Содержание
1. Общее определениеэкологии
2. Основныенаправления в экологии
3. Экологические системы
4. Трофические связи в экосистемах
5. Вклад В.И. Вернадского в развитиенауки
6. Основные экологическиепроблемы современности. Влияние деятельности общества на экологию
Список использованнойлитературы
1.Общее определениеэкологии
Экология — биологическаянаука, которая исследует структуру и функционирование систем надорганизменногоуровня (популяции, сообщества, экосистемы) в пространстве и времени вестественных и измененных человеком условиях. Это определение дано на 5-мМеждународном экологическом конгрессе (1990) с целью противодействия размываниюпонятия экологии, наблюдаемому в настоящее время.
Как самостоятельная наукаэкология окончательно оформилась в начале 20-го столетия. В последнее времяроль и значение биосферы как объекта экологического анализа непрерывновозрастает. Особенно большое значение в современной экологии уделяетсяпроблемам взаимодействия человека с окружающей природной средой. Выдвижение напервый план этих разделов в экологической науке связанно с резким усилениемотрицательного взаимного влияния человека и среды, возросшей рольюэкономических, социальных и нравственных аспектов, в связи с резко негативнымипоследствиями научно – технического прогресса.Таким образом, современнаяэкология не ограничивается только рамками биологической дисциплины, трактующейотношения главным образом животных и растений, она превращается вмеждисциплинарную науку, изучающую сложнейшие проблемы взаимодействия человекас окружающей средой. Актуальность и многогранность этой проблемы, вызваннойобострением экологической обстановки в масштабах всей планеты, привела к«экологизации» многих естественных, технических и гуманитарных наук. Например,на стыке экологии с другими отраслями знаний продолжается развитие таких новыхнаправлений, как инженерная экология, геоэкология, математическая экология,сельскохозяйственная экология, космическая экология и т.д. Соответственно болееширокое толкование получил и сам термин «экология».
2.Основные направленияв экологии
Экология подразделяетсяна общую Экологию, исследующую основные принципы организации и функционированияразличных надорганизменных систем, и частную Экологию, сфера которой ограниченаизучением конкретных групп определённого таксономического ранга. Общая Экологияклассифицируется по уровням организации надорганизменных систем. ПопуляционнаяЭкология (иногда называется демэкологией, или Экологией населения) изучаетпопуляции — совокупности особей одного вида, объединяемых общей территорией и генофондомЭкологических сообществ (или биоценология) исследует структуру и динамикуприродных сообществ (или ценозов) — совокупностей совместно обитающих популяцийразных видов. Биогеоценология — раздел общей Экологии, изучающий экосистемы(биогеоценозы). В России и в некоторых зарубежных европейских странахбиогеоценологию иногда считают самостоятельной наукой, отличной от Экологии ВСША, Великобритании и многих других зарубежных странах термин«экосистема» используется чаще, чем биогеоценоз, и биогеоценологиякак отдельная наука там не выделяется. Частная Экология состоит из Экологиирастений и Экологии животных. Сравнительно недавно оформилась Экология бактерийи Экология грибов. Правомерно и более дробное деление частной Экологии(например, Экологии позвоночных, Экологии млекопитающих, Экологии зайца-белякаи т.п.). Относительно принципов деления Экологии на общую и частную нетединства во взглядах учёных. По мнению некоторых исследователей, центральныйобъект Экологии — экосистема, а предмет частной Экологии отражает подразделениеэкосистем (например, на наземные и водные; водные подразделяются на морские ипресноводные экосистемы; пресноводные экосистемы, в свою очередь, — наэкосистемы рек, озёр, водохранилищ и т.д.). Экология водных организмов и образуемыхими систем изучает гидробиология .
Главный объект изучения вэкологи — экосистемы, т.е. единые природные комплексы, образованные живымиорганизмами и средой обитания. Кроме того, в область ее компетенции входитизучение отдельных видов организмов (организменный уровень), их популяции, т.е. совокупностей особей одного вида (популяционно-видовой уровень) и биосферы вцелом (биосферный уровень). Основной, традиционной частью экологии какбиологической науки является общая экология, которая изучает общие закономерностивзаимоотношений любых живых организмов и среды (включая человека какбиологическое существо).
В составе общей экологиивыделяют следующие основные разделы:
— Аутэкологию,исследующую индивидуальные связи отдельного организма (виды) с окружающей егосредой;
— Популяционную экологию(демоэкологию), в задачу которой входит изучение структуры и динамики популяцийотдельных видов. Популяционную экологию рассматривают и как специальный разделаутэкологии;
— Синэкологию(биоценологию)- изучающую взаимоотношений популяций, сообществ и экосистем сосредой.
Для всех этих направленийглавным является изучение выживания живых существ в окружающей среде и задачиперед ними стоят преимущественно биологического свойства- изучитьзакономерности адаптации организмов и их сообществ к окружающей среде,саморегуляцию, устойчивость экосистем и биосферы и т.д.
3.Экологические системы
экология экосистематрофическая связь
Экологическая система — единые, устойчивые, взаимозаменяемые, саморазвивающиеся, саморегулирующиесясовокупности естественных компонентов природной среды, осуществляющие процессыобмена веществ и энергии.
Различаются естественныеэкологические системы — первозданные, неизменные или относительно малоизменяемые человеком, модифицированные — частично или полностью изменяемые впроцессе хозяйственной деятельности, трансформированные — преобразованныечеловеком естественные экологические системы.
Естественнаяэкологическая система — объективно существующая часть природной среды, котораяимеет пространственно-территориальные границы и в которой живые (растения,животные и другие организмы) и неживые ее элементы взаимодействуют как единоефункциональное целое и связаны между собой обменом веществом и энергией. 1Природный объект — естественная экологическая система, природный ландшафт исоставляющие их элементы, сохранившие свои природные свойства. Спецификаэколого-правового регулирования обусловлена наличием особых экологическихсистем, каждой из которых присущи некоторые общие признаки.
Составными элементамиэкосистемы являются объекты естественного происхождения.
Любая экосистемахарактеризуется замкнутостью, т.е. самостоятельным, без посторонней помощи,функционированием (например, на сенокосах и пастбищах самопроизвольно вырастаетвесной и летом трава. Пахотные же земли не могут функционировать безчеловеческого вмешательства — без посева, вспашки, ухода, борьбы с сорнякамиони зарастают сорной травой и т.п.).
4.Трофические связи в экосистемах
Виды связей
Взаимосвязи междуорганизмами можно разделить на межвидовые и внутривидовые. Внутривидовые взаимосвязиобычно классифицируются по “интересам”, на базе которых организмы строят своиотношения:
1) трофические (пищевые)связи — формируют трофическую структуру экосистемы, которую мы уже рассмотрелиранее; помимо отношений, когда одни организмы служат пищей другим, сюда жеможно отнести отношения между растениями и насекомыми-опылителями цветов,конкурентные отношения из-за похожей пищи и др.; это самый распространенный типсвязей;
2) топические связи (отгреческого слова топос — место) — основаны на особенностях местообитания,например, отношения между деревьями и гнездящимися на них птицами, живущими наних насекомыми, отношения между организмами и их паразитами и т.п.;
3) форические связи (отлатинского слова форас — наружу) — отношения по распространению семян, плодов ит.п.;
4) фабрические связи (отлатинского слова фабрикато — изготовление) — использование растений, пуха,шерсти для постройки гнезд, убежищ и т.п.
Основные пищевые(трофические) группы организмов — компоненты экосистем. Группа организмов,которые производят на свету из неорганических веществ органические (автотрофы —зеленые растения), — организмы-производители; группа организмов, которыепотребляют готовые органические вещества (гетеротрофы — в основном животные,грибы), — организмы-потребители; группа организмов, которые разрушаюторганические вещества и перерабатывают их в неорганические (гетеротрофы —бактерии, грибы, некоторые животные), — организмы-разрушители. В пищевых (трофических)взаимосвязях эти группы организмов выполняют роль звеньев пищевой цепи. 4.Пищевые связи в экосистеме. Тесная взаимосвязь всех звеньев (пищевых групп) всообществе — условие его существования. Пищевые связи между организмами вэкосистеме, при которых организмы одних видов служат пищей для других.Например, растения служат пищей для растительноядных животных, а они — дляхищников. Формирование в каждой экосистеме на основе пищевых связей цепейпитания, например: растения —»- полевка —- лисица. Здесь указаны составляющиецепь питания организмы и стрелками обозначен переход вещества и энергии в этойцепи. Начальное звено цепи питания, как правило, растения (автотрофы, создающиеорганические вещества в процессе фотосинтеза). Использование запасенной растениямив органических веществах солнечной энергии гетеротрофами — всеми остальнымизвеньями цепи питания.
5.Вклад В.И. Вернадского в развитиенауки
Владимир ИвановичВернадский – создатель учения о биосфере, намного опередивший свое время.Открытие биосферы В.И. Вернадским в начале ХХ столетия принадлежит к величайшимнаучным открытиям человечества, соизмеримым с теорией видообразования, закономсохранения энергии, общей теорией относительности, открытием наследственногокода у живых организмов и теорией расширяющейся Вселенной. В.И. Вернадскийдоказал, что жизнь на земле — явление планетарное и космическое, что биосфера — это хорошо отрегулированная за много сотен миллионов лет эволюцииобщепланетарная вещественно-энергетическая (биогеохимическая) система,обеспечивающая биологический круговорот химических элементов и эволюцию всехживых организмов, включая и человека. Не только составом атмосферы и гидросферыобязаны мы работе биосферы, но и сама земная кора – это продукт биосферы.
По современным представлениям,биосфера – это особая оболочка земли, содержащая всю совокупность живыхорганизмов и ту часть вещества планеты, которая находится в непрерывном обменес этими организмами.
Эти представлениябазируются на учении В. И. Вернадского(1863 –1945) о биосфере, являющимсякрупнейшим из обобщений в области естествознания в ХХ в. Важнейшая значимостьего учения во весь рост проявилась лишь во второй половине века. Этомуспособствовало развитие экологии и, прежде всего глобальной экологии, гдебиосфера является основополагающим понятием.
Учение Вернадского обиосфере – это целостное фундаментальное учение, органично связанное сважнейшими проблемами сохранения и развития жизни на Земле, знаменующее собойпринципиально новый подход к изучению планеты как развивающейсясаморегулирующейся системы в прошлом, настоящем и будущем.
По представлениям В. И.Вернадского, биосфера включает в себя живое вещество, образованноесовокупностью организмов; биогенное вещество, которое создается в процессежизнедеятельности организмов (газы атмосферы, каменный уголь, нефть, торф,известняки и др.); косное вещество, которое формируется без участия живыхорганизмов (магматические горные породы); биокосное вещество, представляющеесобой совместный результат жизнедеятельности организмов и небиологическихпроцессов (например, почвы); а также радиоактивное вещество, веществокосмического происхождения (метеориты и др.) и рассеяные атомы. Все эти семьтипов веществ геологически связаны между собой.
6. Основные экологические проблемы современности.Влияние деятельности общества на экологию
Воздействие человека набиосферу сводится к четырем главным формам:
— изменение структурыземной поверхности (распашка степей, вырубка лесов, мелиорация, созданиеискусственных озер и морей и другие изменения режима поверхностных вод и т.д.);
— изменение составабиосферы, круговорота и баланса слагающих ее веществ (изъятие ископаемых,создание отвалов, выброс различных веществ в атмосферу и в водные объекты,изменение влагооборота);
— изменение энергетического,в частности теплового, баланса отдельных районов земного шара и всей планеты;
— и, наконец, изменения,вносимые в биоту – совокупность живых организмов, — в результате истреблениянекоторых их видов, создание новых пород животных и сортов растений,перемещение их на новые места обитания.
Загрязнение окружающейсреды твердыми, жидкими и газообразными ве 1000 ществами приводит к изменениюее физических и химических свойств, что неблагоприятно влияет на организмы.Различают физическое (тепловое, шумовое, световое, электромагнитное и др.),химическое и биологическое (привнесение в природные сообщества нехарактерныхдля них видов, которые ухудшают условия существования обитателей данногосообщества) загрязнение.
Над крупными городамиатмосфера содержит в 10 раз больше аэрозолей и в 25 раз больше газов. При этом60-70% газового загрязнения дает автомобильный транспорт. Более активнаяконденсация влаги приводит к увеличению осадков на 5-10%. Самоочищениюатмосферы препятствует снижение на 10-20% солнечной радиации и скорости ветра.
При малой подвижностивоздуха тепловые аномалии над городом охватывают слои атмосферы в 250-400 м, аконтрасты температуры могут достигать 5-6°С. С ними связаны температурныеинверсии, приводящие к повышенному загрязнению, туманам и смогу.
Города потребляют в 10 иболее раз больше воды в расчете на 1 человека, чем сельские районы, азагрязнение водоемов достигает катастрофических размеров. Объемы сточных воддостигают 1м2 в сутки на одного человека. Поэтому практически все крупные городаиспытывают дефицит водных ресурсов и многие из них получают воду из удаленныхисточников.
Водоносные горизонты подгородами сильно истощены в результате непрерывных откачек скважинами иколодцами, а кроме того загрязнены на значительную глубину.
Коренному преобразованиюподвергается и почвенный покров городских территорий. На больших площадях, подмагистралями и кварталами, он физически уничтожается, а в зонах рекреаций — парки, скверы, дворы — сильно уничтожается, загрязняется бытовыми отходами, вреднымивеществами из атмосферы, обогащается тяжелыми металлами, обнаженность почвспособствует водной и ветровой эрозии.
Растительный покровгородов обычно практически полностью представлен “культурными насаждениями” — парками, скверами, газонами, цветниками, аллеями. Структура антропогенныхфитоценозов не соответствует зональным и региональным типам естественнойрастительности. Поэтому развитие зеленых насаждений городов протекает вискусственных условиях, постоянно поддерживается человеком. Многолетние растенияв городах развиваются в условиях сильного угнетения.
Еще сравнительно недавнозагрязнение воздуха считалось локальной проблемой крупных городов ипромышленных центров. Сейчас понятно, что атмосферные загрязнителираспространяются на огромные расстояния, причиняя ущерб окружающей среде далекоот источника выброса. Таким образом, борьба с ними стала глобальной задачей,требующей международного сотрудничества. К важным загрязнителям воздухаотносятся антропогенные газы: хлорфторуглероды (ХФУ), диоксид серы (SO2),углеводороды (УВ) и оксиды азота (N0). Одной из форм загрязнения можно считатьвызванное человеком повышенное содержание в атмосфере ее жизненно важногоприродного компонента — диоксида углерода.
Загрязнители могутсерьезно влиять на другие естественные составляющие атмосферы, в частностиснижать концентрацию озона (О3) в ее верхнем слое. По иронии судьбы сам озонместами загрязняет воздух на уровне земли. Он непосредственно поражает многиесельскохозяйственные культуры, вреден для нашего здоровья, а в сочетании с УВ иN0X образует так называемый фотохимический смог. Загрязнителями атмосферы впринципе являются также пыль, шум, лишнее тепло, радиоактивность иэлектромагнитные поля. Особую тревогу вызывает загрязнение атмосферы сернистымгазом, который образуется входе переработки сернистых соединений.
В результате дождь и снегоказываются подкисленными (величина рН ниже 5,6). Кислотные осадки приводят кгибели лесов, превращению озер, рек и прудов в безжизненные водоемы, что влечетза собой уничтожение сообществ растений и животных. Кроме того, они усугубляюттяжесть течения заболеваний дыхательных путей животных и человека.Попадание вверхние слои атмосферы оксидов азота и фреонов, широко применяемых в качествеаэрозольных распылителей и хладоагентов в холодильных установках, приводит кослаблению озонового слоя, который не пропускает к поверхности Землиультрафиолетовое излучение, губительное для всех живых организмов. В последниегоды возникла необходимость принятия мер по защите озонового слоя, посколькунад Антарктидой в 1980 г. возникла «озоновая дыра». Подобные «озоновые дыры» впоследние годы образуются над Сибирью, Западной и Центральной Европой, т.е. надтеми территориями, где сосредоточены предприятия, производящие озоноразрушающиевещества. С целью предотвращения возникновения «озоновых дыр» в 1987 г. в г.Монреале (Канада) подписано Международное соглашение о резком снижениипроизводства фреонов.
Выбросы в естественныеводоемы нефти и нефтепродуктов могут резко замедлить обмен газами между атмосферойи гидросферой и привести к гибели обитателей морей и океанов.
Негативные последствиявлечет и научно необоснованное применение для подкормки культурных растенийбольших доз минеральных и органических удобрений, в частности нитратов.Интенсивное поступление нитратов в растения приводит к тому, что они неполностью включаются в обменные процессы и накапливаются в листьях, стеблях икорнях. Для самих растений избыток нитратов особой опасности не представляет,но при попадании в организм теплокровных животных с пищей они превращаются вболее токсичные соединения. Накопления последних в организме человека вызываюттяжелые нарушения обмена веществ, аллергию, нервные расстройства, а некоторыеиз них способны вызывать злокачественные новообразования
Радиоактивное загрязнениесреды. Аварии на атомных станциях и безответственное отношение к отходаматомной энергетики приводят к
повышеннойрадиоактивности воздуха, воды и почвы. Радиоактивные изотопы передаются поцепям питания и тем самым включаются в биологический круговорот веществ (рис.8.2). Они накапливаются в почве, в тканях растений, животных и человека,вызывая увеличение количества онкологических заболеваний и мутаций. По даннымНаучного комитета ООН по воздействию атомной радиации, самыми распространеннымизаболеваниями человека в результате облучения являются рак молочной ищитовидной желез, легких, поражение семенников.
Биологическое загрязнениесреды. Под биологическим загрязнением понимают привнесение в экосистемы врезультате хозяйственной деятельности человека нехарактерных для них видовживых организмов (растений, животных, вирусов, бактерий и др.), ухудшающихусловия существования биоценозов или негативно влияющих на здоровьечеловека.Основными источниками биологического загрязнения являются сточные водыпрактически всех видов промышленного производства, сельского хозяйства,коммунального хозяйства городов и поселков, бытовые и промышленные свалки,кладбища и др. Из этих источников разнообразные органические соединения ипатогенные микроорганизмы попадают в почву и подземные воды. Особую опасностьпредставляет биологическое загрязнение возбудителями инфекционных ипаразитарных болезней, таких как чума, оспа, холера, дизентерия, клещевойэнцефалит, СПИД и др., уничтожение которых представляет значительные трудности.
В последние годы возниклановая экологическая опасность — потенциальная возможность попадания излабораторий или заводов в окружающую природную среду микроорганизмов ибиологически активных веществ, оказывающих негативное воздействие на живыеорганизмы и их сообщества, здоровье человека и его генофонд, что связано сбурным развитием биотехнологии и генной инженерии.
Список использованнойлитературы
1. А. Б. Салтыков.Биоэкология.
2. Общая экология.Чернова Н. И., Былова А.М.
3. Экологическоесознание Медведев В.И., Алдашева А.А.
4. http://www.miroslavie.ru/library/eco.htm