Экология как наука

Учёные[]

Следующие люди внесли существенный вклад в представление об эволюции и экологии:

Владимир Вернадский
Выговский, Александр Эдвинович
Эрнст Геккель
Виктор Горшков
Докучаев, Василий Васильевич
Зимов, Сергей Афанасьевич
Иоганзен, Бодо Германович
Фредерик Клементс
Барри Коммонер
Кочуров, Борис Иванович
Лачинов, Дмитрий Александрович
Бьорн Ломборг
Карл Август Мёбиус
Адальберт-Адольф Мюри
Юджин Одум
Эрик Пианка (англ. Eric Pianka)
Раменский, Леонтий Григорьевич
Реймерс, Николай Фёдорович
Йоаким Фредерик Скоу
Сукачёв, Владимир Николаевич
Роберт Хардинг Уиттекер
Гарретт Хардин
Шварц, Станислав Семёнович

Современные экологические проблемы

Разделение проблем, относящихся к экологии, происходит аналогично проводимым исследованиям: по уровням, объектам. Некоторые проблемы глобальные, другие – локальные. На глобальном уровне необходима кооперация всего мирового сообщества для решения. На локальном уровне местные власти должны взять лидерство в решении на себя.

Территория земной поверхности отличается неравномерностью климата, рельефа, а с ними – экологических проблем.

Некоторые негативные факторы, влияющие на окружающую среду, непосредственно связаны с жизнедеятельностью. Резкий рост численности населения, рост промышленности и потребления, глобализация производства, экономический разрыв между странами – эти причины влияют на экологическое состояние планеты.

В мире

В мировом масштабе выделяются глобальные проблемы, оказывающие воздействие на климат на всей Земле:

глобальное потепление;
смена уровня Мирового океана;
загрязнение отходами производства и жизнедеятельности;
разрушение озонового слоя;
расточительная трата ресурсов;
уничтожение флоры и фауны.

Указанные причины связаны между собой и влияют друг на друга. Например, разрушение озонового слоя увеличивает степень проникновения солнечных лучей на земную поверхность, что приводит к нагреву. При повышении температуры начинают таять вечные льды, поднимая уровень Мирового океана. На повышение температуры влияют выбросы в атмосферу в результате промышленной деятельности, при производстве электроэнергии, сельскохозяйственной деятельности, движения транспорта.

В России

Для некоторых стран характерны специфические экологические проблемы, возникающие из-за особенностей рельефа, расположения, климата, населения, экологической ситуации. В России целый ряд проблем с экологией на уровне всей страны:

загрязнение воздуха, воды, почвы;
лесная вырубка;
скопление бытовых отходов;
радиоактивные источники загрязнения;
уничтожение защищаемых заповедников;
проблемы Арктики и Байкала.

Например, в России до сих пор отсутствует система по раздельному сбору отходов и последующей переработке. Проблемы Арктики относятся к глобальным – таяние ледников. Кроме того, в Арктической зоне на архипелаге Новая Земля расположен источник радиоактивного загрязнения: бывший испытательный полигон для ядерного оружия, могильник.

Методология

В экологических исследованиях используются разные методики для выполнения поставленных задач. В качестве объекта изучения выступают элементы биосферы: от организмов до всей системы в целом. Анализируются происходящие процессы, организационная структура, функционирование составляющих частей биосферы. По результатам исследования разрабатываются рекомендации по рациональному взаимодействию человека с природой.

Выполнение поставленных задач зависит от выбранных способов изучения среды. Исследования проводятся дистанционно и с выездом в анализируемую область.

Объекты исследования

Выбор исследуемых объектов для изучения экологии отличается масштабам, в котором выделяются 5 уровней:

отдельные живые организмы;
группы (популяция);
несколько групп (сообщество);
взаимосвязанные сообщества (экосистема);
совокупность экологических систем (биосфера) – вся планета.

На каждом уровне изучается взаимодействие объекта с окружающей средой, меньшими и большими уровнями. Например, отдельные живые организмы в качестве объекта не имеют взаимодействия с уровнями меньшего порядка, поэтому экологами рассматривается их адаптация в популяции и окружающей среде.

Методы исследования

В экологии используются 3 метода исследования:

Полевые наблюдения. Наблюдение в натуральной среде жизнедеятельности за живыми организмами. Могут проводиться в виде экспедиций, прохождения маршрутов, организованных стационарных постов.
Полевые или лабораторные эксперименты. Целенаправленное воздействие на биосферу в естественных или лабораторных условиях.
Моделирование. Использование специального программного оборудования для построения и расчета моделей поведения при разных вариантах взаимодействия между живыми организмами, средой.

Где и кому нужна экология, сферы применения

Экология служит научной базой для практических мероприятий по охране природных ресурсов, помогает в поиске способов их рационального использования. При помощи добытых в рамках этого направления знаний человек может повышать качество и количество пищевых продуктов, планировать действия по сохранению и управлению численностью экономически значимых видов.

Разработки экологов применяются при переходе от промысла диких растений и животных к их культивированию, способствуют рациональному ведению охотничьего хозяйства, рыболовства и рыбоводства.

Примечание

Именно благодаря достижениям экологии в мире появилось большое количество заказников, заповедников, охраняемых природных территорий, национальных парков. В больших городах планирование ландшафта выполняется исключительно под надзором экологов.

Глобальные экологические проблемы

Глобальными экологическими проблемами считаются вопросы, стоящие перед человечеством в целом, представляющие угрозу жизни и здоровью людей. Наиболее серьезными из них являются:

Глобальное потепление, способствующее активному таянию ледников, вызывающее гибель арктических птиц, растений, животных, нарушающее баланс в экосистемах. Именно из-за потепления на планете наблюдается увеличение частотности наводнений, ураганов, засух.
Нарушение целостности озонового слоя, выполняющего роль фильтра для агрессивного солнечного излучения. Результатом явления становятся солнечные ожоги, развитие злокачественных кожных заболеваний, потеря зрения. При чрезмерном поступлении ультрафиолета гибнет фитопланктон, выступающий основой пищевой цепочки.
Загрязнение вод Мирового океана пластиковыми отходами. Обнаружено пять гигантских пластиковых островов в Индийском, Атлантическом и Тихом океанах, вокруг и под которыми гибнут рыбы, птицы, морские животные.
Негативные изменения состава воздуха, ставшие следствием высокого транспортного трафика, активной деятельности промышленных предприятий. Влияют на здоровье, вызывают многочисленные болезни у взрослых и детей.
Нехватка чистой питьевой воды, характерная для районов Ближнего Востока, Центральной Африки.
Гибель тропических лесов в результате чрезмерной вырубки, опустынивания почвы. Известно, что тропические леса являются «легкими Земли», перерабатывают углекислый газ, снижают его концентрацию в воздухе.
Уменьшение биологического разнообразия.

С начала XVII века Земля лишилась 800 видов животных и растений. К сожалению, тенденция сохраняется в наши дни, представляя собой классическую глобальную проблему.

Примечание

В последние годы экологи обращают внимание общества и на такие проблемы, как перенаселение и опасное истощение природных ресурсов

Связь экологии с другими науками

Как метод мышления, экология прочно связана с философией: именно древние философы первыми сформулировали содержание, основные идеи и понятия направления. Кроме того, наука имеет тесную связь с:

биологией;
математическим моделированием;
химией;
физикой;
географией, геологией;
медициной;
правоведением;
психологией, в том числе социальной.

Сложно не заметить связь с отраслью охраны труда, где формулируются правила техники безопасности, учитываются воздействия температур, радиации, шума, электромагнитных полей, рассматривается влияние экстремальных природных условий на человека.

Среда обитания

Естественное окружение группы растений и животных называется средой обитания, а сама группа, живущая в ней, — сообществом. Переверните камень и посмотрите, о пол над ним живет. Миленькие сообщества — всегда часть больших сообществ. Так, камень может быть частью ручья, если он лежит на его берегу, а ручей — частью леса, в котором протекает. В каждой крупной среде обитания живут различные растений и животных. Попробуйте отыскать несколько различных типов среды обитания вокруг вас. Глядите вокруг: вверх, вниз — во все стороны. Но не забывайте, что жизнь надо оставить такой, какой вы ее застали.

Примечания[]

Глинка К. Д. В. В. Докучаев как почвовед // Памяти проф. В. В. Докучаева. СПб.: Тип. И. Н. Скороходова, 1904. С. 6-19.
Геккель (1866). Общая морфология организмов. нем. Generalle Morphologie der Organismen
Экология настоящего дня.
Это определение Э. Геккеля написано во времена, когда экология была ещё исключительно биологической наукой. Нынешнее понимание экологии шире.
Benson, K. R. (2000). «The emergence of ecology from natural history». Endeavor 24 (2): 59–62. doi:10.1016/S0160-9327(99)01260-0. PMID 10969480.
Биостатика // Энциклопедический словарь Брокгауза и Ефрона : в 86 т. (82 т. и 4 доп.). — СПб., 1890—1907. (см. ISBN )
Биодинамика // Энциклопедический словарь Брокгауза и Ефрона : в 86 т. (82 т. и 4 доп.). — СПб., 1890—1907. (см. ISBN )
K. A. Möbius. Die Auster und die Austernwirthschaft. — 1877. (см. ISBN )
Ч. Элтон. Экология животных. — М. СПб.: Биомедгиз, 1934. — 82 с. (см. ISBN )
Ахатов А. Г. / Akhatov A.G. Экология. Энциклопедический словарь / Ecology. Encyclopaedic Dictionary. — Казань=Kazan, ТКИ, Экополи, 1995. — С. 286—287. — 5000 экз. — ISBN 5-298-00600-0. (см. ISBN )
Мелокумов Е. В.//Социальные аспекты экологии и экологическая соборность. — Статья. — НИУ ИТМО. — УДК 378.147
Гирусов Э. В. 2009. Экологическая культура как высшая форма гуманизма. Философия и общество. Выпуск № 4(56)/2009

Цели и основные задачи в современном мире

Главными целями направления являются:

исследование закономерностей рационального взаимодействия человека с окружающим его миром, природой;
разработка приемлемых способов этого взаимодействия;
составление прогнозов относительно влияния на природную среду антропогенного фактора;
предотвращение гибели биосферы в результате техногенной деятельности.

Исходя из этих целей, формируются основные задачи:

создание теоретической основы для корректной оценки состояния каждой из экосистем современного мира;
исследование популяций, отслеживание их численности, стимулирование роста биологического разнообразия;
контроль за состоянием биосферы;
отслеживание динамики все компонентов экосистем;
снижение уровня загрязнения.

Переду учеными стоит немало локальных проблем – тех, что можно решить на местах, и глобальных – требующих объединения усилий мирового сообщества.

Пример

Применение заводом или фабрикой устаревших очистных систем приводит к загрязнению прилегающих территорий. Эту проблему можно решить на местном уровне, обновив оборудование, воспользовавшись более технологичными методами.

Общая характеристика экологии как раздела общей биологии и комплексной науки

На современном этапе развития цивилизации экология представляет собой сложную комплексную дисциплину, основанную на различных областях человеческого знания: биологии, химии, физики, социологии, природоохранной деятельности, различных видов технологии и т. д.

Впервые в науку понятие «экология» ввел немецкий биолог Э. Геккель (1886). Это понятие первоначально являлось чисто биологическим. В дословном переводе «экология» означает «наука о жилище» и подразумевала изучение взаимоотношений между различными организмами в природных условиях. В настоящее время это понятие очень усложнилось и разные ученые вкладывают в это понятие различный смысл. Рассмотрим некоторые из предлагаемых понятий.

1. По В. А. Радкевичу: «Экология — это наука, исследующая закономерности жизнедеятельности организмов (в любых ее проявлениях, на всех уровнях интеграции) в их естественной среде обитания с учетом изменений, вносимых в среду деятельностью человека». Это понятие соответствует биологической науке и его нельзя признать полностью соответствующим той области знания, которую изучает экология.

2. По Н. Ф. Реймерсу : «Экология (всеобщая, «большая») — это научное направление, рассматривающее некую значимую для центрального члена анализа (субъекта, живого объекта) совокупность природных и отчасти социальных (для человека) явлений и предметов с точки зрения интересов (в кавычках или без кавычек) этого центрального субъекта или живого объекта». Данное понятие является универсальным, но оно трудно для восприятия и воспроизведения. Оно показывает многообразие и комплексность экологической науки на современном этапе.

В настоящее время экология распадается на несколько направлений и научных дисциплин. Рассмотрим некоторые из них.

1. Биоэкология — отрасль биологической науки, изучающая взаимосвязи организмов друг с другом; средой обитания и воздействие деятельности человека на эти организмы и среду их обитания.

2. Популяционная экология (демографическая экология) — раздел экологии, изучающий закономерности функционирования популяций организмов в среде их обитания.

3. Аутэкология (аутоэкология) — раздел экологии, изучающий взаимоотношения организма (отдельной особи, вида) с окружающей средой.

4. Синэкология — раздел экологии, изучающий взаимоотношения популяций, сообществ и экосистем со средой.

5. Экология человека — комплексная наука, изучающая общие законы взаимоотношения биосферы и антропосистемы, влияние природной среды (в том числе и социальной) на отдельного человека и группы людей. Это наиболее полное определение экологии человека, оно может быть отнесено и к экологии отдельной личности, и к экологии человеческих популяций, в частности, к экологии различных этносов (народов, народностей). Большую роль в экологии человека играет социальная экология.

6. Социальная экология — многозначное понятие, одно из которых следующее: раздел экологии, изучающий взаимодействия и взаимосвязи человеческого общества с природной средой, разрабатывающий научные основы рационального природопользования, предполагающие охрану природы и оптимизацию жизненной среды человека.

Различают также прикладную, промышленную, химическую, онкологическую (канцерогенную), историческую, эволюционную экологию, экологию микроорганизмов, грибов, животных, растений и т. д.

Все вышеизложенное показывает, что экология — это комплекс научных дисциплин, имеющих в качестве объекта исследования Природу, учитывающих взаимосвязь и взаимодействие отдельных компонентов живого мира в виде отдельных особей, популяций, отдельных видов, взаимоотношения экосистем, роль отдельных людей и человечества в целом, а также пути и способы рационального природопользования, меры по охране Природы.

Краткая история экологии

«Отцом» экологии принято считать Александра фон Гумбольдта. Он был первым, кто стал изучать взаимосвязь между организмами и окружающей средой. Он установил наличие зависимости растений от климата, в котором они обитают, описал явление смены природных зон в зависимости от широты и высоты над уровнем моря (теперь это называется географической зональностью).

Позже Варминг Йоханнес Эугениус создал биогеографию –- синтез ботанической географии и зоогеографии, дисциплину, рассматривающую абиотические факторы, то есть воздействия неживой природы, наравне с биотическими, то есть связанными с живыми организмами, с точки зрения теории естественного отбора.

Термин «экология» ввёл Эрнстон Геккель в 1866г.

Конец XIX века стал периодом расцвета экологии, во многом благодаря открытиям в области химии (прежде всего благодаря открытию азотного цикла).

В 1875 г. Эдуард Зюсc предложил термин «биосфера» для обозначения охватывающей почти всю территорию Земли системы живых организмов, а в 1920-е годы Владимир Вернадский подробно описал её в работе «Биосфера» (1926 г.). Этот же учёный впервые предложил понятие «ноосфера» для обозначения части планеты, тем или иным образом изменяемой деятельностью человека и, с его точки зрения, являющеся очередным этапом в развитии биосферы.

Кто ввел термин экология

В 1866 году термин «экология» предложил Эрнест Геккель – немецкий философ и естествоиспытатель. Он является автором слов «питекантроп», «онтогенез», «филогенез». Философ познакомился с учением Дарвина «О происхождении видов» в 1860 г. Через 6 лет Геккель издал научную работу – «Всеобщая морфология организмов», где впервые применил понятие «экология». В книге была раскрыта проблематика биологии и эволюции.

Эрнест еще не раз возвращался к экологическому вопросу, описывал взаимоотношения между животными и растениями, а также взаимодействие животного мира с внешней средой. Геккель не только дал название новой науке, но и обосновал основные принципы, которые в дальнейшем стали объектом научных интересов. Во времена ученого под условиями внешней среды принимали влияние влажности, температуры воздуха, света, то есть неорганические составляющие. Геккель обосновал, что органические факторы и взаимодействия их между собой куда важнее для эволюции, чем неорганические.

Разделы экологии

Разделы экологии как сфера человеческой деятельности подразделяются на общую экологию — исследует основные принципы функционирования и организации, разных надорганизменных систем и частичную экологию, изучает ограничения конкретных групп таксономического ранга. Общая наука классифицируется по разным уровням организации надорганизменных систем, а вот популяционная экология которую также называют экологией для населения, разбирается только с популяцией – это совокупность одного подвида и видов, которые объединены общей территорией и генофондом сообществ (биоценология), а также исследование разных природных сообществ и структур.

Биогеоценология — раздел общей экологии, который изучает экологические системы. Сейчас в России и в других европейских странах биогеоценологию иногда считают очень самостоятельной сферой.

К примеру, общая экология может состоять только из экологии животных и растений. Но совершенно недавно образовалась деятельность, которая отражает экологические системы (водные, наземные, морские, пресноводные, реки, водохранилища, озера).

Экология водных организмов и образуемых систем глобально изучает гидробиология.

Аутоэкология — это наука для исследования отношений отдельно взятых видов со средой обитания. Многие разделы экологии имеют очень выраженную направленность, как сельскохозяйственная экология изучает создание человеком различных сельскохозяйственных систем.

Биогеоценоз изучает влияние природной среды и сообщества живых организмов на ограниченном участке территории.

К сожалению, сложились разные отношения организмов и среды в прошлые времена.

Основные понятия экологии

Объектом изучения экологии являются виды, популяции, биоценозы, биогеоценозы и биосфера в целом.

Вид (лат. species) — таксономическая, систематическая единица, группа особей с общими морфофизиологическими, биохимическими и поведенческими признаками, способная к взаимному скрещиванию, дающему в ряду поколений плодовитое потомство, закономерно распространённая в пределах определённого ареала и сходно изменяющаяся под влиянием факторов внешней среды. Вид — реально существующая единица живого мира, основная структурная единица в системе организмов.

Популяция (от лат. populatio — население) — это совокупность организмов одного вида, обитающих на одной территории. Популяция — группа особей, способная к более-менее устойчивому самовоспроизводству (как половому, так и бесполому), относительно обособленная (обычно географически) от других групп, с представителями которых (при половой репродукции) потенциально возможен генетический обмен. С точки зрения популяционной генетики, популяция — это группа особей, в пределах которой вероятность скрещивания во много раз превосходит вероятность скрещивания с представителями других подобных групп. Обычно говорят о популяциях как о группах в составе вида или подвида.

Биоценоз – это совокупность живых организмов, занимающих определённую территорию и взаимосвязанных между собой.

Биогеоценоз – это совокупность биоценозов, включающая сообщества живых организмов факторы неживой природы на данной территории.

Биосфера – это оболочка Земли, занимаемая живыми организмами, находящаяся под их воздействием и учавствующая в процессе их жизнедеятельности. Биосферу также называют «плёнкой жизни».

Факторы окружающей среды, влияющие на живой организм, делятся на 3 группы:

1. Абиотические – факторы неживой природы;

2. Биотические – факторы живой природы;

3. Антропогенные – факторы воздействия человека и техники.

Живые организмы, как правило, обитают в тех условиях окружающей среды, в которых совокупность воздействующих на них факторов наиболее благоприятна. Как недостаток, так и избыток воздействия какого-либо фактора оказывают негативное, угнетающее влияние на живой объект.

Термин «экологическая проблема», который мы сейчас, к сожалению, слышим всё чаще, означает изменение природной среды в результате воздействия человека, ведущее к ухудшению структуры и функционирования природы. Экологические проблемы подразделяют на:

— Атмосферные;

— Водные;

— Геолого-геоморфологические;

— Биотические;

— Комплексные.

Несмотря на такие названия, причиной любой экологической проблемы является неумение человека жить в гармонии с природой, нерациональное использование ресурсов, неспособность ограничить потребности.

Экологическое почвоведение

Экологическое почвоведение возникло в 20-е годы XX в. В отдельных работах почвоведы стали употреблять термины «экология почв» и «педоэкология». Однако сущность терминов, как и магистральное направление экологических исследований в почвоведении, были раскрыты только в последние десятилетия. В научную литературу Г. В. Добровольским и Е. Д. Никитиным (1990) были введены понятия «экологическое почвоведение» и «экологические функции крупных геосфер». Последнее направление авторы трактуют применительно к почвам и рассматривают как учение об экологических функциях почв. Под этим подразумеваются роль и значение почвенного покрова и почвенных процессов в возникновении, сохранении и эволюции экосистем и биосферы. Рассматривая экологическую роль и функции почв, авторы считают логичным и необходимым выявить и охарактеризовать экологические функции других оболочек Земли, а также биосферы в целом. Это даст возможность рассмотреть единство среды обитания человека и всей существующей биоты, глубже понять неотделимость и незаменимость отдельных компонентов биосферы. В течение всей геологической истории Земли судьбы этих компонентов оказались сильно переплетенными. Они проникли друг в друга и взаимодействуют через круговороты вещества и энергии, что и обусловливает их развитие.

Разрабатываются и прикладные аспекты экологического почвоведения, связанные главным образом с охраной и контролем за состоянием почвенного покрова. Авторы работ подобного направления стремятся показать принципы сохранения и создания таких свойств почв, которые определяют их высокое устойчивое и качественное плодородие, не наносящее ущерба сопряженным компонентам биосферы (Г. В. Добровольский, Н. Н. Гришина, 1985).

В настоящее время в некоторых высших учебных заведениях читают специальные курсы «Экология почв» или «Экологическое почвоведение». В данном случае речь идет о науке, в которой рассматриваются закономерности функциональных связей почвы с окружающей средой. С экологических позиций изучаются почвообразовательные процессы, процессы накопления растительного вещества и гумусообразования. Однако почвы рассматриваются в качестве «центра геосистемы». Прикладное значение экологического почвоведения сводится к разработке мер по рациональному использованию земельных ресурсов.

Проточный пруд

Пруд — пример более крупной среды обитания, идеальной для наблюдения за экосистемой. Это дом для большого сообщества различных растений и животных. Пруд, его сообщества и неживая природа вокруг него образуют так называемую экологическую систему. Глубины пруда — хорошая среда для изучения сообществ его обитателей

Осторожно поводите сачком в разных местах пруда. Запишите все, что окажется в сачке, когда вы его вытащите

Положите самые интересные находки в банку, чтобы лотом изучить их подробнее. Воспользуйтесь любым пособием, в котором описана жизнь обитателей пруда, чтобы определить названия найденных вами организмов. А когда закончите опыты, не забудьте обязательно выпустить живых существ обратно в пруд. Сачок вы можете купить или сделать сами. Возьмите кусок толстой проволоки и согните ее кольцом, а концы воткните в один из краев длинной бамбуковой палки. Затем обшейте проволочное кольцо капроновым чулком и завяжите его снизу узлом. В наши дни пруды встречаются куда реже, чем лет сорок назад. Многие из них обмелели и заросли. Это неблагоприятно сказалось на жизни обитателей прудов: лишь немногие из них сумели выжить. При высыхании пруда гибнут и его последние обитатели.

Устройте пруд сами

Выкопав прудик, вы можете устроить у себя уголок дикой природы. Это привлечет к нему множество видов животных и не станет для вас обузой. Однако пруд надо будет постоянно поддерживать в хорошем состоянии. Чтобы его создать, потребуется немало времени и сил, но зато когда в нем поселятся различные животные, вы сможете изучать их в любое время. Самодельная трубка для подводных наблюдений позволит вам лучше познакомиться с жизнью обитателей пруда. Аккуратно обрежьте горлышко и дно у пластиковой бутылки. На один конец наденьте прозрачный полиэтиленовый пакет и закрепите его на горлышке резинкой. Теперь через эту трубку вы можете наблюдать жизнь обитателей пруда. Для безопасности свободный край трубки лучше всего оклеить клейкой лентой.

Как влияет экология на человека?

Существует три вида влияния окружающей среды на человеческий организм:

Абиотическое – действие неживой природы.
Биотическое – влияние живых существ.
Антропогенное – последствия человеческого воздействия.

Благоприятное воздействие на человека оказывает свежий воздух, чистая вода, умеренное количество ультрафиолета. Наблюдение за животными, дружба с ними приносит эстетическое удовольствие.

Неблагоприятное влияние в основном связано с деятельностью самого человека. Загрязненный химическими, токсическими веществами воздух наносит весомый ущерб здоровью. Удобрение почвы, уничтожение вредителей культур ядовитыми средствами, внесение стимуляторов роста негативно сказываются на состоянии почвы, как следствие мы употребляем продукты с высоким содержанием токсинов, что ведет к развитию патологии ЖКТ.