Экология, основные понятия и законы

1. Экология, основные понятия и законы.

Экология – это наука о взаимоотношениях живых существ между собой и с окружающей их неорганической природой, о связях в надорганизменных системах, о структуре и функционировании этих систем.

Экология как наука сформировалась лишь в середине прошлого столетия, после того, как были накоплены сведения о многообразии живых организмов на Земле, об особенностях их образа жизни. Возникло понимание, что не только строение и развитие организмов, но и взаимоотношения их со средой обитания подчинены определенным закономерностям, которые заслуживают специального и тщательного изучения.

              Термин «экология» ввел известный немецкий зоолог Э. Геккель, который в своих трудах «Всеобщая морфология организмов» и «Естественная история миротворения» впервые попытался дать определение сущности новой науки. Слово «экология» происходит от греческого «oikos», что означает «жилище», «местопребывание», «убежище».             

Экология подразделяется на:

- общую экологию, исследующую основные принципы организации и функционирования различных надорганизменных систем;

- частную экологию, сфера которой ограничена изучением конкретных групп определенного таксономического ранга.

Общая экология классифицируется по уровням организации надорганизменных систем:

- популяционная экология (иногда называется демэкологией, или экологией населения) изучает популяции совокупности особей одного вида, объединяемых общей территорией и генофондом.

- экология сообществ (или биоценология) исследует структуру и динамику природных сообществ (или ценозов) совокупностей совместно обитающих популяций разных видов.

- биогеоценология раздел общей экологии, изучающий экосистемы (биогеоценозы).

Экосистема – это сообщество живых организмов и среды обитания, составляющее единое целое на основе пищевых связей и способов получения энергии. А биогеоценоз – это устойчивая, саморегулирующаяся, пространственно ограниченная природная система, в которой функционально взаимосвязаны живые организмы и окружающая их абиотическая среда.

Частная экология состоит из экологии растений и экологии животных. Сравнительно недавно оформилась экология бактерий и грибов. Правомерно и более дробное деление частной экологии (например, экология позвоночных, млекопитающих, зайца-беляка и т.п.).

Относительно принципов деления экологии на общую и частную нет единства во взглядах ученых. По мнению некоторых исследователей, центральный объект экологии экосистема, а предмет частной экологии отражает подразделение экосистем (например, на наземные и водные; водные подразделяются на морские и пресноводные экосистемы; пресноводные экосистемы, в свою очередь, на экосистемы рек, озер, водохранилищ и т.д.). Экологию водных организмов и образуемых ими систем изучает гидробиология.

Применяется и деление экологии на:

- аутоэкологию, исследующую взаимоотношения отдельных видов со средой (главным образом с абиотическими факторами);

- синэкологию, изучающую сообщества и биогеоценозы.

Это деление предложено швейцарским ботаником К. Шретером. Популяционная экология связывает оба эти раздела.

Многие отрасли экологии имеют ярко выраженную практическую направленность. Такова сельскохозяйственная экология, предмет которой создаваемые человеком сельскохозяйственные экосистемы.

              Влияние природной среды на человеческое общество, особенности урбанизированных биогеоценозов изучает возникшая в середине 20 в. экология человека. Возросшая опасность радиоактивного загрязнения окружающей среды привела к возникновению радиоэкологии. Учение о биосфере разрабатывается в особенно тесном контакте с биогеохимией. Отношения организмов к абиотической и биотической среде в прошлые геологической эпохи, проблемы реконструкции древних ценозов по ископаемым остаткам составляют предмет палеоэкологии.

Законы экологии

Как и любая наука, экология выявляет закономерности протекания изучаемых процессов и формулирует их в виде кратких логических и проверенных практикой положений законов.

Основные законы экологии:

· Закон незаменимости биосферы: биосфера – это единственная система, обеспечивающая устойчивость среды обитания при любых возникающих возмущениях. Нет никаких оснований надеяться на построение искусственных сообществ, обеспечивающих стабилизацию окружающей среды в той же степени, что и естественные сообщества.

· Закон биогенной миграции атомов (В.И.Вернадского): миграция химических элементов на земной поверхности и в биосфере в целом осуществляется при непосредственном участии живого вещества - биогенная миграция.

· Закон физико-химического единства живого вещества: общебиосферный закон живое вещество физико-химически едино; при всей разнокачественности живых организмов они настолько физико-химически сходны, что вредное для одних не безразлично для других (например, загрязнители).

· Принцип Реди: живое происходит только от живого, между живым и неживым веществом существует непроходимая граница, хотя и имеется постоянное взаимодействие.

· Закон единства «организм-среда»: жизнь развивается в результате постоянного обмена веществом и информацией на базе потока энергии в совокупном единстве среды и населяющих ее организмов.

· Закон однонаправленности потока энергии: энергия, получаемая сообществом и усваиваемая продуцентами, рассеивается или вместе с их биомассой передается консументам, а затем редуцентам с падением потока на каждом трофическом уровне; поскольку в обратный поток (от редуцентов к продуцентам) поступает ничтожное количество изначально вовлеченной энергии (максимум 0,35%) говорить о «круговороте энергии» нельзя; существует лишь круговорот веществ, поддерживаемый потоком энергии.

· Закон необратимости эволюции Л. Долло: организм (популяция, вид) не может вернуться к прежнему состоянию, уже осуществленному в ряду его предков, даже вернувшись в среду их обитания.

· Закон (правило) 10 процентов Р. Линдемана: среднемаксимальный переход с одного трофического уровня экологической пирамиды на другой 10% энергии (или вещества в энергетическом выражений), как правило, не ведет к неблагоприятным последствиям для экосистемы и теряющего энергию трофического уровня.

· Закон толерантности В. Шелфорда: лимитирующим фактором процветания организма (вида) может быть как минимум, так и максимум экологического воздействия, диапазон между которыми определяет величину выносливости (толерантности) организма к данному фактору.

· Закон оптимума: любой экологический фактор имеет определенные пределы положительного влияния на живые организмы.

· Закон ограничивающего фактора (закон минимума) Ю. Либиха: наиболее значим тот фактор, который больше всего отклоняется от оптимальных для организма значений; от него зависит в данный момент выживание особей; веществом, присутствующим в минимуме управляется рост.

· Закон (принцип) исключения Гаузе: два вида не могут существовать в одной и той же местности, если их экологические потребности идентичны, т.е. если они занимают одну и ту же экологическую нишу.

· «Законы» экологии Б. Коммонера: все связано со всем; все должно куда-то деваться; природа «знает» лучше; ничто не дается даром.

2. Природные ресурсы и их классификация.

Природные ресурсы являются первоисточником развития человеческой цивилизации. Человек может получать необходимые для своего существования ресурсы только из природной среды. Развитие технологии серьезно изменяет направления формы и масштабы использования природных ресурсов. Люди своим трудом создают материальные блага, производные от природных ресурсов. Но первоисточником современного материального потенциала человеческого общества все равно остаются природные биологические и минеральные ресурсы земли.

К природным ресурсам относятся природные объекты и явления (тела и силы природы), используемые для прямого и непрямого потребления, способствующие созданию материальных богатств, воспроизводству трудовых ресурсов, поддержанию условий существования человека и повышению качества жизни людей. Природные ресурсы могут быть использованы в качестве:

- средств труда (земля, водные пути, вода для орошения);

- источников энергии (запасы горючих полезных ископаемых, гидроэнергия, геотермальная энергия, атомное топливо и т.д.);

- сырья и материалов (минералы, древесина, вода, используемая для технических нужд);

- предметов потребления (питьевая вода, лечебные грязи и минеральные воды, дикорастущие растения, грибы, животные, водные биоресурсы и т.д.);

- мест отдыха и лечения;

- объектов научного изучения (материалы для фармацевтики, косметологии, генетические ресурсы, используемые в селекции и т.д.);

- ресурсов, оказывающих экосистемные услуги и поддерживающие экологический баланс и приемлемое качество окружающей среды (предотвращение эрозии, смягчение климата, регулирование водного режима и т.д.).

Классификация природных ресурсов

Природные ресурсы подразделяются на:

- Возобновимые.

К возобновимым относятся биологические ресурсы, основными видами которых являются:

- растительные ресурсы, к которым относятся лес или лесные насаждения, используемые для получения древесины и другой продукции; дикорастущие пищевые, лекарственные и технические растения (грибы, ягоды, орехи, травы и т.д.);
- наземные животные (охотничьи и промысловые животные);

- водные организмы (рыба, морепродукты, морской зверь);

- генетические ресурсы, (генетический материал, получаемый от диких форм животных и растений и используемый в медицине производстве натуральных пестицидов, селекции растений и животных в сельском хозяйстве);

- поверхностные воды.

- Невозобновимые.

К невозобновимым ресурсам относятся полезные ископаемые, которые подразделяются на:

- топливно-энергетическое сырье (нефть, уголь, газ, уран);

- черные, легирующие и тугоплавкие металлы (руды железа, марганца, хрома, никеля, кобальта, вольфрама и. др.);

- цветные металлы (руды алюминия, меди, свинца, цинка, ртути и др.);

- благородные металлы (золото, серебро, платиноиды);

- химическое и агрономическое сырье (калийные соли, фосфориты, апатиты и др.);
- техническое сырье (алмазы, асбест, графит и др.);

- строительные материалы (глина, гравий, песок).

Последнюю категорию минеральных ресурсов называют общераспространенными полезными ископаемыми.

- Условно возобновимые.

К условно возобновимым относятся ресурсы почв, иногда отождествляемые с земельными ресурсами, ресурсы подземных вод.

Земля считается условно возобновимым природным ресурсом, поскольку почва, являющаяся основой ее плодородия может самовоспроизводиться, но период ее образования длится сотни и тысячи лет. Собственно земля, рассматриваемая в качестве поверхности, может быть отнесена к территориальным ресурсам, представляющим собой пространство, обладающее комплексом определенных свойств, рассматриваемых в виде условий жизни и производства и используемое для различного рода деятельности.

Земля, как природное пространство или территория в силу своей ограниченности имеет определенную ценность, зависящую от его наполнения как овеществленными ресурсами и природными объектами, так и свойствами и явлениями. В зависимости от функциональной направленности деятельности человека одно и то же природное пространство может использоваться разными способами. Например, участок леса может использоваться для заготовки древесины, охоты, пастьбы скота, отдыха людей. Этот же участок леса может использоваться и в природоохранных целях, если растущий на нем лес защищает водные источники от истощения. Многоцелевой характер использования земли является ее отличительной особенностью.