Содержание предмет и задачи экологии

Содержание 
 
 

Введение                                                                                              3 

1. Содержание  предмет и задачи экологии                                     4 
 

2. Совместное действие экологических факторов                           7 

3. Экология сообществ. определение сообщества

    как функциональной и эволюционной единицы                          9 

4. Параметры состояния, свойства, показатели,

    характеризующие реакцию окружающей среды на

    воздействия человека                                                                      12 

5. Загрязнения рек, озер, водохранилищ                                         17 

Список использованной литературы                                                19 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Введение 
 

Экология  как наука, изучающая отношения  между организмами и их взаимосвязи  с окружающей средой. Предмет и  задачи экологии. Организм и надорганизменные системы: популяции, сообщества, экосистемы как объекты экологии. Биоэкология и ее основные разделы (аутэкология, демэкология, синэкология). Ландшафтная экология. Экология человека и социальная экология.

Повышение роли экологии на современном этапе  развития человечества. Основные нарушения  в биосфере, вызываемые деятельностью  человека. Угроза глобальных экологических катастроф. Экология как научная основа выхода из глобальных кризисов.

Экологические знания – основа природопользования. Экологические принципы заповедного  дела и рационального использования  природных ресурсов. Красные книги. Международное сотрудничество в деле охраны природы. Экологическое законодательство Российской Федерации. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

1. Содержание предмет и задачи экологии 
 

Термин «экология» предложил Э. Геккель в 1866 г. для обозначения биологической науки, изучающей взаимоотношения животных с органической и неорганической средами. С того времени представление о содержании экологии претерпело ряд уточнений, конкретизаций. Однако до сих пор нет достаточно чёткого и строгого определения экологии, и все ещё идут споры о том, что такое экология, следует ли её рассматривать как единую науку или же экология растений и экология животных – самостоятельные дисциплины. Не решён вопрос, относится ли биоценология к экологии или это обособленная область науки. Не случайно почти одновременно появляются руководства по экологии, написанные с принципиально разных позиций. В одних экология трактуется как современная естественная история, в других – как учение о структуре природы, в котором конкретные виды рассматриваются лишь как средства трансформации вещества и энергии в биосистемах, в-третьих – как учение о популяции и т.д. Нет необходимости останавливаться на всех существующих точках зрения относительно предмета и содержания экологии. Важно лишь отметить, что на современном этапе развития экологических представлений все более чётко вырисовывается её суть. Экология – это наука, исследующая закономерности жизнедеятельности организмов (в любых её проявлениях, на всех уровнях интеграции) в их естественной среде обитания с учётом изменений, вносимых в среду деятельностью человека. Из этой формулировки можно сделать вывод, что все исследования, изучающие жизнь животных и растений в естественных условиях, открывающие законы, по которым организмы объединяются в биологические системы, и устанавливающие роль отдельных видов в жизни биосферы, относятся к экологическим.

Однако  приведенное определение слишком  пространно и недостаточно конкретно, хотя на первых этапах развития экологии один из вариантов его (экология –  это наука об отношениях организмов друг с другом и со средой, наука о приспособлениях и т.п.) не только был принципиально верным, но и мог служить ориентиром при постановке ряда исследований. В последнее время экологи пришли к принципиально важному обобщению, показав, что условия среды осваиваются организмами на популяционно-биоценотическом уровне, а не отдельными особями вида. Это привело к интенсивному развитию учения о биологических макросистемах (популяциях, биоценозах, биогеоценозах), что оказало громадное влияние на развитие биологии в целом и всех её разделах в частности. В результате стали появляться всё новые и новые определения экологии. Её рассматривали как науку о популяциях, о структуре природы, о динамике численности и т.д. Но все они, несмотря на некоторую специфичность, определяют экологию как науку, исследующую законы жизни животных, растений и микроорганизмов в естественной среде обитания с учётом роли антропических факторов.

Основные  формы существования видов животных, растений и микроорганизмов в  естественной среде обитания – это внутривидовые группировки (популяции) или многовидовые сообщества (биоценозы). Поэтому современная экология изучает взаимоотношения организмов и среды на популяционно-биоценотическом уровне. Конечной целью экологических исследований является выяснение путей, с помощью которых вид сохраняется в постоянно меняющихся условиях среды. Процветание вида заключается в поддержании оптимальной численности его популяций в биогеоценозе. Следовательно, основным содержанием современной экологии становится исследование взаимоотношений организмов друг с другом и со средой на популяционно-биоценотическом уровне и изучение жизни биологических макросистем более высокого ранга: биогеоценозов (экосистем) и биосферы, их продуктивности и энергетики.  

Отсюда очевидно, что предметом исследования экологии являются биологические макросистемы (популяции, биоценозы, экосистемы) и их динамика во времени и пространстве. Из содержания и предмета исследований экологии вытекают и её основные задачи, которые могут быть сведены к изучению динамики популяций, к учению о биогеоценозах и их системах. Структура биоценозов, на уровне формирования которых, как было отмечено, происходит освоение среды, способствует наиболее экономичному и полному использованию жизненных ресурсов. Поэтому главная теоретическая и практическая задача экологии заключается в том, чтобы вскрыть законы этих процессов и научиться управлять ими в условиях неизбежной индустриализации и урбанизации нашей планеты. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

2.  Совместное действие экологических факторов 
 

Экологические факторы обычно действуют не поодиночке, а целым комплексом. Действие одного какого-либо фактора зависит от уровня других. Сочетание с разными факторами  оказывает заметное влияние на проявление оптимума в свойствах организма и на пределах их существования. Действие одного фактора не заменяется действием другого. Однако при комплексном воздействии среды часто можно видеть «эффект замещения», который проявляется в сходстве результатов воздействия разных факторов. Так, свет не может быть заменен избытком тепла или обилием углекислого газа, но, действуя изменениями температуры, можно приостановить фотосинтезирование растений или активность у животных и тем самым создать эффект диапаузы, как при коротком дне, а удлинив активный период, создать эффект длинного дня. И в то же время это не замещение одного фактора другим, а проявление количественных показателей экологических факторов. Это явление широко используется в практике растениеводства и зоотехнии.

В комплексном действии среды факторы по своему воздействию неравноценны для организмов. Их можно подразделить на ведущие (главные) и фоновые (сопутствующие, второстепенные). Ведущие факторы различны для разных организмов, если даже они живут в одном месте. В роли ведущего фактора на разных этапах жизни организма могут выступать то одни, то другие элементы среды. Например, в жизни многих культурных растений, таких, как злаки, в период прорастания ведущим фактором является температура, в период колошения и цветения — почвенная влага, в период созревания — количество питательных веществ и влажность воздуха. Роль ведущего фактора в разное время года может меняться. Так, в пробуждении активности у птиц (синицы, воробьи) в конце зимы ведущим фактором является свет, и в частности длина дня, то летом его действие становится равнозначным температурному фактору.

Ведущий фактор может быть неодинаков у одних  и тех же видов, живущих в разных физико-географических условиях. Например, активность комаров, мошек, мокрецов в  теплых районах определяется комплексом светового режима, тогда как на севере — изменениями температуры.

Понятие о ведущих факторах нельзя смешивать  с понятием об ограничивающих факторах. Фактор, уровень которого в качественном или количественном отношении (недостаток или избыток) оказывается близким к пределам выносливости данного организма, называется ограничивающим, или лимитирующим. Ограничивающее действие фактора будет проявляться и в том случае, когда другие факторы среды благоприятны или даже оптимальны. В роли ограничивающего фактора могут выступать как ведущие, так и фоновые экологические факторы.

Понятие о лимитирующих фактоpax было введено  в 1840 г. химиком Ю. Либихом. Изучая влияние  на рост растений содержания различных химических элементов в почве, он сформулировал принцип:«Веществом,находящимся в минимуме, управляется урожай и определяется величина и устойчивость последнего во времени». Этот принцип известен под названием правила, или закона минимума, Либиха. В качестве наглядной иллюстрации закона минимума Либиха часто изображают бочку, у которой образующие боковую поверхность доски имеют разную высоту .

Длина самой короткой доски определяет уровень, до которого можно наполнить  бочку водой. Следовательно, длина  этой доски — лимитирующий фактор для количества воды, которую можно налить в бочку. Длина других досок уже не имеет значения. 
 
 

3. Экология сообществ. определение сообщества как функциональной и эволюционной единицы 

Группировки совместно обитающих организмов называются сообщества, или биоценозы. Непосредственное окружение организмов составляет их биоценотическую среду. Раздел экологии, изучающий закономерности формирования и функционирования сообществ, называется синэкология, или биоценология.

В понятие  среды обитания организмов входят почвенно-климатические факторы, образующие в совокупности экотоп, или первичную среду обитания. Совокупность почвенных факторов называется эдафотоп, а совокупность климатических факторов – климатоп. Организмы активно воздействуют на экотоп и преобразуют его в биотоп, или вторичную среду обитания.

В состав каждого биоценоза входят: фитоценоз (растительное сообщество), зооценоз (сообщество животных) и микробоценоз (сообщество микроорганизмов, к которым относятся  как прокариоты, так и низшие эукариоты). Основой большинства наземных биоценозов являются фитоценозы, определяющие пространственные границы биоценозов, их внешний вид и строение.

Фитоценоз – это конкретная группировка  растений, однородная по внешности, флористическому  составу, строению, по условиям существования. Каждый фитоценоз уникален, относительно однороден, имеет пространственные границы; формирование и существование фитоценоза определяется взаимоотношениями между растениями и средой обитания. 
 
 
 

Видовая структура биоценоза

Видовая структура биоценоза включает разнообразие видов и соотношение их численности или биомассы. Видовое разнообразие зависит от почвенно-климатических условий, от истории и современного состояния сообществ. Видовое разнообразие зависит также от степени однородности среды обитания: наибольшее видовое разнообразие наблюдается при наличии неоднородности среды обитания (пограничный эффект, или эффект опушки). Неоднородность среды обитания создается как за счет неоднородности абиотических факторов, так и действия биотических факторов.

Виды  в составе биоценоза различаются по численности. Наиболее многочисленные виды называются доминирующими, или доминантами. Менее многочисленные виды – субдоминирующими, или доминантами 2-го порядка. При наличии двух и более доминирующих видов они называются кодоминирующими. Часто доминирующие виды обладают средообразующим действием, такие виды называются эдификаторами. Обычно эдификаторами являются растения, но иногда эдификаторами являются животные (например, колонии сурков).

Видов с низкой численностью в сообществе больше, чем видов с высокой численностью. Но редкие и малочисленные виды увеличивают разнообразие биоценотических связей и служат резервом для замещения доминантов. Чем больше резерв «второстепенных» видов, тем выше вероятность того, что среди них найдутся такие виды, которые могут выполнить роль доминантов при любых изменениях среды, тем выше устойчивость биоценоза.

Между общим видовым разнообразием  и численностью видов существует определенная связь: со снижением видового разнообразия резко повышается численность отдельных видов. Таким образом, в нарушенных сообществах ослабевают биоценотические связи, и некоторые виды получают возможность беспрепятственно размножаться.

Наибольшее  видовое разнообразие наблюдается  в дождевых экваториальных лесах  – сообществах, существующих в относительно постоянных условиях среды. Наименьшее видовое разнообразие наблюдается в высоких широтах и в специфических условиях (например, в эфемерных, или временных водоемах). Чем специфичнее условия среды, тем ниже уровень видового разнообразия, и тем выше вероятность вспышек численности отдельных видов (апериодических популяционных волн с большой амплитудой). 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

4. Параметры состояния, свойства, показатели, характеризующие реакцию окружающей среды на воздействия человека 
 

     Та  часть природы, с которой человечество непосредственно взаимодействует  в своей жизни и производственной деятельности на данном этапе исторического  развития, называется географической средой. Географическая среда - основной источник природных ресурсов.

Ее роль в жизни человечества начиная  с XVIII в. и кончая первой половиной XX в. преувеличивалась (географический детерминизм, или по Н.Н. Баранскому, географический фатализм). Во второй половине XX в. научно-техническая революция привела к созданию антропогенных ландшафтов, и роль географической среды стала недооцениваться. Это явление Н.Н. Баранский назвал географическим нигилизмом. В Советском Союзе был даже разработан план «преобразования природы» под мичуринским лозунгом: «Мы не можем ждать милостей от природы, взять их у нее - наша задача». В результате природные ландшафты превращались в антропогенные - городские, горнопромышленные, сельскохозяйственные, рекреационные.

Окружающей  средой стали называть всю среду обитания и производственной деятельности человечества, весь окружающий человека материальный мир, со стоящий из природной и антропогенной среды. Поэтому следует уточнять, говоря об окружающей природной среде. Взаимодействие человечества с природой, с географической средой постоянно увеличивало изъятие природных ресурсов с одновременным возвращением значительных масс отходов своей деятельности. Этот процесс ко второй половине XX в. достиг критического уровня и обусловил появление двух взаимосвязанных проблем:

• рационального использования природных ресурсов;
• охраны окружающей среды от загрязнения.

В конце  XX в. по оценкам специалистов ООН антропогенные ландшафты охватили более 80% земной суши, а по отдельным регионам - 90%. Россия выделяется наличием больших территорий, незатронутых активной хозяйственной деятельностью, составляющих 50-60%. Это регионы Западной и Восточной Сибири, Дальнего Востока, где сосредоточены огромные лесные массивы, так называемые легкие планеты. По общей площади «диких» земель Россия занимает первое место в мире, опережая Канаду, Бразилию, Австралию, Китай.

В конце  XX - начале XXI в. были организованы международные конференции по проблемам взаимодействия человеческого общества с природой, географической средой в глобальном масштабе. На этих конференциях были приняты очень важные решения - резолюции, протоколы, договора, рекомендованные к исполнению всеми странами мира.

Между природной средой и обществом  существуют сложные взаимодействия, обмен веществом и энергией. Взаимоотношения общества и природы — воздействие человеческого общества (антропогенных факторов) на природу и природы (природных факторов) на здоровье и хозяйственную деятельность человека.

Воздействие человека на природу можно классифицировать различным образом. Например, разделить на разрушительное, стабилизирующее и конструктивное; пря мое и косвенное; преднамеренное и непреднамеренное; дли тельное и кратковременное; статическое и динамическое; площадное и точечное; глубинное и приповерхностное; глобальное, региональное и локальное; механическое, физическое, химическое и биологическое и т.д.

Разрушительное (деструктивное) воздействие — человеческая деятельность, ведущая к утрате природной  средой своих полезных человеку качеств. Например, сведение дождевых лесов под пастбища или плантации, в результате чего нарушается биогеохимический круговорот веществ, и почва за два-три года теряет свое плодородие.

Стабилизирующее воздействие — человеческая деятельность, направленная на замедление деструкции (разрушения) природной среды в результате, как хозяйственной деятельности человека, так и природных процессов. На пример, почвозащитные мероприятия, направленные на уменьшение эрозии почв.

Конструктивное  воздействие - человеческая деятельность, направленная на восстановление природной среды, нарушенной в результате хозяйственной деятельности человека или природных процессов. Например, рекультивация ландшафтов, восстановление численности редких видов животных и растений и т.д.

Прямое (непосредственное) воздействие - изменение природы в результате прямого воздействия хозяйственной деятельности человека на природные объекты и явления. Косвенное (опосредованное) воздействие — изменение при роды в результате цепных реакций или вторичных явлений, связанных с хозяйственной деятельностью человека.

Непреднамеренное  воздействие является неосознанным, когда человек не предполагает последствий  своей деятельности. Преднамеренное воздействие является осознанным, когда  человек ожидает определенные результаты своей деятельности.

Развитие хозяйственной деятельности человека и усиление его воздействия на биосферу привело к появлению понятия техногенез. Техногенез — совокупность геохимических процессов, вызванных производственно-хозяйствен ной деятельностью человека. С геологической точки зрения производственно-хозяйственную деятельность чело века можно разделить на три типа: горнотехническую, инженерно-строительную и сельскохозяйственную.

     1. Горнотехническая деятельность  — разведка, добыча и переработка  полезных ископаемых — руд,  топлива, подземных вод и т.д. Приводит к изъятию из земных недр минеральных масс, проседанию грунта, формированию отвалов, изменению уровня грунтовых вод и т.д.

     2. Инженерно-строительная деятельность  — строительство водохранилищ, плотин, ГЭС, ТЭС, АЭС, ирригационных и осушительных каналов, коммуникаций, железных дорог, промышленных комплексов, городов, населенных пунктов и т.д. Заключается в дополнительной на грузке на земные массы, изменениях в горных породах при мощных технических взрывах, влиянии на речные долины, прибрежные районы озер и морей» рельеф местности.

     3. Сельскохозяйственная деятельность  — земледелие, орошение, осушение, обводнение  земель, распашка целины, вырубка  лесов, применение удобрений и  пестицидов и т.д. Приводит  к усилению водной и ветровой  эрозии, загрязнению почв и т.д. Загрязнение окружающей среды происходит при неправильном ведении различных работ в сельском хозяйстве - в растениеводстве от избытка минеральных удобрений и пестицидов, попадающих в почвы и воды; от неумеренного орошения происходит вторичное засоление почв; в животноводстве - загрязнение от нечистот почвы и воды, перевыпас скота приводит к уничтожению растительности и опустыниванию. Ухудшают экологическую обстановку и частые лесные пожары на больших площадях лесных массивов России в летнее время, вызывая задымление воздуха и уничтожение всей растительности вместе с деревьями.

Расширяющееся использование природных ресурсов вследствие роста населения и  развития научно-технического прогресса  приводит к их истощению и увеличению загрязнения природной среды отходами производства и отбросами потребления. То есть ухудшение природной среды происходит по двум причинам:

• сокращение природных ресурсов;
• загрязнение природной среды.

     Следует сразу обратить внимание на то, что  чем выше уровень использования извлеченных природных ресурсов, тем ниже уровень загрязнения природной среды. Следовательно, решая проблему рационального использования природных ресурсов, общество, во-первых, сохраняет природные ресурсы от истощения, а во-вторых, снижает загрязнение природной среды.

С другой стороны, природа постоянно воздействует на человека. Человек (общество) связан с природой своим происхождением, существованием, своим будущим. Окружающая человека природная среда влияла и влияет на формирование биологического вида Ноmоsарiens, рас и этносов. Территориальное расселение людей, их материальная деятельность, размещение производственных сил зависят от количества, качества и местоположения при родных ресурсов. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

5. Загрязнения рек, озер, водохранилищ 
 

В последние  годы резко возросло загрязнение  рек. Особенно загрязнение подвергаются реки, которые находятся в промышленных районах, недалеко от крупных предприятий. Деятельность промышленных объектов является одной из причин загрязнения рек – отходы предприятий, которые содержат огромное количество химических веществ и соединений, многие из которых даже не исследованы, сбрасываются в реки и негативно влияют на химический состав воды, на речную флору и фауну. В конечном результате многие представители флоры и фауны из-за воздействия подобных отходов погибают, а биологическое многообразие сокращается. Так же крупным источником загрязнения является сельское хозяйство – его отходы, содержащие использованные удобрения, навоз, пестициды и прочие «полезные» вещества, также играют важную роль в загрязнении рек.  Кстати, очень сильно загрязняет реки молоко, если его сливать в них в крупных количествах – загрязнение, которое оно вызывает, намного сильнее загрязнения сточными водами. Более всего загрязнению подвержены малые реки и ручьи. На их судьбу влияет также вырубка лесов, приводящая к их уничтожению. В больших городах реки очень сильно страдают от строительства. В зимнее время дороги в городе обрабатывают химическими реагентами, высыпая на улицы сотни тысяч тонн ядовитых веществ. Чистка снега это обыденное и казалось бы ничем не примечательное действо, с этим, худо-бедно городские службы справляются, но куда он сбрасывается? К сожалению, зачастую его сваливают в протекающие вблизи реки. Соответственно и тонны реагентов попадают в воды, убивая и отравляя все живое. Довольно часто реки, которые мешают строительству, заключают в подземные трубы. Городские реки гораздо больше остальных подвержены негативному влиянию автотранспорта и промышленности, а также перегрузу сточными водами. Для защиты рек от загрязнения необходима комплексная программа, включающая в себя как первоочередные меры по защите рек, так и рассчитанные на долгий период, предусматривающие возникновение новых источников загрязнения.

Однако в промышленно развитых странах этот саморегулирующийся баланс нередко нарушается. Главными виновниками этих нарушений считают частицы калия, нитраты и фосфаты, которые в значительных количествах производятся в промышленно развитых странах. Эти вещества проникают в озера из двух основных источников: во-первых, из удобрений, широко используемых в современном сельском хозяйстве, и, во-вторых, из стоков всевозможных предприятий, занимающихся переработкой отходов. Это приводит к росту биологической активности, неконтролируемому и бурному размножению водорослей и донной растительности, которая со временем отмирает и устилает дно озера. Это лавинообразное нарастание количества органических веществ, накапливающихся в озерах, несет в себе угрозу экологическому балансу озер: бактерии на дне озера, которые усваивают эти взвеси, в ходе переработки активно поглощают кислород. Поскольку количество органических веществ непрерывно увеличивается, увеличивается и количество бактерий, а следовательно, и количество кислорода, поглощаемого ими из воды. Наступает момент; когда они полностью истощают содержание кислорода в гиполимнионе. Поскольку указанные два слоя воды (эпилимнион и гиполимнион) достаточно четко разграничены, обмен между насыщенным кислородом поверхностным слоем и гиполимнионом весьма затруднен. Когда кислород в гиполимнионе истощается, этот придонный слой воды уже не в состоянии поддерживать существование каких-либо более высоких форм жизни, и дно озера становится "биологически мертвым". Однако даже еще до критической точки такое противоестественное развитие событий порождает симптомы, свидетельствующие о нарушении экологического баланса: анаэробная бактериальная деятельность вызывает избыток газа метана, который поднимается на поверхность воды. Этот газ не только издает неприятный запах, но и отравляет рыбу (даже в слоях, близких к поверхности).

Список  использованной литературы 
 

1. Акимова Т.В.  Экология. Человек-Экономика-Биота-Среда:  Учебник для студентов вузов/  Т.А.Акимова, В.В.Хаскин; 2-е изд., перераб.  и дополн.- М.:ЮНИТИ, 2006.- 556 с

2. Акимова Т.В.  Экология. Природа-Человек-Техника.: Учебник  для студентов техн. направл. и  специал. вузов/ Т.А.Акимова, А.П.Кузьмин,  В.В.Хаскин  -  М.:ЮНИТИ-ДАНА, 2006.- 343 с

3. Бродский А.К.  Общая экология: Учебник для студентов вузов. М.: Изд. Центр «Академия», 2006. - 256 с.

4. Воронков Н.А.  Экология: общая, социальная, прикладная. Учебник для студентов вузов.  М.: Агар, 2006. – 424 с.