Краткая история экологии

ЛЕКЦИЯ 1

Краткая история экологии. Определение и содержание

         Истоки экологии, как науки о живых существах, их взаимозависимости и условиях обитания, уходят в далекое прошлое и связаны с необходимостью, на самых ранних этапах становления и развития человеческих обществ добывать себе в пищу растения и животных. Было необходимо знать, как вы глядят, где и когда созревают съедобные плоды, корни и стебли растений, где лежат пути миграции диких животных, когда и где они воспроизводят потомство. Первичные знания такого рода находили отражение в произведениях Гиппократа, Аристотеля, других ученых философов древнего мира.

Термин экология (экос - дом, логос - учение, гр.) в науку ввел немецкий биолог Эрнест Геккель в 1866 г. в работе «Всеобщая морфология».

         Экология — это наука о взаимоотношениях живых существ между собой и с окружающей их неживой природой. Т.е., экология одновременно изучает неживую природу ( оikos  — дом) и жйвую природу, между которыми существует неразрывная связь. Кроме того, экология классифицируется по конкретным объектам и средам исследования. Выделяют экологию человека, животных, растений и микроорганизмов. В свою очередь эти группы можно исследовать на уровне особи или сообщества, а можно в воде, почве или атмосфере, в земных условиях или космических.
         Живые организмы обитают в условиях тропической, умеренной и полярной зон, а также в естественных, измененных или антропогенных (созданных человеком) системах, кроме этого можно учитывать загрязненность или незагрязненность среды. Экология как наука основана на разных отраслях биологии (физиология, генетика, биофизика), связана с другими науками (физика, химия, математика, география, геология), использует их методы и термины.
В связи с этим появились в последние годы понятия"географическая экология", "химическая экология", "математическая экология", "космическая экология", и "экология человека".
         Взаимоотношениями человека и машины в условиях промышленных предприятий занимается охрана труда. Задачи экологии как учебной дисциплины в техническом вузе гораздо уже. В процессе профессиональной деятельности будущий специалист инженер неизбежно будет влиять на окружающую среду и живущие в ней живые организмы.
Следовательно, от того, насколько он понимает и владеет законами природы и ее структурой, будет зависеть устранение негативных последствий производства, в котором он работает.

В настоящее время под экологией понимается область знаний, рассматривающая совокупность природных объектов, явлений и процессов, по отношению к объекту или субъекту, принимаемому за центральный объект этой совокупности. Центральным объектом может быть какой либо вид растения или животного, популяция (сообщество организмов одного вида, обитающих в пределах единого ареала) или человек, оказывающий воздействие на природу несравнимо большее, чем любой другой вид или популяция, или какое то производство.

         Современная экология представляет собой значительный цикл знаний, вобравшей в себя разделы различных наук. В том числе биологии, географии, геологии, химии, физики, социологии, психологии, культурологии, экономики, педагогики и технических наук. Отсюда вытекает многообразие объектов, методов и средств экологических исследований, многие из которых оказываются заимствованы из смежных областей знаний.

Следовательно, предметом экологии являются системы надорганизменного уровня – популяционные, экологические (экосистемы) и биосфера.

Кроме того, современная экология не только изучает законы функционирования природных и техногенных систем, но  ищет пути гармонического взаимоотношения природы и общества, от характера которого зависит здоровье людей их экономическое процветание и сохранение человека как биологического вида. Решение экологических проблем требует огромной работы во всех областях науки и техники. Поэтому идеи и проблемы экологии  всемерно проникают в другие научные дисциплины и внедряются в общественное развитие. Этот процесс называется экологизацией. Существуют разные определения термина  экология, которые в сущности показывают различные направления её развития:

Рекомендуемые материалы

1) одна из биологических наук, изучающая живые системы в их взаимодействии со средой обитания;

2) комплексная наука, синтезирующая данные естественных и общественных наук о природе и взаимодействии общества и природы;

З) особый общенаучный подход к исследованию проблем взаимодействия организмов, биосистем и среды (экологический подход);

4) совокупность научных и практических проблем взаимоотношений человека и природы (экологические проблемы).

5) наука, изучающая общие законы функционирования экосистем раз личного порядка.

         В последние десятилетия экология фактически вышла за рамки только биологии и переживает колоссальное развитие в различных направлениях.  Аналогичное бурное развитие происходит с  информатикой, которая   тоже вышла за рамки только одной науки - математики.

         Таким образом, задачи экологии применительно к деятельности инженера промышленного производства или проектно-конструкторского предприятия следующие:

 1) Оптимизация технологических, и конструкторских решений, исходя из минимального ущерба окружающей среде.

 2) Прогнозирование и оценка возможных отрицательных последствий действующих и проектируемых предприятий на окружающую среду.

3) Своевременное выявление и корректировка технологических процессов, наносящих ущерб окружающей среде.

4) Создание систем переработки отходов промышленности.

Строение биосферы. Живое, косное и биокосное вещество.

         Учение Вернадского о биосфере.

         Основоположник современного учения - русский ученый Вернадский Владимир Иванович (1863 -1945 гг.). Суть этого учения: биосфера - это качественно своеобразная оболочка Земли, развитие которой в значительной мере определяется деятельностью живых организмов. Элементы неживой природы связаны воедино с помощью живых организмов. Перед современным обществом стоит задача сохранить природные богатства сегодня и предупредить отрицательные последствия в будущем. Для этого необходимо изучить многообразные процессы, постоянно протекающие в природе. Основой является учение о биосфере Земли.

         Биосфера (био - жизнь) - часть Земли, в которой развивается жизнь организмов, населяющих поверхность ' суши, нижние слои атмосферы, и гидросферу.

Биосфера или экосфера- это сумма экосистем, включающая все живые организмы, взаимосвязанные с физической средой Земли.

Таким образом, биосфера включает в себя:

 1) Живые организмы (растения, животные, микроорганизмы).

 2) Тропосфера (нижний слой атмосферы).

3) Гидросфера (океаны, моря, реки и т.д.).

4) Литосфера (верхняя часть земной коры).

Биосфера представляет собой результат взаимодействия живой и неживой природы. Возраст биосферы приблизительно 4млрд. лет. Термин "биосфера" введен в 1875г. австрийским геологом Зюссом. 

         Основным объектом исследования экологии являются экосистемы. Самой крупной в иерархии экосистем является биосфера. Биосфера (или экосфера) - эта сумма экосистем, включающая  все живые организмы, взаимосвязанные с физической средой Земли.

         Нижняя часть биосферы располагается  вглубь на 3 км на суше и на 2 км ниже дна океана. Верхняя граница - озоновый слой, выше которого УФ излучения солнца исключают органическую жизнь. Основой органической жизни является углерод (С). Решающее значение в истории образования биосферы имело появление на Земле растений, которые в процессе фотосинтеза синтезируют органические вещества из углерода, водорода и кислорода под действием солнечного света. В результате фотосинтеза ежегодно образуется 100 млрд. тонн органического вещества. Именно благодаря растениям на Земле получили развитие различные виды животных, и осуществляется обмен веществом и энергией между живой и неживой природой. Основой динамического равновесия и устойчивости биосферы являются кругооборот веществ и превращение энергии.

         Вернадский выделяет в биосфере глубоко отличные и в то же время генетически связанные части:

1) Живое вещество - живые организмы.

2) Биогенное вещество - продукты жизнедеятельности живых организмов (каменный уголь, нефть и т.п.).

3) Косное вещество - горные породы (минералы, глины...).

4) Биокосное вещество - продукты распада и переработки горных и осадочных пород живыми организмами (почвы, ил, природные воды).

5) Радиоактивные вещества, получающиеся в результате распада радиоактивных элементов (радий, уран, торий и т.д.).

 6) Рассеянные атомы (химические элементы), находящиеся в земной коре в рассеянном состоянии.

7) Вещество космического происхождения - метеориты, протоны, нейтроны, электроны.

Вся совокупность тел  живых организмов химически едина, вне зависимости от их  систематической принадлежности и называется  живым веществом  (закон  физико-химического единства живого вещества В.И. Вернадского). Живое вещество - это совокупность и биомасса живых организмов в биосфере. Живое вещество нашей планеты существует в виде огромного множества организмов разнообразных форм и размеров. Масса живого вещества сравнительно мала и оценивается величиной (2,4 – 3,6) 10¹²т в сухом весе. Если её распределить по поверхности планеты, то получится слой в 1,5 см. По Вернадскому это  «пленка жизни», составляющая 10^-6 массы других оболочек Земли и  являющейся «одной из самых могущественных геохимических сил нашей планеты». На протяжении органической эволюции живые организмы тысячекратно пропустили через свои органы, ткани, клетки, кровь всю атмосферу, весь объем мирового океана и огромную массу минеральных веществ. Эту геологическую роль живого вещества можно представить себе по месторождениям угля, нефти, карбонатных пород.

Вернадский В.И. разработал три биогеохимических принципа:

1. Биогенная  миграция атомов химических элементов в биосфере всегда стремится к максимальному своему проявлению.

2.Эволюция видов в ходе  геологического времени,  приводящая к созданию устойчивых  в биосфере форм жизни, идет в направлении,  усиливающем биологическую миграцию атомов.

3.Живое вещество находится непрерывном  химическом обмене с космической средой, его окружающей, и создается и поддерживается на нашей планете энергией Солнца.

 В настоящее время на Земле существует более 2 млн. видов организмов , из них 0,5 - растения, 1,5 - растения и микроорганизмы (из них 1 млн. насекомых).

 В процессе развития биосферы выделяют 3 этапа :

1) Биосфера, где человек воздействовал на природу незначительно. (Возраст человечества примерно 1,5 млн. лет).

2) Биотехносфера. Современная биосфера - это результат длительной эволюции органического мира и неживой природы.
Человеческое общество - это один из этапов развития жизни на Земле. Деятельность человека следует рассматривать как составную часть биосферы.
Техника - это качественно новый этап ее развития. Возникает вопрос - каким путем пойдет развитие человека и биосферы в будущем, какими средствами избежать необратимых последствий в природе. Предотвратить изменения невозможно. Очевидно , что следует научиться управлять процессами между человеком и природой так , чтобы они были взаимовыгодны.

 3) Ноосфера - сфера разума. Это понятие ввел французский математик и философ Ле- Руа в 1927 году, а обосновал Вернадский в 1944 г. Это высшая стадия развития биосферы, когда разумная деятельность человека становится главным, определяющим фактором развития. В ноосфере человек становится крупной геологической силой, он перестраивает своим трудом и мыслью область своей жизни. Человек неразрывно связан с биосферой, уйти из нее не может.
Его существование - есть функция биосферы, которую он неизбежно изменяет.

         Учение о биосфере - это обширная область знания о функционировании и развитии биосферы, включающая в себя  ряд научных направлений естественного и общественного профилей. Учение о биосфере включает в себя общую экологию, которая состоит из четырех основных разделов: биоэкологии, геоэкологии, экологии человека и прикладной экологии, взаимосвязь которых отражена следующей схемой.