Законы экологии и их связь с естественной средой

Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

ПОМОРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ имени М. В. ЛОМОНОСОВА

Факультет профессиональной переподготовки

Контрольная работа

По курсу «Концепции современного естествознания»

Тема: «Законы экологии и их связь с естественной средой»

                                                                                          Выполнила: студентка 3 курса

факультета профессиональной

переподготовки                                         

специальность             

«государственное и

муниципальное управление»

Филаткина Анна Анатольевна

Проверила:              ст. преподаватель    ФПП Кузьмина

Тамара Вячеславовна             

Архангельск

2008

ОГЛАВЛЕНИЕ:

Введение………………………………………………………………………….3

1.      Определение экологии и ее возникновение……………………………..4

1.1 Практическое значение экологии………………………………………5

1.2 Основные  разделы экологии…………………………………………...6

2. Законы экологии их следствия…………………………………………….7

2.1 Организм и среда……………………………………………………….17

2.2 Факторы неживой природы……………………………………………17

3.Связь окружающей среды и законов экологии..…………………………19

4.Заключение…………………………………………………………………22

5.Список использованной литературы……………………..........................23

Введение

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.

1.Определение экологии   и ее возникновение.                                                                                       

Экология - это наука о взаимоотношениях живых существ между собой и с окружающей их неорганической природой, о связях в надорганизменных окружающей их неорганической природой, о связях в

структуре и функционировании этих систем.

Экология как наука сформировалась лишь в середине прошлого столетия, после того, как были накоплены сведения о многообразии живых организмов на Земле, об  особенностях их образа жизни.

Заслуга введения термина «экология» в науку принадлежит немецкому биологу Эрнсту Геккелю (1886), который использовал его в капитальном труде «Общая морфология организмов». Под экологией Э.Геккель понимал «науку о месте обитания видов» и определил ее как биологическую науку, изучающую взаимоотношение организмов с окружающей средой. Это слово (греч.) в буквальном смысле означает «экос» - дом, жилище; « логос» - наука.

Современные экологи рассматривают экологию как науку о закономерностях взаимосвязей и взаимодействии организмов и их систем друг с другом, а также со средой обитания и изменением этих закономерностей под влиянием природных и антропогенных воздействий.

Возникнув в недрах биологии, экология получила развитие в различных областях знаний человека. Сегодня экология понимается как:

Часть биологии (биоэкология), изучающая отношения организмов между собой и окружающей средой;

Дисциплина, изучающая комплексные законы функционирования экосистем различного иерархического уровня;

Комплексная наука, исследующая среду обитания живых существ (включая человека);

Область знаний, рассматривающая некую совокупность предметов и явлений с точки зрения субъекта или объекта (как правило, живого или с участием живого), принимаемого за центральный в этой совокупности;

Исследование положения человека, как вида, его связи с экологическими системами и мерой воздействия на них.

В целом современная, всеобщая или «большая» экология (глобальная) – научное направление, рассматривающее некую значимую для центрального члена анализа (субъекта, живого объекта) совокупность природных и отчасти социальных (для человека) явлений и предметов с точки зрения интересов этого центрального субъекта или живого объекта.

1.1 Практическое значение экологии

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 состоянии

для обитания человека.

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.

Экология изучает взаимодействие сельскохозяйственных и природных экосистем, сочетания окультуренных и естественных ландшафтов. Одна из важнейших практических задач экологии - изучение эвтрофикации внутренних водоемов, возникающего в результате нарушения их биологического и гидрохимического режима, приводящего к неблагоприятным для человека последствиям: массовому развитию

планктонных сине-зеленых водорослей («цветению воды»), исчезновению ценных пород

рыб, ухудшению качества воды. Разработка мер по охране и рациональному

использованию дикой природы, создание сети заповедников, заказников и

национальных парков, планирование ландшафта также производятся по рекомендациям, разрабатываемым экологами.

1.2 Основные разделы экологии

Экология подразделяется на:

- общую экологию, исследующую основные принципы организации и функционирования различных надорганизменных систем;

- частную экологию, сфера которой ограничена изучением конкретных групп

определенного 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. Популяция – все население какой-то территории (с греч, – народ). Основные характеристики популяции: плотность (число особей на единице площади или объема), численность, рождаемость, смертность, возраст, характер распределения в пределах территории и тип роста.

- экология сообществ (или биоценология) исследует структуру и динамику природных сообществ (или цензов) - совокупностей совместно обитающих популяций разных видов.

- биогеоценология - раздел общей экологии, изучающий экосистемы (биогеоценозы).

Экосистема - это сообщество живых организмов и среды обитания, составляющее единое целое на основе пищевых связей и способов получения энергии.

А биогеоценоз - это устойчивая, саморегулирующаяся, пространственно ограниченная природная система, в которой функционально взаимосвязаны живые организмы и окружающая их абиотическая среда.

Частная экология состоит из экологии растений и экологии животных. Сравнительно недавно оформилась экология бактерий и грибов. Правомерно

и более дробное деление частной экологии (например, экология позвоночных, млекопитающих, зайца-беляка

и т.п.).

Относительно принципов деления экологии на общую и частную нет единства во взглядах ученых. 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, озер,

водохранилищ и т.д.). Экологию 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);

- синэкологию, изучающую сообщества и биогеоценозы.

Это деление предложено швейцарским ботаником К. Шретером. 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 разрабатывается в особенно тесном контакте с биогеохимией. Отношения организмов к абиотической и биотической среде в прошлые

геологической эпохи, проблемы реконструкции древних цензов по ископаемым остаткам составляют предмет палеоэкологии.

2.Законы экологии и их следствия

Как и всякая отрасль науки, экология имеет свои законы, которые

характеризуют взаимоотношение, различных элементов экосистемы

и, в конечном итоге, все процессы в биосфере. К сожалению, по сей день не стало, доминирующим и безусловным положение о том, что всё в Природе подчиняется единым законам. Поэтому ряд даже крупных учёных и специалистов противопоставляют законы экологии и законы других отраслей науки (физики, экономической науки и т.д.).

Но ведь из такого постулата следует вывод:

или данный закон действует вне законов Природы, а значит, и вне Природы,

или Природа существует без этих выводов, громко названных законом. И вновь приходится возвращаться к важнейшему базису науки: самый гениальный учёный ничего не придумывает сам, но силой своего гения открывает для всех и обобщает то, что есть в Природе. С другой стороны, недопустимо смешивать всё в одну кучу. Необходимо понять и признать, что Природа и Жизнь чрезвычайно разнообразны и включают в себя отдельные направления знаний, каждое из которых есть часть единого и описывает законы тех или иных явлений и процессов, но не оторванных и изолированных от целого - Природы, а принадлежит ей.

Основные экологические законы:

-Закон сохранения вещества (массы) и Закону сохранения энергии.

На основе первого из них мы должны сделать принципиальный вывод: любые физические, химические или иные изменения не приводят к исчезновению вещества или получению его из ничего. Любая преобразовательная деятельность человека не в состоянии ни создать, ни уничтожить, ни единого атома вещества, а лишь позволяет перевести из одного состояния в другое, но ничто не исчезает бесследно. С точки зрения природопользования необходимо усвоить, что любой процесс будет создавать отходы, которые также являются частью преобразовательного природного вещества.

Второй из этих законов устанавливает, что любые превращения энергии не

позволяют получить её больше, чем было затрачено изначально, то есть любой материальный объект на Земле при любых физических, химических или иных изменениях может лишь превратить энергию из одного вида в другой, но не добиваться её возникновения или исчезновения.

-Закон сохранения энергии формулируется также как первый закон (начало,

принцип) термодинамики:

Необходимо совершенно чётко представлять, что закон сохранения энергии

имеет всеобщей характер и распространяется на все процессы на Земле,

включая общественные и иные отношения человечества. Так, он, безусловно

действует в экономике; закон стоимости, например, является его прямым

следствием. Энергетическое выражение любого количества всегда достовернее и справедливее, чем иное, тем более относительное - денежное, например.

-Второй закон (начало, принцип) термодинамики:

Он определяет, что при любом энергетическом процессе, текущем

самопроизвольно, происходит переход энергии из концентрированной формы в рассеянную, то есть всегда есть потери энергии (в виде недоступного для использования тепла), а стопроцентный переход из одного вида энергии в другой невозможен. Характерно действие этого закона при переходе из одной формы в другую в живых системах. Солнечная энергия химическая при фотосинтезе и далее в пище консументов превращение в движение мышц, работу мозга и другие проявления жизни - сопровождается на каждом этапе и в конечном итоге деградацией высококачественной энергии, лишь небольшая часть которой переходит с одного уровня на другой, основная часть превращается в низкокачественное тепло и рассеивается в окружающей среде.

В открытых системах энтропия, то есть мера неупорядоченности системы, в

определённом смысле - свойство энергии переходить не в полезную работу, а

в тепло и рассеиваться в пространстве, может, как увеличиваться, так и

снижаться, до определённой минимальной величины, но всегда большей нуля.

Для экологических биолого-эволюционных, а также общественных процессов важное значение имеет принцип (закон) диссипации (рассеивания) Л. Онсагера, или принцип экономии энергии (экономии энтропии), который

определяет, что при возможности развития процесса в некотором множестве

направлении (каждое из которых допускается началами термодинамики) будет реализовано то, которое обеспечивает минимум диссинации энергии (то есть минимум роста энтропии).

-Закон биогенной миграции атомов (или закон Вернадского):

Миграция химических элементов на земной поверхности и в биосфере в целом осуществляется под превосходящим влиянием живого вещества, организмов. Так происходило и в геологическом прошлом, миллионы лет назад, так происходит и в современных условиях. Живое вещество или принимает участие в биохимических процессах непосредственно, или создает соответствующую, обогащенную кислородом, углекислым газом, водородом, азотом, фосфором и другими веществами, среду. Этот закон имеет важное практическое и теоретическое значение. Понимание всех химических процессов, которые происходят в геосферах, невозможно без учета действия биогенных факторов, в частности — эволюционных.

В наше время люди влияют на состояние биосферы, изменяя ее физический и химический состав, условия сбалансированной веками биогенной миграции атомов. В будущем это послужит причиной очень отрицательных изменений, которые приобретают способность саморазвиваться и становятся глобальными, неуправляемыми (опустынивание, деградация грунта, вымирание тысяч видов организмов). С помощью этого закона можно сознательно и активно предотвращать развитие таких отрицательных явлений, руководить биогеохимическими процессами, используя «мягкие» экологические методы.

-Закон внутреннего динамического равновесия:

Н. Ф. Реймерс описал этот закон; устанавливающий, что энергия, вещество,

информация и динамическое качество отдельных природных систем, включая  экосистемы и биосферу в целом и их иерархии, взаимосвязаны и любое изменение одного из этих показателей вызывает сопутствующие функционально структурные количественные и качественные перемены всех других показателей, сохраняя общую сумму качеств систем.

Вещество, энергия, информация и динамические качества отдельных

естественных систем и их иерархии очень тесно связанные между собою, так

что любое изменение одного из показателей неминуемое приводит к

функционально-структурным изменениям других, но при этом сохраняются общие качества системы — энергетические, информационные и динамические.

Следствия действия этого закона обнаруживаются в том, что после любых

изменений элементов естественной среды (вещественного состава, энергии,

информации, скорости естественных процессов и т.п.) обязательно

развиваются цепные реакции, которые стараются нейтрализовать эти

изменения. Следует отметить, что незначительное изменение одного

показателя может послужить причиной сильных отклонений в других и в всей экосистеме.

Изменения в больших экосистемах могут иметь необратимый характер, а любые локальные преобразования природы вызовут в биосфере планеты (то есть в глобальном масштабе) и в ее наибольших подразделах реакции ответа, которые предопределяют относительную неизменность эколого-экономического потенциала. Искусственное возрастание эколого-экономического потенциала ограниченное термодинамической стойкостью естественных систем.

-Закон внутреннего динамического равновесия:

Один из главнейших в природопользовании. Он помогает понять, что в

случае незначительных вмешательств в естественную среду ее экосистемы

способны саморегулироваться и восстанавливаться, но если эти вмешательства превышают определенные границы (которые человеку следует хорошо знать) и уже не могут «угаснуть» в цепи иерархии экосистем (охватывают целые речные системы, ландшафты), они приводят к значительным нарушениям энерго- и биобаланса на значительных территориях и в всей биосфере.

-Закон генетического разнообразия:

Все живое генетическое разное и имеет тенденцию к увеличению биологической разнородности.

Закон имеет важное значение в природопользовании, в особенности в сфере

биотехнологии (генная инженерия, биопрепараты), если не всегда можно

предусмотреть результат нововведений во время выращивания новых

микрокультур через возникающие мутации или распространение действия новых биопрепаратов не на те виды организмов, на которые они рассчитывались.

-Закон исторической необратимости:

Развитие биосферы и человечества как целого не может происходить от более поздний фаз к начальным, общий процесс развития однонаправленный. Повторяются лишь отдельные элементы социальных отношений (рабство) или типы хозяйничанья.

-Закон константности (сформулированный В. Вернадским):

Количество живого вещества биосферы (за определенное геологическое время) есть величина постоянная. Этот закон тесно связан с законом внутреннего динамического равновесия. По закону константности любое изменение количества живого вещества в одном из регионов биосферы неминуемо приводит к такой же по объему изменения вещества в другом регионе, только с обратным знаком.

Следствием этого закона есть правило обязательного заполнения

экологических ниш.

-Закон корреляции (сформулированный Ж. Кювье):

В организме как целостной системе все его части отвечают одна другой как за строением, так и за функциями. Изменение одной части неминуемо вызовет изменения в других.

-Закон максимизации энергии (сформулированный Г. и Ю. Одумами и дополненный М. Рэймерсом):

В конкуренции с другими системами сохраняется та из них, которая

наибольшее оказывает содействие поступлению энергии и информации и

использует максимальную их количество наиэффективнее. Для этого такая

система, большей частью, образовывает накопители (хранилища)

высококачественной энергии, часть которой тратит на обеспечение

поступления новой энергии, обеспечивает нормальный кругооборот веществ и создает механизмы регулирования, поддержки, стойкости системы, ее

способности приспосабливаться к изменениям, налаживает обмен с другими

системами. Максимизация — это повышение шансов на выживание.

-Закон максимума биогенной энергии (закон В.И. Вернадского—Э.С. Бауэра):

Любая биологическая и «бионесовершенная» система с биотой, которая

находится в состоянии «стойкого неравновесия» (динамично подвижного

равновесия с окружающей средой), увеличивает, развиваясь, свое влияние на

среду.

В процессе эволюции видов, твердит Вернадский, выживают те, которые

увеличивают биогенную геохимическую энергию. По мнению Бауера, живые

системы никогда не находятся в состоянии равновесия и выполняют за счет

своей свободной энергии полезную работу против равновесия, которого

требуют законы физики и химии за существующих внешних условий.

Вместе с другими фундаментальными положениями закон максимума биогенной энергии служит основой разработки стратегии природопользования.

-Закон минимума (сформулированный Ю. Либихом):

Стойкость организма определяется самым слабым звеном в цепи ее

экологических потребностей. Если количество и качество экологических

факторов близкие к необходимому организму минимума, он выживает, если

меньшие за этот минимум, организм гибнет, экосистема разрушается.

Поэтому во время прогнозирования экологических условий или выполнение

экспертиз очень важно определить слабое звено в жизни организмов.

-Закон ограниченности естественных ресурсов:

Все естественные ресурсы в условиях Земли исчерпаемые. Планета есть

естественно ограниченным телом, и на ней не могут существовать бесконечные составные части

-Закон однонаправленности потока энергии:

Энергия, которую получает экосистема и которая усваивается продуцентами,

рассеивается или вместе с их биомассой необратимо передается консументам

первого, второго, третьего и других порядков, а потом редуцентам, что

сопровождается потерей определенного количества энергии на каждом

трофическом уровне в результате процессов, которые сопровождают дыхание. Поскольку в обратный поток (от редуцентов к продуцентам) попадает очень мало начальной энергии (не большее 0,25%), термин «кругооборот энергии» есть довольно условным

-Закон оптимальности:

Никакая система не может суживаться или расширяться к бесконечности.

Никакой целостный организм не может превысить определенные критические размеры, которые обеспечивают поддержку его энергетики. Эти размеры зависят от условий питания и факторов существования.

В природопользовании закон оптимальности помогает найти оптимальные с

точки зрения производительности размеры для участков полей, выращиваемых животных, растений. Игнорирование закона — создание огромных площадей монокультур, выравнивание ландшафта массовыми застройками и т.п. - привело к неприродной однообразности на больших территориях и вызвало нарушение в функционировании экосистем, экологические кризы.