Контрольная работа по "Экология"

 

1. Предмет и задачи экологии

Предмет и задачи экологии: Экология (греч. oikos — жилище, местопребывание, logos — наука)— биологическая наука о взаимоотношениях между живыми организмами и средой их обитания. Термин «экология» предложен немецким естествоиспытателем Эрнстом Геккелем в работах «Всеобщая морфология организмов» (1866 г.) и «Естественная история миротворения» (1868 г.) для обозначения «общей науки об отношениях организмов к окружающей среде».

Предыстория экологии как  науки восходит к трудам многих естествоиспытателей XVIII — XIX вв. (К. Линней, Ж.Б. Ламарк, Ж. Бюффон, Э.Ж. Сент-Илер, А. Гумбольдт, Ч. Дарвин, К.Ф. Рулье, Н.А Северцов и многие другие), которые полагали, что не только строение и развитие организмов, но и их взаимоотношения со средой обитания подчинены определённым закономерностям.

Становление экологии стало возможным после  того, как были накоплены обширные сведения о многообразии живых организмов на Земле и особенностях их образа жизни в различных местообитаниях. Возникло понимание, что строение, функционирование и развитие всех живых существ, их взаимоотношения со средой обитания подчинены определенным закономерностям, которые необходимо изучать.

Задачи  экологии меняются в зависимости от изучаемого уровня организации живой материи. Популяционная экология исследует закономерности динамики численности и структуры популяций, а также процессы взаимодействий (конкуренция, хищничество) между популяциями разных видов. В задачи экологии сообществ (биоценологии) входит изучение закономерностей организации различных сообществ, или биоценозов, их структуры и функционирования (круговорот веществ и трансформация энергии в цепях питания). 
Главная же теоретическая и практическая задача экологии — раскрыть общие закономерности организации жизни и на этой основе разработать принципы рационального использования природных ресурсов в условиях все возрастающего влияния человека на биосферу.

1.1 Классификация подразделений  экологии

Основной частью экологии, ее фундаментом  является общая экология, которая изучает общие закономерности взаимоотношений любых живых организмов и среды. Предметом изучения общей экологии являются объекты организменного, популяционно-видового, биоценотического и биосферного уровней организации в их взаимодействии с окружающей средой. В связи с этим выделяют следующие основные разделы экологии:

♦ экология организмов (аутэкология), которая изучает индивидуальные связи отдельной особи или групп особей одного вида с окружающей средой;

♦ экология популяций (демэкология), в задачи которой входит изучение структуры, динамики популяций отдельных видов (механизмы регуляции численности организмов, оптимальная плотность, допустимые нормы их изъятия и др.);

♦ экология сообществ, или биоценология (синэкология), которая изучает взаимоотношения популяций, сообществ и экосистем со средой, структуру и механизмы функционирования биогеоценозов.

Кроме того, экология классифицируется по конкретным объектам и средам исследования. Например, выделяют экологию растений, животных, экологию микроорганизмов. В  структуре современной экологии выделяют следующие направления:

♦ глобальная экология (основным объектом изучения является биосфера как глобальная экосистема);

♦ экология человека (рассматривается взаимодействие человека как биосоциального существа с окружающей средой);

♦ социальная экология (изучаются взаимоотношения в системе «человеческое общество – природа»);

♦ урбоэкология (экология города), наука о взаимодействии человека и окружающей городской среды;

♦ прикладная экология (инженерная, медицинская, агроэкология, строительная и др.).

В последние годы сформировалось новое  направление – экологическая безопасность – это состояние защищенности природной среды и жизненно важных интересов человека от возможного негативного воздействия хозяйственной и иной деятельности, чрезвычайных ситуаций природного и техногенного характера, их последствий (Закон «Об охране окружающей среды»).

Таким образом, экология как наука  основана на разных разделах биологии (физиологии, генетике, биофизике, зоологии, ботанике и др.) и связана с  другими науками (например, с физикой, химией, географией, психологией, педагогикой, правом). Только на основе интеграции этих дисциплин возможно выработать новый тип экологического сознания, мышление, коренным образом меняющее поведение людей по отношению к природе.

 

1.2 Задачи экологии 

Задачи экологии многообразны:

1. Исследование влияния среды на строение, жизнедеятельность и поведение организмов.

2. Исследование закономерностей организации жизни, в том числе в связи с антропогенными воздействиями на природные системы.

3. Изучение экологических механизмов адаптации к среде.

4. Исследование процессов, протекающих в биосфере, с целью поддержания ее устойчивости.

5. Создание научной основы рациональной эксплуатации природных ресурсов, прогнозирование изменений природы под влиянием деятельности человека и управления процессами, протекающими в биосфере.

6. Прогнозирование и оценка возможных отрицательных последствий в природной среде под влиянием деятельности человека.

7. Оптимизация экономических, правовых, социальных и иных решений для обеспечения экологически безопасного, устойчивого развития.

8. Восстановление нарушенных природных систем, сохранение эталонных участков биосферы.

9. Формирование экологического мировоззрения, развитие экологического сознания и культуры у людей всех возрастов и профессий.

10. Создание новых технологий, основанных на понимании экологических возможностей данного региона, его специфичности.

 

1.3 Экология и инженерная охрана  природы

Инженерная экология - это система инженерно-химических предприятий, направленных на сохранение качества природной среды в условиях растущего промышленного производства.

Понятие охраны природы имеет  двоякий смысл:

1) Комплексная научная  дисциплина, разрабатывающая общественные  принципы и методы сохранения  и восстановления природных ресурсов.

2) Система мероприятий,  направленных на поддержание  рационального взаимодействия между  деятельностью человека и окружающей  его природы.

Понятие окружающей среды  также имеет два смысла:

1) Это внешняя, но находящаяся  в непосредственном контакте  с субъектом или объектом среда.

2) Это совокупность абиотической (неживой), биотической (живой) и  социальных сред, совместно оказывающих  влияние на человека и его  хозяйство.

Охрана окружающей природной среды - это комплекс государственных, международных, региональных, административно-хозяйственных, политических и общественных мероприятий, направленных на поддержание химических, физических и биологических параметров функционирования природных систем в пределах необходимых с точки зрения здоровья и благосостояния человека.

2. Основные положения  экологии

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: 1) все связано со всем; 2) все должно куда-то деваться; 3) природа «знает» лучше; 4) ничто не дается даром.

 

2.1 Основы учения  о биосфере

Все живые существа тесно  связаны между собой и с  окружающей средой, образуя экосистемы — сообщества взаимодействующих  организмов. Экосистемой является и  лишайник, прилепившийся к стволу дерева, и обширная степь, и океанический шельф. Экосистемы, конечно же, не изолированы  друг от друга: существа различных биоценозов вступают между собой в определенные взаимоотношения, прежде всего пищевые, экосистемы обмениваются веществом  и энергией. В тесной взаимосвязи  они образуют единую планетарную  экосистему — биосферу. Термин впервые  ввел в науку Ж.-Б. Ламарк в 1803 году, понимая под биосферой всю  совокупность живых организмов планеты. В конце ХIХ в. понятие биосферы использовал знаменитый австрийский геолог Э. Зюсс, включив в него и неживую материю осадочных пород.

Годом рождения учения о  биосфере считается 1926 г., когда вышла  книга В. И. Вернадского "Биосфера". Заслуга академика Вернадского  — в обобщении огромного количества научных данных, указывающих на тесную взаимосвязь жизни и неживого вещества планеты. Ученый показал, что  Земля не только населена, но и активно  преобразуется живыми организмами.

Вернадский утверждал, что  вмешательство человека в природные  процессы, обусловленное научными достижениями, столь существенно, что следует  говорить о новой фазе развития биосферы — ноосфере ("сфере разума"). Труды Вернадского инициировали ряд научных исследований и появление  новых направлений — учения о  биосфере и ноосфере, биогеохимии.

Современная наука о биосфере — системная дисциплина, объединяющая данные биологии и геологии, химии, климатологии, океанологии, почвоведения и ряда других наук.

Вернадский указывал на главное  отличие биосферы от других оболочек планеты — проявление в ней  геологической деятельности живых  существ. По словам ученого, "все  бытие земной коры, по крайней мере, по весу массы ее вещества, в своих  существенных, с геохимической точки  зрения, чертах обусловлено жизнью". Живые организмы Вернадский рассматривал как систему преобразования энергии  солнечного света в энергию геохимических  процессов.

В составе биосферы различают  живое и неживое вещество —  живые организмы и инертную материю. Основная масса живого вещества сосредоточена  в зоне пересечения трех геологических  оболочек планеты: атмосферы, гидросферы (океаны, моря, реки и пр.) и литосферы (поверхностный слой пород). К неживому веществу биосферы относится составная  часть этих оболочек, связанная с  живым веществом циркуляцией  вещества и энергии.

В неживом компоненте биосферы различают: биогенное вещество, являющееся результатом жизнедеятельности  организмов (нефть, каменный уголь, торф, природный газ, известняки биогенного происхождения и пр.); биокосное  вещество, формирующееся совместно  организмами и небиологическими процессами (почвы, илы, природная вода рек, озер и пр.); косное вещество, не являющееся продуктом жизнедеятельности  организмов, но входящее в биологический  круговорот (вода, атмосферный азот, соли металлов и пр.).

Границы биосферы можно определить лишь приблизительно. Хотя известны факты  обнаружения бактерий и спор на высоте до 85 км, концентрация живого вещества на больших высотах столь ничтожна, что биосферу считают ограниченной на высоте 20-25 км озоновым слоем, защищающим живые существа от разрушительного  воздействия жесткого излучения.

????2.2 Жизнь как термодинмический  процесс