединяемых на основе сходства видового состава и доминирующих видоврастений. Следующей категорией является биоценотическая формация, котораявыделяется на основе сходства эдификатора, т.е. вида, общего для всех ассоциаций,преобладающего и в наибольшей степени, определяющего характер сообществ. Формацииобъединяются в группы биоценотических формаций, последние, в свою очередь – вклассы биоценотических формаций. Классы биоценотических формаций образуют общийзональный тип биоценозов или биом. Различают ряд биомов: тундры, северныехвойные леса (тайга), листопадные широколиственные леса умеренной зоны, степи умереннойзоны, тропические степи и саванны, жестколистные леса средиземноморского типа,пустыни, сезонные тропические леса, дождевые тропические леса, тропическоеколючее редколесье. При этом, помимо названных основных биомов, различаютпереходные типы – экотоны (например, лесотундра, смешанные леса умеренной зоны,лесостепь, полупустыни и др.). Выделение основных биомов основано на принципезональности, т.е. изменения характера биоценозов в связи с климатом, меняющимсяиз-за изменения угла падения солнечных лучей на поверхность планеты, а также всилу меридиональных климатических особенностей территории, обусловленныхудалением от океана, количеством осадков и др.
Зональность следует отличать отпоясности, т.е. изменения характера биоценозов в связи с повышением высоты надуровнем моря в горах. Условия жизни в биоценозе называют местообитанием. Местообитание– это не только территория, занимаемая сообществом, но еще и комплекс присущихей экологических факторов. Помимо понятия биоценоз, в экологии большоезначение уделяется таким понятиям, как экосистема и биогеоценоз. Подэкосистемой понимают единую систему живых организмов и окружающих ихнеорганических тел, связанных между собой потоком энергии и круговоротомвеществ, объединенных в единое функциональноецелое. Следует иметь в виду, что передача энергии осуществляетсяоднонаправлено от автотрофов к гетеротрофам. От понятия экосистема следуетотличать близкое понятие – биогеоценоз. Биогеоценоз – это часть экосистема вграницах фитоценоза. Каждый биогеоценоз – это экосистема, но не каждаяэкосистема – биогеоценоз. Экотоп – комплекс экологических абиотическихфакторов, действующих на данной территории, внутри экосистемы. Некоторые авторысчитают экосистему основной таксономической единицей экологии. Отсюда одно изопределений: экология – дисциплина, изучающая общие закономерностифункционирования экосистем. Единая экосистема нашей планеты называетсябиосферой. Биосфера – это экосистема высшего порядка, своеобразная оболочкаЗемли, состав, структура и энергетика которой в основных чертах обусловленыпрошлой и настоящей деятельностью живых организмов. Это самая крупная из известныхнам биологических систем, близкая к идеалу «самообеспечения». Биосфера включаетвсе живые организмы Земли, находящиеся во взаимодействии с физической средойЗемли, в результате чего эта система, через которую проходит поток энергии отмощного источника, Солнца, и которая переизлучает энергию в космическоепространство, поддерживается в состоянии устойчивого равновесия.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Главнейшие принципы экологии – с одной стороны системный подход,объединяющий организмы со средой обитания, с другой стороны функциональнаяинтеграция, разбивающая систему на уровни организации жизни. Принципы экологиизиждутся на основных положениях, общий смысл которых, заключается в том, чтокаждый элемент изучаемой системы, являясь частью целостности, можетрассматриваться и как отдельная система, его свойства при этом не являютсяопределяющими для всей системы, но непрерывный (не изолированный) характервзаимоотношений его с другими элементами, определяет сущность этой системы. Средаобитания воздействует на организм, через комплекс экологических факторов,создавая условия жизни. Все биологические системы структурированы и разбиты натаксономические группы, начиная от особи, элементарной единицы живого и заканчиваябиосферой, экосистемой высшего порядка, объединяющей все живое на Земле. Косновным понятиям экологии, позволяющим изучать и описывать биологическиесистемы относятся такие понятия как: среда обитания, экологические факторы,условия жизни, условия существования, особь, вид, популяция, сообщество,экологическая ниша, ареал, биоценоз, биом, экотон, экосистема, биогеоценоз, инекоторые другие.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Бигон М., Харпер Д., Таунсенд К. Экология. Особи, популяции исообщества. – М., 1989.
2. Болонов И.М. О термине «экология» и некоторых понятиях, связанных с ним.// Наука и жизнь, 2007, №3.
3. Грин Н., Стаут У., Тейлор Д. Биология – М., 2000.
4. Коробкин В.И., Передельский Л.В. Экология. – Ростов-на-Дону: Феникс,2006.
5. Одум Ю.А. Общая экология. – М. 2007.
6. Павлов И.Ю., Вахненко Д.В., Москвичев Д.В. Биология. – Ростов-на-Дону:Феникс, 2007.
7. Реймерс Н.Ф. Основные биологические понятия и термины. – М., 1988.
8. Розанов С. Общая экология. – М, 2004.
9. Шамилева И.А. Экология. – М, 2004.
10. Федоров В.Д., Гильманов Т.Г. Экология. – М., 2000.