Міністерство освіти і науки, молоді та спорту України

Бердичівський коледж промисловості, економіки та права

Конспект лекцій з дисципліни

«Основи екології»

для студентів спеціальності

5.05010301 «Розробка програмного забезпечення»

Автор - укладач ______________Шеренгова Т.В.

Розглянуто та схвалено

цикловою комісією ФХМд

Протокол №_____від_______________

Голова циклової комісіїО.О. Горленко

Заняття 1.

Тема :«Вступ»

Організаційна частина.

Мотивація навчальної діяльності.

Пояснення нової теми.

R План викладу і засвоєння матеріалу.

VI. Визначення предмету і завдання екології.

VII. Галузі, структура і підрозділи екології.

VIII. Методи екологічних досліджень.

IX. Коротка історія становлення екології як науки в світі

X. Коротка історія становлення екології як науки на Україні.

R Суттєво:

Після вивчення матеріалу ви повинні

Знати:

- історію становлення екології як науки;

- основні категорії і закони екології;

- об’єкти і методи дослідження в екології;

- суть і особливості завдань;

Вміти:

- дати визначення екології;

- охарактеризувати структурні підрозділи загальної екології;

- пояснити суть основних екологічних понять;

- охарактеризувати зв’язки екології з іншими науками;

Література:

1. Білявський Г.О., Фурдуй Р.С., Костіков І.Ю. "Основи екологічних знань", Київ. "Либідь", 2000 р.

2. Запольський А.К., Салюк А.П. "Основи екології", Київ. "Вища школа", 2001 р.

І.Визначення, предмет і завдання екології.

Вперше термін "екологія"був запропонований німецьким біологом Е. Геккелем у 1866. У дослівному перекладі (oikos — з грецької означає дім) екологія - це наука про "дім", тобто про природу, що оточує нас. Вона вивчає умови існування живих організмів, їхній взаємозв'язок та їхню взаємодію з довкіллям. Але наприкінці XX ст. зміст екології став дещо ширшим, та її місце в системі наук значно змінилося. Екологія виникла як суто біологічна наука, але в наш час вона трансформувалася і стала наукою про структуру та функцію природи в цілому, наукою про біосферу, наукою, що вивчає місце людини на нашій планеті, наукою про взаємозв'язки всього живого на нашій планеті між собою та з довкіллям.

Видатний американський вчений Ю. Одумодним з перших почав розглядати екологію не як вузьку біологічну наукову дисципліну, а як міждисциплінарну науку, що досліджує багатокомпонентні та багаторівневі складні системи у природі та суспільстві. Ця якісна зміна в розумінні екології вимагала озброєння її новими методами та зробила високо актуальною для вирішення соціальних й економічних проблем людства.

Предмет екології. Згідно сучасним уявленням про предмет екології, то це сукупність або структура зв'язків між організмами та середовищем, що їх оточує. Для ліпшого розуміння питання предмету екології, необхідно визначити місце екології серед інших біологічних наук та розглянути їх взаємозв'язки.

Екологія як наука має науковий і прикладний аспект.

Науковий аспект – це прагнення до пізнання заради самого пізнання, тобто пошук закономірностей розвитку природи і їх пояснення.

Прикладний аспект – це застосування зібраних знань для вирішення проблем пов’язаних з навколишнім середовищем.

Основні завдання науки про довкілля:

· вивчення загального стану сучасної біосфери, умов його формування та причин змін під впливом природних і антропогенних факторів;

· прогнозування динаміки стану біосфери в часі й просторі;

· розробка (з урахуванням основних екологічних законів) шляхів гармонізації взаємовідносин людського суспільства й природи, збереження здатності біосфери до самоочищення, саморегулювання й самовідновлення.

Екологія – це наука, що вивчає взаємозв’язок живих організмів і їх угрупувань із середовища існування.

II. Галузі, структура і підрозділи екології.

На малюнку бачимо, що "пиріг" біології можна розкраяти, по горизонталі відокремлюються фундаментальні науки, по вертикалі - таксономічні підрозділи. Отже, екологія відноситься до фундаментальних розділів біології і є складовою частиною кожного з усіх таксономічних підрозділів.

Таким чином, зміст сучасної екології найкраще виділити виходячи з концепції рівнів організації живої матерії, які складають " біологічний спектр".

Екологію можна умовно поділити на п'ять великих підрозділів: аутекологію (екологію організмів), демекологію (екологію популяцій), синекологію (екологію угруповань), біогеоценологію та біосферологію (глобальну екологію).

Аутекологія (термін введений у 1896 р. Шретером) вивчає взаємозв'язки представників виду з оточуючим їх середовищем. Цей розділ екології займається, головним чином, визначенням меж стійкості виду і його ставленням до різних екологічних факторів. Аутекологія вивчає також вплив середовища на морфологію, фізіологію та поведінку організмів.

Демекологія (термін введений у 1963 р. Швердтфегером) описує вливання чисельності різних видів і встановлює їх причини. Цей розділ називають динамікою популяцій, або популяційною екологією.

Синекологія (Шретер, 1902) аналізує стосунки між особинами, що належать до різних видів даного угруповання організмів, а також оточуючим середовищем між ними.

Термін біоценологія, введений у 1918 р. Гамсом, є практично синонімом синекології. В синекології дослідження проводять

В двох напрямках: статичному і динамічному.

Статичний напрям (описова синекологія) займається становленням видового складу угруповань, чисельністю, частотою виявлення виду, видовим представництвом і просторовим розміщенням.

Динамічний напрям (функціональна синекологія) обіймає два аспекти. Перший стосується розвитку угруповань і дослідження причин, які призвели до їх зміни. Другий займається обміном речовин та енергії між різними компонентами екосистеми, а також вивчає кормові ланцюги, біомасу і енергію, продуктивність біоценозів. Цей напрям ще називають кількісною синекологією.

Біогеоценологія,або екосистемологія, вивчає біогеоценотичний шар Земної кулі і, зокрема, конкретні біогеоценози (суходільні, водні), в яких взаємодіють біоценози і абіотичне середовище.

Біосферологія(глобальна екологія) вивчає біосферу як єдине планетарне ціле, з'ясовує закономірності еволюції біосфери.

У наш час екологія - це розгалужена система наук.

Об'єктами її вивчення є популяції організмів, види, угруповання, екосистеми та біосфера в цілому.

Сучасну екологію слід чітко розділяти на теоретичну та практичну

Зв'язок екології з практикою надзвичайно тісний, через те, що важко знайти сферу діяльності людини де б не було зв'язку з середовищем існування. За останні десять років з'являються все нові напрямки практичної екології (медична екологія, екологія космічного простору, тощо) і процес цей триває по сьогоднішній день і, як наслідок, повинні відокремитись напрямки, які будуть формувати новий підхід до вивчення закономірностей існування живого на нашій планеті.

Екологію подеколи поділяють на аутекологію та синекологію. Розділи екології, які вивчають пристосованість популяцій окремих видів організмів до факторів навколишнього середовища називають аутекологією або екологією видів (АУТОС - сам + екологія).

Синекологія - розділ екології, який вивчає життя угрупувань різних видів організмів та їх взаємодію(Син – разом +екологія).

Структура екології

III. Методи екологічних досліджень.

Екологія, як комплексна наука використовує досить широкий арсенал методів, які на перший погляд властиві іншим фундаментальним наукам. Завдяки широкому арсеналу методів екології відбувається тісний зв'язок екології з іншими науками. Згідно Ю.А. Злобіна (1998), методи екології можна розділити на три основні групи:

1.Методи збору інформації.Класичні методи дослідження стану екологічних об'єктів (включають у себе всі методи, які застосовують природничі науки), що спрямовані на накопичення фактичного матеріалу про складові компоненти досліджуваної ділянки екосистеми, біосфери;

2.Методи обробки отриманої інформації.Дана група методів спрямована на узагальнення отриманої Інформації, шляхом систематизації певних параметрів складових компонентів досліджуваної ділянки екосистеми. Сучасна обчислювальна техніка дає можливість обробляти велику кількість фактичного матеріалу, що. в свою чергу, робить великий фактичний матеріал більш доступним для узагальнення. Слід відмітити, що при певних екологічних дослідженнях статистична обробка є необхідною умовою достовірності отриманих результатів.

3.Методи інтерпретації отриманих результатів. Методи моделювання. Важливим етапом будь-яких екологічних досліджень є здатність аналізу отриманих результатів, побудова певної моделі стану екосистеми. Такий підхід дає змогу прогнозувати зміни, які можуть відбуватися на досліджуваній ділянці під впливом певних екологічних факторів або під впливом діяльності людини. На основі абстрагування результатів досліджень можна робити словесні описи екосистем (вербальні моделі),побудувати схеми взаємозв'язків компонентів (графічні моделі),робити спробу опису екосистеми за допомогою математичних формул (математичні моделі).Безапеляційне вживання методів моделювання , неможливе через непередбачуваність процесів, які відбуваються е екосистемах, залежність від "великих" та "малих" циклів, як правило планетарної природи. Тільки після накопичення достатньої кількості: інформації про закономірності існування Всесвіту, побудовані моделі будуть найбільш наближені до реального стану екосистем. Введення змінних величин не дає можливості вирішити даної проблеми, математичні формули стають більш ускладненими. Спрощення та вилучення змінним компонентів веде до втрати достовірності самої моделі.

IV. Коротка історія становлення екології як науки в світі і на Україні.

Екологія має давню передісторію. Накопичення відомостей про спосіб життя, залежність від зовнішніх умов та характер розподілу рослин І тварин започатковані в далеку давнину. В працях Аристотеля (384—322 до н. е.) та його учня — «батька ботаніки» Тсофраста Ерезійського (371— 280 до н. е.) описано багато видів тварин та наведено відомості про своєрідність рослин у різних умовах, залежність їх росту від типу ґрунту Й клімату.

В епоху Відродження особливого розвитку набули роботи перших си­стематиків А. Цезальпіна (1519—1603), Д.Рея (1627—1705), Ж. Турнефора (1656—1708) та інших про залежність рослин від умов проростання, обробітку, про місця їх поширення. У працях А. Реомюра про комах (1734), А. Трамбле про гідр та моховаток (1744) наведено багато екологічних відомостей. У працях XVIII ст. С. П. Крашенинникова, І. І. Лепьохіна, П. С. Палласа та інших російських географів і натуралістів вивчалися впливи на взаємопов'язані зміни клімату, рослинності й тваринного сві­ту. Вплив зовнішніх умов на будову організму тварин вивчав французь­кий природодослідник Ж. Бюффон (1707—1788). Автор першого еволю­ційного вчення Жан-Батіст Ламарк (1744—1829) вважав найважливішою причиною пристосувальних змін організмів, еволюції тварин і рослин вплив «зовнішніх обставин».

З появою на початку XIX ст. біогеографії екологічне мислення набу­ває подальшого розвитку. Цьому сприяють прані О. Гумбольдта з гео­графії рослин (1807), К. Глогера про зміни птахів під впливом клімату (1833),Т. Фабера про особливості біології північних птахів (1826), К. Бергмана про географічні закономірності у зміні розмірів теплокровних тва­рин (1848). О. Декандоль детально описав вплив окремих факторів середо­вища на рослини.

У 1859 р. Ч. Дарвін у книзі «Походження видів шляхом природного добору, або збереження обраних порід у боротьбі за життя» показав, що «боротьба за існування» в природі, під якою він розумів усі форми зв'яз­ків виду із середовищем, призводить до природного добору, тобто є ру­шійним фактором еволюції.

У 1866 р. завдяки Е. Геккелю нова галузь знань, що пов'язувала взаємовідносини живих істот та їх зв'язки з неорганічними компонентами се­редовища («боротьба за існування»), дістала назву «екології». В другій половині XIX ст. змістом екології було в основному вивчення способу життя рослин і тварин та адаптації їх до кліматичних умов, В цій га­лузі ботанік Й. Вармінг обґрунтував поняття про життєву форму (1895), А. М. Бекетов (1825-1902) виявив зв'язок особливостей аналітичної й мор­фологічної будови з їх географічним поширенням. У 1877 р. німецький гідробіолог К. Мебіус обґрунтував уявлення про біоценоз як закономірне поєднання організмів у певних умовах середовища. Праці російських уче­них С. І. Коржинського та Й.К.Пачоського сприяли відособленню вчення про рослинні угруповання в окрему галузь ботанічної екології. Визна­чальні положення вчення про ліс, як цілісну природну систему, розроби­ли Г. Ф. Морозов і В. М. Сукачов.

На початку XX ст. сформувались екологічні напрями гідробіологів, фітотенологів, ботаніків і зоологів, у кожному з яких розвивались певні напрями екологічної науки. На III Ботанічному конгресі в Брюсселі в 1910 р. екологія рослин розділилась на екологію особин (аутекологію) і екологію угруповань (синекологію). Згодом цей розподіл поширився та­кож на екологію тварин, а отже, на загальну екологію. З'явилися перші екологічні зведення — екологія тварин Ч. Адамса (1913), угруповання наземних тварин В. Шелфорда (1913), гідробіологія С. О. Зернова (1913). В 1913—1920рр. екологію почали викладати в університетах, були засно­вані екологічні журнали та організовані екологічні наукові товариства. У першій половині XX ст. В. В. Докучаєв створив учення про ґрунт, який є результатом взаємодії гірських порід і живих організмів.

Значний внесок у розвиток ідей загальної біоценології зробили праці ра­дянських учених В. М. Сукачова, Б. О. Келлера, В. В. Альохіна, Л. Г. Раменського, О. П. Шенникова, за кордоном — Ф. Клементса у СІЛА, К. Раункієра в Данії, Г. Дю Ріє у Швеції, І. Браун-Бланке в Швейцарії. У ЗО—40-х роках з'явилися зведення з екології тварин, у яких наводилися теоретичні проблеми загальної екології: К. Фрідерікса (1930), Ф. Боденгеймера (1938) та ін. У 1938 р. Д. М. Кашкаров опублікував перший підручник у Радянському Союзі з основ екології тварин. Біоценологічні основи пара­зитології розробляли В. О. Догель, Є. М. Павловський і В. М. Беклемішев.

У 30-х роках сформувалась нова галузь екологічної науки — популяційна екологія, основоположником якої є англійський учений Ч. Елтон. По­дальшому розвитку популяційної екології сприяли роботи О. М. Сєверцова, С. С. Шварца, М. О. Наумова, Г. О. Вікторова, Є. Н. Омської та ін.

У 1935 р. англійський учений А. Тенслі запровадив поняття екосистеми. Американський учений Р. Ліндеман запропонував основні методи розрахун­ку енергетичного балансу екологічних систем. Розвиток екосистемного аналізу сприяв відродженню на новій екологічній основі вчення про біосфе­ру, основоположником якого є В. І. Вернадський. Біосфера постала як гло­бальна екосистема, стабільність і функціонування якої ґрунтуються на еко­логічних законах забезпечення балансу речовини й енергії. Запроваджений ним у вивчення біосфери кількісний підхід дав змогу оцінити масштаби біо­геохімічного колообігу речовин. Вчення В. І. Вернадського про ноосферу стало беззаперечним свідченням нерозривності зв'язку людини з природ­ним середовищем. На сучасному етапі визначну роль у становленні новіт­ньої екології відіграла монографія американського вченого Ю. Одума.

Перший науковий сектор екологічних досліджень в Україні створений у 1930 р. при Інституті зоології та ботаніки Харківського державного університету. В. В. Стачинський (1933) обґрунтував поняття біогеоцено­зу, як функціональної єдності біоценозу та абіотичних факторів. У 1940— 1980 рр. широке визнання наукової громадськості здобули екологічні дослідження І. Г. Підоплічка, Ф. А. Гриня, С. М. Стойка, П. С. Погребняка, Д. В. Воробйова, О. Л. Бельгардта, А. П. Травлєєва, присвячені раціональному природокористуванню, екології лісу і ландшафтів. Праці академіка М- Г. Холодного є вагомим внеском до розробки концепції про геохімічні цикли. На сучасному етапі широке визнання здобули екологічні праці М. Н. Голубця, К. М. Ситника і Ю. Р. Шеляг-Сосонка, в яких розвинені концептуальні та методологічні основи сучасної екології. Аналізу філософських проблем у системі «людина — природне середовище» присвячені праці В. С. Крисаченка. Значний внесок у розробку проблем прикладної екології зробили вчені з інститутів Національної академії наук України та Міністерства освіти і науки України, робота яких була спрямована на ви­вчення загальних закономірностей у природних, природно-антропогенних та антропогенних екосистемах, вплив антропогенної діяльності на навко­лишнє природне середовище та раціональне природокористування. Остан­нім часом виконано багато робіт, спрямованих на запобігання негативному впливу антропогенної діяльності на навколишнє природне середовище.

V. Коротка історія становлення екології як науки на Україні.

Перші спроби екологічного підходу до природоохоронної справи в Україні відомі ще за часів Ярослава Мудрого. В його “Руській правді” – правничому кодексі Київської Русі (початок ХІ ст.) – вже існувала чітка система правової оцінки використання ресурсів і передбачувалася кара за збитки, заподіяні довкіллю. За шкоду, заподіяну диким звірам і птахам, каралося так строго, як і за негідні вчинки щодо людини. Тому було багато в княжих лісах і степах дикого звіра, птахів та бджіл.

В часи Гетьманщини (XVI-XVIII ст.) ці природоохоронні традиції зберігалися і розширювалися. Як і в княжі часи, регламентуються охорона лісів і байраків, полювання, рибальство, бджолярство та садівництво.

У зібранні Малоросійських прав (1807р.) дослівно сказано: “Хто соколине гніздо пошкодить, підрубає чи навмисно його скине, чи з собою молодих соколів забере ... і за лебедине гніздо, якщо б його хтось розкидав, чи яйця забрав, повинен заплатити ...” А ось як зберігалася екологічна ніша бобра: “Якби князівські, панські і шляхетські гони боброві давні спадкові були в іншого сусіда в маєтку, то цей власник, у чиїй землі вони будуть, не повинен сам і люди його старовинного поля доорювати до лігва так далеко, наскільки палицею можна кинути, так само сіножаті підкошувати і лози прочищати ... Чи хтось силою бобра поб’є, чи злодійськи забере, той за наругу, і скільки б їх забив, має платити. За чорного бобра чотири копи, а за карого дві копи просить”.

Цікаво, що опис природи України, в якому викладено багато міркувань екологічного характеру, залишили після себе і француз Де Боплан (1600-1673) у парці “Опис України” і росіянин О. Пушкін (“Нарис історії України”). Велика заслуга в дослідженні українських чорноземів В. В. Докучаєва (1846-1903), результати цих досліджень викладені в головній книзі вченого – “Руський чорнозем”. Створений і очолюваний ним Ново-Александріївський інститут сільського господарства та лісівництва (нині Республіка Польща) став осередком інтенсивного розвитку ґрунтознавства. Ґрунт з того часу ста є не просто пилом чи набором мінеральних елементів, а самостійним тілом природи. Пізніше В. І. Вернадський, який, до речі, розпочинав свій шлях у науці як ґрунтознавець, назве його “біокосним”.

Виходячи з вчення Г. Ф. Морозова про ліс як “географічне середовище” та В. В. Докучаєва про землю як “історичне тіло”, в Україні успішно розвивалися на екологічній основі лісова типологія (Алексєєв, Погребняк, Воробйов, Остапенко, М’якушко, Герушинський, Молотков, Пастернак, Парпан, Гаврусевич), лісова фітоценологія (Шеляг-Сосонко, Гончар), фітоценологія альпійських лук (Малиновський), міська фітоценологія (Саломаха), криптоіндикація (Кондратюк), біогеоценологія (Голубець), нозологія (Стойко), степове лісорозведення (Висоцький, Бельгардт, Травлєєв), фітомеліорація (Б’яллович, Лаптєв, Кучерявий), раціональне лісокористування (Генсірук), дендрохронологія (Коліщук) та ін. В повоєнний період велика увага українських екологів була спрямована на вивчення техногенних і урбогенних впливів на природні екосистеми (Ільку, Тарабрін, Кондратюк, Кучерявий).

Враховуючи розмаїття в Україні ландшафтних зон і екосистем – морських, гірських, степових, лісових, болотних – і одночасний вплив на них сучасного антропогенного середовища – техногенного і урбогенного, виникає потреба розробки науково обґрунтованих засад соціально-екологічної політики, залучення широкого кола науковців, практиків і громадськості до її реалізації.

R Резюме

- Екологія виникла як суто біологічна наука, але в наш час вона трансформувалася і стала наукою про структуру та функцію природи в цілому, наукою про біосферу, наукою, що вивчає місце людини на нашій планеті, оптимізацію взаємин людини з довкіллям.

- Основними ланками екологічної структурної ієрархії е організми, популяції та екосистеми.

- Екологічну науку найчастіше поділяють на два основних розділи - загальну й прикладну екології. Загальну екологію можна умовно поділити на п'ять великих підрозділів: аутекологію, демекологію, синекологію, біогеоценологію та біосферологію.

- Екологія базується на законах діалектики, законах природничих наук, За оцінкою М.Ф. Реймерса сучасна екологічна наука використовує 250 законів, закономірностей, принципів, правил.

- Екологія використовує широкий арсенал різноманітних методів, які можна поділити на три основні групи: збір інформації, обробка, згортання, стиснення та узагальнення, інтерпретація отриманих фактичних матеріалів.

- Всі заходи щодо охорони природи здійснюються на основі теоретичних екологічних знань.

Закріплення знань.

1.Що означає термін екологія?

2.Що вивчає екологія?

3.Коротко розкажіть історію виникнення науки "екологія".

4.Які підрозділи екології ви знаєте?

5.Що вивчає аутекологія, демекологія, синекологія?

6.Що Ви можете розповісти про вклад українських вчених у розвиток науки екологія?

7.Назвіть основні екологічні поняття.

8.В чому суть основних екологічних законів?

Домашнє завдання.

Запольський А.К., Салюк А.П. "Основи екології", Київ. "Вища школа", 2001 р. ст. 7-18

RТеми рефератів, доповідей:

1.Становлення екології як науки.

2.Об'єкт, предмет, структура та функції екології

3.Зв'язок екології з іншими природничими науками.

4.Екологія як теоретична основа заходів по охороні природи і природокористування.

Заняття 2.

Тема «Екологічні фактори і їх класифікація».

Організаційна частина.