Лекция введение в экологию
жүктеу/скачать 145.85 Kb.
|
- Бұл бет үшін навигация:
- 1. ПОНЯТИЕ ОБ ЭКОЛОГИИ И ЭКОСИСТЕМАХ
- 2. Уровни организации живой материи. Объекты и предметы изучения уровней ОЖМ соответствующими науками.
- 3. Аутэкология и синэкология
- 4. Структура системы экологических наук.
- 5. КЛАССИФИКАЦИИ ОБЩЕЙ ЭКОЛОГИИ
Лекция 1. ВВЕДЕНИЕ В ЭКОЛОГИЮСписок литературы Одум Ю. Основы экологии / Пер. с англ. М.: Мир, 1975. 740 с. Радкевич В.А. Экология. Минск: Вышэйшая школа, 1998. 159 с. Степановских А.С. Общая экология: Учебник для вузов. М.: ЮНИТИ, 2001. 510 с. Шилов И.А. Экология. М.: Высшая школа, 2003. 512 с. Бигон М., Харпер Дж., Таунсенд К. Экология. Особи, популяции и сообщества / Пер. с англ. М.: Мир, 1989. В 2-х томах. Вопросы: 1. Понятие об экологии и экосистемах 2. Уровни организации живой материи, объекты и предметы их изучения. 3. Аутэкология и синэкология. 4. Структура системы экологических наук. 5. Классификации общей экологии. 1. ПОНЯТИЕ ОБ ЭКОЛОГИИ И ЭКОСИСТЕМАХЭкология изначально возникла как наука о среде обитания живых организмов: растений, животных (в том числе и человека), грибов, бактерий и вирусов. Слово «экология» образовано от греческого слова «ойкос» - дом, жилище. Долгое время - до 30-х годов ХХ столетия экология была представлена разными частными экологическими дисциплинами: экологией растений, экологией животных, экологией грибов и т.д. Эти дисциплины формировались в рамках соответствующих таксономических разделов биологии - ботаники, зоологии, микологии и др., как подразделения этих наук. По мере накопления знаний о взаимодействии живых организмов со средой обитания исследователи поняли, что на Земле существуют своеобразные системы, состоящие из живых организмов и неживого вещества. И поняли, что компоненты этих систем взаимодействуют и взаимозависимы, причем упорядоченно, образуя единое целое. Они были названы экосистемами. Экосистемы всюду вокруг нас. Там, где есть жизнь, там есть и экосистемы: и в океане на дне глубоких морских желобов, и в атмосфере на высоте нескольких десятков километров, и в пещерах, куда никогда не проникает свет, и на поверхности ледников в Арктике и Антарктиде. Микрофлора и содержимое желудка человека – тоже своеобразная экосистема. Самая большая экосистема – биосфера, или экосфера, Земли. Она включает всю совокупность живых организмов планеты, взаимодействующих с неживой природой, и через нее проходит энергия Солнца, обеспечивая устойчивое равновесие биосферы. Не все свойства экосистем можно охарактеризовать, изучая лишь их отдельные компоненты (высшие растения, животных, грибы, бактерии). Только изучая все составляющие биоты в совокупности и с учетом средообразующих факторов можно получить полные и объективные сведения об экосистемах разного ранга. 2. Уровни организации живой материи. Объекты и предметы изучения уровней ОЖМ соответствующими науками.Чтобы лучше понять содержание экологии, следует рассмотреть концепцию уровней организации жизни (биологический спектр). Все уровни живой материи можно представить в виде иерархической схемы (по Ю. Одуму, 1975):
1) Генный, или молекулярный уровень. Именно с него начинают проявляться свойства живого вещества. Его системы представляют собой активные крупные молекулы – липиды, белки, углеводы, нуклеиновые кислоты, в которых идут процессы обмена веществ, связанные с фото- и хемосинтезом, формируются ДНК и РНК, отвечающие за наследственность. Предметом изучения на этом уровне являются законы передачи наследственности, изучает их наука ГЕНЕТИКА. 2) Клеточный уровень. Молекулы объединяются в клетки, и только тогда в них формируются вещества, необходимые для жизнедеятельности органов и организмов. Предметом изучения на клеточном уровне служат законы превращения вещества и энергии внутри клеток. Эти законы изучает наука – ЦИТОЛОГИЯ. Молекулы и клетки сами по себе, вне органа, вне организма существовать и функционировать не могут. На схеме не указан тканевый уровень – на этом уровне однородные, одинакового происхождения клетки, взаимодействуя между собой, образуют ткани, изучением которых занимается ГИСТОЛОГИЯ.
На этом уровне изучаются системы разных органов: побеговые (стебли, листовые почки, листья – вегетативные органы) и генеративные (цветки и их части, соцветия, плоды, споры и спороносные побеги – у растений), системы органов дыхания, пищеварения, размножения – у животных. Изучают эти системы БИОМОРФОЛОГИЯ и АНАТОМИЯ. 4) Организменный – первый, самый низший уровень из изучаемых общей экологией. В организме взаимодействие систем органов сводится в единую систему индивидуального организма. Отличие этого уровня от предыдущих - организм может существовать самостоятельно! Предметом изучения на этом уровне служат жизненные циклы отдельных особей, законы образования фенотипов и генотипов. Науки – ФИЗИОЛОГИЯ, АНАТОМИЯ, ЗООЛОГИЯ, ЭВОЛЮЦИОННОЕ УЧЕНИЕ и др. 5) Популяционно-видовой – промежуточный между «организменным» и следующими уровнями, которые называются «надорганизменными». Любой вид растений, животных приспосабливается к внешней среде, не как сумма отдельных особей-организмов, а как единое функциональное целое – популяция. На данном уровне изучаются законы сохранения популяцией и ее видом генотипических признаков. Науки – СИСТЕМАТИКА, ПОПУЛЯЦИОННАЯ БИОЛОГИЯ и ЭКОЛОГИЯ РАСТЕНИЙ, ЖИВОТНЫХ. 6) Экосистемный, биогеоценотический – первый надорганизменный уровень. На этом уровне объектами изучения являются экосистемы. Предмет изучения – взаимоотношения популяций, группировок, организмов внутри экосистемы, т.е. на конкретном участке с однородными условиями среды, и между смежными экосистемами, и обязательно с учетом изменений, которые вносит в естественную среду деятельность человека (Всеволод Анатол. Радкевич, 1998:7) Изучаются строение сообществ, первичная продуктивность, круговороты веществ (углерода, кислорода, фосфора, воды и пр.) в пределах биогеоценоза. Науки – ФИТОЦЕНОЛОГИЯ, БИОГЕОЦЕНОЛОГИЯ, ОБЩАЯ ЭКОЛОГИЯ. 7) Биосферный – тоже надорганизменный, самый высокий уровень организации живой материи. Предмет изучения – взаимоотношения между собой макроэкосистем: биогеоценозов и биомов (лес-степь, лес-болото, лес-тундра и др.). Изучаются закон круговорота веществ, энергии в глобальном аспекте. Науки – ОБЩАЯ ЭКОЛОГИЯ и МЕГАЭКОЛОГИЯ. Между уровнями биологического спектра нет резких разрывов. Все они взаимозависимы один от другого – невозможно даже представить существование генов вне клеток, клеток вне органов, органов вне организмов, экосистем без организмов. Поэтому при изучении более высоких уровней организации живой материи используются и характеристики низших уровней. 3. Аутэкология и синэкологияВ зависимости от того, какой уровень организации экосистем изучается, экология подразделяется на отрасли: аутэкологию и синэкологию. Аутэкология изучает жизненные циклы и отношение к факторам среды отдельных особей (организмов) или видов. Цель ее заключается в том, чтобы выявить характер приспособления их к жизни в конкретном сообществе, их роль в экосистеме. Некоторые ученые (Радкевич, 1997) считают, что аутэкология изучает взаимоотношение с внешней средой только отдельных особей, а взаимоотношения со средой совокупности особей одного вида в одном сообществе изучает демэкология, взаимоотношения видов – эйдэкология. Синэкология, она же биоценология, она же и общая экология, изучает не отдельные организмы и виды, а комплексы видов в сообществах (ценопопуляции), т.е. экосистемы. Она базируется на аутэкологии, но ей присущ общебиологический характер, поскольку ее исследования направлены на выявление законов совместного сосуществования многовидовых взаимоупорядоченных экосистем, существующих в строго определенной физико-химической среде. Жизнедеятельность экосистем чрезвычайно сложна. Для многих экосистем характерен высокий уровень организации, способность к поддержанию своего состояния при всевозможных возмущениях. Живое и неживое вещество в экосистемах структурировано, т.е. упорядочено, имеет строго определенную структуру, но при этом оно охвачено бесчисленными превращениями или процессами. Какие это процессы? 1) Автотрофными и хемотрофными организмами захватываются из внешней среды атомы многих химических элементов (углерод, водород, кислород, сера, фосфор, калий, кальций, магний, железо, медь и др.) и энергия, 2) … которые затем используются другими организмами: консументами (потребители растительной массы) и грибами, 3) … потом, по мере гибели организмов-продуцентов, грибов и консументов, переходят к организмам-редуцентам, 4) … разлагающим мертвое органическое вещество и возвращающим составляющие это вещество атомы во внешнюю среду. При этом энергия химических связей организмов-продуцентов и организмов-хемосинтетиков частично используется консументами, грибами и редуцентами, а частично высвобождается во внешнюю среду в виде тепла, в виде образующихся при выделении растениями в атмосферу окислов кислорода. Или консервируются в виде химических связей сложных органических веществ, накапливающихся в почве (гумус) и литосфере (торф, бурые и каменные угли). Все процессы идут непрерывно, подчиняясь своим законам. На природные процессы накладываются антропогенные. Последние, как правило, сказываются негативно на функционировании экосистем. Использование природных богатств ведется, к сожалению, при полном игнорировании законов природы, незнании их. Отсюда проблема свалок, загрязнения воздуха и воды, недостаток питьевой воды и многое другое. 4. Структура системы экологических наук.Как же соотносятся между собой все экологические науки? Как экосистемы образованы разными группами организмов, так и экология характеризуется сложной структурой, подразделяясь на множество направлений в свою очередь, состоящих из частных и комплексных наук (рис. 1). Ч  астные науки: экология растений, экология животных, микробиология, генетика, этология, экология человека и др. Для частных наук наиважнейшей единицей является организм или совокупность организмов одного вида.
Комплексные науки: геоботаника, лесоведение, почвоведение, ландшафтоведение, гидробиология, биоценология, океанология и др. Для комплексных наук наиважнейшей единицей являются конкретные среды обитания (почва, лес, вода) и взаимоотношения живых организмов с этими условиями. Общие науки: биогеография, биогеоценология, общая биология, общая экология, тесно связаны со всеми частными и комплексными науками, но они не есть их простая сумма. Если частные «экологии» всесторонне изучают конкретные объекты органического мира («все об одном»), то общая экология – весь органический мир в одном направлении («немного обо всем»). Для нее наиважнейшей единицей является – экосистема ранга биогеоценоза, т.е. вся совокупность видов, слагающих биоценоз, и вся совокупность факторов среды, определяющих существование данного биоценоза с учетом неизбежного антропогенного воздействия, а наименьшей единицей – организм или вид. Сначала появились многие частные экологические дисциплины, гораздо позже – комплексные. Общая же экология формируется только сегодня она "подпитывается" всеми частными и переживает самый настоящий бум популярности. Почему?
Необходимо изучить закономерности совместного существования организмов в любой среде и в любой ситуации для того, чтобы предсказать ход развития экосистем, степень их устойчивости к разрушающим факторам и способность к самовосстановлению при воздействии последних. И не только предсказать, но и убедить специалистов, имеющих отношение к эксплуатации природных ресурсов, в необходимости учета этих закономерностей с тем, чтобы предупредить истощение и полное разрушение природных сообществ. Это и есть главная задача экологов. Поэтому столь актуально развитие науки 5. КЛАССИФИКАЦИИ ОБЩЕЙ ЭКОЛОГИИЧтобы вскрыть законы взаимоотношений составных частей экосистем в экологии, как и в любой другой биологической науке, целесообразно провести классифицирование, т.е. сгруппировать по определенным принципам отрасли и дисциплины. Американский эколог Р. Рифлекс сравнивает классификационные системы с шипами на ботинках, альпенштоками и крюками у альпинистов, помогающими взобраться на вершину горы. Какие же направления выделяются в экологии? По размерам объектов изучения в экологии всеми исследователями выделяются: • аутэкология (особи, организм и их среда), • демэкология, или популяционная экология (популяция и ее среда), • синэкология (биоценоз, экосистема и их среда), • географическая экология (крупные геосистемы, географические процессы с участием живых систем их среды), • глобальная экология, или мегаэкология (биосфера) Указанные подразделения объективно отражают организацию проведения исследований на различных уровнях биологического спектра. Последние две отрасли слишком молодые и их названия еще не устоялись (мегаэкология, панэкология, биосферология).
1. По отношению к предметам изучения: • экология микроорганизмов, • экология грибов, • экология растений,• экология животных,• экология человека. 2. По отношению к условиям среды обитания: • экология почв, почвоведение • экология атмосферы • экология гидросферы • экология литосферы • космическая экология
3. По отношению к типу растительного покрова: • лесная экология • экология степей • экология пустынь, • экология тундр и т.д. 4. По отношению к ландшафтному (географическому) положению: • экология гор,• экология островов, • экология океанов и т.д. 5. По отношению к фактору времени: • палеоэкология, • археоэкология,• историческая экология, и др. 6. По отношению к Человеку – экология ноосферы, или социальная экология. Проблемы взаимоотношений природы и Человека с каждым годом становятся все более актуальными, что и привело к формированию социальной экологии. Ее проблемы выходят за рамки экологии, как биологической науки, и наряду с экосистемным подходом включают экономическо-хозяйственный, социальный, политический аспекты. Они представлены многочисленными "экологиями": • радиационная экология, • химическая экология, • промысловая экология, • инженерная экология, • экология города, видеоэкология, • сельскохозяйственная экология, • прикладная экология, • экология и медицина, • экология и культура, • экология и право, • экология и политика, • экологическое образование и др. Первый раздел классификации А.С. Степановских, за исключением «экологии человека», аналогичен разделу «Биоэкология», последний – седьмой, разделу «Человек и природа», а остальные – разделу «Экосистемы и земные сферы» нижеследующей классификации Ю. Одума и В.А. Радкевича. II. Классификация Юджина Одума и В.А. Радкевича менее детальна, чем у А.А. Степановских. Они выделяют в экологии 3 основных блока или направления: 1) биоэкология, 2) экосистемы и земные сферы, 3) Человек и природа. 1. Биоэкология – самое раннее направление, положения его являются фундаментальными для остальных направлений. Основу биоэкологии составляют экологии систематических, или таксономических, отделов органического мира: • экология микроорганизмов • экология грибов • экология растений Последние три, в свою очередь, делятся на более мелкие. 2. Экосистемы и земные сферы – самое обширное направление, в нем рассматриваются связи между живыми материями и неживыми (абиотическими) факторами, связи между организмами и сообществами в составе основных биомов (совокупности сообществ (экосистем) природных зон) суши и Мирового океана. В этот блок входят: • лесная экология • экология степей • экология пустынь • экология тундр • экология почв • экология атмосферы • экология гидросферы • экология литосферы • космическая экология • экология гор • экология островов • экология океанов и др. 3. Человек и природа – сюда входят науки, изучающие взаимосвязь и взаимодействие человека со средой обитания, и прикладная экология человека с целью связать разработки по вышеуказанным двум разделам с практическими проблемами: • инженерная экология • химическая экология • промысловая экология • сельскохозяйственная экология • экология города • экология и медицина • экология и культура • экология и право • экология и политика • экологическое образ-ние и др. III. И.А. Шилов выделяет 5 направлений. 1. Ландшафтная экология – одно из наиболее ранних направлений. Изучает приспособление организмов к географической среде, формирование биоценозов различных ландшафтов, их влияние на среду обитания. Имеет исключительно высокое прикладное значение, т.к. физико-географическими условиями определяются набор видов и основные законы формирования и жизни сообществ. 2. Функциональная, или физиологическая экология – исследует механизмы, с помощью которых осуществляется адаптация (приспособление) биологических систем разного уровня к изменению условий среды. Большинство адаптивных механизмов имеют физиологическую природу и изучение важно для решения многих проблем, например при интродукции растений, в медицине, для контроля численности диких животных и др. 3. Количественная экология изучает продуктивность и структуру разных экосистем, их динамику. Ее данные являются основой для математического моделирования биогеоценотических процессов, или теоретической экологии. Необходима для разработки природоохранных мероприятий, построения экологических прогнозов, профилактики эпидемий и т.д. 4. Эволюционная экология выявляет экологические закономерности эволюционного процесса, пути и формы становления видовых адаптаций, позволяет реконструировать экосистемы прошлого Земли (палеоэкология) и роль человека в их преобразовании (археоэкология). 5. Социальная экология изучает процессы, протекающие на уровне ноосферы. С возникновением новых проблем возникли и новые частные науки (социология, радиационная экология, экологическое образование, инженерная экология, космическая экология и др.). Особое положение занимает экология человека, изучающая современное положение современного человечества в глобальных экосистемах. жүктеу/скачать 145.85 Kb. Достарыңызбен бөлісу:
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
ены