1.Экология как наука, ее содержание. Предмет исследования и основные задачи экологии.
Дисциплина "Экология"- это естественнонаучная дисциплина, изучающая взаимоотношения живых организмов и образуемых ими сообществ между собой и окружающей средой и освещающая принципы и методы защиты биосферы от негативных антропогенных воздействий.
Дисциплина "Экология" является базовой (подстилающей) дисциплиной многих обще профессиональных. Она базируется на достижениях биологии, химии, геохимии, физики, математики, гигиены, экономики и ряда технических наук.
Предметом ее изучения являются естественнонаучные, материально-технические, правовые и организационные методы и средства воздействия общества на состояние ОПС с целью ее сохранения.
Цель реализуются решением следующих задач: 1)Изучение важнейших научных концепций экологии и методов и средств защиты компонентов биосферы. 2) приобретение навыков оценки, учета и прогнозирования экологических последствий технических решений. 3) выработка умения правильно применять зкобиозащитную технику и технологию, разрабатывать и обеспечивать необходимый комплекс мероприятий по предотвращению отрицательного воздействия различных объектов экономики на ОПС и в целом биосферу.
Научное содержание дисциплины "Экология" - это учение о биосфере и взаимоотношениях живых организмов и образуемых ими сообществ со средой их обитания, общества и природы. В дисциплине рассматриваются как важнейшие научные концепции экологии, учение о биосфере и взаимодействие человека с ОПС, так и современные экологические проблемы глобального и регионального характера в биосфере и ее охраны, комплекс вопросов по защите и/или охране атмосферы, водной среды, почв, земель, флоры, фауны и недр от загрязнений, основы экономики природопользования и экологического права.
Таким образом, дисциплина "Экология" освещает современные пути обеспечения экологической безопасности (ЭБ) человека, растительного и животного мира при взаимодействии общества с природой.
2. История развития экологии как науки. Место экологии среди других наук.
Основная часть экологии – общая экология – биологическая наука, изучающая общие закономерности взаимоотношения любых живых организмов и среды, включая человека как биологический вид. В составе общей экологии разделяют: АУТОЭКОЛОГИЯ (организм-среда), СИНЭКОЛОГИЯ (сообщество-среда) изучает сообщества живых организмов и их взаимоотношения со средой, ПОПУЛЯЦИОННАЯ экология (популяция-среда) изучает структуру и динамику популяций отдельных видов. По конкретным объектам и средам: экология животных, растений, микроорганизмов. Современная экология в связи с усилением воздействия человеческого общества на окружающую среду является сложной междисциплинарной наукой, изучающей сложные проблемы взаимодействия с окружающей природной средой. Сложность, актуальность и многогранность этой проблемы вызвана обострением экологической обстановки на нашей планете и привела к экологизации многих технических и гуманитарных наук. Появились науки – инженерная экология, космическая экология, сельскохозяйственная экология. Инженерная экология изучает принципы создания новых экологических технологий. С-х экология занимается возможностью сохранения почв, вод, атмосферы. Математическая экология занимается процессами в биосфере. Городская экология – о процессах в городе. Социальная экология занимается изучением природы человеческого общества. Теоретическая и прикладная экология: прикладная - разрушение биосферы человеком, способы предотвращения этого. Разработка принципов рационального природопользования.
ИСТОРИЯ: Термин экологии был введен в 1866 году Эрнстом Геккелем.
(1) человечество интересуется природной окружающей средой (2) во 2-ой половине 20-го века экологизация науки.
6. Понятие и определение экологического фактора. Классификация экологических факторов.
Экологические факторы – любой элемент среды, способный оказывать прямое или косвенное воздействия на живые организмы, хотя бы на протяжении одной из фаз их индивидуального развития. Среда – часть природы, окружающая живые организмы и оказывающая на них прямое влияние или косвенное воздействие – воздух, вода, почва (гумус – плодородный слой, содержащий остатки живых организмов – слагается из детрита, т.е. мертвого органического вещества). Детрит разлагается от нескольких до миллионов лет. ДЕТРИТ – опад листьев (разлагается 2-3 года), стволы деревьев (10-15 лет), гумус (сотни лет), сапропель (морские остатки), торф (тысячи лет), нефть (миллионы лет). Условия жизни – совокупность необходимых для организмов элементов среды, с котороми они находятся в неразрывном единстве и без которых существовать не могут. Абиотические факторы – факторы неживой природы. Экологические факторы – абиотические (климатические, почвенные, факторы водной среды, факторы рельефа (топографические, ораграфические), огонь (пожары)), факторы питания, биотические факторы (живой природы) – фитогенные (растения), зоогенные, микробогенные.
7. Общие закономерности действия экологических факторов. Лимитирующие факторы.
Факторы делятся на прямодействующие и косвеннодействующие. Каждый экологический фактор необходим для организма. ЗАКОН НЕЗАВИСИМОСТИ экологических факторов Вильямса: не один экологический фактор не может быть полностью заменен другим, тем не менее есть ведущие (необходимые) и второстепенные (сопутствующие).
В природе существует смена ведущих факторов. Степень важности экологических факторов зависит от среды обитания. На Земле 4 среды обитания: вода, наземно-воздушная, почвенная и тело живых организмов. В водной среде главный фактор кислород, растворенный в воде (не меньше 5 мг/л). Обитатели водной среды – гидробиоты. В наземно-воздушной главный фактор – температура. В почвенной среде – кислород, химический состав. В живых организмах – обилие пищи. ТОЛИРАНТНОСТЬ – способность живых организмов выдерживать условия жизни.
Кривая толирантности: 1- зона гибели, 2 – зона стресса, 3 – зона нормальной жизнедеятельности – зона оптиума. Точки минимума и максимума значений факторов называются точками ПЕССИУМА – предельно устойчивые, ниже и
выше организм не может существовать.
Закон МИНИМУМА установил Ю. Либих: вещество, находящееся в минимуме управляется урожай растительности и определяется величина и устойчивость урожая во времени. Позже американский ученый Шелфорд в начале 20го века показал, что не только недостаток, но и избыток вещества влияют на жизнедеятельность организмов и сформулировал закон ТОЛЕРАНТНОСТИ: отсутствие или невозможность процветания определяется недостатком или избытком любого фактора, уровень которого может оказаться близким в пределах устойчивости или выносливости, т.е. в пределах толерантности.
На рисунке по отношению к свету – 1 – стенотервные виды,
2 – эвритерные виды.
Все факторы взаимосвязаны и действуют комплексом.
По Шелфорду факторы, присутствующие как в избытке, так и в недостатке по отношению к оптимуму называются лимитирующими или ограничивающими. Закон ЛИМИТИРУЮЩЕГО фактора: в комплексе факторов сильнее действует тот, который близок к пределу выносливости.
АДАПТАЦИЯ – однонаправленное приспособление организмов к экологическим факторам. АДАПТАЦИИ – эволюционно выработанные и наследственно закрепленные особенности живых организмов, обеспечивающие нормальную жизнедеятельность в условиях динамических экологических факторов. Адаптации бывают морфологическими (морфо – форма), физиологическими (меняются физиологические процессы), поведенческие (запугивание, затаивание). Адаптации всегда возникают под воздействием 3х факторов – изменчивость, наследственность, естественный отбор. Источник адаптации – мутации (генетические изменения).
10. Вещество биосферы: живое, косное, биогенное, биокосное
Создателем учения о биосфере стал Владимир Иванович Вернадский (1863-1945), один из последних великих ученых-энциклопедистов. Он предсказал овладение человеком ядерной энергией, освоение космоса и создал учение о биосфере (1926 г.). В своей последней монографии, опубликованной в 1965 г., им была выдвинута концепция ноосферы.
Основная мысль В.И. Вернадского заключалась в том, что жизнь является важнейшей движущей силой эволюции Земли. Он отмечал, что на земной поверхности нет химической силы, более постоянно действующей, а поэтому и более могущественной по своим конечным последствиям, чем живые организмы, взятые в целом. Образование биосферы явилось продуктом длительных превращений вещества и энергии в ходе геологического развития Земли. В.И. Вернадский различал 4 основных компонента биосферы:
Первым из них является живое вещество, т.е. совокупность живых организмов. Они обеспечивают непрерывный круговорот неорганической материи, определяя, в конечном счете, состав и характеристики газообразной, жидкой и твердой поверхностной оболочки Земли (соответственно, атмосферы, гидросферы и литосферы). Особенно наглядна роль живого вещества в преобразовании атмосферы. В табл. 2.1 приведены составы и температуры атмосферы Земли и ближайших планет, свидетельствующие об определяющей роли жизни в эволюции земной атмосфер.
Второй компонент биосферы назван В.И. Вернадским биогенным веществом. Оно представлено горючими ископаемыми и осадочными породами, образование которых связано с жизнедеятельностью живых организмов (известняк, мел и т.д.).
Третьим компонентом является косное вещество, т.е. магматические, не биогеннные осадочные и метаморфические породы.
Четвертый компонент - биокосное вещество - сочетает в себе свойства живого и косного вещества. Он представлен почвой, уникальным природным образованием, обладающим плодородием и являвшимся основным средством сельскохозяйственного производства.
К перечисленным 4 компонентам в последнее время добавляются радиоактивные вещества (РВ), рассеянные атомы и вещество космического происхождения (метеориты, космическая пыль).