Лекции по "Экологии"

Раздел 1. ВВЕДЕНИЕ

Тема 1. Предмет, структура и задачи экологии

Экология-наука, изучающая  условия существования живых  организмов и взаимосвязи между  организмами и средой, в которой  они обитают.

Термин “экология” (от греч. oikos-дом, logos-наука) предложил в 1866 г. немецкий зоолог Э.Геккель

Почему каждому человеку, в том числе и инженерно-техническим  работникам, необходима экологическая  культура и экологическое образование? В настоящее время остановить нарушение экологических законов  можно, только подняв на должную высоту экологическую культуру каждого члена общества, а это возможно сделать прежде всего через образование, через изучение основ экологии. Что особенно важно для специалистов в области наук технического направления, в первую очередь для инженеров-строителей, инженеров в области химии, нефтехимии, металлургии, машиностроения, пищевой и добывающей промышленности и т. д.

Изначально экология развивалась как составная часть  биологической науки.

Современная экология - комплексная  дисциплина, которая объединяет основы нескольких наук (биологии, химии, физики, социологии, географии, геологии и др.).

Основной объект изучения в экологии – экосистемы - единые природные комплексы, образованные живыми организмами и средой обитания. Экология также изучает отдельные виды организмов (организменный уровень), популяции (популяционно-видовой уровень) и биосферу в целом (биосферный уровень).

Основной, традиционной, частью экологии как биологической  науки является общая экология, или  биоэкология, которая изучает взаимоотношения живых систем разных рангов (организмов, популяций, экосистем) со средой и между собой.

В составе общей экологии выделяют следующие основные разделы:

-аутэкологию, исследующую  индивидуальные связи отдельного  организма (виды, особи) с окружающей  его средой

-демэкологию или экологию  популяций, изучающая структуру  и динамику популяций отдельных  видов. Популяционную экологию  рассматривают и как специальный  раздел аутэкологии;

-синэкологию, т. е.  экологию сообществ;

-экосистемную экологию;

-биосферную экологию.

Кроме того, экология классифицируется по конкретным объектам и средам исследования, т.е. различают экологию животных, экологию растений, экологию микроорганизмов.

На стыке экологии с другими отраслями знаний продолжается развитие таких новых направлений, как инженерная экология, геоэкология, математическая экология, сельскохозяйственная экология и т.д.

С научно-практической точки  зрения вполне обосновано деление экологии на теоретическую и прикладную.

Теоретическая экология вскрывает общие закономерности организации жизни.

Прикладная экология изучает механизмы разрушения биосферы человеком, способы предотвращения этого процесса и разрабатывает  принципы рационального использования  природных ресурсов. Научную основу прикладной экологии составляет система общеэкологических законов, правил и принципов.

Задачи экологии весьма многообразны.

В теоретическом плане  к ним относятся:

— разработка общей теории устойчивости экологических систем,

— изучение экологических  механизмов адаптации к среде,

— исследование регуляции численности популяций,

— изучение биологического разнообразия и механизмов его поддержания;

— исследование продукционных  процессов,

— исследование процессов, протекающих в биосфере, с целью  поддержания ее устойчивости,

— моделирование состояния экосистем и глобальных биосферных процессов-

Основные прикладные задачи, которые экология должна решать в настоящее время, следующие:

— прогнозирование и  оценка возможных отрицательных  последствий в окружающей природной  среде под влиянием деятельности человека,

— улучшение качества окружающей природной среды,

— сохранение, воспроизводство  и рациональное использование природных  ресурсов,

— оптимизация инженерных, экономических, организационно-правовых, социальных и иных решений для  обеспечения экологически безопасного устойчивого развития, в первую очередь в экологически наиболее неблагополучных районах.

Стратегической задачей  экологии считается развитие теории взаимодействия природы и общества на основе нового взгляда, рассматривающего человеческое общество как неотъемлемую часть биосферы.

Таким образом, экология становится одной из важнейших наук будущего.

Тема 2. Основные методы экологии

В настоящее время  основными методами экологии являются:

- полевые наблюдения, позволяющие получить конкретные сведения о состоянии отдельных видов и популяций; их роли в существовании определенной экологической системы; зависимость от деятельности определенных групп организмов, антропогенного влияния; изменении численности популяций и т.д.

- эксперименты в природных условиях, позволяющие моделировать ту или иную ситуацию, последствия ее развития для конкретного сообщества организмов, биоценоза или биогеоценоза;

- математическое моделирование процессов и ситуаций, встречающихся в популяциях и биоценозах с помощью вычислительной техники; математическое моделирование позволяет произвести количественную оценку изучаемых процессов и явлений. Математическое моделирование позволяет с большой долей достоверности, используя накопленные данные, прогнозировать возможное развитие тех или иных процессов и ситуаций в экологических системах. Однако, используя математические приемы, эколог должен помнить, что в связи с наличием у сложных экологических систем большого числа степеней свободы, а также параметров, зависящих от времени, к этим системам не могут применяться классические, жестко детерминированные алгоритмы управления и прогнозирования. Иными словами, математический расчет в экологии может и должен ориентировать при решении практических вопросов, но не может и не должен предсказывать конкретные частности. Однако развитие количественных методов исследования, превращающих экологию в точную науку, является потребностью времени.

История развития экологии?????

Вопросы для  самоконтроля к разделу 1

1. Что такое экология?
2. Охарактеризуйте предмет и объекты изучения экологии.
3. Какова структура экологической дисциплины?
4. В чем состоят функциональные различия теоретической и прикладной экологии?
5. Назовите основные теоретические задачи экологии.
6. Каковы основные прикладные задачи экологии?
7. Перечислите основные методы экологии.
8. Объясните, экология становится одной из важнейших наук будущего?
9. Почему каждому человеку, в том числе и инженерно-техническим работникам, необходима экологическая культура и экологическое образование?

 

Вопросы для  контроля преподавателю к разделу 1

1. Что такое экология?

1) наука, изучающая  различные загрязнения окружающей  среды и способы их предотвращения;

2) наука, изучающая  условия существования живых  организмов и взаимосвязи между  организмами и средой, в которой  они обитают;

3) наука, изучающая общие закономерности организации жизни.

 

2. Основной объект  изучения в экологии:

1) популяции;

2) организмы;

3) экосистемы.

 

3. Термин «экология»  предложил 

1. Э.Геккель
2. Ю.Одум
3. В.В.Докучаев

 

4. Термин «экология»  был предложен в

1) 1904 г.

2) 1893 г.

3) 1866 г. 

 

5. Раздел экологии, исследующий индивидуальные связи отдельных организмов (видов, особей) с окружающей их средой.
1. биохимия
2. геоэкология
3. аутэкология

 

5. Раздел экологии, изучающий экологию сообществ:
1. синэкология;
2. ихтиология;
3. альгология.

 

7. Как называется наука, в задачу которой входит изучение структуры и динамики популяций отдельных видов?

1. медицинская экология
2. демоэкология
3. экологистика.

 

8. В составе общей  экологии выделяют следующие  основные разделы:

1) аутэкологию,  демэкологию, синэкологию, экосистемную экологию, биосферную экологию;

2) экологию животных, экологию растений, экологию микроорганизмов;

3) биоэкологию, прикладную  экологию.

 

9. Теоретическая экология  изучает

4. совокупность биотических и абиотических факторов;
5. взаимодействие географических, биологических и социально-производственных систем;
6. общие закономерности организации жизни.

 

10. Прикладная экология  изучает

1. механизмы разрушения биосферы человеком, способы предотвращения этого процесса и разрабатывает принципы рационального использования природных ресурсов;
2. природные, социальные и экономические условия в качестве факторов среды обитания человека, которые обеспечивают его нормальное развитие и воспроизводство;
3. развитие живой природы, сопровождающееся изменением генетического состава популяций, формированием адаптаций, появлением и вымиранием видов, преобразованием биогеоценозов и биосферы в целом.

 

11. Основные теоретические  задачи экологии:

1. разработка общей теории устойчивости экологических систем, изучение экологических механизмов адаптации к среде, сохранение, воспроизводство и рациональное использование природных ресурсов, изучение биологического разнообразия и механизмов его поддержания; исследование продукционных процессов, исследование процессов, протекающих в биосфере, с целью поддержания ее устойчивости, моделирование состояния экосистем и глобальных биосферных процессов;
2. разработка общей теории устойчивости экологических систем, изучение экологических механизмов адаптации к среде, исследование регуляции численности популяций, изучение биологического разнообразия и механизмов его поддержания; исследование продукционных процессов, исследование процессов, протекающих в биосфере, с целью поддержания ее устойчивости, моделирование состояния экосистем и глобальных биосферных процессов;
3. разработка общей теории устойчивости экологических систем, изучение экологических механизмов адаптации к среде, исследование регуляции численности популяций, изучение биологического разнообразия и механизмов его поддержания; прогнозирование и оценка возможных отрицательных последствий в окружающей природной среде под влиянием деятельности человека, исследование процессов, протекающих в биосфере, с целью поддержания ее устойчивости, моделирование состояния экосистем и глобальных биосферных процессов.

 

12. Основные прикладные задачи экологии:

1. оптимизация инженерных, экономических, организационно-правовых, социальных и иных решений для обеспечения экологически безопасного устойчивого развития, разработка общей теории устойчивости экологических систем, улучшение качества окружающей природной среды, сохранение, воспроизводство и рациональное использование природных ресурсов;
2. прогнозирование и оценка возможных отрицательных последствий в окружающей природной среде под влиянием деятельности человека, изучение биологического разнообразия и механизмов его поддержания, сохранение, воспроизводство и рациональное использование природных ресурсов, оптимизация инженерных, экономических, организационно-правовых, социальных и иных решений для обеспечения экологически безопасного устойчивого развития;
3. прогнозирование и оценка возможных отрицательных последствий в окружающей природной среде под влиянием деятельности человека, улучшение качества окружающей природной среды, сохранение, воспроизводство и рациональное использование природных ресурсов, оптимизация инженерных, экономических, организационно-правовых, социальных и иных решений для обеспечения экологически безопасного устойчивого развития.

 

13. Основные методы экологии:

1) полевые наблюдения, эксперименты в природных условиях, математическое моделирование процессов и ситуаций;

2) полевые наблюдения, эксперименты в природных условиях, опрос с помощью интервью и  анкет;

3) полевые наблюдения, эксперименты в природных условиях, социометрия.

Раздел 2. ОБЩАЯ ЭКОЛОГИЯ

 Тема 1. Среда обитания и экологические факторы

Среда обитания организма  — это совокупность абиотических и биотических условий его  жизни. Свойства среды постоянно  меняются, и любое существо, чтобы  выжить, приспосабливается к этим изменениям.

Земной биотой освоены три основные среды обитания: водная, наземно-воздушная и почвенная вместе с горными породами приповерхностной части литосферы. Биологи еще часто выделяют четвертую среду жизни — сами живые организмы, заселенные паразитами и симбионтами.

Воздействие среды воспринимается организмами через посредство факторов среды, называемых экологическими.

Экологические факторы — это определенные условия и элементы среды, которые оказывают специфическое воздействие на организм. Они подразделяются на абиотические, биотические и антропогенные.

Абиотическими факторами называют всю совокупность факторов неорганической среды, влияющих на жизнь и распространение животных и растений. Среди них различают физические, химические и эдафические.

Физические  факторы — это те, источником которых служит физическое состояние или явление (механическое, волновое и др.). Например, температура, если она высокая, вызовет ожог, если очень низкая — обморожение. На действие температуры могут повлиять и другие факторы: в воде — течение, на суше — ветер и влажность, и т. п.

Химические  факторы — это те, которые происходят от химического состава среды. Например, соленость воды Если она высокая, жизнь в водоеме может вовсе отсутствовать (Мертвое море), но в то же время в пресной воде не могут жить большинство морских организмов От достаточности содержания кислорода зависит жизнь животных на суше и в воде, и т п.

Эдафические факторы, т е. почвенные, — это совокупность химических, физических и механических свойств почв и горных пород, оказывающих воздействие как на организмы, живущие в них, т. е. те, для которых они являются средой обитания, так и на корневую систему растений. Хорошо известно влияние химических компонентов (биогенных элементов), температуры, влажности, структуры почв, содержания гумуса и т. п. на рост и развитие растений.

Однако не только абиотические факторы влияют на организмы. Организмы  образуют сообщества, где им приходится бороться за пищевые ресурсы, за обладание  определенными пастбищами или территорией  охоты, т. е. вступать в конкурентную борьбу между собой. При этом проявляются хищничество, паразитизм и другие сложные взаимоотношения как на внутривидовом, так и, особенно, на межвидовом уровнях. Это уже факторы живой природы, или биотические факторы.