Контрольная работа по "Экологии". 232

Экология

1.Экология как научная основа природопользования

Люди живут за счет природы, обеспечивая свое благополучие и развитие общества. В использовании  и преобразовании природы современное  общество руководствуется научными знаниями. На их основе работают заводы и фабрики, горнодобывающая и  строительная промышленность, энергетические предприятия, сельское хозяйство и  системы связи. Как же служит человечеству экологическая наука? Почему экология считается сейчас важнейшей областью знания, способной указать новые  пути сохранения и развития человеческой цивилизации?

В центре внимания экологии — живая природа. А ведь именно она обеспечивает и пищевые ресурсы  людей, и регуляцию условий жизни  в биосфере. Что станет с человечеством, если живая природа Земли будет  сильно разрушена в результате мощного  наступления техники, как это  уже происходит в настоящее время? Как предвидеть последствия разных форм человеческой деятельности, при  которых сильно изменяется природная  среда? Как выгоднее, разумнее вести  хозяйство, чтобы не навредить будущим  поколениям?

В своей практической деятельности человек всегда был  вынужден считаться с законами живой  природы, особенно в сельском хозяйстве, лесоводстве и промыслах. Сначала  это происходило стихийно, на основе опыта, проб и ошибок. С развитием  научной экологии стало ясно, что  именно она является основой, на которой  возможно не стихийное, а сознательное, грамотное хозяйствование людей  на Земле. Ведь экология — наука  о связях, на которых основывается устойчивость всех форм жизни.

Практическая значимость экологии проявляется в каждом ее разделе, любом положении, от глобальных законов до частных зависимостей.

Так, когда были оценены  масштабы биологической продукции  на планете, стало ясным, что наступило  время соотносить деятельность и  потребности людей с возможностями  биосферы. Понимание того, как устроены и поддерживают себя природные экосистемы, позволяет повышать устойчивость агроценозов, культурных ландшафтов, городской среды. Человеческая цивилизация не может уже развиваться, не считаясь с законами устойчивости природы. Главный из них — поддержание и усиление интенсивности круговорота веществ. Современные технологии промышленности и сельского хозяйства таковы, что не могут не нарушать природную среду. Стремительно ухудшаются и условия жизни людей. Поэтому встает вопрос об изменении методов использования природы и ее ресурсов.

Основной принцип  экологически грамотного хозяйствования — действовать не против природы, а в соответствии с ее законами. Любое экологическое знание можно  превратить в полезную и выгодную людям технологию.

Например, если мы знаем, что по цепям питания передаются и ядохимикаты, которые попадают из загрязненной среды сначала в  растения, а затем в животных, то на основе этого может быть разработана  и технология очистки почв или  водоемов. Сейчас испытывается метод  очистки почв, при котором на загрязненных тяжелыми металлами участках выращивают специально подобранные растения с  высоким коэффициентом усвоения этих соединений, а затем превращают их в золу, очищая почвы. Еще эффективнее  может быть использование для  этих целей животных-сапрофагов, питающихся загрязненными растительными остатками.  

Популяционная экология раскрывает возможности управления численностью видов. Это важно и  для получения нужной биологической  продукции, и для предупреждения размножения вредителей, и для  борьбы со многими возбудителями  болезней.

Знание экологии сообществ позволяет не только поддерживать природные биоценозы, но и управлять  производительностью полей, пастбищ  и садов. Зная законы самовосстановления и саморазвития сообществ, можно  ускорить залечивание ран, нанесенных природе сведением лесов или добычей полезных ископаемых.

Экология становится наукой, необходимой во всех сферах деятельности человека. Она обладает огромным практическим потенциалом. Люди еще не научились полностью использовать уже накопленные экологические  знания.

Трудности заключаются  в том, что необходимо знать не только общие принципы, управляющие  жизнью организмов, популяций, сообществ, экосистем и биосферы в целом. Ведь важнейшая черта жизни не только ее упорядоченность, но и огромное биологическое разнообразие. Каждый объект жизни уникален, поэтому нужно  знать также отличительные особенности  любой природной системы, на которую  распространяется влияние человека.

Экологическое образование  не кончается, а только начинается с  познания основ общей экологии. Далее  требуются развитие профессиональных знаний и экологическая специализация  в любой отрасли деятельности.

Экология — многогранная и универсальная наука, затрагивающая  все формы взаимоотношений человека с природой. Само человечество, как  часть живой природы, также подчиняется  многим экологическим зависимостям. Они составляют предмет особой области  знания — социальной экологии.  
 

Примеры и дополнительная информация

В настоящее время  стала очевидной огромная роль болот  в поддержании стабильности климата  Земли. До недавнего времени болота старались осушать и мелиорировать  в целях преобразования природы. Сейчас подсчитано, что болотистые районы являются одними из главных  поставщиков в атмосферу газа метана. Его вырабатывают бактерии, содержащиеся в бескислородных нижних слоях болот. Метан относится  к так называемым «парниковым» газам, которые задерживают часть теплового  излучения Земли в космическое  пространство. Если содержание метана в атмосфере резко упадет, климат Земли похолодает вплоть до наступления  нового ледникового периода. Болота Западной Сибири вносят особо ощутимый вклад в регуляцию парниковых газов в атмосфере всей Земли. Проекты осушения этих болот оказались  антиэкологичными. Они подорвали  бы биосферное равновесие.

Некоторые сложные  органические соединения важны для  ряда областей промышленности, хотя нужны  в очень небольших количествах. Например, некоторые ферменты, вызывающие свечение белков. Для их синтетического получения необходимо разрабатывать  сложные и дорогие химические технологии, загрязняющие среду. Эти  же соединения легко получать в готовом  виде из светящихся животных. Если освоить, например, разведение жуков-светляков, производство обойдется в тысячи раз дешевле и безопаснее для  природы.

В природе продукты жизнедеятельности одних организмов перерабатываются другими вплоть до полного разложения на простые соединения, вновь вовлекаемые в круговорот. Этот же принцип необходимо использовать и в организации промышленности. Производство построено экологически грамотно, если отходы одних предприятий являются сырьем для других и из них снова создается нужная человеку продукция.

Например, тепловые электростанции и другие предприятия, сжигающие уголь, выбрасывают в  атмосферу большое количество сернистых  соединений. Сера — ценное сырье  для промышленности. Улавливание  ее из промышленных выбросов и дальнейшая переработка частично заменяют дорогостоящую  добычу из земных недр. При этом не происходит загрязнения атмосферы.

Для борьбы с почвенными личинками жуков, которые в степной  полосе наносят сильный вред всходам  зерновых, на полях используют большое  количество ядохимикатов. Яды убивают  не только вредителей, но и полезных обитателей почвы, и в конце концов по цепям питания попадают к людям. Ростовскими учеными разраоотан экологически чистый метод борьбы с этими вредителями. Установлено, что личинок привлекает даже слабый запах особого вещества — лизина, выделяемого прорастающими семенами. Для отвлечения вредителей от растений в почву вносят рядами специальные приманки, содержащие лизин из отходов пищевого производства. Личинки активно собираются возле них с расстояния в несколько метров. За время их передвижения, занимающего несколько дней, растения подрастают и вредители становятся им не страшны.

Сплошные рубки  леса проводят без учета экологических  связей. Для восстановления после  такой рубки еловых лесов требуется  не менее 100 лет, а лесов из кедровой сосны на Дальнем Востоке —  более 200. Самое прибыльное ведение  лесного хозяйства — выборочная рубка деревьев, при которой не нарушается все лесное сообщество. Такой лес можно использовать непрерывно, он самовосстанавливается. Выборочная рубка освобождает соседние деревья от конкуренции и усиливает их рост. Создается также пространственная мозаика лесного биоценоза, которая, по экологическим законам, способствует устойчивости экосистемы. Экологические принципы лесного хозяйства были разработаны еще в начале века крупнейшим ученым-лесоводом Г. Ф. Морозовым. Они во многом нарушались в связи с применением мощной лесоповальнои техники, позволяющей быстро вырубать леса на больших площадях. Так как сведение лесов и в нашей стране, и во всем мире принимает угрожающий характер, вновь возвращаются к пропаганде старых, экологически оправданных методов ведения лесного хозяйства.  
 
 
 

Природопользование  - непосредственное или косвенное  воздействие человека на окружающую среду в результате всей его деятельности. 

 Рациональное  природопользование - планомерное,  научно обоснованное преобразование  окружающей среды по мере совершенствования  материального производства на  основе комплексного использования  невозобновляемых ресурсов в цикле «производство - потребление - вторичные ресурсы» при условии сохранения и воспроизводства возобновляемых природных ресурсов. 

В XX веке человечество в результате научно-технической  революции пришло к техническому круговороту веществ, изображенному  на рис. 12Рис. 12. Техногенный круговорот вещества: С - первичное сырье; П - продукция; Р - рассеивание в окружающей среде; О - отходы; ВМР - вторичные материальные ресурсы; ВС - вторичное сырье; НО - неутилизируемые отходы. 

Изучение процессов, протекающих в биосфере, и влияние  на них хозяйственной деятельности человека показывает, что только создание экологически безотходных и малоотходных производств может предотвратить  оскудение ресурсов и деградацию окружающей среды. Хозяйственная деятельность людей должна строиться по принципу природных экосистем, которые экономно расходуют вещество и энергию  и в которых отходы одних организмов служат средой обитания для других, т.е. осуществляется круговорот веществ. 

В ноябре 1979 года в  Женеве было созвано совещание по сотрудничеству в области охраны окружающей среды и была принята декларация, которая гласит: «Важнейшими условиями малоотходной и безотходной технологии и использования отходов являются охрана окружающей среды и рациональное использование ресурсов». 
 
 

2.История развития экологии как науки

С первых шагов  своего развития человек неразрывно связан с природой. Он всегда находился в тесной зависимости от растительного и животного мира, от их ресурсов и был вынужден повседневно считаться с особенностями распределения и образа жизни зверей, рыб, птиц др. Конечно, представления древнего человека об окружающей среде не носили научного характера и были не всегда осознанными, но с течением времени именно они послужили источником накопления экологических знаний.

Уже в самых  древних из известных нам письменных источниках не только упоминаются различные  названия животных и растений, но сообщаются некоторые сведения об их образе жизни. Видимо, авторы этих рукописей обращали внимание на представителей живой природы не только из любознательности, но и под впечатлением их значения в жизни людей: охоты на диких зверей и птиц, рыболовства, защиты посевов от вредных животных и т. д. Соприкасаясь с первичным познанием природы, люди вынуждены были учитывать значение среды обитания в жизни организмов.

Большое влияние  на мировоззрение ученых современной  эпохи оказали древнегреческие  ученые. Так, например, Аристотель(384-322 до н. э.) в своей "Истории животных" различал водных и сухопутных животных, плавающих, летающих, ползающих. Его внимание привлекали такие вопросы, как приуроченность организмов к местообитаниям, одиночная или стайная жизнь, различия в питании и т. д. Вопросы строения и жизни организмов рассматривались в трудах таких античных мыслителей и философов, как Теофраст(371-280 до н. э.), Плиний Старший (23-79 н. э.) с его знаменитой "Естественной историей".

Удивительные  открытия, которые принесли с собой  путешествия в отдаленные страны и великие географические открытия эпохи Возрождения, послужили толчком  для развития биологии. Ученые и  путешественники не только описывали  внешнее и внутреннее строение растений, но и сообщали сведения о зависимости  растений от условий произрастания  или возделывания. Описание животных сопровождалось сведениями о их поведении, повадках, местах обитания. Известный английский химик Роберт Бойль (1627-1691) оказался первым, кто осуществил экологический эксперимент; он опубликовал результаты сравнительного изучения влияния низкого атмосферного давления на различных животных.

Большой вклад  в формирование экологических знаний внесли такие выдающиеся ученые, как  шведский естествоиспытатель Карл Линней(1707-1778) и французский исследователь  природы Жорж Бюффон(1707-1788), в трудах которых подчеркивалось ведущее значение климатических факторов. Особенно большой интерес представляют сочинения Линнея "Экономия природы" и "Общественное устройство природы". Под "экономией" Линней понимал взаимные отношения всех естественных тел, он сравнивал природу с человеческой общиной, живущей по определенным законам.

Важные наблюдения, оказавшие влияние на развитие экологии, были выполнены учеными Российской Академии наук в ходе экспедиционных исследований, проводимых со второй половины XVIII в. Среди организаторов и участников этих экспедиций надо отметить Степана  Петровича Крашенинникова (1713-1755) с  его "Описанием земли Камчатки", Ивана Ивановича Лепехина (1740-1802) - автора четырехтомных "Дневных  записок путешествия доктора  и Академии наук адъюнкта Ивана Лепехина по разным провинциям Российского государства", академика Петра Симона Палласа (1741-1811), подготовившего капитальный труд "Описание животных российско-азиатских".

Большое влияние  на развитие экологической науки  оказал французский автор первого  эволюционного учения Жан Батист Ламарк (1744- 1829), считавший, что важнейшей  причиной приспособительных изменений  организмов, эволюции растений и животных является влияние внешних условий  среды.

Профессор Московского  университета Карл Францевич Рулье (1814-1858) в своих трудах и публичных лекциях настоятельно подчеркивал необходимость изучения эволюции живых организмов и объяснения жизни, развития и строения животных в зависимости от изменений их среды. Большое значение для развития экологии имели труды известного русского зоолога Николая Алексеевича Северцова (1827-1885).

Особую роль в развитии экологических идей сыграли  труды великого английского ученого-естествоиспытателя Чарлза Дарвина (1809-1882) - основателя учения об эволюции органического мира. Вывод  Ч. Дарвина о существующей в природе  постоянной борьбе за существоваие принадлежит к числу центральных проблем экологии.

Немецкий биолог Эрнст Геккель (1834-1919), который в 1866 г. предложил термин "экология", дал следующее определение этой науки: "Это познание экономики  природы, одновременное исследование всех взаимоотношений живого с органическими  и неорганическими компонентами среды, включая непременно неантагонистические  и антагонистические взаимоотношения  животных и растений, контактирующих друг с другом. Одним словом, экология - это наука, изучающая все сложные  взаимосвязи и взаимоотношения  в природе, рассматриваемые Дарвином как условия борьбы за существование". Э. Геккель относил экологию к  биологическим наукам и наукам о  природе, которых прежде всего интересуют все стороны жизни биологических организмов. Как самостоятельная наука экология сформировалась к началу двадцатого столетия. Большой вклад в ее развитие в XX в. внесли всемирно известные ученые-ботаники Климент Аркадьевич Тимирязев (1843-1920), Василий Васильевич Докучаев (1846-1903), Фредерик Клементс (1874- 1945), Владимир Николаевич Сукачев (1880-1967) и ряд других.

Крупнейший русский  ученый XX в. Владимир Иванович Вернадский (1863-1945) создает учение о биосфере. Он показывает, какую огромную роль играют живые организмы в геохимических процессах на нашей планете.

В конце жизни  В. И. Вернадский приходит к выводу, что биосфера тесно связана с  деятельностью человека; от этой деятельности зависит сохранность равновесия состава биосферы. Он вводит новое  понятие - ноосфера, что означает "мыслящая оболочка", то есть сфера разума. В. И. Вернадский писал: "Человечество, взятое в целом, становится мощной геологической  силой. Перед ним, перед его мыслью и трудом становится вопрос о перестройке  биосферы в интересах свободного мыслящего человечества как единого  целого. Это новое состояние биосферы, к которому мы, не замечая этого, приближаемся, и есть ноосфера".

Во второй половине двадцатого столетия происходит своего рода "экологизация" современной науки. Это связано с осознанием огромной роли экологических знаний, с пониманием того, что деятельность человека зачастую не просто наносит вред окружающей среде, но и, воздействуя на нее негативно, изменяя условия жизни людей, угрожает самому существованию человечества.

Поэтому необходимо понять, каким образом происходит воздействие человека на окружающую среду, и найти те пределы изменения  условий, которые позволяют не допустить  экологического кризиса. Таким образом, экология становится теоретической  основой для рационального использования  природных ресурсов.

В изучении многообразных  процессов, которые происходят в  живой природе, большую помощь оказывают  экспериментальные методы. В лабораторных опытах исследуется влияние разных условий на организмы, выясняется их реакция на заданные воздействия. Изучая отношения организмов со средой обитания в искусственных условиях, можно  глубже разобраться в происходящих явлениях природы.

Однако экология отнюдь не является лабораторной наукой. Совершенно очевидно, что взаимосвязи  живых организмов с окружающей их средой могут быть изучены наиболее полно лишь в природе. Но это дело нелегкое, особенно если учесть, до какой  степени сложна даже самая простая  среда. Поэтому в экологии натурные наблюдения и эксперименты занимают самое важное место.

В то же время  невозможность экспериментальной  проверки нередко заставляет экологов переводить наблюдаемые факты на язык математики. Математический анализ (моделирование) позволяет выделять отдельные из всей совокупности отношений  организма и среды, чтобы глубже понять природу этих явлений. Конечно, при этом не надо забывать, что математические модели представляют собой лишь приблизительное  отображение природных явлений.

Если в период своего возникновения экология изучала  взаимоотношения организмов с окружающей средой и была составной частью биологии, то современная экология охватывает чрезвычайно широкий круг вопросов и тесно переплетается с целым  рядом смежных наук, прежде всего  таких, как биология (ботаника и зоология), география, геология, физика, химия, генетика, математика, медицина, агрономия, архитектура.

В настоящее  время в экологии выделяют ряд  научных отраслей и дисциплин: популяционная  экология, географическая экология, химическая экология, промышленная экология, экология растений, животных, человека.

Несмотря на все многообразие, в основе всех направлений современной экологии лежат фундаментальные биологические  идеи об отношении живых организмов с окружающей их средой.

Таким образом, современная экология - универсальная, бурно развивающаяся, комплексная  наука, имеющая большое практическое значение для всех жителей нашей  планеты. Экология - наука будущего, и возможно, само существование человека будет зависеть от прогресса этой науки.  
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Глоссарий:

• Автотрофы (др.-греч. αὐτός — сам и τροφή — пища) — живые организмы, синтезирующие органические соединения из неорганических.
• Аутэкология — раздел науки, изучающий взаимодействие индивидуального организма или вида с окружающей средой (жизненные циклы и поведение как способ приспособления к окружающей среде).
• Экологическая Валентность  - англ. valence /valency ecologic(al). Степень приспособляемости организмов к изменению условий среды. Чем больше приспособляемость, тем выше Э. в. При высокой Э. в. организмы могут выдерживать большие колебания одного или группы факторов среды, и при невысокой - могут жить лишь в определенных условиях среды при весьма незначительном колебании их.
• Гетеротрофы -(др.-греч. ἕτερος — «иной», «различный» и τροφή — «пища») — организмы, которые не способны синтезировать органические вещества из неорганических путём фотосинтеза или хемосинтеза. Для синтеза необходимых для своей жизнедеятельности органических веществ им требуются органические вещества, произведённые другими организмами.
• Консумент - потребитель.
• Экотоп - (От греч. oikos - жилище, местопребывание и topos - место) совокупность условий неорганической среды данного участка, представляющего собой местообитание для конкретного растительного сообщества.