Реферат Курсовая Конспект
Предмет экологии - раздел Экология, Предмет экологии Экология (От Греч. «Ойкос» - Дом, Жилище, Местообитани...
|
Экология (от греч. «ойкос» - дом, жилище, местообитание и «логос» - учение, наука) – наука, изучающая условия существования живых организмов и взаимосвязи между организмами и средой, в которой они обитают. Изначально экология развивалась как составная часть биологической науки, в тесной связи с другими естественными науками – химией, физикой, геологией, географией, почвоведением, математикой.
История развития экологии
В истории развития экологии можно выделить три основных этапа.
Связь между организмами и окружающей средой (т.е. экологический подход) можно проследить в трудах некоторых ученых Древней Греции и Рима. Например, в постулате Эпикура говорится: «…нельзя насиловать Природу, следует повиноваться ей, необходимые желания исполняя, а также естественные, если они не вредят. А вредные сурово подавляя».
Первый этап – зарождение и становление экологии как науки (до середины 19 века). На этом этапе накапливались основные данные о взаимосвязи живых организмов со средой их обитания, делались первые научные обобщения. Накопление экологических знаний шло в основном в сфере ботаники, зоологии и анатомии. В 17 – 18 вв. экологические сведения составляли значительную долю во многих биологических описаниях. Первые представления о биосфере как области жизни и оболочке Земли даны Ж.-Б. Ламарком (1744-1829) в труде «Гидрология». Представления о динамике численности популяций содержаться в работах Т. Мальтуса (1798) и П.Ф. Ферхлюста. Ламарк (1744-1829) и Т. Мальтус (1766-1834)в своих работах впервые предупреждают человечество о возможных негативных последствиях воздействия человека на природу.
Термин «экология» впервые был в введен в 1866 г. немецким биологом, профессором Йенского университета Э. Геккелем (1834-1919). В своем труде «Всеобщая морфология» (1866) он писал: «Экология – это познание экономики природы, одновременное исследование взаимоотношений всего живого с органическими компонентами среды, включая антагонистические и неантагонистические отношения животных и растений, контактирующих друг с другом». Неоценимый вклад в развитие основ экологии внес Ч. Дарвин (1809-1882). Сам термин «экология» стал применяться вскоре после выхода в 1859 году основного труда Чарльза Дарвина «Происхождение видов». 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.
Элементы экологического подхода также содержались в исследованиях русских ученых И.И. Лепехина, А.Ф. Миддендорфа, С.П. Крашенинникова, шведского естествоиспытателя К. Линнея, немецкого ученого Г. Йегера.
Второй этап – оформление экологии в самостоятельную отрасль знаний (после 60-х г.г. 19 в.). Началом этого этапа можно считать выход русских ученых К.Ф. Рулье (1814-1858), Н.А. Северцева (1827-1885), В.В. Докучаева (1846-1903), впервые обосновавших ряд принципов и понятий биоэкологии, которые не утратили своего значения и до настоящего времени. Особую роль в этот период можно отдать трудам В. Вернадского (1863-1945), который первым применил количественный анализ в экологии, раскрыл понятие о биосфере Земли (1926) в комплексе. В конце 70-х годов 19 века немецкий гидробиолог К. Мебиус (1877) водит важнейшее понятие о биоценозе как о закономерном сочетании организмов в определенных условиях среды.
В 30-40-е годы 20-го века экология поднялась на более высокую ступень в результате нового подхода к изучению природных систем. В 1935 г. А. Тенсли выдвинул понятие об экосистеме. В 1940 г. В.Н. Сукачев обосновал близкое этому представление о биогеоценозе.
Следует отметить, что уровень отечественной экологии в 20-40-х г.г. 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. Кошкаров и др.
Третий этап (с 50-х г.г. 20 века до настоящего времени) – превращение экологии в комплексную науку, включающую в себя науку об охране природной и окружающей человека среды.
Современный период развития экологии в мире связан с именами таких крупных зарубежных ученых как Ю. Одум, Дж. М. Андерсен, Т. Миллер, Б. Небел и др. Среди отечественных ученых следует назвать И.П. Герасимова, А.М. Гилярова, В.Г. Горшкова и др.
Предметом экологии является совокупность или структура связей между организмами и средой. Главный объект изучения в экологии – экосистемы, т.е. единые природные комплексы, образованные живыми организмами и средой обитания. Кроме того в область изучения входят: отдельные виды организмов (т.е. организменный уровень), популяции (популяционно-видовой уровень) и биосфера в целом (биосферный уровень).
В структуре современной экологии можно выделить три основные ветви (рис. 1).
| |||
Рис. 1. Структура современной экологии
Основной, традиционной частью экологии как биологической науки является общая экология, которая изучает общие закономерности взаимоотношений любых живых организмов и среды (включая человека как биологическое существо).
В составе общей экологии выделяют следующие основные разделы:
- аутоэкологию, исследующую индивидуальные связи отдельного организма (вида, особи) с окружающей его средой;
- популяционную экологию (демоэкологию), в задачу которой входит изучение структуры и динамики популяций отдельных видов. Популяционную экологию рассматривают и как специальный раздел аутоэкологии;
- синэкологию (биоценологию) – изучающую взаимоотношение популяций, сообществ и экосистем со средой.
Для всех этих направлений главным является изучение выживания живых существ в окружающей среде, и задачи стоят преимущественно биологического свойства, т.е. изучить закономерности адаптации организмов и их сообществ к окружающей среде, саморегуляцию, устойчивость экосистем и биосферы.
Общую экологию нередко называют биоэкологией (когда хотят подчеркнуть ее биоцентричность).
С точки зрения фактора времени экология дифференцируется на историческую и эволюционную.
По объектам и средам исследования выделяют экологию животных, экологию растений и экологию микроорганизмов.
В последнее время возросла роль и значение биосферы как объекта изучения. Особенно большое значение в современной экологии уделяется проблемам взаимодействия человека с окружающей природной средой. Актуальность и многогранность этих проблем, вызванных обострением экологической обстановки в масштабах всей планеты, привела к «экологизации» многих естественных, технических и гуманитарных наук. Развиваются такие новые направления как инженерная экология, геоэкология, математическая экология, сельскохозяйственная экология, космическая экология и др.
Соответственно более широкое толкование получил и сам термин «экология», а экологический подход при изучении взаимодействия человеческого общества и природы был признан основополагающим.
В связи с этим появились новые дисциплины:
- глобальная экология, основным объектом изучения которой является биосфера как глобальная экосистема;
- социальная экология, изучающая взаимоотношения в системе «человеческое общество – природа» и как часть соц. экологии – экология человека (антропоэкология), в которой рассматривается взаимодействие человека как биосоциального существа с окружающим миром.
Современная экология тесно связана с политикой, экономикой, правом (включая международное право), психологией и педагогикой, что дает возможность выработать новый тип экологического сознания, коренным образом меняющий поведение людей по отношению к природе.
С научно-практической точки зрения вполне обосновано деление экологии на теоретическую и прикладную.
Теоретическая экология изучает общие закономерности организации жизни.
Прикладная экология изучает механизмы разрушения биосферы человеком, способы предотвращения этого процесса и разрабатывает принципы рационального использования природных ресурсов.
Биосфера. Уровни организации материи
Биосфера – это своеобразная оболочка Земли, содержащая всю совокупность живых организмов и ту часть вещества планеты, которая находится в непрерывном обмене с этими организмами. Биосфера является экосистемой высшего уровня и представляет часть твердой, водной и газовой оболочки Земли, в которой обитают живые организмы. По физическим природным условиям биосфера может быть подразделена на три среды: атмосферу, гидросферу и литосферу. Пределы биосферы обусловлены, прежде всего, полем существования жизни и занимают нижнюю часть атмосферы (12-15 км), всю водную среду планеты и ее недра до 3-5 км. Компоненты, составляющие биосферу, показаны на рис. 2.
Основными свойствами биосферы являются:
§ централизация (в центре – все живые организмы),
§ открытость (для получения энергии извне),
§ саморегуляция (способность восстановления исходного состояния),
§ разнообразие (сред, природных зон, видов живых организмов),
§ непрерывность протекания процессов (за счет кругооборота веществ).
Всю совокупность организмов на планете Вернадский назвал живым веществом, рассматривая в качестве его основных характеристик суммарную массу, химический состав и энергию.
Косное вещество, по Вернадскому, - это совокупность тех веществ в биосфере, в образовании которых живые организмы не участвуют (продукты тектонической деятельности, метеориты).
Биогенное вещество создается и перерабатывается совокупностью живых организмов. Это источник чрезвычайно мощной потенциальной энергии (каменный уголь, известняк, нефть). После образования биогенного вещества живые организмы в нем малодеятельны.
Особой категорией является биокосное вещество. Оно создается в биосфере одновременно живыми организмами и косными процессами и представляет системы динамического равновесия тех и других. Организмы в биокосном веществе играют ведущую роль. Биокосное вещество планеты – это почва и все природные воды, свойства которых зависят от деятельности живого вещества.
Живое вещество – самая активная форма материи во Вселенной. Оно проводит гигантскую геохимическую работу в биосфере, полностью преобразовав верхние оболочки Земли за время своего существования. Все живое вещество нашей планеты составляет 1/11 млн. часть массы всей земной коры и 0,25 % всего вещества биосферы. По современным оценкам, общее количество массы живого вещества в наше время равно 2420 млрд. т.
В качественном же отношении живое вещество представляет собой наиболее организованную часть материи Земли.
Рис. 2. Типы веществ, слагающих биосферу
В процессе жизнедеятельности организмы используют наиболее доступные атомы, способные к образованию устойчивых химических связей. Химический состав живого вещества представлен элементами, широко распространенными в природе (атмосфера, гидросфера, космос): водород, углерод, кислород, азот, фосфор и сера (H, C, O, N, P, S). Эти элементы являются главными химическими элементами живого вещества и их называют биофильными. Их атомы создают в живых организмах сложные молекулы в сочетании с водой и минеральными солями. Эти молекулярные постройки представлены углеводами, липидами, белками, нуклеиновыми кислотами. Перечисленные части живого вещества находятся в организмах в тесном взаимодействии.
Окружающий нас мир живых организмов биосферы представляет собой сочетание различных биологических систем разной структурной упорядоченности и разного организационного положения. В связи с этим выделяют разные уровни существования живого вещества – от крупных молекул до растений и животных различных организаций.
1. Молекулярный (генетический) – самый низкий уровень, на котором биологическая система проявляется в виде функционирования биологически активных крупных молекул – белков, нуклеиновых кислот, углеводов. С этого уровня наблюдаются свойства, характерные исключительно для живой материи: обмен веществ, протекающий при превращении лучистой и химической энергии, передача наследственности с помощью ДНК и РНК. Этому уровню свойственна устойчивость структур в поколениях.
2. Клеточный уровень, на котором биологически активные молекулы сочетаются в единую систему. В отношении клеточной организации все организмы подразделяют на одноклеточные и многоклеточные.
3. Тканевый – уровень, на котором сочетание однородных клеток образует ткань. Он охватывает совокупность клеток, объединенных общностью происхождения и функций.
4. Органный – уровень, на котором несколько типов тканей функционально взаимодействуют и образуют определенный орган.
5. Организменный – уровень, на котором взаимодействие ряда органов сводится в единую систему индивидуального организма. Представлен определенными видами организмов.
6. Популяционно-видовой, где существует совокупность определенных однородных организмов, связанных единством происхождения, образом жизни и местом обитания. На этом уровне происходят элементарные эволюционные изменения в целом.
7. Биоценоз и биогеоценоз (экосистема) – более высокий уровень организации живой материи, объединяющий разные по видовому составу организмы. Биоценоз – организованная группа популяций растений, животных и микроорганизмов, приспособленных к совместному обитанию в пределах определенного объема пространства.
8. Биосферный – уровень, на котором сформировалась природная система наиболее высокого ранга, охватывающая все проявления жизни в пределах нашей планеты. На этом уровне происходят все круговороты вещества в глобальном масштабе, связанные с жизнедеятельностью организмов.
К биогеохимические функциям живого вещества можно отнести следующие:
· газовая функция заключается в поглощении растениями СО2 и выделении кислорода, в восстановлении азота, сероводорода, т.е. в поддержании газового состава атмосферы;
· концентрационная функция заключается в поглощении и накоплении живыми организмами углерода, азота, водорода, кислорода, фосфора, серы, йода, железа и пр. элементов (отложения известняка, мела, нефти, угля…);
· окислительно-восстановительная функция заключается в восстановлении и окислении различных веществ в живых организмах. Например, восстановление СО2 до углеводов в процессе фотосинтеза и окисление их до СО2 при дыхании растений:
|
|
|
|
6СО2 + 6Н2О →hυ С6Н12О6 + 6О2
Аэробное дыхание – процесс, обратный фотосинтезу. Синтезированное вещество вновь разлагается с высвобождением потенциальной энергии, аккумулированной в этом веществе. Акцептором электрона является кислород:
С6Н12О6 + 6О2 ® 6СО2 + 6Н2О + Q
Анаэробное дыхание – акцептором электрона служит, например, уксусная кислота:
С6Н12О6 + СН3СООН ® 4СО2 + 4СН4 + Q2
Бескислородное дыхание служит основой жизнедеятельности многих бактерий, дрожжей, простейших. Брожение – анаэробное дыхание, при котором органическое вещество служит и акцептором и донором электронов:
С6Н12О6 ® 2С2Н5ОН + 2СО2 + Q
Образующийся спирт также содержит некоторое количество энергии, которое может быть использовано другими организмами. Разложение органических веществ – процесс, в результате которого организмы получают необходимые химические элементы и энергию при преобразовании пищи внутри клеток их тела. Если бы эти процессы прекратились, то все биогенные элементы оказались бы связанными в мертвых остатках, а продолжение жизни стало бы невозможным.
· круговорот веществ в природе, осуществляемый при участии организмов биосферы и заключающийся в циркуляции веществ между почвой, атмосферой, гидросферой и живыми организмами. Эта функция определяет возможность длительного существования и развития жизни при ограниченном запасе элементов в природе. В круговорот вовлечено около 40 химических элементов.
– Конец работы –
Эта тема принадлежит разделу:
На сайте allrefs.net читайте: "Предмет экологии"
Если Вам нужно дополнительный материал на эту тему, или Вы не нашли то, что искали, рекомендуем воспользоваться поиском по нашей базе работ: Предмет экологии
Если этот материал оказался полезным ля Вас, Вы можете сохранить его на свою страничку в социальных сетях:
Твитнуть |
Новости и инфо для студентов