История становления экологии как науки

ОСНОВЫ ОБЩЕЙ ЭКОЛОГИИ

Учебное пособие для студентов, курсантов и слушателей всех форм обучения специальности 280104.65 «Пожарная безопасность»

Екатеринбург

Грозин А.Н. ОСНОВЫ ОБЩЕЙ ЭКОЛОГИИ. Учебное пособие – Екатеринбург.: Уральский институт Государственной противопожарной службы МЧС России, 2008. – 47 с.

В учебном пособии рассматривается краткая история становления экологии как науки; предмет, объект и методы изучения. Рассматривается структура современной экологии; связи отдель­ного организма (особи) с окружающей его средой (влияние на организм экологических факторов); структура и динамика популяций отдель­ных видов, их взаимовлияние и влияние на них окружающей среды; структура и закономерности функционирования сообществ живых организмов и экосистем.

Пособие является дополнительным материалом для изучения дисциплины экология, предназначено для студентов и слушателей всех форм обучения по подготовке инженеров пожарной безопасности учебных заведений МЧС России, а также для широкого круга специалистов в области экологии, природопользования и охраны окружающей среды.

Рецензенты:

Начальник кафедры пожарной техники Уральского института Государственной противопожарной службы МЧС России, кандидат сельскохозяйственных наук Филиппов А.В.

Доцент кафедры инженерной защиты окружающей среды Уральского государственного университета путей сообщения, кандидат технических наук Гмызина Н.Б.

Учебное пособие одобрено на заседании методического совета института и рекомендовано к использованию при изучении курса «Экология»

Протокол № ____ от « ___ » ___________________ 2008 г.

© Уральский институт Государственной

противопожарной службы

МЧС России, 2008

© Грозин А.Н., 2008

СОДЕРЖАНИЕ

Предисловие . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4

История становления экологии как науки . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5

Общая характеристика и структура современной экологии . . . . . . . . . . . . . . 6

Уровни организации живой материи . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9

Системы организмов на Земле . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10

АУТЭКОЛОГИЯ (ФАКТОРИАЛЬНАЯ ЭКОЛОГИЯ)

Понятие вид. Критерии вида . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11

Среда обитания . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12

Экологические факторы среды . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13

Приспособление организмов к неблагоприятным условиям среды . . . . . . . . 15

Понятие лимитирующего фактора . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16

Взаимодействие экологических факторов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17

ДЕМЭКОЛОГИЯ (ЭКОЛОГИЯ ПОПУЛЯЦИЙ)

Показатели популяций . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18

Структура популяции и ее виды . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20

Динамика популяций . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25

СИНЭКОЛОГИЯ (ЭКОЛОГИЯ СООБЩЕСТВ)

Биоценоз, биотоп и биогеоценоз . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29

Биотические связи в биоценозах . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30

Структура биоценоза . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33

Устойчивость и развитие биоценозов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35

ЭКОЛОГИЯ ЭКОСИСТЕМ

Экосистемы и принципы их функционирования . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36

Потоки вещества и энергии в экосистеме . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37

Динамика экосистем . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40

Саморегуляция и устойчивость экосистем . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42

Заключение . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45

Литература . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47

Предисловие

Дисциплина «Экология» изучает общие законы функционирования экосистем, среду обитания живых существ, проблемы взаимодействия человека с природой. Целью изучения дисциплины является всестороннее рассмотрение экологических основ рационального природопользования, современного состояния природных ресурсов, окружающей природной среды и их охрана. Задачей дисциплины является – формирование экологического мышления у будущих специалистов.

Защита окружающей природной среды от деградации и за­грязнения стала в настоящее время ключевой проблемой как для общества в целом, так и для каждой отдельной семьи. Явный де­фицит соответствующих знаний у большинства граждан приво­дит к неприемлемым крайностям. С одной стороны, часто на­блюдается полное пренебрежение к экологической безопасно­сти, с другой — преувеличенный страх и необоснованное отрицательное отношение ко многим видам производственной деятельности. Вместе с тем многие факторы в быту и производстве, представляющие действительно серьёзную угрозу для природных экосистем и здоровья людей, остаются вне поля зрения и граждан, и администрации.

Таким образом, современный специалист любого профиля дол­жен обладать не только определенным комплек­сом и уровнем специальных знаний, но и опреде­ленным уровнем экологического мировоззрения и мышления, который позволит анализировать и оценивать собственную производственную дея­тельность относительно ее воздействия на природную среду, обеспечит понимание глубинных про­цессов этого взаимодействия и позволит прини­мать обоснованные решения. Основой для разви­тия экологического мышления и мировоззрения может служить знание и понимание основных задач и методов экологии, понятий и законов экологии, законов взаимодействия живых организмов и неживой природы, четкие представ­ления о биосфере и ее эволюции, факторах, способ­ствующих превращению биосферы в ноосферу и техносферу.

История становления экологии как науки

Ныне слово «экология» стало весьма популярным, этот термин не­редко употребляют в сочетании с такими словами, как общество, куль­тура, семья, здоровье и т.д. Наиболее часто применяют это слово, ука­зывая на неблагополучное состояние окружающей нас природы.

Экология своими корнями уходит в далекое прошлое. По­требность в знаниях, определяющих «отношение живого к окружающей его органической и неорганической среде» воз­никла очень давно. Достаточно вспомнить труды Аристоте­ля (384—322 до н. э.), Плиния (23—79 н. э.), Р. Бойля (1627—1691) и др., в которых обсуждалось значение сре­ды обитания в жизни организмов и приуроченность их к оп­ределенным местообитаниям, чтобы убедиться в этом.

В истории развития экологии можно выделить три ос­новных этапа.

Первый этап — зарождение и становление экологии как науки (до 60-х гг. XIX в.). На этом этапе накапливались данные о взаимосвязи живых организмов со средой их обита­ния, делались первые научные обобщения.

В этот же период Ж.-Б. Ламарк (1744—1829) и Т. Маль­тус (1766—1834) впервые предупреждают человечество о воз­можных негативных последствиях воздействия человека на природу.

Второй этап— оформление экологии в самостоятельную отрасль знаний (после 60-х гг. XIX в.). Начало этапа озна­меновалось выходом работ русских ученых К. Ф. Рулье (1814—1858), Н. А. Северцова (1827—1885), В. В. Докучаева (1846—1903), впервые обосновавших ряд принципов и поня­тий экологии, которые не утратили своего значения и до на­стоящего времени. Поэтому не случайно, американский эко­лог Ю. Одум (1975) считает В. В. Докучаева одним из осно­воположников экологии. В конце 70-х гг. XIX в. немецкий гидробиолог К. Мёбиус (1877) вводит важнейшее понятие о биоценозе как о закономерном сочетании организмов в оп­ределенных условиях среды.

Неоценимый вклад в развитие основ экологии внес Ч. Дарвин (1809—1882), вскрывший основные факторы эво­люции органического мира. То, что Ч. Дарвин называл «борь­бой за существование», с эволюционных позиций можно трак­товать как взаимоотношения живых существ с внешней, абиотической средой и между собой, т.е. с биотической средой.

Немецкий биолог-эволюционист Э. Геккель (1834—1919) первый понял, что это самостоятельная и очень важная об­ласть биологии и назвал ее экологией (1866).

Как самостоятельная наука экология окончательно офор­милась в начале XX столетия. В этот период американский уче­ный Ч. Адаме (1913) создает первую сводку по экологии, пуб­ликуются другие важные обобщения и сводки (В. Шелфорд, 1913, 1929; Ч. Элтон, 1927; Р. Гессе, 1924; К. Раункер, 1929 и др.). Крупнейший русский ученый XX в. В. И. Вернадский соз­дает фундаментальное учение о биосфере.

В 30-е и 40-е гг. экология поднялась на более высокую ступень в результате нового подхода к изучению природных систем. Сначала А. Тенсли (1935) выдвинул понятие об эко­системе, а несколько позже В. Н. Сукачев (1940) обосновал близкое этому представление о биогеоценозе. Следует отме­тить, что уровень отечественной экологии в 20—40-х гг. был одним из самых передовых в мире, особенно в области фун­даментальных разработок. В этот период в нашей стране ра­ботали такие выдающиеся ученые, как академик В. И. Вер­надский и В. Н. Сукачев, а также крупные экологи В. В. Станчинский, Э. С. Бауэр, Г. Г. Гаузе, В. Н. Беклемишев, А. Н. Фор­мозов, Д. Н. Кашкаров и др.

Во второй половине XX в. в связи с прогрессирующим загрязнением окружающей среды и резким усилением воз­действия человека на природу экология приобретает особое значение.

Начинается третий этап(50-е гг. XX в. — до настояще­го времени) — превращение экологии в комплексную науку, включающую в себя науки об охране природной и окружаю­щей человека среды. Из строгой биологической науки эко­логия превращается в значительный цикл знания, вобрав в себя разделы географии, геологии, химии, физики, социологии, экономики, права и др.

В это же время появляется новый вид природо­охранной деятельности — рациональное использование при­родных ресурсов.

В 50-е г. дальнейшее развитие производительных сил в стране, усиление негативного влияния человека на природу обусловили необходимость создания еще одной формы, ре­гулирующей взаимодействие общества и природы, — охра­ны среды обитания человека. В этот период принимаются республиканские законы об охране природы, которые про­возглашают комплексный подход к природе не только как к источнику природных ресурсов, но и как к среде обитания человека. К сожалению, еще торжествовала лысенковская псевдонаука, канонизировались слова И. В. Мичурина о не­обходимости не ждать милости от природы.

В 60—80-е гг. в СССР практически ежегодно принимались правительственные постановления об усилении охраны приро­ды (об охране бассейна Волги и Урала, Азовского и Черного морей, Ладожского озера, Байкала, промышленных городов Кузбасса и Донбасса, Арктического побережья). Продолжался процесс создания природоохранного законодательства, издава­лись земельные, водные, лесные и иные кодексы.

Эти постановления и принятые законы, как показала практика их применения, не дали необходимых результа­тов — губительное антропогенное воздействие на природу продолжалось. Сегодня Россия переживает тяжелый эко­логический кризис.