Экология: предмет ,цели ,задачи

Экология: предмет ,цели ,задачи.

Как самостоятельная наука  экология сформировалась приблизительно к 1900 г. Термин "экология" был предложен  немецким биологом Эрнстом Геккелем в 1869 г. Следовательно, это сравнительно молодая наука. Но именно она переживает в настоящее время период быстрого роста.

Экология (греч. oicos - дом и logos - наука) в буквальном смысле - наука о местообитании.

Существует много определений  экологии, однако подавляющее большинство  современных исследователей считает, что экология - это наука, изучающая  условия существования живых  организмов и взаимосвязи между  организмами и средой, в которой  они обитают.

Понятие экологии очень обширно, поэтому в зависимости от акцента  на той или иной ее задаче меняется и формулировка определения. Для "долгосрочного  употребления" лучшим может быть, например, следующее: "Экология - это  биология окружающей среды". Для  последних десятилетий XX в. наиболее подходит одно из определений экологии, приведенное в полном словаре  Уэбстера: "Предмет экологии - это  совокупность или структура связей между организмами и средой". Эрнст Геккель дал этой науке  исчерпывающее определение: "Под  экологией мы понимаем сумму знаний, относящихся к экономике природы: изучение всей совокупности взаимоотношений  животного с окружающей его средой, как органической, так и неорганической, и прежде всего - его дружественных  или враждебных отношений с теми животными и растениями, с которыми оно прямо или косвенно вступает в контакт. Одним словом экология - это изучение всех сложных взаимоотношений, которые Дарвин назвал условиями, порождающими борьбу за существовавание".

Экология, как и всякая другая наука, имеет два аспекта :

первый - это стремление к  познанию ради самого познания,

второй - применение собранных  знаний для решения практических проблем, связанных с окружающей средой.

Все возрастающее значение экологии объясняется тем, что ни один из вопросов огромной практической важности в настоящее время нельзя решить без учета связей между  живыми и неживыми компонентами природы.

Практический выход экологии можно видеть, прежде всего, в решении  вопросов природопользования; именно она должна создать научную основу эксплуатации природных ресурсов. Законы, лежащие в основе естественных природных  процессов, будут в центре нашего внимания. Однако прежде необходимо остановиться на взаимоотношении экологии и охраны природы. Западные ученые обычно различают  науку экологию и науки об окружающей среде. Экология изучает три группы факторов среды, воздействующих на организмы:

· абиотические

· биотические 

· антропогенные.

Охрана природы рассматривает  только третий фактор - воздействие  человека на среду, и то не во всем совпадает  с общеэкологическим подходом. Охрана природы и шире и уже раздела экологии, который исследует влияние антропогенного фактора на природу. Уже - потому, что анализируется не любое воздействие, а лишь то, последствие которого может иметь значение для жизни человеческого общества. Шире - потому, что рассматривается влияние антропогенного фактора не только на органический мир, но и на неживую природу.

Предметом изучения экологии в широкой постановке вопроса является система “организмы плюс среда их обитания”, причем среда, преобразованная самими организмами и, в частности, человеком.

Цель: Изучение законов функционирования экологических систем всех уровней и биосферы в целом в условиях природопреобразующей деятельности человечества и выработка тактики и стратегии поведения человечества в целях оптимизации функционирования этих систем. Решение задач, стоящих перед экологией, позволит достичь поставленных перед ней целей. Цели экологии можно сформулировать следующим образом.

   1. Разработка оптимальных  путей взаимодействия общества  и природы с учетом законов  существования природы;

   2. Прогнозирование  последствий воздействия общества  на природу с целью предотвращения  негативных результатов.

   Для решения задач,  стоящих перед экологией, она  использует как свои собственные  методы, так и методы других  наук. Собственные методы экологии  можно разделить на три группы.

   1. Полевые методы - это методы, позволяющие изучить  влияние комплекса факторов естественной  среды на естественные биологические  системы и установить общую  картину существования и развития  системы.

   2. Лабораторные методы - это методы, позволяющие изучить  влияние комплекса факторов моделированной  в лабораторных условиях среды  на естественные или моделированные  биологические системы. Эти методы  дают возможность получить приблизительные  результаты, которые требуют дальнейшего  подтверждения в полевых условиях.

   3. Экспериментальные  методы - это методы, позволяющие  изучить влияние отдельных факторов  естественной или моделированной  среды на естественные или  моделированные биологические системы.  Они применяются в сочетании как с полевыми, так и с лабораторными методами. Кроме собственных методов экология широко использует методы таких наук, как биохимия, физиология, микробиология, генетика, цитология, гистология, физика, химия, математика и др.

   В зависимости  от типа изучаемой биологической  системы в экологии выделяют  следующие разделы: факториальная  экология (аутэкология), учение о  популяциях (демэкология), учение о сообществах (синэкология), учение об экосистемах (биогеоценология) и учение о биосфере (глобальная экология).

Задачи экологии прямо вытекают из цели и существующих на планете проблем:

1) всеобъемлющая диагностика  состояния природы планеты и  ее ресурсов;

2) определение порогов  выносливости экологических систем  по отношению к антропогенной  нагрузке;

3) выработка критериев  оптимальности функционирования  экологических систем;

4) изучение обратимости  и путей восстановления антропогенных  нарушений экологических систем;

5) разработка прогнозов  изменений в биосфере и состояний  окружающей человека среды при  разных сценариях политического,  экономического и социального  развития человечества;

6) отказ от дискредитировавшей  себя природопокорительной идеологии и формирование идеологии и методологии экоцентризма, направленной на экологизацию экономики, производства, политики и образования.

Сегодня различают следующие  основные отрасли экологии:

1. Общая экология -изучает общие законы формирования, функционирования и эволюции экологических систем на основе анализа таких целостных ее характеристик, как продуктивность, круговорот вещества и энергии, устойчивость, биоразнообразие (генофонд) и др.

Ее ядром является теоретическая  экология.

2. Специальная экология (биоэкология) -- первоначально сформировавшееся научное направление, включающее специальные, чисто биологические разделы экологии; к настоящему времени разделившееся на подотрасли:

а) аутэкология (от гр. out -- отдельно) -- экология отдельных особей и видов;

б) популяционная экология;

в) синэкология ( от гр. syn -- вместе) -- экология многовидовых сообществ, биоценозов (от гр. bios -- жизнь, kinos -- сообща, вместе);

г) экология систематических  групп (бактерий, грибов, растений, животных, а также более мелких систематических  единиц: типов, классов, отрядов и  т. д.);

д) эволюционная экология -- учение о роли экологических факторов в эволюции.

3. Геоэкология -- изучает взаимоотношения организмов и среды обитания с точки зрения их географической принадлежности.

В нее входят:

а) экология сред -- воздушной, суши, почвенной, морской, пресноводной;

б) экология природно-климатических  зон -- тундры, тайги, степи, пустыни, гор, болот, морских берегов, и т.п.;

в) экология географических областей, регионов, стран, континентов.

4. Прикладная экология -- большой комплекс дисциплин,связанных с различными областями взаимоотношений между человеческим обществом и природой. Прикладная экология имеет следующие основные разделы:

а) инженерная экология -- изучение и разработка инженерных норм и средств, отвечающих экологическим требованиям;

б) сельскохозяйственная экология (агроэкология и экология сельскохозяйственных животных);

в) биоресурсная и промысловая экология;

г) урбоэкология (экология городов, населенных пунктов, коммунальная экология);

д) медицинская экология;

е) экотоксикология;

ж) приложения экологии к  практике охраны природы и окружающей среды.

5. Экология человека - комплекс дисциплин, изучающих взаимодействие человека к биологической особи и, как социального субъекта с окружающей его природной и социальной средой.

Сюда входят:

а) биоэкология человека;

б) социальная экология (экология личности, семьи, социальных групп, экология рас и наций, демографическая  экология).

6. Глобальная экология (биосферология) -- изучает взаимоотношения всего человечества в процессе его развития с биосферой.

Признаки экологического кризиса.

Экологический кризис - это  напряженное состояние взаимоотношений  между человечеством и природой, характеризующееся несоответствием  развития производительных сил и  производственных отношений в человеческом обществе, ресурсно-экономическим возможностям биосферы.

Экологический  кризис можно  рассматривать и как конфликт во взаимодействии биовида или рода с природой. Кризисом природа как бы напоминает о нерушимости своих законов, а нарушившие эти законы погибают. Так происходило качественное обновление живых существ на Земле. В более широком смысле экологический кризис понимается как фаза развития биосферы, на которой происходит качественное обновление живого вещества (вымирание одних видов и возникновение других).

 Современный экологический  кризис называют «кризисом редуцентов», т.е. определяющим его признаком является опасное загрязнение биосферы, вследствие антропогенной деятельности, и связанное с этим нарушение природного равновесия. Понятие «экологический кризис» впервые появилось в научной литературе в середине 70-х г.г. По своей структуре экологический кризис принято делить на две части: естественную и социальную.

Естественная часть свидетельствует  о наступлении деградации, разрушении окружающей природной среды. Социальная сторона экологического кризиса  заключается в неспособности  государственных и общественных структур остановить деградацию окружающей среды и оздоровить ее. Обе стороны  экологического кризиса тесно взаимосвязаны. Наступление экологического кризиса  может быть остановлено только при  рациональной государственной политике, наличии государственных программ и отвечающих за их выполнение государственных  структур.

Признаки  экологического кризиса, их характеристика.

 Современный экологический кризис характеризуется следующими проявлениями:

- постепенное изменение  климата планеты вследствие изменения  баланса газов в атмосфере; 

- общее и местное (над  полюсами, отдельными участками  суши) разрушение биосферного озонового  экрана;

- загрязнение Мирового  океана тяжелыми металлами, сложными  органическими соединениями, нефтепродуктами,  радиоактивными веществами, насыщение  вод углекислым газом; 

- разрыв естественных  экологических связей между океаном  и водами суши в результате 

строительства плотин на реках, приводящий к изменению твердого стока, нерестовых путей.

- загрязнение атмосферы  с образованием кислотных осадков,  высокотоксичных веществ в результате  химических и фотохимических  реакций; 

- загрязнение вод суши, в том числе речных, служащих  для питьевого водоснабжения,  высокотоксичными веществами, включая  диоксиды, тяжелые металлы, фенолы;

- опустынивание планеты; 

- деградация почвенного  слоя, уменьшение площади плодородных  земель, пригодных для сельского  хозяйства; 

- радиоактивное загрязнение  отдельных территорий в связи  с захоронением радиоактивных  отходов, техногенными авариями  и т.п.;

- накопление на поверхности  суши бытового мусора и промышленных  отходов, в особенности практически  не разлагающихся пластмасс; 

- сокращение площадей  тропических и северных лесов,  ведущее к дисбалансу газов  атмосферы, в том числе сокращению  концентрации кислорода в атмосфере  планеты; 

- загрязнение подземного  пространства, включая подземные  воды, что делает их непригодными  для водоснабжения и угрожает  пока еще мало изученной жизни  в литосфере;

- массовое и быстрое,  лавинообразное исчезновение видов  живого вещества;

- ухудшение среды жизни  в населенных местах, прежде всего  урбанизированных территориях; 

- общее истощение и  нехватка природных ресурсов  для развития человечества;

- изменение размера, энергетической  и биогеохимической роли организмов, переформирование пищевых цепей,  массовое размножение отдельных  видов организмов;

- нарушение иерархии экосистем,  увеличение системного однообразия  на планете. 

Транспорт - это один из главных  загрязнителей окружающей природной  среды. На сегодняшний день автомобили, с их бензиновыми и дизельными двигателями, стали главными источниками  загрязнения атмосферы в промышленных странах. Огромные площади лесов, которые  росли в Африке, Южной Америке  и Азии, стали уничтожаться, обеспечивая  потребности различных отраслей промышленности в Европе и Соединенных  штатах Америки. Это очень страшно, потому что уничтожение лесов  нарушает кислородный баланс не только в этих странах, но и на всей планете  в целом.

В результате, практически  одноминутно исчезли некоторые разновидности животных, птиц, рыб и растений. Многие из животных, птиц и растений сегодня находятся на гране исчезновения, многие из них внесены в «Красную книгу Природы». Несмотря ни на что, люди до сих пор продолжают убивать животных для того, чтобы некоторые из людей могли носить шубы и меха. Задумайтесь, сегодня мы убиваем животных не ради того, чтобы добить себе пищу и не умереть с голоду, как это делали наши древние предки. Сегодня люди убивают животных ради забавы, ради того, чтобы получить их мех. Некоторые из таких животных, например, лисы, вполне реально подвергаются опасности навсегда исчезнуть с лица нашей планеты. Каждый час несколько видов растений и животных исчезает с лица нашей планеты. Реки и озера высыхают.

.

Опасное загрязнение биосферы связано с развитием промышленности, сельского хозяйства, развитием  транспорта, урбанизацией. В биосферу поступает огромное количество токсичных  и вредных выбросов хозяйственной  деятельности. Особенностью этих выбросов является то, что эти соединения не включаются в естественные обменные процессы и накапливаются в биосфере. Например, при сжигании древесного топлива происходит выделение углекислого  газа, который усваивается растениями в процессе фотосинтеза, и в результате чего вырабатывается кислород. При  сжигании нефти выделяется сернистый  газ, который в естественные процессы обмена не включается, а накапливается  в нижних слоях атмосферы, взаимодействует  с водой и выпадает на землю  в виде кислотных дождей. Кислотный дождь -одна из наиболее серьезных форм загрязнения окружающей среды, опасная болезнь биосферы. Эти дожди образуются вследствие поступления в атмосферу на большую высоту от сгорающего топлива (особенно сернистого) диоксида серы и окислов азота. Получающиеся при этом в атмосфере слабые растворы серной и азотной кислоты могут выпадать в виде осадков иногда через несколько дней в сотнях километров от источника выделения. Установить место зарождения кислотного дождя технически пока невозможно. Проникая в почву, кислотные дожди нарушают ее структуру, пагубно влияют на полезные микроорганизмы, растворяют природные минералы, такие как кальций и калий, унося их в подпочвенный слой и отбирая у растений их основной источник питания. Вред, наносимый растительности кислотными дождями, особенно соединениями серы, огромен. Внешний признак воздействия сернистого ангидрида - постепенное потемнение листьев на деревьях, покраснение игл сосны.

Одна из глобальных экологических проблем - резкий рост населения на планете. Причем на каждого сытого человека приходится другой, которому едва удается себя прокормить, и третий, который недоедает изо дня в день. Главным средством сельскохозяйственного производства является земля - важнейшая часть окружающей среды, характеризующаяся пространством, рельефом, климатом, почвенным покровом, растительностью, водами. За период своего развития человечество потеряло из-за водной, ветровой эрозии и других разрушительных процессов почти 2 млрд. га продуктивных земель. Это больше, чем в настоящее время находится под пашнями и пастбищами. Темпы современного опустынивания, по данным ООН, составляют около 6 млн. га в год.

В результате антропогенного воздействия земли и почвы  загрязняются, что приводит к снижению их плодородия, а в некоторых случаях  к выводу их из сферы землепользования. Источниками загрязнения земли  служат промышленность, транспорт, энергетика, химические удобрения, хозяйственно-бытовые  отходы и другие виды деятельности людей. Загрязнение земель происходит через сточные воды, воздух, в  результате непосредственного воздействия  физических, химических, биологических  факторов, вывозимых и сбрасываемых на земли отходов производства. Глобальное загрязнение почвы создается  вследствие дальнего переноса загрязняющего  вещества на расстояние более 1000 км от любых источников загрязнения. Наибольшую опасность для почв представляют химические загрязнения, эрозия и засоление

В сельском хозяйстве используется большое количество ядохимикатов и  пестицидов, которые накапливаются  в почве, растениях, в тканях животных. Опасное загрязнение биосферы выражается в том, что содержание вредных  и токсичных веществ в отдельных  ее составных частях превышает предельно  допустимые нормативы. Например, во многих регионах России содержание целого ряда вредных веществ (пестицидов, тяжелых  металлов, фенолов, диоксинов) в воде, воздухе, почве превышает предельно допустимые нормы в 5-20 раз.

Согласно статистике, среди  всех источников загрязнения на первом месте – выхлопные газы автотранспорта (до 70% всех болезней в городах вызвано  ими), на втором – выбросы тепловых электростанций, на третьем – химическая промышленность.

Истощение энергетических ресурсов.

 К основным источникам  энергии, используемым человеком,  относятся: тепловая энергия,  гидроэнергия, атомная энергия. Тепловую  энергию получают при сжигании  древесины, торфа, угля, нефти  и газа. Предприятия, вырабатывающие  электроэнергию на базе химического  топлива, называют тепловыми электростанциями. Нефть, уголь и газ являются  невозобновляемыми природными ресурсами и запасы их ограничены.

Теплотворная способность  угля ниже, чем нефти и газа, а  его добыча значительно дороже. Во многих странах, в том числе и  в России, угольные шахты закрываются, ибо уголь в них слишком  дорого и трудно добывать. Несмотря на то, что прогнозы запасов энергетических ресурсов пессимистичны, в настоящее  время успешно разрабатываются  новые подходы к решению проблемы энергетического кризиса.

Во-первых, переориентация на другие виды энергии. В настоящее  время в структуре мирового производства электроэнергии 62 % приходится на тепловые электростанции (ТЭС), 20% - на гидроэлектростанции (ГЭС), 17% - на атомные электростанции (АЭС) и 1 % - на использование альтернативных источников энергии. Это означает, что  ведущая роль принадлежит тепловой энергетике. В то время как гидроэлектростанции  не загрязняют окружающую среду, не нуждаются  в использовании горючих полезных ископаемых, а мировой гидропотенциал пока использован всего на 15%.

Возобновляемые источники  энергии - солнечную энергию, энергию  воды, ветра и т.д. - использовать на Земле нецелесообразно (в космических  аппаратах солнечная энергия  незаменима). «Экологически чистые»  энергоустановки слишком дороги и они производят слишком мало энергии. Расчет на энергию ветра  не оправдан, в перспективе возможно делать ставку на энергию морских течений.

Единственный реальный сегодня  и в обозримом будущем источник энергии - атомная энергетика. Запасы урана достаточно велики. При правильном использовании и серьезном отношении  атомная энергетика оказывается  вне конкуренции и с экологической  точки зрения, значительно меньше загрязняя окружающую среду, чем  сжигание углеводородов. В частности  суммарная радиоактивность золы каменного угля гораздо выше, чем  радиоактивность отработавшего  топлива всех атомных электростанций.

Во-вторых, добыча полезных ископаемых на континентальном шельфе. Разработка месторождений континентального шельфа является сейчас актуальной проблемой  для многих стран. Некоторые страны уже успешно разрабатывают морские  месторождения горючих ископаемых, Например, в Японии производится разработка угольных месторождений на континентальном  шельфе, за счет которых страна обеспечивает 20% своих потребностей в этом топливе.

Сокращение видового биоразнообразия.

В общей сложности с 1600 г. исчезли 226 видов и подвидов позвоночных  животных, причем за последние 60 лет - 76 видов, и около 1000 видов находится  под угрозой исчезновения. Если сохранится современная тенденция истребления  живой природы, то через 20 лет планета  лишится 1/5 части описанных видов  растительного и животного мира, что угрожает устойчивости биосферы – важного условия жизнеобеспечения человечества.

Там, где условия неблагоприятны биологическое разнообразие невелико. В тропическом лесу обитает до 1000 видов растений, в лиственном лесу умеренной зоны - 30-40 видов, на пастбище - 20-30 видов. Видовое разнообразие является важным фактором, который обеспечивает устойчивость экосистемы к неблагоприятным  внешним воздействиям. Сокращение видового разнообразия может вызвать необратимые  и непредсказуемые изменения  в глобальном масштабе, поэтому эта  проблема решается всем мировым сообществом.

Одним из способов решения  этой проблемы является создание заповедников. В нашей стране в настоящее  время функционирует 95 заповедников.

Глава 2. Глобальные проблемы экологии.

Экологический кризис характеризуется  наличием целого ряда проблем, которые  угрожают устойчивому развитию. Рассмотрим некоторые из них.

 Глобальное потепление.

Глобальное потепление - одно из наиболее значимых воздействий  на биосферу, связанных с антропогенной  деятельностью. Оно появляется в  изменении климата и биоты: продукционного процесса в экосистемах, сдвиге границ растительных формаций, изменении урожайности сельскохозяйственных культур. Особенно сильные изменения касаются  высоких и средних широт Северного полушария. По прогнозам, именно здесь, наиболее повысится температура атмосферы. Природа этих регионов особенно восприимчива к различным воздействиям и крайне медленно восстанавливается. Зона тайги сдвинется к северу примерно на 100-200 км. Кое-где этот сдвиг будет гораздо меньше или его не будет вовсе. Подъем уровня океана за счет потепления составит 0,1-0,2 м, что может привести к затоплению устьев крупных рек, особенно Сибири.

Некоторые развитые страны и страны с переходной экономикой приняли на себя обязательства стабилизировать  производство парниковых газов. Страны ЕЭС (Европейский Экономический  Союз) включили в свои национальные программы положения о сокращении выбросов углекислого газа.

Дефицит воды.

Многие ученые связывают  его с непрерывным в последнее  десятилетие повышением температуры  воздуха из-за роста содержания в  атмосфере углекислого газа. Нетрудно протянуть цепочку, где одна проблема вызывает другую: большое энерговыделение (решение энергетической проблемы) - парниковый эффект – нехватка воды - недостаток пищи (неурожаи).

Одна из величайших рек  Китая, Хуанхэ, уже не доходит, как  прежде до Желтого моря за исключением  отдельных наиболее влажных годов. Крупная река Колорадо в США далеко не каждый год добирается до Тихого океана. Амударья и Сырдарья давно уже не впадают в Аральское море, которое из-за этого почти пересохло. Нехватка воды резко ухудшила экологическую обстановку во многих регионах и вызвала начинающийся продовольственный кризис.

Литература:

1. Арустамов Э.А. Экологические основы природопользования.
2. Экологические основы природопользования». Авторы: В.Г. Еремин, В.Г., Сафонов. М-2002 г.
3. Гальперин М.В. Экологические основы природопользования: учебник. М.,2007.