Понятие экологии и экологических систем

Контрольная работа

По дисциплине Правоведение на тему: «Понятие экологии и экологических  систем».

Санкт-Петербург

2011

ОГЛАВЛЕНИЕ

Введение 2

Глава 1.  Понятие Экологии 3

1.1  Экология как наука. 3

2.2 Экология и охрана природы. Экологические постулаты Б.Компонера 7

Глава 2. Экологические системы. 9

2.1 Экологическая  система - одно из центральных  понятий экологии. 9

2.2 Строение  экосистемы 12

Заключение 15

Список использованных источников 17

Введение

Как научная дисциплина экология имеет более чем вековую историю. Её основы можно найти в трудах многих выдающихся натурфилософов Древней  Греции и Рима. Ценные экологические  наблюдения содержатся в работах  естествоиспытателей XVII века (особенно К.Линнея, Ж.Боффона, П.Палласа и И.Лепехина). Тем не менее, систематические исследования экологии были начаты только в начале  XX века.

 Идею невозможности  существования организмов помимо  окружающей среды отчетливо сформулировал  русский ученый, профессор Московского  университета К.Ф.Рулье и известный  французский натуралист И.Жаффруа  Сент Иллер.

 Научной основой экологии  стало учение Ч.Дарвина о борьбе  организма за существование. В  развитие экологии значительный  вклад внесли такие советские  ученые, как Д.Кашкарев, С.Вавилов,  В.Сукачев.

 В настоящее время  экология представляет собой  разветвленную систему наук, в  которых используются разнообразные  методы. Особая заслуга в развитии  экологии принадлежит В.И.Вернадскому,  основателю учения о биосфере. Именно оно явилось основой  экологии.

Глава 1.  Понятие  Экологии

1. Экология как наука.

Экология подразделяется на общую Экологию, исследующую основные принципы организации и функционирования различных надорганизменных систем, и частную Экологию, сфера которой ограничена изучением конкретных групп определённого таксономического ранга. Общая Экология классифицируется по уровням организации надорганизменных систем. Популяционная Экология (иногда называется демэкологией, или Экологией населения) изучает популяции - совокупности особей одного вида, объединяемых общей территорией и генофондом Экологических сообществ (или биоценология) исследует структуру и динамику природных сообществ (или ценозов) - совокупностей совместно обитающих популяций разных видов. Биогеоценология - раздел общей Экологии, изучающий экосистемы (биогеоценозы) .  В России и в некоторых зарубежных европейских странах биогеоценологию иногда считают самостоятельной наукой, отличной от Экологии В США, Великобритании и многих других зарубежных странах термин "экосистема" используется чаще, чем биогеоценоз, и биогеоценология как отдельная наука там не выделяется. Частная Экология состоит из Экологии растений и Экологии животных. Сравнительно недавно оформилась Экология бактерий и Экология грибов. Правомерно и более дробное деление частной Экологии (например, Экологии позвоночных, Экологии млекопитающих, Экологии зайца-беляка и т.п.). Относительно принципов деления Экологии на общую и частную нет единства во взглядах учёных. По мнению некоторых исследователей, центральный объект Экологии - экосистема, а предмет частной Экологии отражает подразделение экосистем (например, на наземные и водные; водные подразделяются на морские и пресноводные экосистемы; пресноводные экосистемы, в свою очередь, - на экосистемы рек, озёр, водохранилищ и т.д.). Экология водных организмов и образуемых ими систем изучает гидробиология .

Применяется и деление  экологии на аутоэкологию , исследующую  взаимоотношения отдельных видов  со средой (главным образом с абиотическими  факторами), и синэкологию , изучающую  сообщества и биогеоценозы; это деление  предложено швейцарским ботаником  К. Шрётером. Популяционная экология связывает оба эти раздела.

Многие отрасли экологии имеют ярко выраженную практическую направленность. Такова сельскохозяйственная экология, предмет которой - создаваемые  человеком сельскохозяйственные экосистемы.

Влияние природной среды  на человеческое общество, особенности  урбанизированных биогеоценозов изучает  возникшая в середине 20 в. экология человека. Возросшая опасность радиоактивного загрязнения окружающей среды привела  к возникновению радиоэкологии . Учение о биосфере, ещё не получившее отдельного названия, разрабатывается  в особенно тесном контакте с биогеохимией . Отношения организмов к абиотической и биотической среде в прошлые  геологической эпохи, проблемы реконструкции  древних ценозов по ископаемым остаткам составляют предмет палеоэкологии.

В целом современная экология – научное направление, рассматривающее  некую значимую совокупность природных  и отчасти социальных (для человека) явлений и предметов.

 В настоящее время  экология распалась на ряд  отраслей и дисциплин, подчас  далеких от первоначального ее  понимания как биологической  науки. 

 По размерам объектов  изучения экология подразделяется  на следующие дисциплины:

- аутоэкология

- популяционная экология

- синэкология

- ландшафтная экология

- глобальная экология (мегаэкология, учение о биосфере Земли)

 По отношению к предметам  изучения она подразделяется  на экологию микроорганизмов,  грибов, растений, животных и человека; а также сельскохозяйственную, промышленную (инженерную) и общую (как теоретически  обобщающую дисциплину).

 С учетом среды и  компонентов различают экологию  суши, пресных водоемов, морей, Крайнего  Севера, высокогорий, химическую (геохимическую,  биохимическую).

 По подходам к предмету  выделяют аналитическую и динамическую  экологию.

 С точки зрения фактора  времени рассматривают историческую  и эволюционную экологию (в том  числе археоэкологию).

 В экологии человека  выделяют социальную экологию.

 Центральная проблема  современной экологии – это  поиск оптимального взаимодействия  в системе «человек – окружающая среда».

 На наших глазах  экология приобретает черты всеобъемлющего  и очень актуального мировоззрения,  превращается в учение о выборе  путей выживания человеческой  популяции. 

Современная экология в своей  структуре имеет следующие разделы:

- общая экология

- геоэкология

- биоэкология

- экология человека

- социальная экология

- прикладная экология

 Каждый раздел имеет  свои подразделения и связи  с другими частями экологии  и смежными науками.

2.2 Экология и охрана природы. Экологические постулаты Б.Компонера

Охрана природы — комплекс мер по сохранению, рациональному использованию и восстановлению природных ресурсов Земли, в том числе видового разнообразия флоры и фауны, богатства недр, чистоты вод и атмосферы.

Почвы и воды загрязняются промышленными и бытовыми стоками (сотни млрд. т в год), нефтепродуктами (несколько млн. т, минеральными удобрениями (около сотни млн. т) и пестицидами, тяжёлыми металлами (ртуть, свинец и  др.), радиоактивными отходами. Появилась  опасность нарушения озонового  экрана Земли. Способность биосферы к самоочищению близка к пределу. Опасность неконтролируемого изменения  окружающей среды и вследствие этого  угроза существованию на Земле живых  организмов, в том числе человека, потребовали решительных практических мер по защите и охране природы, правового  регулирования использования природных  ресурсов. К таким мерам относятся  создание безотходных технологий, очистных сооружений, упорядочение использования  пестицидов, прекращение производства ядохимикатов, способных накапливаться  в организме, рекультивация земель и пр., а также создание охраняемых территорий (заповедники, национальные парки и др.), центров по разведению редких и исчезающих животных и растений (в том числе для сохранения генофонда Земли), составление мировой  и национальных Красных книг.

Экология и охрана природы  тесно связаны между собой, но если экология - это фундаментальная  наука, то охрана природы относится  непосредственно к практике.

 В начале 70-х годов  американский эколог Б.Коммонер  сформулировал четыре положения,  раскрывающие суть системы рационального  природопользования. Эти положения  стали называть "законами", хотя  правильнее было бы назвать их "экологическими поговорками" - ведь любая поговорка отражает опыт предшествовавших поколений.

Суть этих положений состоит  в следующем:

Все связано со всем.  Это положение об экосистемах и биосфере.

За все надо платить. Это всеобщий «закон» рационального природопользования. Платить нужно энергией за дополнительную очистку отходов, удобрением – за повышение урожая, санаториями и лекарствами – за ухудшение здоровья человека.

Все надо куда-то девать. Это положение о хозяйственной деятельности человека, отходы от которой неизбежны, и потому необходимо думать и об уменьшении их количества, и о последующем захоронении этих отходов.

Природа знает  лучше. Это самое важное положение природопользования, которое означает, что нельзя пытаться покорять природу, а нужно сотрудничать с ней, используя биологические механизмы для очистки стоков и повышения урожая культурных растений. При этом нельзя забывать о том, что сам человек является биологическим видом, частью природы, а не ее властелином.

                        Экологические законы

Глава 2. Экологические  системы.

2.1 Экологическая система - одно из центральных понятий экологии.

Впервые представления об экологических системах сформулированы в 30-е гг. А. Тенсли (1935). В нашей  стране близкое понятие о биогеоценозах  сформулировал в 1944 г. В. Н. Сукачев (1880—1967). В наше время под экологическими системами понимают совокупность живых  и неживых элементов на определенной территории. Экологические системы  состоят из живых организмов (биоценозов) и среды обитания — косной (атмосфера) и бикосной (почва, водоем и т. д.). Они иногда отделены одна от другой, но часто между ними имеются переходы. Примерами экологических систем являются озеро, лесной массив и т. д.

Экологические системы являются элементарными единицами биосферы. В то же время они являются элементарными  единицами биогеохимической активности, протекающей в биосфере. Любая  экологическая система имеет  энергетический ввод, через который  в нее поступает энергия солнечного света. Световая энергия, поступающая в экосистему через ввод, поддерживает порядок в этой системе, предупреждая повышение энтропии.

По типу обеспечения энергией экологические системы разделяются  на автотрофные и гетеротрофные, хотя это разделение довольно условно. Существуют автотрофно-гетеротрофные  экологические системы. В них  наряду с фотоавтотрофными организмами, производящими органическое вещество из неорганических соединений, значительную роль играют сапротрофы, использующие органическое вещество, поступающее  в экологическую систему извне (например озера, в которые со стоком рек и ручьев поступает много  органического вещества).

Экологические системы делятся  на естественные и искусственные, создаваемые  человеком (сельскохозяйственные угодья, сады, парки, сооружения биологической  очистки сточных вод и пр.). Естественными экологическими системами принято считать те, в которых роль естественных факторов, определяющих их состав, выше, чем влияние человека.

 Рассмотрим экологическую  систему на примере озера. Как и любая экологическая система, озеро состоит из абиотической и биотической частей.

 Абиотическая (неживая)  часть экосистемы представлена  воздухом, почвой, водой, растворенными  в воде кислородом, двуокисью  углерода, неорганическими солями (фосфаты  и хлориды натрия, калия и кальция)  и органическими соединениями. Абиотической  частью является также температура,  свет, ветер и гравитация, которые  оказывают влияние на живую  часть. 

 Биотическая (живая)  часть озера представлена организмами-производителями  (продуцентами), организмами-потребителями  (консументами) и организмами-разрушителями (редуцентами). Организмами-производителями являются автотрофы — прибрежная растительность, водные многоклеточные и одноклеточные плавучие растения (фитопланктон), живущие до глубин, куда еще проникает свет. За счет энергии, поступающей через ввод, организмы-производители в процессе фотосинтеза синтезируют органическое вещество из воды и углекислого газа. Основным показателем мощности экосистемы является ее продуктивность, под которой понимают массу органического вещества в телах организмов-продуцентов. Продуктивность экосистемы зависит от количества света, воды, богатства почвы или воды органическими и минеральными соединениями.

 Организмами-потребителями  (консументами) органического вещества служат гетеротрофы, среди которых различают потребителей первого и второго порядка. Первичными потребителями служат травоядные животные, вторичными — плотоядные, которые питаются первичными потребителями. Организмы-разрушители — это бактерии и грибы, которые разлагают «мертвую» протоплазму (органические соединения) клеток погибших организмов-производителей и организмов-потребителей вплоть до низкомолекулярных органических и неорганических соединений. Органические соединения затем используются самими организмами-разрушителями, тогда как неорганические — зелеными растениями. Итак, в экологической системе в процессе ее функционирования происходит круговорот веществ и энергии.

Экологи используют также  термин "биогеоценоз", предложенный советским ботаником В.Н.Сукачевым. Биогеоценоз (от «биос» - жизнь, «гео»  – Земля, «ценоз» – сообщество) – сугубо наземные образования, имеющие  свои четкие границы. Этим термином обозначается совокупность растений, животных, микроорганизмов, почвы и атмосферы на однородном участке суши. Биогеоценоз является синонимом экосистемы.

Схема биогеоценоза (по В. Н. Сукачеву, 1972)

Понятие «экологическая система» приложимо к объектам разной сложности  и размеров, к экологическим системам могут быть отнесены муравейник, участок  леса, озеро, город, ферма, кабина космического корабля. Существует иерархия экологических  систем, когда внутри крупной экологической  системы могут быть выделены экологические  системы более низких уровней. Напр., массив леса - экологическая система, в пределах которой находятся  экологическая система лесов  разного типа, экологическая система  парцеллы, экологическая система  гниющего пня и т. д. Экологическая  система, выделяемая в границах фитоценоза, соответствует биогеоценозу в понимании  В. Н.Сукачева и его последователей.

2.2 Строение экосистемы

Строение экосистемы (биогеоценоза) по Реймерсу Н. Ф.

Единственным источником энергии для существования экосистемы и поддержания в ней различных  процессов являются продуценты, усваивающее  энергию солнца, (тепла, химических связей) с эффективностью 0,1 — 1 %, редко 3 — 4,5 % от первоначального количества. Автотрофы представляют первый трофический  уровень экосистемы. Последующие  трофические уровни экосистемы формируются  за счёт консументов (2-ой, 3-й, 4-й и  последующие уровни) и замыкаются редуцентами, которые переводят  неживое органическое вещество в  минеральную форму (абиотический компонент), которая может быть усвоена автотрофным  элементом.

С точки зрения структуры  в экосистеме выделяют:

- климатический режим,  определяющий температуру, влажность,  режим освещения и прочие физические  характеристики среды;

- неорганические вещества, включающиеся в круговорот;

- органические соединения, которые связывают биотическую  и абиотическую части в круговороте  вещества и энергии;

- продуценты — организмы,  создающие первичную продукцию;

- макроконсументы, или  фаготрофы, — гетеротрофы, поедающие  другие организмы или крупные  частицы органического вещества;

- микроконсументы (сапротрофы) — гетеротрофы, в основном  грибы и бактерии, которые разрушают  мёртвое органическое вещество, минерализуя его, тем самым  возвращая в круговорот.

Последние три компонента формируют биомассу экосистемы.

С точки зрения функционирования экосистемы выделяют следующие функциональные блоки организмов (помимо автотрофов):

- биофаги — организмы,  поедающие других живых организмов,

- сапрофаги — организмы,  поедающие мёртвое органическое  вещество.

Данное разделение показывает временно-функциональную связь в  экосистеме, фокусируясь на разделении во времени образования органического  вещества и перераспределении его  внутри экосистемы (биофаги) и переработки  сапрофагами. Между отмиранием органического  вещества и повторным включением его составляющих в круговорот вещества в экосистеме может пройти существенный промежуток времени, например, в случае соснового бревна, 100 и более лет.

Все эти компоненты взаимосвязаны  в пространстве и времени и  образуют единую структурно-функциональную систему.

Искусственные экосистемы.

Искусственные экосистемы —  это экосистемы, созданные человеком, например, агроценозы, природно-хозяйственные  системы или Биосфера.

Искусственные экосистемы имеют  тот же набор компонентов, что  и естественные: продуценты, консументы и редуценты, но есть существенные отличия  в перераспределении потоков  вещества и энергии. В частности, созданные человеком экосистемы отличаются от естественных следующим:

- меньшим числом видов  и преобладанием организмов одного  или нескольких видов (низкая  выравненность видов);

- невысокой устойчивостью  и сильной зависимостью от  энергии, вносимой в систему  человеком;

- короткими цепями питания  из-за небольшого числа видов;

- незамкнутым круговоротом  веществ вследствие изъятия урожая (продукции сообщества) человеком,  тогда как естественные процессы  наоборот стремятся включить  в круговорот как можно большую  часть урожая.

Без поддержания энергетических потоков со стороны человека в  искусственных системах с той  или иной скоростью восстанавливаются  естественные процессы и формируется  естественная структура компонентов  экосистемы и вещественно-энергетических потоков между ними.

Заключение

Современное значение понятия  экология имеет более широкое  значение, чем в первые десятилетия  развития этой науки. В настоящее  время чаще всего под экологическими вопросами ошибочно понимаются, прежде всего, вопросы охраны окружающей среды. Во многом такое смещение смысла произошло  благодаря всё более ощутимым последствиям влияния человека на окружающую среду, однако необходимо разделять  понятия ecological («относящееся к науке  экологии») и environmental («относящееся к  окружающей среде»). Всеобщее внимание к экологии повлекло за собой расширение первоначально довольно чётко обозначенной Эрнстом Геккелем области знаний (исключительно биологических) на другие естественнонаучные и даже гуманитарные науки.

На современном этапе  развития человеческого общества, когда  в результате научно-технической  революции усилилось его воздействие  на биосферу, практическое значение экологии необычайно возросло. Экология должна служить научной базой любых  мероприятий по использованию и  охране природных ресурсов, по сохранению среды в благоприятном для  обитания человека состоянии. Познание основных принципов трансформации  вещества и энергии в природных  экосистемах создает теоретическую  основу для разработки практических мероприятий по увеличению количества и качества пищевых продуктов, производимых в биосфере. Исследования природных  механизмов регуляции численности  популяций служат основой планирования и разработки систем мероприятий  по управлению численностью экономически важных видов.  

Экология служит теоретической  основой для разработки мер по переходу от промысла диких видов  растений и животных к их культивированию  и к другим формам более рационального  их использования. На данных экологии строится основное рациональное ведение  рыболовства, рыбоводства и охотничьего  хозяйства.

Значение охраны природы  как неприемлемого условия выживания  человечества и каждого человека сейчас осознается нашим обществом, однако, к сожалению, оно мало готово к последовательной и безусловной  реализации природоохранных мер, причем не только из-за недостатка необходимых  для этого средств, но и вследствие отсутствия экологической культуры населения. Решение экологических  проблем в огромной степени зависит  от постановки экологического образования  и воспитания подрастающих поколений. Они должны хорошо знать законы природы, понимать взаимосвязь природных  явлений, уметь предвидеть и оценивать  последствия вмешательства в  естественное течение различных  процессов, иметь четкое представление  о том, что природные ресурсы  не бесконечны.

Список использованных источников

1. Маврищев В.В. Континуум, экотоны, краевой эффект // Основы экологии: учебник — 3-е и

зд. испр. и доп.. — Минск: Высшая школа, 2007. — 447 с.

2. Экология: Учебное пособие / Общая ред. С.А. Боголюбова. - М: Знание, 1997. - 288 с.
3. Реймерс, Н.Ф. Охрана природы и окружающей человека среды: Словарь-справочник / Н.Ф. Реймерс. - М: Просвещение, 1992. - 320 с,
4. Миркин, Б. М., Наумова, Л. Г. Популярный экологический словарь. -- М., 1999.
5. Экологический портал http://ecology-portal.ru
6. Свободная энциклопедия «Википедия» http://ru.wikipedia.org/