Введение в экологию

Годом рождения общей экологии как науки об экосистемах принято считать 1935 г. - год выхода в свет учения об экосистемах английского геоботаника А. Тенсли. В 1942 г. сходные идеи опубликовал русский ученый В.Н. Сукачев, выдвинувший понятие о биогеоценозе, которое является практически аналогом понятия экосистема. Однако, в отличие от биогеоценозов, границы которых задаются рамками растительных сообществ, экосистемы могут охватывать пространства разной протяженности - от капли воды до биосферы в целом.

Экосистема - совокупность различных видов растений, животных и микробов, взаимодействующих друг с другом и окружающей их средой таким образом, что вся эта совокупность может сохраняться в природе неопределенно долге время.

Экосистема – это совокупность живых организмов и их среды обитания, которые объединяются круговоротом веществ и потоком энергии.

Экосистемы состоят из живого (биотического) и неживого (абиотического) компонентов объединенных круговоротом веществ. Совокупность живых организмов (биотический компонент) называется сообществом или биоценозом, а занимаемое им местообитание, со всеми присущими ему факторами среды, биотопом. Биоценоз и биотоп образуют биогеоценоз (экосистему).

Живой и неживой компоненты экосистемах связаны бесчисленными круговоротами и превращениями веществ. В ходе которых автотрофными организмами (продуцентами) из внешней среды постоянно захватываются молекулы простых неорганических веществ (Н₂О, СО₂, минеральные вещества) и солнечная энергия, которые используются для образования сложных органических веществ в процессе фотосинтеза. Органические вещества продуцентов затем используются для питания консументами (разных порядков), а по мере гибели продуцентов и консументов, переходят к редуцентам, которые разлагают мертвое органическое вещество до неорганических молекул и возвращают их во внешнюю среду. Этот непрерывный круговорот веществ в природе поддерживается постоянным потоком солнечной энергии.

Часть энергии химических связей органических веществ продуцентов частично используется консументами и редуцентами для обеспечения их жизнедеятельности и высвобождается во внешнюю среду в виде тепла, а часть накапливается в виде химических связей сложных органических веществ в почве (гумус) и литосфере (торф, бурые и каменные угли, нефть).

Современные определения термина экология:

1) одна из биологических наук, изучающая живые системы в их взаимодействии со средой обитания;

2) комплексная наука, синтезирующая данные естественных и общественных наук о природе и взаимодействии общества и природы;

3) особый общенаучный подход к исследованию проблем взаимодействия организмов, биосистем и среды (экологический подход);

4) совокупность научных и практических проблем взаимоотношений человека и природы (экологические проблемы).

5) наука, изучающая общие законы функционирования экосистем различного порядка.

Общая экология - это наука об экосистемах, которые включают в себя живые организмы и неживое вещество, с которым эти организмы постоянно взаимодействуют.

Основным объектом исследования экологии являются экосистемы. Самой крупной в иерархии экосистем является биосфера.

Учение о биосфере - это область знания о функционировании и развитии биосферы, включающая в себя целый ряд научных направлений.

Определение понятия биосферы как особой оболочки Земли дал австрийский геолог Э. Зюсс (1831-1914). Создатель учения о биосфере В.И.Вернадский (1863-1945) доказал, что жизнь на Земле - явление планетарное, биосфера - это вещественно-энергетическая система, обеспечивающая биологический круговорот химических элементов и эволюцию всех живых организмов, включая и человека. Он первым увидел в биосфере сложную и хорошо отрегулированную за миллионы лет эволюции биогеохимическую систему, доказал, что не только состав атмосферы и гидросферы, но и земная кора являются результатом деятельности биосферы.

Учение о биосфере включает в себя общую экологию, которая состоит из четырех основных разделов: биоэкологии, геоэкологии, экологии человека и прикладной экологии.

Биоэкология изучает экологию особей, видов (аутоэкология), популяций и сообществ (синэкология), а также экологию биоценозов.

Биоценоз – совокупность животных, растений и микроорганизмов, населяющих определенный участок среды обитания (биотоп).

Эволюционная экология - рассматривает экологические аспекты эволюции.

Геоэкология изучает биосферные оболочки Земли, как компоненты окружающей среды, минеральную основу биосферы и происходящие в них изменения под влиянием природных и техногенных процессов (исследование включают в себя изучение ландшафтов, почв, поверхностных и подземных вод, горных пород, воздуха, растительного покрова).

Прикладная экология - исследует механизмы техногенных и антропогенных воздействий на экосистемы, формирует экологические критерии и нормативы в промышленности, транспорте и сельском хозяйстве.

Инженерная экология изучает законы формирования техносферы и способы инженерной защиты природной среды.

Экологический менеджмент изучает управление взаимодействием общества и природы на основе использования экономических, административных, социальных, технологических и информационных факторов с целью достижения планируемого качества (состояния) окружающей среды.

Специфика современной экологии в том, что она из биологической науки превратилась в «большую» экологию - мегаэкологию, вобрав в себя естественные и гуманитарные науки, разделы географии, геологии, химии, физики, социологии, теории культуры и экономики.

Экология человека - исследует взаимодействие человека (как биологической особи) с природной, социальной и культурной средами.

Социальная экология - изучает связь личности, семьи, общества с природной и социальной средой. Когда речь идет об индивиде, репродуктивной группе - это экология человека; когда же рассматривается личность, семья и т. д. - социальная экология.

На каждого человека оказывает влияние среда культуры, традиций, воззрений (экология культуры), морали и духовности (экология духа).

Взаимосвязь «природа - человеческое общество» исследует глобальная экология человека.

Экология человека – наукао роли и взаимозависимости человека и окружающей среды.

Для ее изучения необходим комплексный междисциплинарный подход и синтетический характер научного знания о функциональных резервах человека, его адаптационных возможностях, формах реагирования на различные внешние воздействия.

В современных условиях здоровье человека, как и здоровье биосферы надо рассматривать в комплексе, как здоровье единого организма, которое зависит от благополучия всех его частей.

Здоровье связано с экологической обстановкой и образом жизни, эти проблемы исследует экология человека. Между экологической обстановкой и здоровьем населения существует прямая взаимосвязь. Увеличение радиоактивного фона привело к снижению иммунитета и появлению лучевой болезни. Современные условия вызвали рост онкологических заболеваний. На смену известным инфекционным болезням пришли новые, широко распространились аллергические заболевания и хронические респираторные болезни, связанные с загрязнением воздуха. Увеличилось число заболеваний желудочно-кишечного тракта, связанных с употреблением пищевых продуктов, содержащих нитраты, пестициды, консерванты.

Экологическое образование формирует экологическое мышление, человеческое познание и нравственность, обеспечивающее анализ взаимосвязи социальных, природных и техногенных процессов, как основу прогнозирования и выбора оптимальных в экологическом отношении действий.

Современная экология не только изучает законы функционирования природных и техногенных систем, но и ищет пути оптимального взаимоотношения природы и общества. От которого зависит здоровье людей, их экономическое состояние, сохранение человека как биологического вида. Современное человечество поддерживает благополучие общества за счет чрезмерной эксплуатации водных, почвенных и энергетических ресурсов. Когда их запасы истощатся, неизбежно возникнут социальные конфликты, войны и голод, возможно разрушение цивилизации.

Основные экологические проблемы человечества:

1. Демография: перенаселение Земли и переуплотнение отдельных регионов. Ухудшение среды обитания;

2. Истощение всех видов природных ресурсов;

3. Изменение климата Земли в результате естественных процессов, усиленных парниковым эффектом, вызываемым выбросами в атмосферу СО₂ и других газов;

4. Химическое загрязнение атмосферы, образование кислотных осадков и фотохимического смога. Сокращение озонового экрана, образование «озоновых дыр», увеличение поступления опасной для живых организмов ультрафиолетовой радиации;

5. Загрязнение гидросферы нефтепродуктами и другими загрязнениями, нарушения водного баланса, захоронение токсичных и радиоактивных веществ в морях;

6. Накопление на поверхности Земли мусора, твердых и жидких отходов. Загрязнение почв, вследствие чрезмерного использования пестицидов и минеральных удобрений;

7. Изменение геохимии, перераспределение элементов между недрами и поверхностью Земли (тяжелых металлов), извлечение на поверхность высокоминерализованных подземных вод;

8. Повышение радиоактивного фона Земли, сильное радиоактивное загрязнение отдельных регионов, проблема захоронения радиоактивных отходов;

9. Нарушение глобального и регионального экологического равновесия (соотношения экологических компонентов). Уменьшение разнообразия видов, освобождение экологических ниш и заполнение их иными видами;

10. Усиливающееся опустынивание планеты. Сокращение площади лесов - основных источников поддержания кислородного баланса планеты;

11. Замусоривание околоземного космического пространства, последствия которого до конца пока не осмыслены, если не считать реальную опасность космическим аппаратам, включая спутники связи;

12. Усиление социальной нестабильности, как следствия все большей дифференциации богатых и бедных стран;

13. Снижение иммунного статуса и ухудшение состояния здоровья населения, возникновение все более массовых эпидемий.

Это далеко не полный круг экологических проблем. Рост численности и расширение технических возможности человечества привели к тому, что сохранение цивилизации зависит от действий направленных на совместное развитие (коэволюцию) Природы и Человека. История природы и история людей взаимозависимы. Сегодня это необходимо осознать каждому.