Классическое содержание экологии как науки о взаимодействиях в системе "организм - среда"
СОДЕРЖАНИЕ
1. Важнейшие глобальные
проблемы
2. Междисциплинарный подход
3. Содержание экологии как
фундаментального подразделения биологии
4. Уровни организации живого
- объекты изучения биологии, экологии и физической географии
1.
Важнейшие глобальные проблемы
В современном
сложном, многообразном, динамичном, полном противоречивых тенденций мире
проблем окружающей среды (экологические проблемы) приобрели глобальный масштаб.
Они затрагивают самые основы цивилизации и во многом предопределяют возможности
выживания человечества.
К числу
важнейших глобальных проблем относятся:
- рост
численности населения Земли;
- обеспечение
растущего населения продовольствием;
- защита
здоровья людей от особо опасных заболеваний и негативных последствий
научно-технического прогресса;
- обеспечение
растущих потребностей мирового хозяйства в энергии и природных ресурсах;
- охрана
природной среды от разрушительного антропогенного воздействия.
Рассмотрим
некоторые из этих проблем подробнее.
1)
Загрязнение атмосферы влечет за собой угрозу и опасность парникового эффекта.
Загрязнение атмосферы способствует снижению ее прозрачности и, естественно,
уменьшению излучения энергии с поверхности Земли, т.е., температура повышается.
Потепление вызывает расширение зоны засушливого климата; таяние многолетних
льдов и, следовательно, повышение уровня воды в океанах, а это способствует
большему затоплению территории Земли. Загрязнение атмосферы снижает процесс
фотосинтеза, что ведет в конечном счете к увеличению концентрации СО2 и к тем
же эффектам, что перечислены выше.
2)
Образование озоновых дыр. Широкое использование фреонов и многих других
химических соединений , разрушающих озон, ведет к образованию дыр в озоновом
слое и к уменьшению самого озонового слоя. Разрушение озонового слоя приводит к
нарушению тепловых процессов у растений, к увеличению потока УФЛ на поверхность
Земли, а это может вызвать гибель многих живых существ.
3)
Радиоактивное загрязнение ОПС. Угроза ядерной войны. В настоящее время широко
используется ядерная энергия, радиоактивные вещества все больше внедряются в
научные исследования, в медицинскую практику и пр. Это все ведет к увеличению
образования радиоактивных отходов. Аварийные ситуации могут приводить к
загрязнению ОПС.
4) Проблемы
водных ресурсов. Ежегодно растет уровень загрязнения водоисточников
нефтепродуктами и отходами промышленности, удобрениями и ядохимикатами в связи
со все более широким их применением в народном хозяйстве. Ухудшается качество
подземных вод. Неправильное использование побережья рек, озер, морей, а также
необдуманные действия человека в плане использования водоисточников иногда приводят
к разрушению береговой линии, нарушению обстановки на мелководьях, истощению
водоисточников.
5) Земельные
и минеральные ресурсы. Неправильное использование земли в сельскохозяйственном
производстве приводит к засолению почв и опустыниванию территории, развитию
водной и ветровой эрозии, деградации пахотных земель и пастбищ. В связи с
ростом производства все большие площади земли отводятся под отвалы, свалки,
шламонакопители. В силу нерационального использования минеральных ресурсов
сокращаются их запасы.
6)
Уничтожение лесов. Особенно остро эта проблема стоит в тропической зоне, где
массово вырубаются тропические леса. Ежегодно на планете вырубается около 1 %
лесов мирового запаса. Это приводит к расширению пахотных земель, сокращению
выработки кислорода растениями, изменению в газовом составе атмосферы, гибели и
сокращению численности животных, т.к. уничтожаются их места обитания.
7) Животный
мир. Сокращение численности животных, вымирание отдельных видов в связи с
необдуманными действиями человека - охота, преобразование природы, уничтожение
исконных мест обитания животных, чрезмерный лов рыбы и пр.
Серьезными
экологическими проблемами стали загрязнение биосферы, изменение физических,
химических, биологических качеств планеты, изменение экосистем и ухудшение
здоровья человека. Экологическая ситуация приобрела такую остроту, что возникла
необходимость в скорейших действиях по сбережению жизни на Земле.
Основное
противоречие эпохи, породившее эти проблемы, состоит в том, что человек все
больше преодолевает непосредственную зависимость от стихии природных сил и
одновременно укрепляет связи с природой, так как все больший круг веществ и
энергии вовлекается в жизнедеятельность общества. Проявляется это в ускоренном
темпе преобразования среды жизни и медленном темпе естественной эволюции; потенциальной
беспредельности духовного прогресса человека на основе социальной программы и
социального наследования и сравнительной ограниченности его физического
изменения на базе генетической программы; беспредельности изменения природы и
ограниченности биологических возможностей человека приспособиться к изменениям
природной среды.
Необходимо
предпринимать меры по защите окружающей cреды от загрязнения (физического,
химического, биологического) и от разрушения, сохранению всего видового
разнообразия живых существ, сбережению генофонда всего живого планеты. Это
требует не только компетентных кадров, финансового обеспечения, но и изменения
укоренившегося в сознании людей прагматического мышления. Необходима
переориентация системы ценностей всех живущих на планете людей, так как каждый
из нас зависит от своего окружения. Особенно остро в сложившейся ситуации
встала задача экологического образования.
2.
Междисциплинарный подход
Исследование
экологических проблем в науке и практике строится на междисциплинарной основе.
Междисциплинарный подход необходим не только в школе, но и в вузе, что можно
реализовать двумя путями.
Первый
предполагает интеграцию - объединение, сближение учебных дисциплин, каждая из
которых раскрывает соответствующий аспект экологической проблемы.
Второй -
создание специальных интегрированных учебных предметов.
Реализация
обоих путей встречает большие трудности. В первом случае сложности состоят в
том, что экологические проблемы не являются центральным компонентом содержания
традиционных учебных предметов, да и методика их изучения слабо разработана.
Второй путь предполагает увеличение и без того большого числа учебных
предметов, специальную подготовку педагогических кадров и учебно-методических
пособий.
Наш дом -
Земля. Четыре столпа его фундамента: население, природные ресурсы, среда,
развитие экономическое и социальное. Неравномерный рост одного из столпов
приводит к потере устойчивости. Современная ситуация такова, что один из них -
окружающая среда - все быстрее изменяется. Изменяются физические параметры,
химический состав окружающей среды и биологическое окружение человека.
Обедняется видовое разнообразие природных экосистем, теряются эстетические
свойства окружающей среды. Более 60% населения обитает в городах, экологическая
ситуация в которых резко отличается от природной.
Человечество
как биологический вид состоит из большого числа популяций, изолированных в
разной и быстро изменяющейся степени. Усиливается тенденция к панмиксии -
смешению и таким путем превращению человечества в глобальную популяцию.
Урбанизация, мобильность и образ жизни современного человека разрушают
генетическую изоляцию, свойственную для естественного состояния популяций.
Возникло
противоречие между приспособленностью человека к определенным свойствам и
показателям среды и все ускоряющимся изменением этих свойств и показателей. Это
противоречие получило название экологической проблемы окружающей среды.
Мы с самого
начала оперируем различными экологическими терминами, но до сих пор не выяснили
их содержания. Остановимся на них.
Окружающая
среда (среда обитания, среда внешняя) - совокупность всех материальных тел, сил
и явлений природы, ее вещество и пространство, любая деятельность человека,
находящиеся в непосредственном контакте с живыми организмами; совокупность
абиотической, биотической и социальной сред, совместно оказывающих влияние на
человека и его хозяйство. Окружающая среда не тождественна окружающей природной
среде, она включает ее.
Окружающая
человека природная среда (ОПС) - совокупность абиотических и биотических
факторов, совместно оказывающих влияние на человека и его хозяйство. ОПС, в
свою очередь, подвержена влиянию человека.
Цель
экологического образования (образование в отрасли окружающей среды) всплывает
из современного понятия ее сущности, определенной коллективными усилиями
специалистов многих стран мира, рекомендаций международных форумов по данной
проблеме, специфики развития и потребностей нашего государства.
Основной
целью образования в области окружающей среды является формирование
экологической культуры личности как формы регуляции взаимоотношений человека с
природой.
Экологическая
культура характеризуется:
-
всесторонними глубокими знаниями об окружающей среде (природной и социальной);
- наличием
мировоззренческих ценностных ориентаций по отношению к природе;
-
экологическим стилем мышления и ответственным отношением к природе и своему
здоровью ;
-
приобретением умения и опыта решения экологических проблем (прежде всего на
местном и локальном уровнях);
- непосредственным
участием в природоохранной деятельности;
-
предвидением возможных негативных отдаленных последствий природопреобразующей
деятельности человека.
Таким
образом, экологическая культура проявляется в сознании, мышлении, поведении и
деятельности личности.
Цель
экологического образования достигается поэтапным путем решения образовательных,
воспитательных и развивающих задач.
Экологическое
образование направлено на преодоление потребительского отношения к природе и ее
ресурсам, объединению рационального и эмоционального во взаимоотношениях
человека с природой, что базируется на принципах добра и красоты, разума,
сознания и патриотизма.
3.
Содержание экологии как фундаментального подразделения биологии
Слово
“экология” сделалось в наше время одним из самых употребительных. А понимается
оно большинством людей поверхностно, чаще всего лишь в смысле тревожных фактов
загрязнения окружающей среды. Раскрыть истинное содержание экологии как
фундаментального подразделения биологии, которое приобрело сегодня огромное
значение в качестве теории и практики целого комплекса естественных,
технических и социальных наук - задача первого занятия.
Весь
органический мир Земли (живая природа) и окружающая его природная среда
(неживая природа), образующие биосферу, являются ее основными, невероятно
сложными и взаимодействующими структурными составляющими. Все проявления жизни:
строение и функции живых существ, их происхождение, развитие и распространение,
связи друг с другом и с неживой природой, а также образуемые ими сообщества
изучает биология. Неживая природа и ее компоненты - рельеф, климат, воды, суша,
океан и ледяной покров - исследуются физической географией.
Фундаментом
для биосферы служит земная кора - самая верхняя из твердых оболочек планеты.
Состав, строение, историю развития и движения земной коры изучает геология. На
стыке биологии, физической географии и геологии возникла наука о биосфере,
которая изучает планетарную систему организации жизни на Земле.
4.
Уровни организации живого - объекты изучения биологии, экологии и физической
географии
Биосфера как
система планетарного уровня организации состоит из отдельных взаимосвязанных
структурных образований - экосистем, или биогеоценозов, представляющих собой
природные комплексы, образованные живыми организмами и средой их обитания. Эти
комплексы различной степени сложности и организованности, связанные общим
потоком вещества и энергии, являются объектом изучения экологии (рис. 1.1).
Биология
|
Экология
|
Физическая
|
|
Аутэкология
|
Синэкология
|
география
|
Род и
другие
таксоны
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Абио-
|
|
|
|
|
Вид
|
«
|
тичес-
|
«
|
Популяции
|
®
|
|
|
|
кие
|
|
|
½
|
|
Организм
|
«
|
факто-
|
|
|
¯½
|
|
|
|
ры
|
|
|
Среда
|
|
Органы
|
«
|
(веще-
|
|
|
½
|
|
|
|
ство
|
|
|
¯½
|
|
Клетки
|
«
|
+
|
|
|
Экосистемы
|
®
|
Ландшафты
|
|
|
энер-
|
|
|
|
|
Гены
|
«
|
гия)
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Рис. 1.1.
Уровни организации живого - объекты изучения биологии, экологии и физической
географии
Экология
рассматривает прежде всего организмы как живые существа, которые обладают
совокупностью свойств, отличающих их от неживой материи. В большинстве случаев
это клеточная организация, обмен веществ, движение раздражимость, рост и
развитие, размножение, изменчивость и наследственность, а также приспособляемость
к условиям существования.
Жизнь на
Земле представлена индивидуумами (особями) определенного строения,
принадлежащими к систематическим группам, а также сообществам различной
сложности. На основе разных способов структурно-функционального объединения
элементов, составляющих живую материю, выделяют несколько уровней ее
организации, которые образуют своеобразный биологический спектр от генов до
сообществ (см. рис. 1.1). На каждом из уровней в результате взаимодействия с
окружающей физической средой (веществом и энергией) возникает определенная
функциональная система.
Экология
возникла сравнительно недавно как безобидная ветвь биологии. В 1866 г. немецкий
зоолог Эрнст Геккель впервые употребил этот термин для обозначения науки,
изучающей отношение организмов к окружающей среде. Но прошло 100 лет и экология
превратилась в обширную и во многих отношениях грозную область знаний, которую
люди стали воспринимать в смысле науки о дальнейшей судьбе человечества в его
земном доме.
Слово
“экология” происходит от двух слов: oicos - дом, обитель, жилище и logos -
наука. Экология - синтетическая биологическая наука, изучающая условия
существования организмов и взаимосвязи между ними и средой, в которой они
обитают. Иначе говоря, сегодня экология приобрела статус науки об организации и
функционировании надорганизменных биологических систем всех уровней.
Основными
понятиями в экологии являются биотоп и биоценоз.
Для выявления
неорганической компоненты среды ввели понятие биотоп, а термин биоценоз
означает сообщество совместно живущих организмов, населяющих данный биотоп.
Под биотопом
следует понимать участок земли с более или менее однотипными условиями
существования, включающими не только неорганические вещества (воду, почву,
минералы, соли и т.д.), но и физико-химические факторы (температуру, освещение,
химический состав, реакцию среды и т.д.).
Биоценоз -
исторически сложившаяся совокупность растений и животных, населяющих биотоп.
Например, в случае естественного водоема (озера) биотопом являются вода, донные
отложения и физико-химические характеристики воды (температура, солевой состав,
освещенность и т.д.). Биоценоз включает в себя фитопланктон, рыб и т.д., т.е.
всю совокупность живых существ в озере. Биотоп и связанный с ним биоценоз в
совокупности образуют экосистему.
Следовательно,
экосистема представляет собой функционально единую совокупность организмов
(растений, животных и микроорганизмов), населяющих общую территорию и способных
к длительному существованию при полностью замкнутом круговороте веществ. Каждый
вид живых организмов обитает в среде и занимает в ней определенное место,
которое обусловлено его потребностью в пище, территории, связано с функцией
воспроизводства. Такое место получило название экологической ниши данного
организма.
Все обитающие
на Земле живые организмы представлены популяциями. Популяция представляет собой
группу особей, принадлежащих к одному виду и обладающих определенной
половозрастной структурой. Каждой популяции присущи свои особенности
сосуществования в пространстве и времени. В зависимости от внешней среды каждая
популяция обладает собственной динамикой развития, обусловленной рождаемостью и
смертностью.
Для
биосистемы характерны определенные и взаимосвязанные принципы функционирования,
саморегуляции и любое вмешательство в процессы, протекающие в ней, чревато
весьма опасными последствиями как для природы, так и для человека.
Таким
образом, для полной характеристики экологической системы необходимо учитывать
весь комплекс взаимодействий между окружающей средой и живыми организмами, их
приспособляемость к условиям существования, процессы обмена и круговорота
веществ.
ЛИТЕРАТУРА
1. Основы экологии: Учеб. пособие. - Донецк:
ДонГАУ, 2009. - с.
2. Руденко В.П. Природно-ресурсний
потенціал Української РСР // Изв. АН СССР. Сер. геогр. - 2009. - № 5. - С. 88
3. Разумихин Н.В. Природные ресурсы и их охрана.
- Л., 2008. - С. 138.
4. Вернадский В.И. Химическое строение биосферы
Земли и ее окружения.-М.;