Реферат: Экология. Предмет и методы. Реферат структура современной экологии

Структура современной экологии.

Количество просмотров публикации Структура современной экологии. - 622

Современная экология - ϶ᴛᴏ фундаментальная наука о природе, являющаяся комплексной и объёдиняющая знание основ нескольких классических естественных наук: биологии, геологии, географии, климатологии, ландшафтоведения и др. Размещено на реф.рфСогласно основным положениям этой науки, человек является частью биосферы как представитель одного из биологических видов и аналогично тому, как и другие организмы не может существовать без биоты.

Рассматривая структуру современной экологии, можно выделить 3 основные ветви:

1. Общая экология (биоэкология) - ϶ᴛᴏ изучение взаимоотношений живых систем разных рангов (организмов, популяций, экосистем) со средой и между собой. Эту часть экологии, в свою очередь, подразделяют на следующие разделы:

- аутэкологию – изучение закономерности взаимоотношений организмов отдельного вида со средой обитания;

- демэкологию – экология популяций;

- синэкологию – экологию сообществ;

- экосистемную и биосферную экологии.

2. Геоэкология - ϶ᴛᴏ изучение геосфер, их динамики и взаимодействия, геофизических условий жизни, факторов (ресурсов и условий) неживой ОС, действующей на организмы.

3. Прикладная экология - ϶ᴛᴏ аспекты инженерной, социальной, экономической охраны среды обитания человека, проблем взаимоотношений природы и общества, экологических принципов охраны природы.

Глобальный экологический кризис и актуальность проблемы экологической опасности.

Экологическая проблема возникла с появлением человека на Земле. В естественный и сбалансированный круговорот веществ в биосфере вклинился фактор хозяйственной деятельности человека, который неуклонно вносил дисбаланс в ОС по мере своего развития.

В первые годы советской власти возобладал экологический подход к охране природы. Были организованы заповедники, представляющие собой уникальные учреждения, с функциями центров экологических исследований, а также эталонов определœенных природных зон.

Несмотря на первоначальные успехи, положение экологически ориентированной охраны природы не было по-настоящему устойчивым. Главными препятствиями стали новые приоритеты и задачи 5-летних планов. Появились идеи преобразования и покорения природы. Прогресс в развитии человечества стали отождествлять с его полным господством над всœем ходом жизни на планете.

Природу превратили в противника, которого следует победить в процессе созидания рукотворной ОС. Результатом этого стало развитие тотальных лесозаготовительных работ с уничтожением лесных экосистем, выработка по повороту рек, проведение работ по акклиматизации различных промысловых животных и по мелиорации ценных болотных экосистем, освоение целины, а также множество иных проектов, приведших к уничтожению многих естественных экосистем России.

Сегодня Россия активно участвует в работе международных конференций и организаций по охране ОС, присоединилась к многочисленным международным соглашениям в этой области.

Усилиями средств массовой информации и экологов в сознание людей и государственную практику России внедряют понятие экологической безопасности, как элемента государственной и личной безопасности.

Во всœех случаях экологическая опасность связана с наличием или возникновением угроз. Выделяют 4 главные угрозы общей безопасности:

1. Военные угрозы – глобальная ядерная война, распространение оружия массового уничтожения, международные перевозки вооружений, крупные войны и локальные конфликты;

2. Экономические и социальные угрозы – массовая нищета͵ порождающая голод, экономические коллапсы, дестабилизация перемещения капитала, чрезмерный рост населœения и урбанизация; массовая м/н миграция, манипуляции с генами;

3. Экологические угрозы – изменение состава атмосферы и их последствия, загрязнение пресных природных вод, океанов и прибрежных акваторий, обезлесивание и опустынивание, эрозия почв и потеря плодородия земель, техногенная опасность, источником которой являются промышленные предприятия, перевозка и применение токсичных химических веществ и материалов, опасные (токсичные и радиоактивные) отходы и их экспорт, использование биотехнологий;

4. угрозы терроризма.

Различают внешне и внутренние экологические угрозы. К примеру, для России к внешним угрозам относят негативные события, связанные с разрушением природных экосистем вследствие трансграничного переноса загрязнений.

Потенциальными источниками экологической опасности являются любые объекты хозяйственной (промышленной), бытовой, военной и иной деятельности, поскольку они содержат факторы экологической опасности (экологические риски). К последним относятся антропогенные или природные воздействия, способные привести к негативным изменениям в ОС и в этой связи к ухудшению здоровья человека.

Экологическая опасность может возникнуть вследствие экологических правонарушений и преступлений.

Проблема экологической опасности рассматривается с позиции ʼʼтриадыʼʼ: антропоцентрического (качество среды обитания), биосферно-экологического (условия сохранения природных экосистем и биосферы в целом) и ресурсного (возможности ведения хозяйства с минимальным ущербом для ОС).

Можно выделить несколько уровней экологической опасности: глобальный, национальный (государственный), региональный, локальный, импактный (точечный).

Глобальные потрясения, связанные с геноцидом, вначале по отношению к животному, а затем и растительному миру, наконец, сокрушительное давление на земельные, водные ресурсы и атмосферу породили тот клубок противоречий, который принято называть проблемой выживания человечества.

Основными глобальными проблемами экологии являются: рост народонаселœения; потребление природных ресурсов; загрязнение атмосферы.

referatwork.ru

Реферат - Экология. Предмет и методы

Экология как биологическая наука. Основы биоэкологии.

Экология – один из сравнительно молодых и бурно развивающихся разделов биологии – изучает взаимоотношения организмов между собой и со средой обитания. Взаимодействие организмов со средой рассматривает каждая биологическая наука. Экология затрагивает лишь ту его сторону, которая обусловливает развитие, размножение и выживание особей, структуру и динамику популяций, и сообществ.

На определённом этапе развития наших представлений о природе произошло идейное сближение экологии с другими биологическими, да и не только биологическими, науками.

Особенно тесные связи установились между экологией и физиологией. В результате выделилось и успешно развивается новое направление – экологическая физиология. Экологические и физиологические методы исследований взаимно пронизывают обе эти науки.

Произошло сближение экологии и морфологии. Такие понятия, как «экологическая морфология», «экологическая эмбриология», стали уже привычными.

Экология связана с систематикой. Последняя не может обойтись без экологического критерия, как и экология без объективной системы организмов для точного определения изучаемых видов.

Существует взаимосвязь современной экологии с эволюционным учением и генетикой. Сейчас уже не вызывает сомнения тот факт, что в природе имеют место экологические механизмы эволюции, исследование которых возможно лишь при совместной работе экологов, генетиков и эволюционистов.

На базе экологии развиваются биогеография, молодая наука этология (наука о поведении животных), палеоэкология и т.д.

Экологическая трактовка необходима и при решении определенных задач в области физиологии, морфологии, систематики, биогеографии, поскольку любые биологические исследования в той или иной степени изучают жизнь животных и растений в природных условиях.

Выясняя характер влияния физических факторов седы на организмы и ответные реакции последних, экология не обходится без таких небиологических наук, как климатология, метеорология, ландшафтоведение (физическая география). Геоморфология и почвоведение также сблизились с экологией, поскольку многие процессы образования и разрушения почв происходят под влиянием деятельности сообществ животных и растений.

В настоящее время, в век научно-технического прогресса, когда у человека появляются неограниченные возможности воздействия на природу, экология приобретает особенно важное значение. Достижения её успешно применяются в сельском и охотничье-промысловом хозяйствах, медицине, ветеринарии, при проведении мероприятий по охране природы, рациональном использовании её ресурсов.

В Декларации Верховного Совета Республики Беларусь о государственном суверенитете указывается, что наше государство самостоятельно устанавливает порядок организации на своей территории охраны природы, использования природных ресурсов и обеспечение народу республики экологической безопасности.

Очевидная роль экологии и в разработке ряда теоретических проблем, в частности тех, которые связаны с общими закономерностями миграции вещества и энергии в биосфере, с механизмами эволюционного процесса, с изменением структуры и организации живой материи.

Сегодня на повестке дня стоит проблема формирования экономической экологии, или экологической экономики, — науки о биологических ресурсах, биоэкономики Мирового океана и суши. Успешно развивается и инженерная экология (прикладная биогеоценология), решающая вопросы устранения отрицательных последствий вмешательства человека в природные сообщества. Актуальные проблемы взаимоотношений человека, общества и природы в эпоху научно-технического прогресса разрабатывает интенсивно развивающаяся социальная экология (экология человека).

Несмотря на то, что существует немало классификаций биологических наук, каждая из них, хотя и не охватывает все биологические науки (например, схема, предложенная Б.Г. Иоганзеном, табл. 1), даёт возможность определить место экологии среди других дисциплин.

Таблица. 1. Классификация биологических наук (по Б.Г. Иоганзену).

Общие науки

Частные науки>

Комплексные науки

Систематика

Морфология

Физиология

Экология

Генетика

Биогеогафия

Эволюционное учение

Микробиология

Ботаника

Зоология

Антропология

Гидробиология

Аэробиология

Почвоведение

Паразитология

В основе комплексных наук лежит изучение условий жизни организмов. Поэтому в них значительно глубже и шире развиваются экологические идеи, доминирует экологический подход при изучении конкретных явлений. Например, гидробиология изучает систематику, морфологию, физиологию (общие науки) животных, растений и микроорганизмов (частные науки), обитающих только в водной среде.

Следовательно, экология как общая биологическая наука также может быть расчленена на составные части: на экологию животных, экологию растений, экологию насекомых, экологию лесных пород и т.д. но если для других наук индивидуум является найкрупнейшей единицей, то для экологии он – мельчайшая единица исследований. Экология – вполне самостоятельный раздел биологии, имеющий свои содержание, предмет, задачи и методы исследования.

Содержание, предмет и задачи экологии.

Термин «экология» (от греч. oikos– жилище, место обитания и logos– наука) предложил Э. Геккель в 1866 г. для обозначения биологической науки, изучающей взаимоотношения животных с органической и неорганической средами. С того времени представление о содержании экологии претерпело ряд уточнений, конкретизаций. Однако до сих по нет достаточно чёткого и строгого определения экологии, и все ещё идут споры о том, что такое экология, следует ли её рассматривать как единую науку или же экология растений и экология животных – самостоятельные дисциплины. Не решён вопрос, относится ли биоценология к экологии или это обособленная область науки. Не случайно почти одновременно появляются руководства по экологии, написанные с принципиально разных позиций. В одних экология трактуется как современная естественная история, в других – какучение о структуре природы, в котором конкретные виды рассматриваются лишь как средства трансформации вещества и энергии в биосистемах, в третьих – как учение о популяции и т.д.

Нет необходимости останавливаться на всех существующих точках зрения относительно предмета и содержания экологии. Важно лишь отметить, что на современном этапе развития экологических представлений все более чётко вырисовывается её суть.

Экология – это наука, исследующая закономерности жизнедеятельности организмов (в любых её проявлениях, на всех уровнях интеграции) в их естественной среде обитания с учётом изменений, вносимых в среду деятельностью человека.

Из этой формулировки можно сделать вывод, что все исследования, изучающие жизнь животных и растений в естественных условиях, открывающие законы, по которым организмы объединяются в биологические системы, и устанавливающие роль отдельных видов в жизни биосферы, относятся к экологическим.

Однако приведенное определение слишком пространно и недостаточно конкретно, хотя на первых этапах развития экологии один из вариантов его (экология – это наука об отношениях организмов друг с другом и со средой, наука о приспособлениях и т.п.) не только был принципиально верным, но и мог служить ориентиром при постановке рядаисследований.

В последнее время экологи пришли к принципиально важному обобщению, показав, что условия среды осваиваются организмами на популяционно-биоценотическом уровне, а не отдельными особями вида. Это привело к интенсивному развитию учения о биологических макросистемах (популяциях, биоценозах, биогеоценозах), что оказало громадное влияние на развитие биологии в целом и всех её разделах в частности. В результате стали появляться всё новые и новые определения экологии. Её рассматривали как науку о популяциях, о структуре природы, о динамике численности и т.д. Но все они, несмотря на некоторую специфичность, определяют экологию как науку, исследующую законы жизни животных, растений и микроорганизмов в естественной среде обитания с учётом роли антропических факторов.

Основные формы существования видов животных, растений и микроорганизмов в естественной среде обитания – это внутривидовые группировки (популяции) или многовидовые сообщества (биоценозы). Поэтому современная экология изучает взаимоотношения организмов и среды на популяционно-биоценотическом уровне. Конечной целью экологических исследований является выяснение путей, с помощью которых вид сохраняется в постоянно меняющихся условиях среды. Процветание вида заключается в поддержании оптимальной численности его популяций в биогеоценозе.

Следовательно, основным содержаниемсовременной экологии становится исследование взаимоотношений организмов друг с другом и со средой на популяционно-биоценотическом уровне и изучение жизни биологических макросистем более высокого ранга: биогеоценозов (экосистем) и биосферы, их продуктивности и энергетики.

Отсюда очевидно, что предметом исследования экологии являются биологические макросистемы (популяции, биоценозы, экосистемы) и их динамика во времени и пространстве.

Из содержания и предмета исследований экологии вытекают и её основные задачи, которые могут быть сведены к изучению динамики популяций, к учению о биогеоценозах и их системах. Структура биоценозов, на уровне формирования которых, как было отмечено, происходит освоение среды, способствует наиболее экономичному и полному использованию жизненных ресурсов. Поэтому главная теоретическая и практическая задача экологии заключается в том, чтобы вскрыть законы этих процессов и научиться управлять ими в условиях неизбежной индустриализации и урбанизации нашей планеты.

Структура современной экологии.

В процессе развития экологические исследования в ботанике и зоологии шли довольно специфическими путями, что и привело к искусственному и не вполне обоснованному их разделению.

В ботанике предметом экологии часто считаются только взаимоотношения растений с мёртвой седой, т.е. воздействия физико-химических факторов на отдельные виды растений. Взаимоотношения же между растениями, а, следовательно, и их сообществами рассматриваются специальной наукой – фитоценологией. Изучением отношений в животно-растительных сообществах занимается биогеоценология.

Кроме того, экологию обычно подразделяют на аутэкологию (экологию особей) и синэкологию (экологию сообществ). Однако такое подразделение не отображает специфики современной экологии, изучающей жизнь на уровнях различных биологических макросистем. Поэтому Ю. Одум, к примеру, выделяет экологию видов, экологию популяций, экологию сообществ и экологию экосистем. Н.П. Наумов предлагает три подразделения: экологию особей, экологию популяций и экологию сообществ. Г.А. Новиков, также выделяя в экологии три подразделения, первое называет экологией видов. Есть и другие мнения.

Нет необходимости подробно анализировать все существующие точки зрения относительно структуры современной экологии. Очевидно, чёткое расчленение её – задача ближайшего будущего. Важно, что в экологии объективно выделяются подразделения, изучающие органический мир на уровне особи (организма), популяции, вида, биоценоза, биогеоценоза (экосистемы) и биосферы. В связи с этим уже можно чётко выделить: аутэкологию (экология особей), демэкологию (экология популяций), эйдэкологию (экология видов)и синэкологию (экология сообществ).

Задачей аутэкологии (от греч. autos – сам) является установление пределов существования особи (организма) и тех пределов физико-химических факторов, которые организм выбирает из всего диапазона их значений. Изучение реакций организмов на воздействия факторов среды позволяет выявить не только эти пределы, но и физические, а также морфологические изменения, характерные для данных особей.

Демэкология (от греч. demos – народ) изучает естественные группировки особей одного вида, т.е. популяции – элементарные надорганизменные макросистемы. Важнейшей задачей её является выяснение условий, при которых формируются популяции, а также изучение внутрипопуляционных группировок и их взаимоотношений, организации (структуры), динамики численности популяций.

Эйдэкология (от греч. eidos – образ, вид), или экология видов, — наименее разработанное подразделение современной экологии. Вид как уровень организации живойприроды, как надорганизменная биологическая макросистема еще не стал объектом экологических исследований. Это объясняется тем, что по мере развития экологии внимание и интерес исследователей с организма, т.е. с аутэкологии, переключились на популяцию – дэмэкологию, а затем на биоценоз, биогеоценоз и биосферу в целом.

Синэкология(от греч. syn– вместе), или экология сообществ (биоценология), изучает ассоциации популяций разных видов растений, животных и микроорганизмов, образующих биоценозы, пути формирования и развития последних, структуру и динамику, взаимодействие их с физико-химическими факторами среды, энергетику, продуктивность и другие особенности. Базируясь на аут-, дем-, и эйдэкологии, синэкологияприобретает чётко выраженный общебиологический характер. В основе аут-, дем-, и эйдэкологических исследований лежат особь (организм), популяция и вид конкретной группы живых существ (животные, растения, микроорганизмы). Синэкологические же исследования направлены на изучение сложного многовидового комплекса взаимосвязанных организмов (биоценоз), существующего в строго определённой физико-химической среде, на рассмотрение с качественной и количественной точки их соотношения.

На базе этих направлений формируются новые: глобальная экология, которая разрабатывает проблемы биосферы в целом, и социоэкология, которая изучает проблемы взаимоотношений природы и общества. При этом границы между направлениями и разделами довольно размыты: постоянно возникают направления на стыке таких отраслей экологии, как популяционная экология и биоценология, или физиологическая и популяционная экология. Все эти направления тесно связаны с классическими отраслями биологии: ботаникой, зоологией, физиологией. При этом пренебрежение традиционными натуралистическими направлениями экологии чревато негативными явлениями и грубыми методологическими ошибками, может привести к затормаживанию развития всех остальных направлений экологии.

Методы экологических исследований.

Полевые, лабораторные и экспериментальные исследования.

Экология, как было отмечено, имеет свою специфику: объектом её исследования служат не единичные особи, а группы особей, популяции (в целом или частично) и их сообщества, т.е. биологические макросистемы. Многообразие связей, формирующихся на уровне биологических макросистем, обусловливает разнообразие методов экологических исследований.

Для эколога первостепенное значение имеют полевые исследования, т.е. изучение популяций видов и их сообществ в естественной обстановке, непосредственно в природе. При этом обычно используются методы физиологии, биохимии, анатомии, систематики и других биологических, да и не только биологических наук. Наиболее тесно экологические исследования связаны с физиологическими. Однако между ними имеется принципиальная разница. Физиология изучает функции организма и процессы, протекающие в нём, а также влияние на эти процессы различных факторов. Экология же, используя физиологические методы, рассматривает реакции организма как единого целого на констелляцию внешних факторов, т.е. на совместное воздействие этих факторов при строгом учёте сезонной цикличности жизнедеятельности организма и внутрипопуляционной разнородности.

Полевые методы позволяют установить результат влияния на организм или популяцию определённого комплекса факторов, выяснить общую картину развития и жизнедеятельности вида в конкретных условиях.

Однако наблюдения не могут дать вполне точного ответа, например, на вопрос, какой же из факторов среды определяет характер жизнедеятельности особи, вида, популяции или сообщества. На этот вопрос можно ответить только с помощью эксперимента, задачей которого является выяснение причин наблюдаемых в природе отношений. В связи с этим экологический эксперимент, как правило, носит аналитический характер. Экспериментальные методы позволяют проанализировать влияние на развитие организма отдельных факторов в искусственно созданных условиях и таким образом изучить всё разнообразие экологических механизмов, обусловливающих его нормальную жизнедеятельность.

На основе результатов аналитического эксперимента можно организовать новые полевые наблюдения или лабораторные эксперименты. Выводы, полученные в лабораторном эксперименте, требуют обязательной проверки в природе. Это даёт возможность глубже понять естественные экологические отношения популяций и сообществ.

Эксперимент в природе отличается от наблюдения тем, что организмы искусственно ставятся в условия, при которых можно строго дозировать тот или иной фактор и точнее, чем при наблюдении, оценить его влияние.

Эксперимент может носить и самостоятельный характер. Например, результаты изучения экологических связей насекомых дают возможность установить факторы, влияющие на скорость развития, плодовитость, выживаемость ряда вредителей (температура, влажность, пища).

В экологическом эксперименте трудно воспроизвести весь комплекс природных условий, но изучить влияние отдельных факторов на вид, популяцию или сообщество вполне возможно.

Примером экологических экспериментов широких масштабов могут служить исследования, проводимые при создании лесозащитных полос, при мелиоративных и различных сельскохозяйственных работах. Знание при этом конкретных экологических особенностей многих растений, животных и микроорганизмов позволяет управлять деятельностью тех или иных вредных или полезных организмов.

В современных условиях экологические исследования играют существенную роль в решении ряда теоретических и практических задач. Динамика численности организмов, сезонное развитие, расселение и акклиматизация полезных и вредных видов, прогнозы размножения и распространения – вот основные в настоящее время экологические проблемы. Разработка их требует рационального сочетания полевых, лабораторных и экспериментальных исследований, которые должны взаимно дополнять и контролировать друг друга.

--PAGE_BREAK--Математические методы и моделирование.

При экологическом исследовании, которое обычно поводится на определённом количестве особей, изучаются природные явления во всём их разнообразии: общие закономерности, присущие макросистеме, её реакции на изменение условий существования и др. Но каждая особь, индивидуум неодинаковы, отличны друг от друга. Кроме того, выбор особи из всей популяции носит случайный характер. И лишь применение методов математической статистики даёт возможность по случайному набору различных вариантов определить достоверность тех или иных результатов (степень отклонения их от нормы, случайные отклонения или закономерности) и получить объективное представление о всей популяции.

Однако как только было установлено, что все биологические системы, в том числе и надорганизменные макросистемы, обладают способностью к саморегуляции, ограничиваться методами математической статистики стало невозможно. Поэтому в современной экологии широко применяются методы теории информации и кибернетики, тесно связанные с такими областями математики, как теория вероятности, математическая логика, дифференциальные и интегральные исчисления, теория чисел, матричная алгебра.

В последнее время широкое распространение получило моделирование биологических явлений, т.е. воспроизведение в искусственных системах различных процессов, свойственных живой природе. Так, в «модельных условиях» были осуществлены многие реакции, протекающие в растении при фотосинтезе. Примером биологических моделей может служить и аппарат искусственного кровообращения, искусственная почка, искусственные лёгкие, протезы, управляемые биотоками мышц, и др.

В различных областях биологии широко применяются так называемые живые модели. Несмотря на то что различные организмы отличаются друг от друга сложностью структуры и функции, многие биологические процессы у них протекают практически одинаково. Поэтому изучать их удобно на более простых существах. Они то и становятся живыми моделями. В качестве примера можно привести зоохлореллу, которая служит моделью для изучения обмена веществ; моделью для исследования внутриклеточных процессов являются гигантские растительные и животные клетки и т.д.

Основной задачей биологического моделирования является экспериментальная проверка гипотез относительно структуры и функции биологических систем. сущность этого метода заключается в том, что вместе с оригиналом, т.е. с какой-то реальной системой, изучается его искусственно созданное подобие – модель. В сравнении с оригиналом модель обычно упрощена, но свойства их сходны. В противном случае полученные результаты могут оказаться недостоверными, не свойственными оригиналу.

В зависимости от особенностей оригинала и задач исследования применяются самые разнообразные модели

Реальные(натурные, аналоговые) модели, если таковые удаётся создать, отражают самые существенные черты оригинала. Например, аквариум может служить моделью естественного водоёма. Однако создание реальных моделей сопряжено с большими техническими трудностями, так как пока ещё не удаётся достичь точного воспроизведения оригинала.

Знаковая модель представляет собой условное отображение оригинала с помощью математических выражений или подобного описания.

Наибольшее распространение в современных экологических исследованиях получили концептуальныеи математическиемодели и их многочисленные разновидности. Разновидности концептуальных моделей характеризуются подробным описанием системы (научный текст, схема системы, таблицы, графики и т.д.). Математические модели являются более эффективным методом изучения экологических систем, особенно при определении количественных показателей. Математические символы, например, позволяют сжато описать сложные экологические системы, а уравнения дают возможность формально определить взаимодействия различных их компонентов.

Список литературы

1. Радкевич В.А., Экология: Учебник. – 3-е изд., переработано и дополнено – Мн.: Высшая Школа, 1997 г.

2. Киселёв В.Н., Основы экологии: Учебное пособие – МН.: 1998 г.

3. Чернова Н.М., Былова А. М., Экология: Учебное пособие для студентов биологических специальностей пед. институтов – 2-е издание, переработанное – М.: Просвещение, 1988 г.

www.ronl.ru

Экология

Научно Исследовательский Технологический Университет

Московский Институт Стали и Сплавов

Доклад

по экологии на тему

«Развитие современной экологии, научные парадигмы 20 века. Экология в системе естественных наук. Структура экологии.»

Выполнила:

Студентка группы П4-12-1

Калинина С.В.

Преподаватель:

Епифанцева М.А.

Москва 2013

Развитие современной экологии, научные парадигмы 20 века.

Экология (от др.-греч. οἶκος — обиталище, жилище, дом, имущество и λόγος — понятие, учение, наука) — наука о взаимодействиях живых организмов и их сообществ между собой и с окружающей средой.

В современном обществе под влиянием средств массовой информации, экология часто трактуется как сугубо прикладное знание о состоянии среды обитания человека, и даже — как само это состояние (отсюда такие нелепые выражения как «плохая экология» того или иного района, «экологически чистые» продукты или товары). Хотя проблемы качества среды для человека, безусловно, имеют очень важное практическое значение, а решение их невозможно без знания экологии, круг задач этой науки гораздо более широкий. В своих работах специалисты-экологи стараются понять, как устроена биосфера, какова роль организмов в круговороте различных химических элементов и процессах трансформации энергии, как разные организмы взаимосвязаны между собой и со средой своего обитания, что определяет распределение организмов в пространстве и изменение их численности во времени.

В научную литературу термин экология входил довольно медленно и более или менее регулярно стал использоваться только с 1900-х годов. Как научная дисциплина экология формировалась в 20-м столетии, но предыстория ее восходит к 19, и даже к 18 веку. Так, уже в трудах К. Линнея (1707-1778), заложившего основы систематики организмов, было представление об «экономии природы».

На рубеже 19 и 20 столетий само слово «экология», почти не использовавшееся в первые 20-30 лет после того, как оно было предложено Геккелем, начинает употребляться все чаще и чаще. Появляются люди, называющие себя экологами и стремящиеся развивать именно экологические исследования. В 1895 г. датский исследователь Й. Э. Варминг публикует учебное пособие по «экологической географии» растений, вскоре переведенное на немецкий, польский, русский (1901 г.), а потом и на английский языки. В это время экология чаще всего рассматривается как продолжение физиологии, только перенесшей свои исследования из лаборатории непосредственно в природу. Основное внимание уделяется при этом изучению воздействия на организмы тех или иных факторов внешней среды. Иногда, однако, ставятся совсем новые задачи, например, выявить общие, регулярно повторяющиеся черты в развитии разных природных комплексов организмов.

Важную роль в формировании круга проблем, изучаемых экологией, и в становлении ее методологии сыграло, в частности, представление о сукцессии. Так, в США Генри Каульс (1869-1939) восстановил детальную картину сукцессии, изучая растительность на песчаных дюнах около озера Мичиган. Дюны эти образовались в разное время, и потому на них можно было найти сообщества разного возраста — от самых молодых, представленных немногими травянистыми растениями, которые способны расти на зыбучих песках, до наиболее зрелых, являющих собой настоящие смешанные леса на старых закрепленных дюнах. В дальнейшем концепцию сукцессии детально разрабатывал другой американский исследователь — Фредерик Клементс (1874-1945). Сообщество он трактовал как в высшей мере целостное образование, чем-то напоминающее организм, например, как и организм, претерпевающее определенное развитие — от молодости до зрелости, а потом и старости. Клементс полагал, что если на начальных этапах сукцессии разные сообщества в одной местности могут сильно различаться, то на более поздних они становятся все более и более сходными. В конце концов, оказывается так, что для каждой области с определенным климатом и почвой характерно только одно зрелое (климаксное) сообщество.

Растительным сообществам немало внимания уделялось и в России. Так, Сергей Иванович Коржинский (1861-1900), изучая границу лесной и степной зон, подчеркнул, что помимо зависимости растительности от климатических условий, не менее важно и воздействие самих растений на физическую среду, их способность делать ее более пригодной для произрастания других видов. В России (а потом и в СССР) для развития исследований растительных сообществ (или иначе говоря — фитоценологии) важное значение имели научные труды и организаторская деятельность В. Н. Сукачева. Сукачев одним из первых начал экспериментальные исследования конкуренции и предложил свою классификацию разных типов сукцессии. Он постоянно разрабатывал учение о растительных сообществах (фитоценозах), которые трактовал как целостные образования (в этом был близок к Клементсу, хотя идеи последнего очень часто критиковал). Позже, уже в 1940-х годах, Сукачев сформулировал представление обиогеоценозе — природном комплексе, включающем не только растительное сообщество, но также почву, климатические и гидрологические условия, животных, микроорганизмы и т. д. Исследование биогеоценозов в СССР нередко считали самостоятельной наукой — биогеоценологией. В настоящее время биогеоценология обычно рассматривается как часть экологии.

Для превращения экологии в самостоятельную науку очень важными были 1920-1940-е годы. В это время публикуется ряд книг по разным аспектам экологии, начинают выходить специализированные журналы (некоторые из них существуют до сих пор), возникают экологические общества. Но самое главное — постепенно формируется теоретическая основа новой науки, предлагаются первые математические модели и вырабатывается своя методология, позволяющая ставить и решать определенные задачи. Тогда же оформляются два достаточно разных подхода, существующие и в современной экологии: популяционный — уделяющий основное внимание динамике численности организмов и их распределению в пространстве, и экосистемный — концентрирующийся на процессах круговорота вещества и трансформации энергии.

Одной из важнейших задач популяционной экологии было выявление общих закономерностей динамики численности популяций — как отдельно взятых, так и взаимодействующих (например, конкурирующих за один ресурс или связанных отношениями «хищник—жертва»). Для решения этой задачи использовались простые математические модели — формулы, показывающие наиболее вероятные связи между отдельными, характеризующими состояние популяции величинами: рождаемостью, смертностью, скоростью роста, плотностью (числом особей на единицу пространства), и др. Математические модели позволяли проверять следствия разных допущений, выявив необходимые и достаточные условия для реализации того или иного варианта популяционной динамики.

В 1920 г. американский исследователь Р. Перль (1879-1940) выдвинул так называемую логистическую модель популяционного роста, предполагающую, что по мере увеличения плотности популяции скорость ее роста снижается, становясь равной нулю при достижении некоторой предельной плотности. Изменение численности популяции во времени описывалось таким образом S-образной кривой, выходящей на плато. Перль рассматривал логистическую модель как универсальный закон развития любой популяции. И хотя вскоре выяснилось, что это далеко не всегда так, сама идея о наличии некоторых основополагающих принципов, проявляющихся в динамике множества разных популяций, оказалась очень продуктивной.

Внедрение в практику экологии математических моделей началось с работ Альфреда Лотки (1880-1949). Свой метод он сам называл «физической биологией» — попыткой упорядочить биологическое знание с помощью подходов, обычно применяемых в физике (в том числе — математических моделей). В качестве одного из возможных примеров он предложил простую модель, описывающую сопряженную динамику численности хищника и жертвы. Модель показала, что если вся смертность в популяции жертвы определяется хищником, а рождаемость хищника зависит только от обеспеченности его кормом (т. е. числа жертв), то численность и хищника, и жертвы совершает правильные колебания. Затем Лотка разработал модель конкурентных отношений, а также показал, что в популяции, увеличивающей свою численность по экспоненте, всегда устанавливается постоянная возрастная структура (т. е. соотношение долей особей разного возраста). Позднее им же были предложены методы расчета ряда важнейших демографических показателей. Примерно в эти же годы итальянский математик В. Вольтерра, независимо от Лотки, разработал модель конкуренции двух видов за один ресурс и показал теоретически, что два вида, ограниченных в своем развитии одним ресурсом, не могут устойчиво сосуществовать — один вид неизбежно вытесняет другой.

Теоретические исследования Лотки и Вольтерры заинтересовали молодого московского биолога Г. Ф. Гаузе. Он предложил свою, гораздо более понятную биологам, модификацию уравнений, описывающих динамику численности конкурирующих видов, и впервые осуществил экспериментальную проверку этих моделей на лабораторных культурах бактерий, дрожжей и простейших. Особенно удачными были опыты по конкуренции между разными видами инфузорий. Гаузе удалось показать, что виды могут сосуществовать только в том случае, если они ограничены разными факторами, или, иначе говоря, — если они занимают разные экологические ниши. Данное правило, получившее название «закона Гаузе», долгое время служило отправной точкой в обсуждении межвидовой конкуренции и ее роли в поддержании структуры экологических сообществ. Результаты работ Гаузе были опубликованы в ряде статей и книге «Борьба за существование» (1934), которая при содействии Перла вышла на английском языке в США. Книга эта имела громадное значение для дальнейшего развития теоретической и экспериментальной экологии. Она несколько раз переиздавалась и до сих пор часто цитируется в научной литературе.

Изучение популяций происходило не только в лаборатории, но и непосредственно в полевой обстановке. Важную роль в определении общей направленности таких исследований сыграли работы английского эколога Чарлза Элтона (1900-1991), особенно его книга «Экология животных», опубликованная впервые в 1927, а потом не раз переиздававшаяся. Проблема динамики численности выдвигалась в этой книге как одна из центральных для всей экологии. Элтон обратил внимание на циклические колебания численности мелких грызунов, происходившие с периодом в 3-4 года, а, обработав многолетние данные о заготовке пушнины в Северной Америке, выяснил, что зайцы и рыси тоже демонстрируют циклические колебания, но пики численности наблюдаются примерно раз в 10 лет. Много внимания Элтон уделял изучению структуры сообществ (предполагая, что структура эта строго закономерна), а также цепям питания и так называемым «пирамидам чисел» — последовательному уменьшению численности организмов по мере перехода от нижних трофических уровней к более высоким — от растений к травоядным, а от травоядных к хищникам. Популяционный подход в экологии долгое время развивался преимущественно зоологами. Ботаники же больше исследовали сообщества, которые чаще всего трактовали как целостные и дискретные образования, между которыми довольно легко провести границы. Тем не менее, уже в 1920-е годы отдельные экологи высказывали «еретические» (для того времени) взгляды, согласно которым разные виды растений могут по-своему реагировать на определенные факторы внешней среды, а их распределение вовсе не обязательно должно совпадать с распределением других видов того же сообщества. Из этого следовало, что границы между разными сообществами могут быть весьма размытыми, а само выделение их условно.

Наиболее четко такой, опережающей свое время, взгляд на растительное сообщество был развит российским экологом Л. Г. Раменским. В 1924 в небольшой статье (ставшей потом классической) он сформулировал основные положения нового подхода, подчеркнув, с одной стороны, экологическую индивидуальность растений, а с другой — «многомерность» (т. е. зависимость от многих факторов) и непрерывность всего растительного покрова. Неизменными Раменский считал только законы сочетаемости разных растений, которые и следовало изучать. В США совершенно независимо сходные взгляды примерно в те же годы развивал Генри Аллан Глисон (1882-1975). В его «индивидуалистической концепции», выдвинутой в качестве антитезы представлениям Клементса о сообществе как об аналоге организма, также подчеркивалась независимость распределения разных видов растений друг от друга и непрерывность растительного покрова. По-настоящему работы по изучению популяций растений развернулись только в 1950-х и даже 1960-х годах. В России бесспорным лидером этого направления был Тихон Александрович Работнов (1904-2000), а в Великобритании — Джон Харпер.

Если подытожить, то можно сказать, что современная экология — сложная, разветвлённая наука. Полагают, что вклад в теоретические основы современной экологии внёс Б. Коммонер, сформулировавший основные 4 закона экологии:

1. Всё связано со всем

2. Ничто не исчезает в никуда

3. Природа знает лучше — закон имеет двойной смысл — одновременно призыв сблизиться с природой и призыв крайне осторожно обращаться с природными системами.

4. Ничто не даётся даром (вольный перевод — в оригинале что-то вроде «Бесплатных обедов не бывает»)

Второй и четвёртый законы по сути являются перефразировкой основного закона физики — сохранения вещества и энергии. Первый и третий законы — действительно основополагающие законы экологии, на которых должна строиться парадигма данной науки. Основным законом является первый, который может считаться основой экологической философии. В частности, эта философия положена в основу понятия «глубокая экология» в книге «Паутина жизни» Фритьофа Капры.

В 1910 г. на Третьем Международном ботаническом конгрессев Брюсселе были выделены три подраздела экологии:

• Аутэкология— раздел науки, изучающий взаимодействие индивидуального организма или вида с окружающей средой (жизненные циклыиповедениекак способ приспособления к окружающей среде).

• Демэкология— раздел науки, изучающий взаимодействие популяций особей одного вида внутри популяции и с окружающей средой.

• Синэкология— раздел науки, изучающий функционирование сообществ и их взаимодействия с биотическими и абиотическими факторами.

Также выделяют геоэкологию,биоэкологию,гидроэкологию,ландшафтную экологию,этноэкологию,социальную экологию,химическую экологию,радиоэкологию,экологию человека,антэкологиюи др. В связи с многогранностью предмета и методов исследований в настоящее время некоторые ученые рассматривают экологиюкак комплекс наук, который изучает функциональные взаимосвязи между организмами (включая человека и человеческое общество в целом) и окружающей их средой, круговорот веществ и потоков энергии, делающих возможность жизнь.

Структура современной экологии.

Общая экология. Изучает фундаментальные проблемы структурно-функциональной организации экосистемы, а также, взаимодействия биосистем разных уровней интеграции между собой и окружающей средой.  Специальная экология. Изучает закономерности функционирования конкретных экосистем, особенности приспособления разных видов организмов и их групп к различным условиям окружающей среды. Прикладная экология. Выясняет разные аспекты действий факторов окружающей среды на биосистемы и направлена, в основном, на решение практических вопросов.

Также экология делится на теоретическую и практическую: Теоретическая (биоэкология) – экология живых организмов, людей, животных, ростений, микроорганизмов. Этот раздел появился первым и является фундаментом экологии как науки. Практическая в свою очередь делится на: • геоэкология – изучает охрану и рациональное использование природных ресурсов, подразделяется на атмо-, гидро-, лито- и ландшафтную экологию. • социоэкология – изучает влияние социально-экономических факторов на окружающую среду. • техноэкология – изучает технические факторы загрязнения окружающей среды, делится на промышленную и транспортную.

Экология в системе естественных наук.

«Экология – это познание экономики природы, одновременное исследование всех взаимоотношений живого с органическими и неорганическими компонентами среды, включая непременно неантагонистические и антагонистические взаимоотношения животных и растений, контактирующих друг с другом. Одним словом, экология – это Наука, изучающая все сложные взаимосвязи и взаимоотношения животных и растений в природе, рассматриваемые Чарльзом Дарвиным как условия борьбы за существование». Э. Геккель, относя экологию к биологическим наукам (к науке о природе, которую прежде всего интересуют живые существа), изучал все стороны жизни биологических организмов. Во времена Э. Геккеля экология в своем начальном состоянии была очень близка к тому, что называлось естественной историей. В последние десятилетия в связи с быстрым ростом исследований в области экологии изменяется взгляд на нее как естественную науку. Действительно, недостаточно изучать связи между живыми существами и средой, исключая человека. Все возрастающую роль в изменениях биосферы сейчас начинают играть последствия антропогенных воздействий. Уже с давних времен экологи делились на два направления: представители одного ведут исследова¬ния природы без учета воздействия человека и рас¬сматривают его (подобно Эдгару Фору) в качестве нового царства наряду с минералами, растительным и животным миром; представители другого включают homo sapiens с его деятельностью в сферу исследований экологии. Наиболее близка к истине вторая точка зрения, потому что человек – млекопитающее, подчиняющееся законам природы, и развитие его популяции идет параллельно с развитием популяций других видов. Таким образом, экология – наука не только естественная. Она должна включать в себя и другие дисциплины, такие, например, как право, экономика, социология и т.д.

Если подытожить, то хотелось бы подчеркнуть, что экология многогранная наука, которая в наш век является неотъемлемой частью жизни людей. Она оберегает природу от пагубных влияний человеческой деятельности, возможно, именно благодаря ней наши внуки и правнуки смогут насладиться той природой, с которой знакомы мы.

Список литературы:

http://academy35.ru/node/120052

http://www.megabook.ru/Article.asp?AID=689540

http://ru.wikipedia.org

http://www.lookatme.ru

http://www.ekologiya.net/?q=node/4510

studfiles.net

Структура современной экологии

В настоящее время разными авторами приводится структура современной экологии.Основные ее разделы – общая экология (биоэкология), геоэкология, экология человека, социальная экология и прикладная экология.

В общей экологии выделяются подразделения, изучающие органический мир на уровне особи (организма), популяции, вида, экосистемы (биоценоза) и биосферы (Радкевич,1998). В связи с этим выделяют аутэкологию (экологию особей), демэкологию (экологию популяций) и синэкологию (экологию сообществ).

Задачей аутэкологии (от греч. autos – сам) является установление тех пределов физико-химических факторов, которые организм выбирает из всего диапазона их значений для своего существования, т.е. она изучает взаимоотношения особей с внешней средой. Сам термин «аутэкология» был введен Шретером в 1896 г.

Демэкология (от греч. demos – народ) изучает естественные группировки особей одного вида (популяции). Ее задачей является выяснение условий, при которых формируются популяции, изучение внутрипопуляционных группировок и их взаимоотношений.

Синэкология (от греч. syn – вместе), или экология сообществ (биоценология) изучает экосистемы и биоценозы, пути их формирования и развития, структуру и динамику, взаимодействие с физико-химическими факторами среды, продуктивность.

Глобальная экология разрабатывает проблемы биосферы в целом.

Между всеми подразделениями и направлениями экологии существует взаимосвязь, отраженная Н.П.Наумовым в определении сущности экологии: «Экология имеет дело лишь с той стороной взаимодействия организмов со средой, которая обусловливает развитие, размножение и выживаемость особей, структуру и динамику популяций видов, структуру и динамику сообществ разных видов и исторически сложившиеся на их основе специфические приспособления видов, внутривидовые отношения и структуру вида, а также сообщества популяций разных видов, их адаптации, обеспечивающие биогенный круговорот веществ». Таким образом, в зависимости от того, на что обращается основное внимание (особь, популяция, биоценоз), проводятся аут-, дем- или синэкологические исследования.

Методы экологических исследований

1. Полевые, лабораторные и экспериментальные исследования.

Популяции и их сообщества обычно изучаются в естественных условиях обитания. При этом используются методы физиологии, биохимии, анатомии, систематики и других наук. Наиболее тесно экологические исследования связаны с физиологическими. Разница в том, что физиология изучает функции организма и протекающие в нем процессы, а также влияние на эти процессы различных факторов, а экология рассматривает реакции организма на воздействие внешних факторов с учетом сезонной цикличности жизнедеятельности организма и внутрипопуляционной разнородности. Полевые методы позволяют установить результат влияния на организм или популяцию определенного комплекса факторов, выяснить общую картину развития и жизнедеятельности вида в конкретных условиях.

Эксперимент дает возможность выяснить причины наблюдаемых в природе отношений. В связи с этим он носит обычно аналитический характер. Экспериментальные методы позволяют проанализировать влияние на развитие организма отдельных факторов среды в искусственно созданных условиях. На основе результатов эксперимента можно организовать новые полевые наблюдения или лабораторные эксперименты. Выводы, полученные в лабораторном эксперименте, требуют обязательной проверки в природе. Это дает возможность глубже понять естественные отношения популяций и сообществ. Эксперимент в природе отличается от наблюдения тем, что организмы искусственно ставятся в условия, при которых можно строго дозировать тот или иной фактор и точнее, чем при наблюдении, оценить его влияние. Эксперимент может носить и самостоятельный характер. Например, результаты изучения экологических связей насекомых (температура, влажность, пища) дают возможность установить факторы, влияющие на скорость развития, плодовитость, выживаемость ряда вредителей.

В экологическом эксперименте трудно воспроизвести весь комплекс природных условий, но изучить влияние отдельных факторов возможно. Примером экспериментов широких масштабов могут служить исследования по созданию лесозащитных полос, при мелиоративных и сельскохозяйственных работах. Сезонное развитие, динамика численности организмов, расселение и акклиматизация, прогнозы размножения – разработка их требует сочетания полевых и экспериментальных исследований.

Завершающим этапом служит геоботаническое картирование, которое производится на основе описания пробных площадей и профилей.

Одной из характерных черт исследований животных является изучение их питания. При изучении животных важно знать абиотические условия среды (химизм, влажность, температура, степень освещенности, метеорологические, почвенные и др. факторы) и биотические связи в сообществе.

Численность организмов и ее динамика являются важным звеном исследований в экологии. Количественный учет может быть визуальным и инструментальным. При визуальном учете животные просчитываются на определенном участке (площадной учет), маршруте (линейный учет) или в определенном объеме воды или почвы (объемный учет). Инструментальный учет более точный, поскольку здесь используются различные приборы. Например, в гидробиологии применяются планктоночерпатели и дночерпатели.

Различают также полный и выборочный учет. Полный учет обычно применяется в лабораторных условиях (подсчитываются все организмы). В природе это практически исключено, поэтому применяется выборочный метод – подсчитывается население на определенном участке и производится пересчет на всю площадь, занимаемую популяцией. Выборочный учет может быть абсолютным и относительным. При абсолютном учете подсчитываются все организмы на пробной площади или в объеме. При относительном учете численность организмов учитывается приблизительно (напр., количество зверьков, попавших в ловушки, или количество птиц на маршруте). В общей экологии используются следующие основные показатели.

2. Математические методы и моделирование.

При экологическом исследовании изучаются природные явления во всем их многообразии: общие закономерности, присущие макросистеме, ее реакции на изменение условий и др. Обычно рассматривается определенное количество особей (выборка), отличных друг от друга по биологии. Кроме того, выбор особи из всей популяции носит случайный характер. Поэтому применение методов математической статистики дает возможность по случайному набору различных вариантов определить достоверность результатов (степень их отклонения от нормы).

Но поскольку биосистемы обладают способностью к саморегуляции, стало невозможно ограничиваться только методами математической статистики. Сейчас применяются методы теории информации и кибернетики, связанные с такими областями математики, как теория вероятности, дифференциальные и интегральные исчисления, теория чисел, математическая логика, матричная алгебра. В последнее время развивается моделирование биологических явлений, т. е. воспроизведение в искусственных системах различных процессов, свойственных живой природе (аппарат искусственного кровеобращения, искусственная почка и т.д.).

Применяются также биологическое моделирование. Несмотря на то что различные организмы отличаются друг от друга, многие процессы у них протекают практически одинаково. Поэтому изучать их удобно на более простых существах. Напр., хлорелла может служить моделью для изучения обмена веществ. Основной задачей биологического моделирования является экспериментальная проверка гипотез относительно структуры и функций биосистем. Его сущность заключается в том, что вместе с реальной системой изучается ее модель, которая упрощена, но свойства остаются сходными. Первыми моделями экологических систем стали отношения хищник-жертва и паразит-хозяин, которые послужили основой для создания более сложных моделей процессов пищевых отношений популяций в биоценозах.

studfiles.net

Структура современной экологии. Понятия техноэкологии. Инженерная экология

РЕФЕРАТ на тему:

«Структура современной экологии. Понятия техноэкологии. Инженерная экология».            

Красноярск 2012

Содержание

     Введение…………………………………………………………………….3

     1. Содержание, предмет и задачи  экологии………………………………4

     2. Структура современной экологии……………………………………..7

     3. Понятия техноэкологии………………………………………………..11

     4. Экология и инженерная охрана  природы…………………………….15

     Заключение………………………………………………………………..18

     Библиографический список………………………………………………19

Введение

     Современная экология давно вышла из ранга биологической науки. Как считает профессор Н. Ф. Реймерс, экология превратилась в значительный цикл знаний, вобрав в себя разделы географии, геологии, химии, физики, социологии, теории культуры, экономики и др. Современная экология относится к молодым наукам, круг интересов которой – не только биологические явления, связанные с жизнью живых организмов, но и антропосфера – используемая и видоизмененная людьми часть биосферы, место, где постоянно осуществляется жизнедеятельность живого вещества планеты и куда оно проникает временно.

     Экология, как и любая наука, характеризуется  наличием собственного объекта, предмета, задач и методов (объект – это  часть окружающего мира, которая  изучается данной наукой; предмет  науки – это наиболее главные существенные стороны ее объекта).

     Экологизация  коснулась практически всех отраслей знаний, что привело к возникновению  целого ряда направлений экологической  науки. Эти направления классифицируются по предмету изучения, основным объектам, средам и т. п. Экологический цикл знаний включает около 70 крупных научных дисциплин, а экологический лексикон насчитывает примерно 14 тыс. понятий и терминов.          

1. Содержание, предмет и задачи экологии.

     Термин  «экология» (от греч. oikos – жилище, место  обитания и logos – наука) предложил Э. Геккель в 1866 г. для обозначения биологической науки, изучающей взаимоотношения животных с органической и неорганической средами. С того времени представление о содержании экологии претерпело ряд уточнений, конкретизаций. Однако до сих по нет достаточно чёткого и строгого определения экологии, и все ещё идут споры о том, что такое экология, следует ли её рассматривать как единую науку или же экология растений и экология животных – самостоятельные дисциплины. Не решён вопрос, относится ли биоценология к экологии или это обособленная область науки. Не случайно почти одновременно появляются руководства по экологии, написанные с принципиально разных позиций. В одних экология трактуется как современная естественная история, в других – как учение о структуре природы, в котором конкретные виды рассматриваются лишь как средства трансформации вещества и энергии в биосистемах, в третьих – как учение о популяции и т.д.

     Нет необходимости останавливаться  на всех существующих точках зрения относительно предмета и содержания экологии. Важно лишь отметить, что на современном этапе развития экологических представлений все более чётко вырисовывается её суть.

     Экология  – это наука, исследующая закономерности жизнедеятельности организмов (в  любых её проявлениях, на всех уровнях интеграции) в их естественной среде обитания с учётом изменений, вносимых в среду деятельностью человека.

     Из  этой формулировки можно сделать  вывод, что все исследования, изучающие  жизнь животных и растений в естественных условиях, открывающие законы, по которым организмы объединяются в биологические системы, и устанавливающие роль отдельных видов в жизни биосферы, относятся к экологическим.

     Однако  приведенное определение слишком  пространно и недостаточно конкретно, хотя на первых этапах развития экологии один из вариантов его (экология – это наука об отношениях организмов друг с другом и со средой, наука о приспособлениях и т.п.) не только был принципиально верным, но и мог служить ориентиром при постановке ряда исследований.  

     В последнее время экологи пришли к принципиально важному обобщению, показав, что условия среды осваиваются  организмами на популяционно-биоценотическом  уровне, а не отдельными особями  вида. Это привело к интенсивному развитию учения о биологических  макросистемах (популяциях, биоценозах, биогеоценозах), что оказало громадное влияние на развитие биологии в целом и всех её разделах в частности. В результате стали появляться всё новые и новые определения экологии. Её рассматривали как науку о популяциях, о структуре природы, о динамике численности и т.д. Но все они, несмотря на некоторую специфичность, определяют экологию как науку, исследующую законы жизни животных, растений и микроорганизмов в естественной среде обитания с учётом роли антропических факторов.

     Основные  формы существования видов животных, растений и микроорганизмов в  естественной среде обитания – это  внутривидовые группировки (популяции) или многовидовые сообщества (биоценозы). Поэтому современная экология изучает  взаимоотношения организмов и среды на популяционно-биоценотическом уровне. Конечной целью экологических исследований является выяснение путей, с помощью которых вид сохраняется в постоянно меняющихся условиях среды. Процветание вида заключается в поддержании оптимальной численности его популяций в биогеоценозе.

     Следовательно, основным содержанием современной экологии становится исследование взаимоотношений организмов друг с другом и со средой на популяционно-биоценотическом уровне и изучение жизни биологических макросистем более высокого ранга: биогеоценозов (экосистем) и биосферы, их продуктивности и энергетики.    

     Отсюда  очевидно, что предметом исследования экологии являются биологические макросистемы (популяции, биоценозы, экосистемы) и их динамика во времени и пространстве.

     Из  содержания и предмета исследований экологии вытекают и её основные задачи, которые могут быть сведены к изучению динамики популяций, к учению о биогеоценозах и их системах. Структура биоценозов, на уровне формирования которых, как было отмечено, происходит освоение среды, способствует наиболее экономичному и полному использованию жизненных ресурсов. Поэтому главная теоретическая и практическая задача экологии заключается в том, чтобы вскрыть законы этих процессов и научиться управлять ими в условиях неизбежной индустриализации и урбанизации нашей планеты.                 

2. Структура современной  экологии.

     Экология  делится на фундаментальную и прикладную. Фундаментальная экология изучает наиболее общие экологические закономерности, а прикладная – использует полученные знания для обеспечения устойчивого развития общества.

     Основу  экологии составляет биоэкология как раздел общей биологии. «Спасти человека – это, прежде всего, сохранить природу. И здесь только биологи могут привести необходимые аргументы, доказывающие правомерность высказанного тезиса».

     Биоэкология (как и любая  наука) делится на общую и частную. В состав общей биоэкологии входят разделы:

     1. Аутэкология – изучает взаимодействие со средой обитания отдельных организмов определенных видов.

     2. Экология популяций (демэкология) – изучает структуру популяций и ее изменение под воздействием экологических факторов.

     3. Синэкология – изучает структуру и функционирование сообществ и экосистем.

     На  базе этих направлений формируются  новые: глобальная экология, которая разрабатывает проблемы биосферы в целом, и социоэкология, которая изучает проблемы взаимоотношений природы и общества. При этом границы между направлениями и разделами довольно размыты: постоянно возникают направления на стыке таких отраслей экологии, как популяционная экология и биоценология, или физиологическая и популяционная экология. Все эти направления тесно связаны с классическими отраслями биологии: ботаникой, зоологией, физиологией. При этом пренебрежение традиционными натуралистическими направлениями экологии чревато негативными явлениями и грубыми методологическими ошибками, может привести к затормаживанию развития всех остальных направлений экологии. 

     К общей биоэкологии относятся и другие разделы:

     – эволюционная экология – изучает экологические механизмы эволюционного преобразования популяций;

     – палеоэкология – изучает экологические связи вымерших групп организмов и сообществ;

     – морфологическая экология – изучает закономерности изменения строения органов и структур в зависимости от условий обитания;

     – физиологическая экология – изучает закономерности физиологических изменений, лежащих в основе адаптации организмов;

     – биохимическая экология – изучает молекулярные механизмы приспособительных преобразований в организмах в ответ на изменение среды;

     – математическая экология – на основании выявленных закономерностей разрабатывает математические модели, позволяющие прогнозировать состояние экосистем, а также управлять ими.

     Законы  Коммонера.

     Видный  американский эколог барри Коммонер обобщил системность в экологии в виде четырех законов под названием "коммонера", которые в настоящее время приводятся практически в любом пособии по экологии. Их соблюдение - обязательное условие любой деятельности человека в природе. Эти законы являются следствием тех основных принципов общей теории жизни.

     1 законы коммонера: Все связано со всем. Любое изменение, совершаемые человеком в природе, вызывает цепь последствий, как правило неблагоприятных.

     По  сути дела, это одна из формулировок принципа единства Вселенной. Надежды  на то, что какие-то наши действия, особенно в сфере современного производства, не вызовут серьезных последствий, если мы проведем ряд экозащитных мероприятий, во многом утопичны. Это способно лишь несколько успокоить ранимую психику современного обывателя, отодвигая в будущее более серьезные изменения в природе. Так мы удлиняем трубы наших ТЭЦ, считая, что при этом вредные вещества более равномерно рассеются в атмосфере и не приведут к серьезным отравлениям среди окрестного населения. И действительно, кислотные дожди, вызванные повышенной концентрацией в атмосфере соединений серы, могут пройти совсем в другом месте и даже в другой стране. Но нашим домом является вся планета. Рано или поздно мы столкнемся с ситуацией, когда длина трубы уже не будет играть существенной роли.

     2 законы коммонера: Все должно куда-то деваться. Любое загрязнение природы возвращается к человеку в виде "экологического бумеранга".

     Энергия не исчезает, а куда-то переходит  загрязнители, попадающие в реки, в  конечном счете оказываются в  моря и океанах и с их продуктами возвращаются к человеку.

     3 законы коммонера: Природа знает лучше. Действия человека должны быть направлены не на покорение природы и преобразование ее в своих интересах, а на адаптацию к ней. Это одна из формулировок принципа оптимальности. В совокупности с принципом единства Вселенной он приводит к тому, что Вселенная в целом предстает как единый живой организм. То же можно сказать и о системах более низких иерархических уровней, таких как планета, биосфера, экосистема, многоклеточное существо и т.п. Любые попытки внести изменения в отлаженный организм природы, чреваты нарушением прямых и обратных связей, посредством которых реализуется оптимальность внутренней структуры данного организма. Деятельность человека только тогда будет оправдана, когда мотивация наших поступков будет определяться в первую очередь той ролью, для выполнения которой мы были созданы природой, когда потребности природы будут иметь для нас большее значение, чем личные нужды, когда мы будем в состоянии во многом безропотно ограничить себя во благо процветания планеты.

     4 законы коммонера: Ничего не дается даром. Если мы не хотим вкладывать средства в охрану природы, то придется платить здоровьем, как своим, так и потомков.

turboreferat.ru

Структура современной экологии

Количество просмотров публикации Структура современной экологии - 427

Задачи экологии.

Предмет и задачи курса экологии

Экология (от греч. ʼʼойкосʼʼ-дом, жилище и ʼʼлогосʼʼ-учение, наука) - сфера научных знаний о взаимодействии организмов или групп организмов и окружающей их среды.

Экология как наука сформировалась в серединœе прошлого столетия. Термин ʼʼэкологияʼʼ ввел немецкий зоолог Э.Геккель.

Общие законы этой науки в равной мере справедливы для всœего живого – от амебы до человека, но лишь для человека важнейшее значение приобретает социальный фактор, связанный со всœевозрастающим влиянием социума на окружающую среду.

Современная экология является теоретической основой рационального природопользования, ей принадлежит ведущая роль в разработке стратегии взаимоотношений природы и человеческого общества.

Экология - ϶ᴛᴏ наука, которая учит человека жить человека с природой. Человек – биологический вид, и он обречен на уничтожение, в случае если не будет подчиняться законам природы.

Невозможно охранять природу, пользоваться ею, не зная, как она устроена, по каким законам существует и развивается, как реагирует на деятельность человека, какие предельно допустимые нагрузки на природную среду может позволить общество, чтобы не разрушить природное равновесие. Все это является предметом экологии.

Экология как учебная дисциплина является введением в курс ʼʼБезопасность жизнедеятельностиʼʼ.

Задачи экологии как науки следующие:

- исследование закономерностей организации жизни с учетом антропогенный воздействий на природные системы и биосферу в целом;

- создание научной основы рационального природопользования с целью сохранения среды обитания человека;

- экологическая идентификация загрязнения природной среды;

- восстановление нарушенных природных систем;

- сохранение (консервация) эталонных участков биосферы.

С 1985 ᴦ. в западно-германском городе Юлихе работает уникальное научное учреждение – ʼʼБанк проб окружающей средыʼʼ.

В сосудах, наполненных азотом и охлажденных до минус 1500С в больших морозильниках объёмом по 1,4 кубометра, хранятся пробы почв, отстоя городских канализационных вод, луговые травы, пшеница, дождевые черви, жуки, водоросли, моллюски, карпы, коровье молоко, образцы человеческой крови, печени и живой ткани.

Новые пробы поступают в банк каждые два года, причем берут их на том же месте, где брали предыдущие, отмечая, какие изменения с прошлого раза здесь произошли (к примеру, рядом проложена новая дорога или появился новый завод).

Экология как наука основана на разных отраслях биологии (физиология, генетика, биофизика) и связана с небиологическими науками (физика, химия, геология, география и др.).

Экология классифицируется по конкретным объектам и средам исследований. К примеру, выделяют экологию человека и животных, экологию растений, экологию микроорганизмов, экологию лесов, степей, зон вечной мерзлоты, экологию городов и пр.

Экологические исследования реализуются на уровне отдельной особи, популяции. Исследуются взаимоотношения живых организмов с водной средой, с почвой, в космическом пространстве, в атмосфере; в естественных или искусственных условиях, в загрязненных или незагрязненных средах.

Развивается физиологическая экология, которая вскрывает закономерности физиологических изменений, лежащих в базе приспособительных реакций живых организмов.

Существует палеоэкология, которая изучает связи вымерших групп, морфологическая экология, изучающая закономерности строения органов и структур исходя из условий обитания.

Человек – биосоциальное существо. Он вышел из природы, Нои и остался в ней. Он рождается, мужает, стареет и умирает по ее законам, хотя и видоизмененными социальными условиями жизни.

Из природы или видоизменяя ее человек, получает пищу, воду, воздух, всœе остальное, крайне важно е для его жизни. На него действуют космические излучения, солнечный свет, климат погода. Умирая, человек своим телом входит в природный биогеохимический цикл.

Люди преобразуют природу и оказываются под воздействием не только чисто природной среды, но и той, что создана ими самими. Этот огромный комплекс взаимосвязей человека и окружающей его среды исследует экология человека.

В городе (урбанизированной местности вообще) создаются особые условия существования – и для людей, и для микроорганизмов, для грибов, для растений и животных. Этот раздел экологического знания называют Экологией города, или урбоэкологией.

Воздействие хозяйственных объектов – от отдельного предприятия до слагаемой ими техносферы – на природу и человека и обратное влияние природной среды, в т.ч. и доизмененной человеком, на функционирование предприятий и их комплексов составляет предмет инженерной экологии. Среди круга ее чрезвычайно важных и многообразных проблем выделяют различные отрасли хозяйства, составляющие объекты инженерной экологии.

Многообразна сельскохозяйственная экология. В самом общем виде это экология культурных растений и домашних животных, еще шире – экология всœех культивируемых растений – на полях, лугах, в лесах, в теплицах…

Одна из сторон использования природных ресурсов – отдых на лоне природы. Весь комплекс экологических проблем – от благотворного воздействия природы на человека до отнюдь не благотворного влияния отдыхающих на природу – изучает рекреационная экология.

До 85% всœех заболеваний современного человека связаны с неблагоприятными условиями среды жизни человека, возникающими по его винœе (шум, загрязнение среды, курение и т.п.). Это сфера медицинской экологии.

Людей окружает не только природная, но и социально-культурная среда. Народ, не помнящий своего прошлого, не имеет будущего, по крайней мере светлого. Отсюда проблема экологии и культуры.

Людям нужно знать, что ждет их впереди и не только их самих, но ту среду обитания, которую получают в наследство их дети и внуки. На это направлены усилия экологического прогнозирования.

Оно становиться особенно актуальным, когда производится неизбежная в развитии человечества перестройка природы, ее преобразование для хозяйственных нужд. Тут следует знать, что получишь, а что и потеряешь, и не только в экономическом выражении. Так, на грани экологии и экономики возникла экономическая экология – эконология. Она подразделяется на экономику природопользования, экологическое планирование и другие разделы.

Экологические проблемы в наше время стали предметом внешней политики. Экология и политика в некоторых случаях неразделимы. Вопросы охраны вод, защиты лесов от кислотных осадков обсуждаются министрами и главами правительств. Пути решения острых эколо-гических ситуаций ищут государства – развитые и развивающиеся, всœе мировое сообщество.

referatwork.ru

Реферат - Экология. Предмет и методы

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ

ВФ УО ИСЗ

Гуманитарно-экономический факультет

Кафедра Социально-гуманитарных дисциплин

РЕФЕРАТ

По курсу основы экологии и экономики природопользования.

Тема: Экология. Предмет и методы.

Витебск 2002г.

СОДЕРЖАНИЕ:

Экология как биологическая наука. Основы биоэкологии. 3

Содержание, предмет и задачи экологии. 4

Структура современной экологии. 6

Методы экологических исследований. 7

Вывод 10

Литература 11

Экология как биологическая наука. Основы биоэкологии.

Экология – один из сравнительно молодых и бурно развивающихся разделов биологии – изучает взаимоотношения организмов между собой и со средой обитания. Взаимодействие организмов со средой рассматривает каждая биологическая наука. Экология затрагивает лишь ту его сторону, которая обусловливает развитие, размножение и выживание особей, структуру и динамику популяций, и сообществ.

На определённом этапе развития наших представлений о природе произошло идейное сближение экологии с другими биологическими, да и не только биологическими, науками.

Особенно тесные связи установились между экологией и физиологией. В результате выделилось и успешно развивается новое направление – экологическая физиология. Экологические и физиологические методы исследований взаимно пронизывают обе эти науки.

Произошло сближение экологии и морфологии. Такие понятия, как «экологическая морфология», «экологическая эмбриология», стали уже привычными.

Экология связана с систематикой. Последняя не может обойтись без экологического критерия, как и экология без объективной системы организмов для точного определения изучаемых видов.

Существует взаимосвязь современной экологии с эволюционным учением и генетикой. Сейчас уже не вызывает сомнения тот факт, что в природе имеют место экологические механизмы эволюции, исследование которых возможно лишь при совместной работе экологов, генетиков и эволюционистов.

На базе экологии развиваются биогеография, молодая наука этология (наука о поведении животных), палеоэкология и т.д.

Экологическая трактовка необходима и при решении определенных задач в области физиологии, морфологии, систематики, биогеографии, поскольку любые биологические исследования в той или иной степени изучают жизнь животных и растений в природных условиях.

Выясняя характер влияния физических факторов седы на организмы и ответные реакции последних, экология не обходится без таких небиологических наук, как климатология, метеорология, ландшафтоведение (физическая география). Геоморфология и почвоведение также сблизились с экологией, поскольку многие процессы образования и разрушения почв происходят под влиянием деятельности сообществ животных и растений.

В настоящее время, в век научно-технического прогресса, когда у человека появляются неограниченные возможности воздействия на природу, экология приобретает особенно важное значение. Достижения её успешно применяются в сельском и охотничье-промысловом хозяйствах, медицине, ветеринарии, при проведении мероприятий по охране природы, рациональном использовании её ресурсов.

В Декларации Верховного Совета Республики Беларусь о государственном суверенитете указывается, что наше государство самостоятельно устанавливает порядок организации на своей территории охраны природы, использования природных ресурсов и обеспечение народу республики экологической безопасности.

Очевидная роль экологии и в разработке ряда теоретических проблем, в частности тех, которые связаны с общими закономерностями миграции вещества и энергии в биосфере, с механизмами эволюционного процесса, с изменением структуры и организации живой материи.

Сегодня на повестке дня стоит проблема формирования экономической экологии, или экологической экономики, - науки о биологических ресурсах, биоэкономики Мирового океана и суши. Успешно развивается и инженерная экология (прикладная биогеоценология), решающая вопросы устранения отрицательных последствий вмешательства человека в природные сообщества. Актуальные проблемы взаимоотношений человека, общества и природы в эпоху научно-технического прогресса разрабатывает интенсивно развивающаяся социальная экология (экология человека).

Несмотря на то, что существует немало классификаций биологических наук, каждая из них, хотя и не охватывает все биологические науки (например, схема, предложенная Б.Г. Иоганзеном, табл. 1), даёт возможность определить место экологии среди других дисциплин.

Таблица. 1. Классификация биологических наук (по Б.Г. Иоганзену).

В основе комплексных наук лежит изучение условий жизни организмов. Поэтому в них значительно глубже и шире развиваются экологические идеи, доминирует экологический подход при изучении конкретных явлений. Например, гидробиология изучает систематику, морфологию, физиологию (общие науки) животных, растений и микроорганизмов (частные науки), обитающих только в водной среде.

Следовательно, экология как общая биологическая наука также может быть расчленена на составные части: на экологию животных, экологию растений, экологию насекомых, экологию лесных пород и т.д. но если для других наук индивидуум является найкрупнейшей единицей, то для экологии он – мельчайшая единица исследований. Экология – вполне самостоятельный раздел биологии, имеющий свои содержание, предмет, задачи и методы исследования.

Содержание, предмет и задачи экологии.

Термин «экология» (от греч. oikos – жилище, место обитания и logos – наука) предложил Э. Геккель в 1866 г. для обозначения биологической науки, изучающей взаимоотношения животных с органической и неорганической средами. С того времени представление о содержании экологии претерпело ряд уточнений, конкретизаций. Однако до сих по нет достаточно чёткого и строгого определения экологии, и все ещё идут споры о том, что такое экология, следует ли её рассматривать как единую науку или же экология растений и экология животных – самостоятельные дисциплины. Не решён вопрос, относится ли биоценология к экологии или это обособленная область науки. Не случайно почти одновременно появляются руководства по экологии, написанные с принципиально разных позиций. В одних экология трактуется как современная естественная история, в других – как учение о структуре природы, в котором конкретные виды рассматриваются лишь как средства трансформации вещества и энергии в биосистемах, в третьих – как учение о популяции и т.д.

Нет необходимости останавливаться на всех существующих точках зрения относительно предмета и содержания экологии. Важно лишь отметить, что на современном этапе развития экологических представлений все более чётко вырисовывается её суть.

Экология – это наука, исследующая закономерности жизнедеятельности организмов (в любых её проявлениях, на всех уровнях интеграции) в их естественной среде обитания с учётом изменений, вносимых в среду деятельностью человека.

Из этой формулировки можно сделать вывод, что все исследования, изучающие жизнь животных и растений в естественных условиях, открывающие законы, по которым организмы объединяются в биологические системы, и устанавливающие роль отдельных видов в жизни биосферы, относятся к экологическим.

Однако приведенное определение слишком пространно и недостаточно конкретно, хотя на первых этапах развития экологии один из вариантов его (экология – это наука об отношениях организмов друг с другом и со средой, наука о приспособлениях и т.п.) не только был принципиально верным, но и мог служить ориентиром при постановке ряда исследований.

В последнее время экологи пришли к принципиально важному обобщению, показав, что условия среды осваиваются организмами на популяционно-биоценотическом уровне, а не отдельными особями вида. Это привело к интенсивному развитию учения о биологических макросистемах (популяциях, биоценозах, биогеоценозах), что оказало громадное влияние на развитие биологии в целом и всех её разделах в частности. В результате стали появляться всё новые и новые определения экологии. Её рассматривали как науку о популяциях, о структуре природы, о динамике численности и т.д. Но все они, несмотря на некоторую специфичность, определяют экологию как науку, исследующую законы жизни животных, растений и микроорганизмов в естественной среде обитания с учётом роли антропических факторов.

Основные формы существования видов животных, растений и микроорганизмов в естественной среде обитания – это внутривидовые группировки (популяции) или многовидовые сообщества (биоценозы). Поэтому современная экология изучает взаимоотношения организмов и среды на популяционно-биоценотическом уровне. Конечной целью экологических исследований является выяснение путей, с помощью которых вид сохраняется в постоянно меняющихся условиях среды. Процветание вида заключается в поддержании оптимальной численности его популяций в биогеоценозе.

Следовательно, основным содержанием современной экологии становится исследование взаимоотношений организмов друг с другом и со средой на популяционно-биоценотическом уровне и изучение жизни биологических макросистем более высокого ранга: биогеоценозов (экосистем) и биосферы, их продуктивности и энергетики.

Отсюда очевидно, что предметом исследования экологии являются биологические макросистемы (популяции, биоценозы, экосистемы) и их динамика во времени и пространстве.

Из содержания и предмета исследований экологии вытекают и её основные задачи, которые могут быть сведены к изучению динамики популяций, к учению о биогеоценозах и их системах. Структура биоценозов, на уровне формирования которых, как было отмечено, происходит освоение среды, способствует наиболее экономичному и полному использованию жизненных ресурсов. Поэтому главная теоретическая и практическая задача экологии заключается в том, чтобы вскрыть законы этих процессов и научиться управлять ими в условиях неизбежной индустриализации и урбанизации нашей планеты.

Структура современной экологии.

В процессе развития экологические исследования в ботанике и зоологии шли довольно специфическими путями, что и привело к искусственному и не вполне обоснованному их разделению.

В ботанике предметом экологии часто считаются только взаимоотношения растений с мёртвой седой, т.е. воздействия физико-химических факторов на отдельные виды растений. Взаимоотношения же между растениями, а, следовательно, и их сообществами рассматриваются специальной наукой – фитоценологией. Изучением отношений в животно-растительных сообществах занимается биогеоценология.

Кроме того, экологию обычно подразделяют на аутэкологию (экологию особей) и синэкологию (экологию сообществ). Однако такое подразделение не отображает специфики современной экологии, изучающей жизнь на уровнях различных биологических макросистем. Поэтому Ю. Одум, к примеру, выделяет экологию видов, экологию популяций, экологию сообществ и экологию экосистем. Н.П. Наумов предлагает три подразделения: экологию особей, экологию популяций и экологию сообществ. Г.А. Новиков, также выделяя в экологии три подразделения, первое называет экологией видов. Есть и другие мнения.

Нет необходимости подробно анализировать все существующие точки зрения относительно структуры современной экологии. Очевидно, чёткое расчленение её – задача ближайшего будущего. Важно, что в экологии объективно выделяются подразделения, изучающие органический мир на уровне особи (организма), популяции, вида, биоценоза, биогеоценоза (экосистемы) и биосферы. В связи с этим уже можно чётко выделить: аутэкологию (экология особей), демэкологию (экология популяций), эйдэкологию (экология видов) и синэкологию (экология сообществ).

Задачей аутэкологии (от греч. autos – сам) является установление пределов существования особи (организма) и тех пределов физико-химических факторов, которые организм выбирает из всего диапазона их значений. Изучение реакций организмов на воздействия факторов среды позволяет выявить не только эти пределы, но и физические, а также морфологические изменения, характерные для данных особей.

Демэкология (от греч. demos – народ) изучает естественные группировки особей одного вида, т.е. популяции – элементарные надорганизменные макросистемы. Важнейшей задачей её является выяснение условий, при которых формируются популяции, а также изучение внутрипопуляционных группировок и их взаимоотношений, организации (структуры), динамики численности популяций.

Эйдэкология (от греч. eidos – образ, вид), или экология видов, - наименее разработанное подразделение современной экологии. Вид как уровень организации живой природы, как надорганизменная биологическая макросистема еще не стал объектом экологических исследований. Это объясняется тем, что по мере развития экологии внимание и интерес исследователей с организма, т.е. с аутэкологии, переключились на популяцию – дэмэкологию, а затем на биоценоз, биогеоценоз и биосферу в целом.

Синэкология (от греч. syn – вместе), или экология сообществ (биоценология), изучает ассоциации популяций разных видов растений, животных и микроорганизмов, образующих биоценозы, пути формирования и развития последних, структуру и динамику, взаимодействие их с физико-химическими факторами среды, энергетику, продуктивность и другие особенности. Базируясь на аут-, дем-, и эйдэкологии, синэкология приобретает чётко выраженный общебиологический характер. В основе аут-, дем-, и эйдэкологических исследований лежат особь (организм), популяция и вид конкретной группы живых существ (животные, растения, микроорганизмы). Синэкологические же исследования направлены на изучение сложного многовидового комплекса взаимосвязанных организмов (биоценоз), существующего в строго определённой физико-химической среде, на рассмотрение с качественной и количественной точки их соотношения.

На базе этих направлений формируются новые: глобальная экология, которая разрабатывает проблемы биосферы в целом, и социоэкология, которая изучает проблемы взаимоотношений природы и общества. При этом границы между направлениями и разделами довольно размыты: постоянно возникают направления на стыке таких отраслей экологии, как популяционная экология и биоценология, или физиологическая и популяционная экология. Все эти направления тесно связаны с классическими отраслями биологии: ботаникой, зоологией, физиологией. При этом пренебрежение традиционными натуралистическими направлениями экологии чревато негативными явлениями и грубыми методологическими ошибками, может привести к затормаживанию развития всех остальных направлений экологии.

Методы экологических исследований.

Полевые, лабораторные и экспериментальные исследования.

Экология, как было отмечено, имеет свою специфику: объектом её исследования служат не единичные особи, а группы особей, популяции (в целом или частично) и их сообщества, т.е. биологические макросистемы. Многообразие связей, формирующихся на уровне биологических макросистем, обусловливает разнообразие методов экологических исследований.

Для эколога первостепенное значение имеют полевые исследования, т.е. изучение популяций видов и их сообществ в естественной обстановке, непосредственно в природе. При этом обычно используются методы физиологии, биохимии, анатомии, систематики и других биологических, да и не только биологических наук. Наиболее тесно экологические исследования связаны с физиологическими. Однако между ними имеется принципиальная разница. Физиология изучает функции организма и процессы, протекающие в нём, а также влияние на эти процессы различных факторов. Экология же, используя физиологические методы, рассматривает реакции организма как единого целого на констелляцию внешних факторов, т.е. на совместное воздействие этих факторов при строгом учёте сезонной цикличности жизнедеятельности организма и внутрипопуляционной разнородности.

Полевые методы позволяют установить результат влияния на организм или популяцию определённого комплекса факторов, выяснить общую картину развития и жизнедеятельности вида в конкретных условиях.

Однако наблюдения не могут дать вполне точного ответа, например, на вопрос, какой же из факторов среды определяет характер жизнедеятельности особи, вида, популяции или сообщества. На этот вопрос можно ответить только с помощью эксперимента, задачей которого является выяснение причин наблюдаемых в природе отношений. В связи с этим экологический эксперимент, как правило, носит аналитический характер. Экспериментальные методы позволяют проанализировать влияние на развитие организма отдельных факторов в искусственно созданных условиях и таким образом изучить всё разнообразие экологических механизмов, обусловливающих его нормальную жизнедеятельность.

На основе результатов аналитического эксперимента можно организовать новые полевые наблюдения или лабораторные эксперименты. Выводы, полученные в лабораторном эксперименте, требуют обязательной проверки в природе. Это даёт возможность глубже понять естественные экологические отношения популяций и сообществ.

Эксперимент в природе отличается от наблюдения тем, что организмы искусственно ставятся в условия, при которых можно строго дозировать тот или иной фактор и точнее, чем при наблюдении, оценить его влияние.

Эксперимент может носить и самостоятельный характер. Например, результаты изучения экологических связей насекомых дают возможность установить факторы, влияющие на скорость развития, плодовитость, выживаемость ряда вредителей (температура, влажность, пища).

В экологическом эксперименте трудно воспроизвести весь комплекс природных условий, но изучить влияние отдельных факторов на вид, популяцию или сообщество вполне возможно.

Примером экологических экспериментов широких масштабов могут служить исследования, проводимые при создании лесозащитных полос, при мелиоративных и различных сельскохозяйственных работах. Знание при этом конкретных экологических особенностей многих растений, животных и микроорганизмов позволяет управлять деятельностью тех или иных вредных или полезных организмов.

В современных условиях экологические исследования играют существенную роль в решении ряда теоретических и практических задач. Динамика численности организмов, сезонное развитие, расселение и акклиматизация полезных и вредных видов, прогнозы размножения и распространения – вот основные в настоящее время экологические проблемы. Разработка их требует рационального сочетания полевых, лабораторных и экспериментальных исследований, которые должны взаимно дополнять и контролировать друг друга.

Математические методы и моделирование.

При экологическом исследовании, которое обычно поводится на определённом количестве особей, изучаются природные явления во всём их разнообразии: общие закономерности, присущие макросистеме, её реакции на изменение условий существования и др. Но каждая особь, индивидуум неодинаковы, отличны друг от друга. Кроме того, выбор особи из всей популяции носит случайный характер. И лишь применение методов математической статистики даёт возможность по случайному набору различных вариантов определить достоверность тех или иных результатов (степень отклонения их от нормы, случайные отклонения или закономерности) и получить объективное представление о всей популяции.

Однако как только было установлено, что все биологические системы, в том числе и надорганизменные макросистемы, обладают способностью к саморегуляции, ограничиваться методами математической статистики стало невозможно. Поэтому в современной экологии широко применяются методы теории информации и кибернетики, тесно связанные с такими областями математики, как теория вероятности, математическая логика, дифференциальные и интегральные исчисления, теория чисел, матричная алгебра.

В последнее время широкое распространение получило моделирование биологических явлений, т.е. воспроизведение в искусственных системах различных процессов, свойственных живой природе. Так, в «модельных условиях» были осуществлены многие реакции, протекающие в растении при фотосинтезе. Примером биологических моделей может служить и аппарат искусственного кровообращения, искусственная почка, искусственные лёгкие, протезы, управляемые биотоками мышц, и др.

В различных областях биологии широко применяются так называемые живые модели. Несмотря на то что различные организмы отличаются друг от друга сложностью структуры и функции, многие биологические процессы у них протекают практически одинаково. Поэтому изучать их удобно на более простых существах. Они то и становятся живыми моделями. В качестве примера можно привести зоохлореллу, которая служит моделью для изучения обмена веществ; моделью для исследования внутриклеточных процессов являются гигантские растительные и животные клетки и т.д.

Основной задачей биологического моделирования является экспериментальная проверка гипотез относительно структуры и функции биологических систем. сущность этого метода заключается в том, что вместе с оригиналом, т.е. с какой-то реальной системой, изучается его искусственно созданное подобие – модель. В сравнении с оригиналом модель обычно упрощена, но свойства их сходны. В противном случае полученные результаты могут оказаться недостоверными, не свойственными оригиналу.

В зависимости от особенностей оригинала и задач исследования применяются самые разнообразные модели (рис. 1).

Реальные (натурные, аналоговые) модели, если таковые удаётся создать, отражают самые существенные черты оригинала. Например, аквариум может служить моделью естественного водоёма. Однако создание реальных моделей сопряжено с большими техническими трудностями, так как пока ещё не удаётся достичь точного воспроизведения оригинала.

Знаковая модель представляет собой условное отображение оригинала с помощью математических выражений или подобного описания.

Наибольшее распространение в современных экологических исследованиях получили концептуальные и математические модели и их многочисленные разновидности. Разновидности концептуальных моделей характеризуются подробным описанием системы (научный текст, схема системы, таблицы, графики и т.д.). Математические модели являются более эффективным методом изучения экологических систем, особенно при определении количественных показателей. Математические символы, например, позволяют сжато описать сложные экологические системы, а уравнения дают возможность формально определить взаимодействия различных их компонентов.

Рис 1. Классификация моделей (по В.Д. Фёдорову и Т.Г. Гильманову, 1980 г.)

ЛИТЕРАТУРА:

1. Радкевич В.А., Экология: Учебник. – 3-е изд., переработано и дополнено – Мн.: Высшая Школа, 1997 г.

2. Киселёв В.Н., Основы экологии: Учебное пособие – МН.: 1998 г.

3. Чернова Н.М., Былова А. М., Экология: Учебное пособие для студентов биологических специальностей пед. институтов – 2-е издание, переработанное – М.: Просвещение, 1988 г.

ref.repetiruem.ru

Смотрите также

• 
  Социальная структура общества реферат
• 
  Правосознание и его структура реферат
• 
  Структура реферата
• 
  Титульный лист реферата на казахском языке образец для школы
• 
  Титульный лист реферата образец для бгпу им акмуллы
• 
  Титульный лист реферата образец для школы казахстан
• 
  Как правильно пронумеровать страницы в реферате образец
• 
  Титульный лист реферата украина образец 2017
• 
  Реферат титульный лист образец беларусь колледж
• 
  Как сделать реферат на компьютере образец
• 
  Титульный лист реферата образец харьков 2017