КУРСОВА РОБОТА

з загальної екології

На тему: «Екологія як теоретико-наукова основа природоохоронної галузі »

Зміст

1. Визначення, предмет і завдання екології

2. Рівні організації живої матерії. Галузі і підрозділи екології

3. Закони, категорії і методи екології

4. Коротка історія становлення екології як науки

5. Екологія - теоретична база заходів по охороні природи

Висновок

1. Визначення, предмет і завдання екології

Вперше термін "екологія" був запропонований німецьким біологом Е. Геккелем у 1866 р. У дослівному перекладі (oikos - з грецької означає дім) екологія - це наука про "дім", тобто про природу, що оточує нас. Вона вивчає умови існування живих організмів, їхній взаємозв'язок та їхню взаємодію з довкіллям. Але наприкінці XX ст. зміст екології став дещо ширшим, та її місце в системі наук значно змінилося. Екологія виникла як суто біологічна наука, але в наш час вона трансформувалася і стала наукою про структуру та функцію природи в цілому, наукою про біосферу, наукою, що вивчає місце людини на нашій планеті, ріаукою про взаємозв'язки всього живого на нашій планеті між собою та з довкіллям.

Видатний американський вчений Ю. Одум одним з перших почав розглядати екологію не як вузьку біологічну наукову дисципліну, а як міждисциплінарну науку, що досліджує багатокомпонентні та багаторівневі складні системи у природі та суспільстві. Ця якісна зміна в розумінні екології вимагала озброєння її новими методами та зробила високо актуальною для вирішення соціальних й економічних проблем людства.

Предмет екології. Згідно сучасним уявленням про предмет екології, то це сукупність або структура зв'язків між організмами та середовищем, що їх оточує. Для ліпшого розуміння питання предмету екології, необхідно визначити місце екології серед інших біологічних наук та розглянути їх взаємозв'язки (мал. 1).

На цьому малюнку бачимо, що "пиріг" біології можна розкраяти, по горизонталі відокремлюються фундаментальні науки, по вертикалі -таксономічні підрозділи. Отже, екологія відноситься до фундаментальних розділів біології і є складовою частиною кожного з усіх таксономічних підрозділів.

Таким чином, зміст сучасної екології найкраще виділити виходячи з концепції рівнів організації живої матерії, які складають " біологічний спектр".

Основні завдання науки про довкілля:

• вивчення загального стану сучасної біосфери, умов його формування та причин змін під впливом природних і антропогенних факторів;

Фундаментальні (горизонтальні) та таксономічні (вертикальні)

підрозділи (за Ю.Одумом,1986).

• прогнозування динаміки стану біосфери в часі й просторі;

• розробка (з урахуванням основних екологічних законів) шляхів гармонізації взаємовідносин людського суспільства й природи, збереження здатності біосфери до самоочищення, саморегулювання й самовідновлення.

0 Екологія - це наука про взаємовідносини живих істот між: собою та з неорганічною природою, що їх оточує, про зв'язки в системах, яким підпорядковане існування організмів, про структуру і функціонування цих систем.

2. Рівні організації живої матерії. Галузі і підрозділи екології

На сьогоднішній день, виходячи з головних властивостей живого, в екології виділяють наступні рівні організації живої матерії: клітина - тканина - орган - організм - популяція - біоценоз - екосистема - біосфера.

Спрощений варіант розуміння рівнів організації живої матерії можна побудувати на складових вищих рівнів по відношенню до нижчих рівнів (мал. 2).

Отже, сукупність клітин, які виконують різні функції, будуть складати організм, а сукупність особин одного виду, які займають певну територію, - популяцію, сукупність популяцій - біоценоз, екосистему, сукупність екосистем планети Земля творить біосферу. Взаємодія з фізичним середовищем (енергією та речовиною) на кожному рівні обумовлює існування визначених функціональних систем. Отже, екологія вивчає системи, які вищі за організмовий рівень, тобто такі, в склад яких входять окремі групи організмів і між ними обов'язково мають виникати якісь взаємовідносини, а також взаємовідносини їх з навколишнім середовищем. Однак чітких меж між окремими рівнями організації живих систем не існує, оскільки необхідно брати до уваги і такі фактори як взаємозалежність і взаємовплив. Наприклад, окремий організм не здатен до довгого ізольованого існування за межами своєї популяції, так як і окремий орган за межами організму.

Отже, екологія досліджує явища, які займають шість рівнів організації живої природи: організму, популяції, виду, біоценозу, біогеоценозу, біосфери.

Організм. Вивчаючи особину конкретного виду, ми досліджуємо, по суті, організм. Організацією і функцією організму займається досить успішно ряд біологічних дисциплін: анатомія, систематика, фізіологія, ембріологія і частково генетика. Ставлення організмів до середовища вивчає екологія організмів.

Популяція - угруповання особин, які належать до одного виду і заселяють спільну територію. Наприклад, це й люди однієї етнічної групи, що живуть в Українських Карпатах (бойки, гуцули, лемки), поліські чорногузи, рухівські бучини, колонії форелі у верхів'ї Дністра. Кожне угруповання особин, що належить до одного виду, має окреслену генетичну структуру, яка виражена в певних морфологічних особливостях виду. Одночасно виступає екологічна структура, яка є результатом відмінності демографічного типу, наприклад, вікова структура, розроджуваність, смертність. Процеси, які відбуваються в межах популяції, пов'язані зі змінами чисельності організмів або ж із морфологічними змінами. Популяція є основною біологічною одиницею, в межах якої реалізуються процеси природного добору.

Біоценоз є найвищим щаблем організації живої природи, сталою системою разом із існуючими на певній ділянці суші або водойми організмами і створеним ними ж біоценотичним середовищем. Популяції різних видів, і пов'язані між собою різноманітними біологічними стосунками, є елементами структури цієї одиниці. В межах біоценозу відбувається кругообіг матерії й енергії, а також формування середовища життя організмів - біотопу.

Біогеоценоз (БГЦ) - сукупність рослинності, тваринного світу, мікроорганізмів і певної ділянки земної поверхні, які пов'язані між собою обміном речовин та енергії. БГЦ включає в себе певне угруповання організмів, ґрунт, ґрунтову воду і нижні шари тропосфери. Його межа визначається головним чином межею фітоценозу (рослинного угруповання).

Біосфера- оболонка Землі, яка включає частини атмосфери, гідросфери і літосфери, населені живими організмами. Верхня межа біосфери має озоновий екран, що затримує більшу частину згубних для живих істот ультрафіолетових променів, а нижня - тепловий бар'єр.

Екологію можна умовно поділити на п'ять великих підрозділів: аутекологію (екологію організмів), демекологію (екологію популяцій), синекологію (екологію угруповань), біогеоценологію та біосферологію (глобальну екологію).

Лутекологія (термін введений у 1896 р. Шретером) вивчає взаємозв'язки представників виду з оточуючим їх середовищем. Цей розділ екології займається, головним чином, визначенням меж стійкості виду і його ставленням до різних екологічних факторів. Аутекологія вивчає також вплив середовища на морфологію, фізіологію та поведінку організмів.

Демекологія (термін введений у 1963 р. Швердтфегером) описує коливання чисельності різних видів і встановлює їх причини. Цей розділ ще називають динамікою популяцій, або популяційною екологією.

Синекологія (Шретер, 1902) аналізує стосунки між особинами, що належать до різних видів даного угруповання організмів, а також між ними і оточуючим середовищем. Термін біоценологія, введений у 1918 р. Гамсом, с практично синонімом синекології. В синекології дослідження проводять в двох напрямках: статичному і динамічному.

Статичний напрям (описова синекологія) займається становленням видового складу угруповань, чисельністю, частотою виявлення виду, видовим представництвом і просторовим розміщенням.

Динамічний напрям (функціональна синекологія) обіймає два аспекти. Перший стосується розвитку угруповань і дослідження причин, які призвели до їх зміни. Другий займається обміном речовин та енергії між різними компонентами екосистеми, а також вивчає кормові ланцюги, біомасу і енергію, продуктивність біоценозів. Цей напрям ще називають кількісною синекологією.

Біогеоценологія, або екосистемологія, вивчає біогеоценотичний шар Земної кулі і, зокрема, конкретні біогеоценози (суходільні, водні), в яких взаємодіють біоценози і абіотичне середовище.

Біосферологія (глобальна екологія) вивчає біосферу як єдине планетарне ціле, з'ясовує закономірності еволюції біосфери.

Сфера екології: організми - популяції - угруповання - біогеоценози - біоми - біосфера.

3. Закони, категорії і методи екології

Екологія, як і інші науки, базується на загальнонаукових, кібернетичних, біологічних, геологічних, географічних, фізико-хімічних законах. Кращому осмисленню екології як науки допоможе навіть простий перелік законів, суміжних з екологією наукових дисциплін. В одній із останніх своїх робіт "Екологія: теорії, закони, правила, принципи і гіпотези" М.Ф. Реймерс робить науковий огляд теоретичного спадку в царині екології, наводить 250 законів, закономірностей, принципів, правил, якими користується сучасна екологічна наука.

М.Ф. Реймерс (1994), класифікуючи і узагальнюючи закони, принципи, правила, аксіоми, афоризми, метафори, догми, намагається створити певний ієрархічний блок екологічних законів. Львівські вчені С.М. Кравченко і М. В. Костицький (1992) подають їх у такому порядку:

1) закон обмеження природних ресурсів. Деякі вчені вважають сонячну енергію практично невичерпною, однак при цьому не беруть до уваги, що серйозною перепоною для її використання є біосфера, антропогенна зміна якої понад допустиму межу (за правилом -1%) може призвести до серйозних і тяжких наслідків: штучне привнесення енергії в біосферу досягло вже значень, близьких до обмежень.

Згідно із законом обмеженості (вичерпності) природних ресурсів, всі ПР кінцеві. Оскільки Земля представляє собою природно обмежене ціле, то на ній не можуть існувати нескінченні частини. Обмеженість ПР виникає або внаслідок прямої вичерпності, або внаслідок збурення середовища мешкання, яке стає непридатним для господарювання і життя людини.

Обмеженість ПР, включаючи в це поняття і природні умови розвитку людства в історичному процесі, не може не впливати на продуктивні сили суспільства, а через них і на соціальні відносини.

1. зменшення природно-ресурсного потенціалу - в межах однієї економічної системи (способу виробництва) й одного типу технології- веде до того, що природні ресурси стають щораз менше доступними і вимагають збільшення затрат праці й енергії на їх видобування та транспортування, а також відтворення, відповідно до цього закону повинен сформуватися світовий ринок ПР, або «екологічний» ринок, що в умовах глобальності впливів людства на природу не можна вважати нормальним. Існує конкурентне використання ресурсів, що торкається як всіх боків ПС, так і їх окремих компонентів; при цьому конкуренція носить переважно локально-економічний і натуральний характер. У момент наближення ПРП до суспільно неприйнятного рівня зміниться технологія і зміниться суспільна реакція, тобто сформується нова економічна система.

2. піраміди енергій - з одного трофічного рівня екологічної піраміди переходить на інші рівні не більше 10% енергії, цей закон дає змогу обчислювати необхідні земельні площі для забезпечення населення продуктами харчування тощо;

3. рівнозначності всіх умов життя - всі природні умови середовища, необхідні для життя, відіграють рівнозначну роль;

4. розвиток природної системи за рахунок навколишнього середовища -будь-яка природна система може розвиватися лише за умови використання матеріально-енергетичних та інформаційних можливостей навколишнього середовища; абсолютно ізольований саморозвиток неможливий. Із цього закону випливає декілька наслідків:

• абсолютно безвідходне виробництво неможливе;

• будь-яка високо організована біотична система, використовуючи та видозмінюючи свое життєве середовище, є потенційною загрозою для більш високоорганізованих систем (завдяки цьому в земній біосфері неможливе нове зародження життя - воно буде знищене організмами більш високо організованими, ніж: первісні форми живого);

• біосфера Землі як система розвивається не тільки за рахунок ресурсів планети, але й опосередковано, за рахунок і під впливом розвитку космічних систем;

6)системо генетичний - багато природних систем, зокрема геологічні утворення, особини, біотичні спільноти, екосистеми тощо, в індивідуальному розвитку повторюють у скороченій (в закономірно зміненій та узагальненій) формі еволюцію своєї системної структури; цей закон зумовлює необхідність урахування при управлінні природними процесами закономірного проходження ними проміжних фаз. Наприклад, вирубаний ліс не можна відновити безпосередньо. Його розвиток повинен мати декілька фаз: молодняка, жердняка, середньовікового, стиглого та перестійного лісу.

1. системоперіодичний, який, наприклад, проявляється у періодичній системі хімічних елементів чи у гомологічних рядах. Базою для створення періодичних таблиць (не лише хімічних елементів чи генетичних взаємозв'язків) служить встановлена глобальна ієрархія природних систем. Дослідження з використанням цього закону дають змогу глибше зрозуміти склад і функціонування природних систем, їх співпідпорядкованість, визначити кількісний вираз прояву іншого закону - закону оптимальності;

2. сукупності (спільної дії) природних факторів - наприклад, врожай залежить не від окремого, нехай навіть дуже важливого, фактора, а від сукупності екологічних факторів; коефіцієнт дії кожного окремого фактора в їх спільному впливові різний і може бути обчислений;

3. сукцесивного уповільнення - процеси, які відбуваються у зрілих урівноважених системах, як правило, виявляють тенденцію до уповільнення; звідси безперспективними є спроби "творити" природу господарськими заходами без виведення її системи з рівноваги чи створення якихось інших особливих умов для здійснення господарської акції. Наприклад, акліматизація нового виду культурних рослин дає спочатку ефект, далі популяційний вибух згасає, і, якщо цей вид не стає масовим шкідником, то його господарське значення різко зменшується;

10)прискорення еволюції - швидкість формоутворення з бігом геологічного часу збільшується, а середня тривалість існування видів всередині більш крупної єдності (групи) знижується, тобто високоорганізовані форми існують менше часу, ніж низькоорганізовані. Прискорення еволюції передбачає і більш швидке зникнення видів, їх вимирання, яке відбувається повільнішими темпами ніж формоутворення, внаслідок чого кількість видів у біосфері в процесі еволюції зростає. Протилежний процес - наростання темпів винищення окремих видів тварин і рослин пов'язаний із антропогенним впливом, а не з дією зазначеного вище закону;