Тема 1. Определение понятия экология. Цели, задачи и значение этой науки

План:

1. Предмет экология. Определение науки "экология".
2. Место экологии в системе наук.
3. Область исследования, цели и задачи экологии.

Экология[1]происходит - от греч. Oikos- дом, жилище logos – изучать

Название «экология» ввел немецкий зоолог Эрнст Геккель в 1866 г.

Экология - наука об отношениях отдельных организмов или их групп между собой, а так же с окружающей средой, или наука о взаимоотношениях между живыми организмами и средой их обитания.

Экология изучает организацию и функционирования надорганизменных систем различных уровней от отдельных популяций до биосферы в целом.

История науки

Термин предложил в 1866г. известный немецкий естествоиспытатель Эрнст Геккель для обозначения "общей науки об отношениях организмов с окружающей средой", куда мы относим все условия существования.

В иерархической классификации биологических наук - в состав физиологии и именовалась "физиологией взаимоотношений", где физиология - изучение динамических характеристик организма и вообще его жизнедеятельности в самом широком смысле слова.

Практический интерес еще на заре человечества, когда каждый индивидуум для того чтобы выжить должен был иметь определенные знания об окружающей его среде, т.е. о силах природы, растениях и животных. Цивилизация возникла, когда человек научился использовать огонь, воду....

Благодаря достижениям техники мы теперь меньше зависим от природы, но зависимость эта сохранилась.

Начало 18 века Антони ван Левенгук, один из первых микроскопистов, - пионер в изучении пищевых цепей и регуляции численности организмов.

Англ. ботаник Ричард Брэдли - четкое представление о биологической продуктивности. Эти вопросы - важные направления в современной экологии.

Первоначально исследователи проводили резкую грань между экологией растений и экологией животных, но концепция биотического сообщества Ф.Клементса (F.Clements) и В.Шелфорда (V.Shelford), концепции пищевых цепей и круговорота вещества, разработанные Р.Линдеманом и Дж.Хатчинсоном (R.Lindeman, G.Hutchinson) а также исследования озерных систем, проведенные Э.Бирджем, Чонси Джудеем (E.Birge, Ch.Juday) и многими другими, помогли создать теоретическую основу общей экологии.

Ч.Элтон - выдающийся английский эколог, основоположник экологии популяций.

Как наука стала складываться в начале 20 века, но основы той экологии с которой мы сталкиваемся сейчас заложены позднее - в 20-40-х гг. Именно в это время экология становится целостной, "осознающей себя" наукой, имеющей собственные объекты и методы исследования, а также собственный концептуальный аппарат. Однако, "всеобщая озабоченность проблемами окружающей среды" возникла в 1968-1970 гг. До этого времени на экологию смотрели как на одно из подразделений биологии. Теперь на многих факультетах - курс экологии.

Подразделения

1). Аутэкология - исследует индивидуальные связи отдельного организма со средой, Синэкология - комплексно изучает группы, сообщества организмов и их взаимосвязи в природных системах (экосистемах),

2). Геоэкология: по типам сред или местообитаний: экология пресных вод, суши, океана.

3). Экология разделяется на таксономические ветви: насекомых, растений, позвоночных и т.п. вплоть до экологии человека.

4) Популяционная экология - отношения между организмами, которые относятся к одному виду и живут на одной территории (стая волков, березовая роща), т.е. внутри популяции,

Исходя из различных областей приложения экологии - природные ресурсы, загрязнение окружающей среды.

С 70-х годов - социальная экология, изучающая закономерности взаимодействия общества и окружающей среды и ее охраны (Экология личности, Экология человечества, «Экология культуры», Этноэкология).

Кроме того, экология теоретическая - общие законы жизни.

Экология прикладная - применение общих законов к практике (например, по сферам деятельности человека: промышленная, технологическая, сельскохозяйственная, медицинская, промысловая, химическая, рекреационная, геохимическая, природопользование).

Основные задачи экологии:

- исследование закономерностей организации жизни, в том числе в связи с антропогенными, т.е. являющимися результатом человеческой деятельности, воздействиями на природные системы.

- создание научной основы рациональной эксплуатации биологических ресурсов,

- прогнозирование изменений природы под влиянием деятельности человека,

- сохранение среды обитания человека.

Понятие "Геоэкология".

А.Гумбольдт заметил, что “Изучение общей картины природы останется неполным без рассмотрения рода человеческого в его различных физических оттенках”, без рассмотрения взаимовлияния природы и человека. Позже о переплетении действия законов неживой и живой природы, законов общества, законов человеческого мышления, законов развития научной мысли заговорил Вернадский и назвал это “новое состояние биосферы в результате гигантской работы человечества” ноосферой (сферой разума): “Ноосфера есть геологическое явление на нашей планете. В ней впервые человек становится крупнейшей геологической силой. Он может и должен перестраивать своим трудом и мыслью область своей жизни, перестраивать коренным образом по сравнению с тем, что было раньше. Перед ним открываются все более широкие творческие возможности.” Причем, по его мнению, “человечество, вступая в эру форсирования ноосферы не отдаляется от природы, а наоборот, “все больше чувствует свое единство с ней”.

Термин “социоэкосистема” ввел в практику английский ученый Г.А.Нортон (1973). Социоэкосистемы образуются при взаимодействии территориальных экономических, социальных и экологических систем и представляют собой сложные биосоциальные системы, требующие комплексного географического анализа. В отечественной географии такие исследования широко развернулись в 1970-е годы и к настоящему времени являются одним из ведущих направлений географической науки.

Непосредственным отражением развития комплексных социально-экономико-экологических исследований стало становление геоэкологии. Ее стратегическая цель - “разработка пространственной организации общества” (Лавров,1989). Геоэкология является географической наукой “о взаимодействии географических, биологических и социально-производственных систем” (Петров, 1994) или, согласно определению Е.В.Краснова (Краснов, 1992), ее составляющими являются физико-географическая и экономико-географическая подсистемы. По мнению автора последнее - в наибольшей мере соответствует существующим представлениям о делении географии.

Предмет геоэкологии - социоэкосистемы. Одной из таких систем является ТРС - предмет рекреационной географии. Поэтому рекреационную географию можно рассматривать как одну из отраслей геоэкологии. И все теоретические положения, присущие геоэкологии, могут быть применены к рекреационной географии.

Тема 2. Основные понятия экологии.

План

1. Биотические взаимоотношения.

2. Законы конкурентных отношений в природе.

3. Популяции (определение, структура популяций, численность и ее регуляция в природе)

Популяция - (от лат. Populus - народ) - группа организмов, относящихся в одному виду и занимающих определенную область, называемую ареалом.

Сообщество, или биоценоз - совокупность растений и животных, населяющих участок среды обитания[2].

Совокупность условий, необходимых для существования популяций, носит название экологической ниши. В понятие "экологическая ниша" включают не только физическое пространство, но и функциональную роль организмов в сообществе (например, его трофический статус, т.е. экологическая ниша определяет положение вида в цепях питания.) и его зависимость от внешних факторов - температуры, влажности почвы и др. условий существования. Местообитание - это "адрес" организма, экологическая ниша - его "профессия"

Экосистемы - совокупность сообщества и среды носит название экологической системы, или биогеоценоза.

Любое единство, включающее все организмы (т.е. "сообщество") на данном участке и взаимодействующее с физической средой таким образом, что поток энергии создает четко определенную трофическую структуру, видовое разнообразие и круговорот веществ (т.е. обмен веществами между биотической и абиотической частями) внутри системы, представляет собой экологическую систему. (Одум Ю., Основы экологии , М. 1975.-С.16.)

Экосистема представляет собой необходимую форму существования жизни. Экосистемой может быть любая система живых и неживых компонентов: и космический корабль, и любой биогеоценоз. Биосфера - глобальный биогеоценоз.

Экосистема - основная функциональная единица в экологии, поскольку в нее входят и организмы, и неживая среда - компоненты, взаимно влияющие на свойства друг друга и необходимые для поддержания жизни в той ее форме, которая существует на Земле.

Экосистемы представляют собой открытые системы, поэтому важной составной частью концепции являются среда на выходе и среда на входе.

История понятия "экосистема".

Термин "экосистема" - английский эколого А.Тэнсли (A.G.Tansley) - 1935г

Но уже на рубеже 19-20 вв. биологи начали серьезно рассматривать идею о том, что природа функционирует как целостная система независимо от того, о какой среде идет речь: пресноводной, морской или наземной. Но только через полвека, когда усилиями Берталанфи (Bertalanffi, 1950,1968) и др. была разработана общая теория систем, началось развитие нового, количественного направления - экологии экосистем. Основоположниками этого нового направления стали такие экологи как Хатчинсон, Маргалеф, Уатт, Пэттун, Ван Дайн и Г.Одум.

В Российской науке - 1944 г. В.Н. Сукачев предложил термин биогеоценоз, а В.И.Вернадский использовал понятие "биокосное тело". (Главное значение этих понятий состоит в том, что они подчеркивают обязательное наличие взаимоотношений, взаимозависимости и причинно-следственных связей, иначе говоря, объединение компонентов в функциональное целое. )

Пример экосистемы: небольшое, но достаточно глубокое озеро в средней полосе. Летом - четкая температурная стратификация: верхний прогреваемый и перемешиваемый слой воды (1-3 м) - эпилимнион- отделен от холодных малоподвижных вод глубинной зоны - гиполимниона - слоем температурного скачка. В пределах эпилимниона развивается большое количество мелких планктонных водорослей, которые поедаюстя многочисленными здесь планктонными животными. Рост численности и биомассы планктонных водорослей лимитирован, однако не столько поеданием зоопланктона в, сколько нехваткой важнейшего биогенного элемента - фосфора (он в это время связан в телах водорослей). Однако питающиеся водорослями планктонные ракообразные и коловратки в ходе своей жизнедеятельности выделяют с продуктами экскреции фосфор, притом в доступной для усвоения водоролями форме. Выделяемый зопланктоном фосфор сейчас же поглощается водорослями, что и обеспечивает их продукцию, часть которой (порой значительная) поедается тем же зоопланктоном.

Т.о. цикл фосфора не выходит за пределы эпилимниона, который, согласно критерию полноты круговорота основных биогенных элементов, можно смело трактовать как самостоятельную экосистему, отличную от экосистемы остальной массы озера. (во второй половине лета, в течение 2-3-х недель.)

Осеннее похолодание - перемешивание водных масс.