|
Архитектура Аудит Военная наука Иностранные языки Медицина Металлургия Метрология Образование Политология Производство Психология Стандартизация Технологии |
|
|
Архитектура Аудит Военная наука Иностранные языки Медицина Металлургия Метрология Образование Политология Производство Психология Стандартизация Технологии |
Екологія як наука, її предмет, проблеми, завдання,Стр 1 из 13Следующая ⇒
ПЕРЕДМОВА
У XX столітті перед людством невідворотно постало завдання підвищення рівня безпеки свого існування в умовах техносфери. Стан навколишнього середовища, що склалася екологічна ситуація в світі викликає тривогу у людей, які все частіше задаються питанням: що буде з планетою Земля через 50, 100, 200 років? Руйнівний вплив діяльності людини на природу ще ніколи не брало такого гострого драматичного характеру, як в даний час. Небезпечні для людини і природних екосистем речовини надходять у навколишнє середовище і накопичуються в її різних елементах. Забруднення природного середовища збільшується внаслідок широкого впровадження енергоємних і хімічних технологій, виробництва нових хімічних продуктів, зростання обсягів міжнародної торгівліхімічними речовинами і технологіями, недостатнього екологічного контролю у всіх областях людської діяльності. Для України це особливо актуално зараз, у перехідний період, коли в багатьох державних службахконтролю якості навколишнього середовища відбуваються суттєві перетворення, а фінансове забезпечення цих служб обмежена. Держава, вирішуючи першочергові економічні завдання, не має в даний час можливості виділяти необхідні кошти з бюджету на при-родоохоронні заходи. У силу цих обставин охорону природи, захист навколишнього середовища повинні приділити більше уваги керівни-ки країв, областей, органи місцевого управління регіонів та міст, ке-рівники підприємств і організацій, громадськість і безпосередньо населення. Між тим сучасний екологічний стан території України можна визначити як критичний, а в деяких регіонах воно набуло характеру екологічного лиха. Забруднення природного середовища триває. Незважаючи на спад виробництва та зупинку великої кількості промислових підприємств, забруднення навколишнього середовища не зменшилася, оскільки в економічно кризових умовах підприємства і регіони почали заощаджувати і на природоохоронних витратах. Швидко скорочується біологічне різноманіття природи України, гинуть екосистеми лісів, боліт, кожен десятий вид рослин і тварин перебуває на межі зникнення. В останні роки демографічна ситуація в країні ускладнилася. В даний час встановлено, що радіація вражає не тільки серце і кров, а й мозок людини, а радіаційне руйнування мозку приводить до недоумства і психіатричним захворюванням. Однак поки невідома мінімальна доза опромінення, що викликає атрофію мозку. Ні на одному етапі цивілізації не накопичувалось стільки відходів і не скидалося в повітря, воду і грунт таку кількість забруднюючих та отруйних речовин. І в цих умовах населення України не зовсім усвідомлює наближення екологічної катастрофи, оскільки воно погано поінформоване про забруднення навколишнього середовища, і тому байдуже ставиться до збереження природи та захисту навколишнього середовища. Така байдужість виникає перш за все внаслідок украй низького рівня екологічної культури, а також екологічного виховання та освіти населення України. В якості одного з найважливіших напрямів державної політики у сфері екології намічено розвиток екологічної освіти та виховання населення. Сенс цього напряму - перебудова суспільної екологічної свідомості, зміна способу життя людини, його моральності. В даний час беззаконня в порушенні екологічних законів можна зупинити, тільки піднявши на належну висоту екологічну культуру кожного члена суспільства, під якою розуміють весь комплекс навичок буття в контакті з навколишнім природним середовищем і, яка є вищою стадією екологізації свідомості. Досвід показує, що знання, отримані студентами технічних вузів, явно недостатні для створення екологічно безпечних технологій і техніки Навчання інженерів будується в основному на редукці-оністському підході, тобто на зведенні складних завдань до простих, розчленування складного на прості складові частини з їх подальшим спрощеним аналізом. Майбутніх фахівців вчать розглядати штучно виділені події, кожне з яких має, як правило, одну причину. Між тим, вивчення екології та сучасних екологічних проблем засновано на цілісному розгляді надзвичайно складних систем, на принципі холізму (від грец. Холос - ціле).\ У біосфері кожна подія - це одночасно і причина виникнення інших подій. Вся жива природа являє собою єдину мережу речових, енергетичних та інформаційних взаємодій, організованих у вигляді замкнутих авторегуляторні циклів Люди розімкнули коло життя в біосфері, створивши незліченні цикли та лінійні ланцюги штучних подій. У результаті назріли головні сучасні проблеми: порушення навколишнього природного середовища перевищило межу витривалості біосфери, і людина опинилася в пастці суперечностей між своєю біологічною сутністю і наростаючим відчуженням від природи. Пропонована перша частина підручника («теоретична екологія») є науковою базою другої («Прикладна екологія»), котра, у свою чергу, є логічним продовженням першої. У такому разі більш приватні питання розглядаються у ранзі окремих проблем названих вище двох великих частин. Так, наприклад, у другій частині посібника розглядаються екологічні проблеми (але не «екології») промисловості, земельних ресурсів, атмосфери, водних ресурсів, стану середовища і впливу на біоту, здоров'я людей та ін В узагальненому вигляді «Загальна екологія» вивчає найбільш ззагальні закономірності взаємовідносин організмів і їх спільнот із середовищем у природних умовах. Прикладна екологія »покликана вирішувати конкретні питання природокористування, визначати допустимі навантаження на середовище, розробляти методи управління природними системами (екосистемами) і способи« екологізації » різних видів діяльності людини. Майбутній інженер зіткнеться в цій книзі з новими поняттями та підходами до проблем технічного освоєння природи, в тому числі і з доказами антіекологічності техногенезу. Екологічний імператив змушує змінити точку зору на науково-технічний прогрес і оцінювати розвиток техніки і виробництва, економічне зростання в першу чергу по критеріям екологічного ризику. Якщо навчальний посібник буде сприяти формуванню екологічного світогляду майбутніх фахівців, навчить їх порівнювати технічний прогрес з витривалістю біосфери і розглядати виробничу діяльність з точки зору законів живої природи, автор буде вважати своє завдання виконаним. Ч астина І ТЕОРЕТИЧНА ЕКОЛОГІЯ
Берегите эти земли, эти воды, Даже малую былиночку любя; Берегите всех зверей внутри Природы, Убивайте лишь зверей внутри себя. Е. Евтушенко Розділ І ТЕОРЕТИЧНІ ОСНОВИ ЗАГАЛЬНОЇ ЕКОЛОГІЇ
1.1.СУТНІСТЬ ТА СТРУКТУРА СУЧАСНИХ ЕКОЛОГІЧНИХ ЗНАНЬ Біотичні фактори
Під біотичними факторами розуміють сукупність впливів на життєдіяльності одних організмів на інші. Взаємовідносини між тваринами, рослинами, мікроорганізмами ( їх ще називають коакціями) надзвичайно різноманітні. їх можливо розділити на прямі та непрямі (опосередковані), які проявляються у тому, що рослини своєю присутністю змінюють режими абіотичних факторів середовища для тварин або інших рослин (Рис ). Будь-який вид тварин або рослин володіє чіткою вибірковістю до складу і їжі. Серед тварин розрізняють види, які здатні харчуватись одним видом рослин (монофаги), багатьма видами (поліфаги), а також більше або менше обмеженим асортиментом кормів (широкі або вузькі олігофаги).
Рис Види і структура біотичних зв’язків 1.2.4. Впливи тавзаємовідношени між живими організмами в навколишньому середовищі Ні один організм в природі не існує поза екосистем. І про- являється це в першу чергу в наявності величезної кількості взаємозв'язків даного організму з іншими організмами і з абіо-тичними факторами. Ці зв'язки - основна умова життя організ-мів і їх спільнот. Через ці зв'язки реалізуються механізми кру-гообігу біогенних речовин, механізми передачі енергії, механізми стійкості екосистем. Ці зв'язки настільки відточені ходом еволюційного процесу, що порушення хоча б однієї з них може спричинити за собою ланцюг незворотних наслідків аж до загибелі екосистеми, точніше, аж до докорінної перебудови її структури або заміні іншого екосистемою, як правило, більш бідною. Це обов'язково має пам'ятати людина, втручаючись у природу своєї виробничою діяльністю. Згідно з третім законом Коммонера, будь-яке таке втручання, як правило, несприятливо для природи. Тому ми повинні знати, що, перетворюючи природу, ми дуже часто виступаємо в ролі "вбивць надсістему", які в деяких випадках за складністю зв'язків набагато перевищують складність організації будь-якого живого організму (у загальноприйнятому розумінні цього терміна). Взаємозв'язки між організмами можна розділити на міжвидові і внутрішньовидові. Внутрішньовидові зв'язку ми будемо розглядати більш детально при вивченні динаміки популяцій. Тут же ми зупинимося на міжвидових відносинах, які мають найбільший вплив на організацію екосистем. Ці взаємозв'язки зазвичай класифікуються за "інтересам", на базі яких організми будують свої відносини: 1) харчові (трофічні) зв'язки - формують трофічну структуру екосистеми, яку ми розглянемо пізніше; крім відносин, коли одні організми служать їжею іншим, сюди ж можна віднести відносини між рослинами та комахами-запилювачами квітів, конкурентні відносини через схожою їжею і ін; це найпошире-ніший тип зв'язків; 2) топічні зв'язку (від грецького слова топос - місце) – засно-вані на особливостях місцеперебування, наприклад, відносини між деревами і гніздяться на них птахами, які живуть на них комахами, відносини між організмами та їх паразитами тощо; 3) форичні зв'язки (від латинського слова форас - назовні) - відносини з розповсюдження насіння, плодів і т.п.; 4) фабричні зв'язки (від латинського слова фабрикат - виготовлення) - використання рослин, пуху, вовни для будів-ництва гнізд, притулків і т.п. Вплив популяцій двох видів один на одного теоретично можна виразити у вигляді наступних комбінацій символів: (0,0), (-,-), (+,+), (, 0), (-, 0), (, -). Тут "0" - відсутність будь-якого впливу, "+" - позитивна дія одного виду на інший, "-" - негативний вплив. У результаті ми отримуємо такі основні види взає-модій. ( + , + ) - Симбіоз (протокооперація і мутуалізм). Ці відно-сини взаємовигідні для обох партнерів. Подібні асоціації між різними видами дуже поширені в природі і відіграють вкрай важливу роль в еволюції розрізненого спільноти живих орга-нізмів у цілісну надсістему аж до єдиного живого організму. Саме в цих відносинах формується найбільша кількість синергетичних ефектів, що переростають в кінцевому підсумку в яскраво виражені емерджентні властивості надсистеми. У симбіозі обидва партнера виявляютьсявзаємозалежними один від одного. Ступінь цієї взаємозалежності може бути самою різною: від протокоопераціі, коли кожен з партнерів цілком може існувати самостійно при руйнуванні симбіозу, до мутуалізму, коли обидва партнери настільки взаємозалежні, що видалення одного з партнерів призводить до неминучої загибелі їх обох. Прикладом протокоопераціі можуть служити відносини крабів і кишковопорожнинних, які прикріплюються до крабам, маскуючи і захищаючи їх своїми жалкими клітинами. У той же час вони використовують крабів як транспортні засоби і поглинають залишки їхньої їжі. Яскравим прикладом мутуалізму є лишайники. Довгий час було незрозуміло, чи відносити лишайники до грибів або до водоростей. Виявилося, що лишайник - це симбіотична система гриба і водорості, функціональний і морфологічний зв'язок яких настільки тісний, що їх можна розглядати як особливого роду організм, Тому лишайники зазвичай класифікують не як симбіози двох видів, а як окремі види живих організмів. Водорості поставляє грибу продукти фотосинтезу, а гриб, поставляє для водорості мінеральні речовини і, крім того, є субстратом, на якому вона живе. Це дозволяє існувати лишайникам у вкрай суворих умовах. Випадки мутуалізму найчастіше зустрічаються у організмів саме з різними потребами. Дуже часто, наприклад, такі відно-сини виникають між автотрофами і гетеротрофами. При цьому вони як би взаємодоповнюють один одного. Тобто в мутуаліз-мі найбільш повно проявляється принцип додатковості, як найбільш фундаментальний закон природи. Збиткова в якомусь відношенні біосистема прагне знайти партнера, здатного "закрити" цю ущербність, але по-своєму теж збиткового, чия ущербність закривається першим партнером. Це ще не мутуа-лізм, а протокооперація. Спільна еволюція таких партнерів сприяє більш вузької спеціалізації кожного з них, при цьому їх початкова ущербність стає ще більш явною. Але це енергетично більш вигідно для системи в цілому, тому така система набуває більшу життєздатність. Проте кожен з компонентів окремо стає вкрай уразливим. Подібні механізми в природі не рідкість. Протон об'єдну-ється з електроном, обнулити тим самим загальний електричний заряд одержуваного в результаті атома водню. Атоми двох різних хімічних елементів зливаються в молекулу, об'єднуючи свої зовнішні електронні оболонки, щоб створити одну загальну оболонку з повним комплектом електронів. Чоловік і жінка, будучи повними протилежностями один одному, об'єднуються в сім'ю, яка, як правило, набагато більш гармонійна, ніж кожен з людей в окремо ("Покине тому чоловік батька й матір, і пристане до дружини своєї, і будуть обоє вони одним тілом, так що вони вже не двоє, але одне тіло "[Мт 19:5-6]). У таких системах кількість взаємодій із зовнішнім світом набагато менше, ніж у роз'єднаному стані. Тобто такі системи більш незалежні від зовнішнього світу. Саме мінімум напружень у відносинах із зовнішнім світом відрізняє стан гармонії, тобто найбільш стій-кий стан, енергетично найбільш вигідне. Таким чином, об'єд-нання протилежних в якихось відносинах живих істот у сим-біози є прямий наслідок принципу оптимальності. Саме по шляху зміцнення симбіозів еволюціонували багато вихідних форм життя, перш ніж вони ставали єдиними живими організма. Наприклад, мікроорганізми, що населяють стравохід жуйних тварин, зовсім не є частиною організму корови. Але тільки вони здатні утворювати з клітковини, з'їденої коровою, жирні кислоти, які корова може асимілювати. Безпосередньо клітковину корови перетравлювати не можуть, і тому вони загинуть від голоду, якщо стерилізувати їх стравохід, навіть якщо навкруги достаток трав. Бактерії в свою чергу в харчовому тракті корови забезпечуються стабільної середовищем з постій-ною температурою. Дуже багаті симбиотическими відносинами екосистеми. Загальновідомі, наприклад, відносини мутуалізму між корінням дерев і грибницею (мікроза), без якого не може бути північного лісу (цей приклад ми розглядали раніше). Така мутуалістична система, як сосна-мікроза, здатна вижити навіть на грунтах, зруйнованих інтенсивним обробітком сільськогосподарських монокультур. Особливо складні симбіотичні відносини склалися у вологих тропічних лісах, що робить практично неможливим їх відновлення після суцільних рубок, наприклад, в басейні Амазонки. ( + , 0) – комменсализм .Це слово походить від французького слова комменсал - співтрапезник. Відносини комменсализм позитивні для одного партнера і байдужі для іншого. Приватними випадками комменсалізма можут бути: 1) нахлібництво - один організм харчується залишками їжі іншого, наприклад, взаємини левів і гієн, акул і риб-прилипал тощо; 2) співтрапезництво - споживання різних частин або речовин однієї і тієї ж їжі або послідовна переробка однієї й тієї ж речовини; прикладом можуть служити відносини між сапротрофов, що розкладають органіку до мінеральних речовин, та вищими рослинами, які споживають ці речовини; іншими прикладом є Копрофаги, харчуються екскрементами інших тварин; 3) квартірантство (співжиття) - одні організми використовують інші як притулку або транспорт, наприклад, риба гірчак відкладає ікру в мантію двостулкового молюска, не завдаючи йому шкоди, багато комахи живуть у гніздах птахів і норах гризунів, і т.п. Коменсалізм є найбільш простим типом позитивних взаємо-дій, що є, мабуть, першим кроком до симбіозу. Антибиоз - антагоністичні відносини видів, коли один організм обмежує можливості другого, неможливість співіснування організмів. ( + , -) - Хижацтво і паразитизм . Ці відносини позитивні для одного виду і негативні для іншого. Незважаючи на здаються відмінності між хижаками і паразитами, їх об'єднує головне - вони на когось негативно впливають, отримуючи від цього вигоду. Відмінності полягають лише в тому, що у відносинах хижак-жертва обидва організму постійно вдосконалюються, а у відносинах паразит-хазяїн адаптації паразита часто спрямовані на спрощення внутрішньої організації і пристосування до конкретного місцеперебування на тілі або в тілі хазяїна. Напевно, тому хижаки нам більше симпатичні, ніж паразити, але суть їх одна і та ж. Сама людина поставив себе в ролі хижака по відношенню практично до всіх видів живих організмів, але по відношенню до біосфери в цілому людина є, мабуть, типовим паразитом (чим вищий розвиток цивілізації, тим більше деградує сама людина, "високоцивілізованими" людина "один на один "з природою не виживе). Поняття хижак в екології набагато ширше, ніж у загальноприйнятому розумінні. За великим рахунком, будь-якого консументи можна віднести до хижаків. Зокрема рослиноїдні тварини є хижаками в відношенні рослин. Тому взаємини ці дуже різноманітні. Наприклад, одним з окремих випадків подібних відносин є алелопатія, або Антибиоз, коли одна популяція продукує речовини - інгібітори, які життєдіяльність конкуруючої популяції. Так кущі чорної смородини виділяють леткі речовини, що пригнічують зростання вишні, яка здатна затінити і позбавити вологи чорну смородину, що трапляється, якщо висадити молоді смородинові кущі в вишневі зарості. Однак сильні зарості чорної смородини настільки сильно впливають на вишневі дерева, що вони навіть згинаються у зворотний бік. Типовим прикладом антибиоза серед мікроорганізмів є утворення пеніциліну пліснявими грибками, що є бактеріальним інгібітором. Хижацтво і паразитизм грають важливу роль в житті екосистем, регулюючи щільність відповідних популяцій на досить низькому рівні, стримуючи катастрофічні спалаху з чисельності, одночасно не пригнічуючи їх повністю. Зазвичай в системі відносин хижак-жертва з часом встановлюються постійні незгасаючі коливання чисельності хижаків і жертв. Відсутність хижака для будь-якої популяції може викликати "вибух" чисельності популяції "жертв", який підриває кормову базу даної популяції і викликає до життя якісь інші механізми коригування чисельності, найчастіше у вигляді хвороб або таких поведінкових механізмів, які пов'язані із нехтуванням до життя кожної окремої особини. Детальніше про це будемо говорити при вивченні динаміки популяцій. Дія принципу оптимальності призводить до того, що з часом негативні взаємодії слабшають, досягаючи деякого стійкої рівноваги, відповідного мінімуму внутрішніх напружень. Найбільш руйнівні наслідки виникають лише там, де контакт жертв і хижаків встановлено порівняно недавно, що останнім часом викликане в першу чергу з діяльністю людини, що переміщує різні види організмів з одного континенту або острова на інший (досить згадати катастрофічну спалах чисельності колорадського жука на наших картопляних полях, спочатку знищували практично весь урожай картоплі, поки людина не взяв на себе роль хижака по відношенню до даної комахи). Рано чи пізно ці стосунки стабілізуються, але іноді екосистема змушена повністю перебудуватися. Наприклад, захворювання американського каштана, який раніше був важливим компонентом лісів на сході Північної Америки, паразитичним грибом, привезеним випадково з Китаю, призвело до загибелі всі великі дерева, в силу чого каштан втратив своє домінуюче становище в цих лісах. У ході еволюції відносини хижак-жертва, а особливо паразит-хазяїн, часто переростають у мутуалістичні відносини, які енергетично найбільш вигідні в порівнянні з хижацтвом. Так у випадку лишайників, гриб спочатку був паразитом по відно-шенню до водорості. У деяких більш примітивних лишайників гриб фактично проникає в клітини водоростей, паразитуючи на них. У більш розвинених видів міцелій гриба не проникає в клітини водорості і обидва організми живуть у повній гармонії. Відносини хижак-жертва призвели до утворення скотарства, яке також є прикладом симбіозу. У природі подібні випадки також нерідкі, наприклад, відносини мурах і попелиць. (-,-) – Конкуренція . Ці взаємовідношення невигідні обом партнерам. Вони виникають між організмами, які претендують на один і той же ресурс. Тобто конкуренція абсолютно протилежна симбіозу, виникає, як правило, на грунті протилежних потреб. Конкуренція може виникати з приводу простору, їжі чи біогенних елементів, світла, залежно від хижаків, схильності хвороб і т.д. Будь-яка конкуренція призводить до того, що на увазі однакового взаємного неприйняття партнерів, вони прагнуть віддалитися один від одного. Особливо сильна внутрішньовидова конкуренція, тому що особини одного і того ж виду максимально близькі один до одного. Ці протиріччя частково знімаються внутрішньовидовими механізмами, докладніше про які будемо говорити при вивченні динаміки популяцій. Внутрішньовидова конкуренція сприяє розширенню сфери життя виду (розбігання). Відмінність міжвидової конкуренції полягає в тому, що зважаючи на специфічні індивідуальності відносин кожного виду до факторів середовища, популяції різних видів, що населяють одну екосистему, навпаки, прагнуть звузити діапазон свого місцеперебування до зони оптимальних умов, в яких він володіє будь-якими перевагами в порівнянні з конкурентами . Якщо ж міжвидова конкуренція виражена слабо, то під впливом внутрішньовидової конкуренції даний вид буде прагнути до експансії як можна більшого життєвого простору. Тенденція до екологічного поділу видів отримала назву принципу конкурентного виключення Г. Ф. Гаузе: якщо два види з близькими вимогами до середовища вступають у конкурентні відносини, то один з них повинен або загинути, або змінити свій спосіб життя. Якщо близькоспоріднені види живуть в одному місці, то вони, як правило, або використовують різні ресурси, наприклад, харчуються в різних ярусах лісу, або активні в різний час. У будь-якому разі їх життєдіяльність не повинна перетинатися. Тому випадки жорсткої конкуренції в природі украй рідкісні і нетривалі. Як і у випадку хижацтва, конфронтація видів характерна для екосистем тільки в перехідні періоди, коли, наприклад, з волі людини або якимось іншим причинам в екосистему впроваджується новий вид, який претендує на ким-то використовувані вже ресурси. У цьому випадку виживає, як правило, тільки один з конкуруючих видів, краще задовольняє вимогам даного місцеперебування, який програв або гине, або мігрує з даної екосистеми (якщо, звичайно, втручання людини не дасть додаткові переваги менш пристосованому увазі). Є ще один вихід, за яким часто йде природа: переадаптаціі, зміна своїх вимог, наприклад, перехід на новий вид їжі. Таким шляхом, як правило створюються нові види. Іноді достатньо просто змінити час харчування або знайти нове місце проживання. У будь-якому випадку гострота конкуренції обов'язково знімається, тобто екосистема знову приходить в гармонійний стан, що характеризується мінімумом конфронтацій. (-, 0) – аменсалізм .Слово аменсалізм походить від латинського слова аменс-безрозсудний. Ці відносини негативні для од-ного виду, який пригнічується іншими виглядом, для якого ці відносини байдужі. Прикладом можуть служити відносини між світлолюбними рослинами, випадково потрапили під полог ялинового лісу, рослина може загинути, деревам ж таке сусід-ство байдуже. (0,0) – нейтралізм . Це такий вид відносин, коли організми практично не впливають один на одного, наприклад, відносини білок і лосів в лісі. За великим рахунком, чистого нейтралізме в природі не буває, тому що все в природі взаємопов'язано і всі ми побічно як-то впливаємо один на одного. ПОПУЛЯЦІЯ І ВИД Популяція — це фундаментальне поняття в біології. Слово популяція походить від латинського «популюс» — народ Популяція означає сукупність особин певного виду, які тривалий час (багато поколінь) живуть на певній території і вільно схрещуються між собою. Водночас певна популяція під впливом якихось чинників (зазвичай це природні бар'єри) відокремлена від територій інших аналогічних популяцій. Популяція сама по собі може підтри-мувати свою чисельність необмежений час. Найчастіше живі істоти, які люблять "своїх", розташовуються групами (плямами) (Рис )
Відомо, що те саме стосується й людей Потяг до компактування у них такий сильний, що є вже чимало міст з населенням понад 10 млн осіб, а населення міст -"рекордсменів" досягає понад 20 млн осіб.
Екологи встановили, що окремі особини дуже рідко розподіляються рівномірно на місцеперебуванні даного виду. Обираючи найбільш сприятливі умови, вони утворюють різні за величиною скупчення. Такі скупчення можуть бути територіально віддалені один від одного, дуже рідко контактують між собою або тільки зберігати можли-вість такого контакту. Популяції утворює абсолютну більшість існу-ючих тварин і рослин. Відносини з навколишнім середовищем в окремих особин і цілої популяції різні. Популяції можуть бути моно-літними або складатися з угрупувань субпопуляційного рівня - сімей, кланів, стад, зграй і т.п. Об'єднання організмів одного виду в популяцію виявляє якісно нових властивостей. Вирішальне значення набувають чисельність і щільність організмів, їх просторове розміщення, статевої та вікової склад, характер взаємин між особинами, розмежування або контакти з інши-ми популяціями цього виду і т.д. У порівнянні з часом життя окремого організму популяція може існувати дуже довго. Популяція володіє багатьма ознаками, які характеризують її як єдине ціле з якісно новими властивостями. Це щільність, народжуваність, смертність, розподіл організмів за віком, типом росту та ін. Щільність популяції зазвичай виражається числом особин або біомасою на одиницю площі чи об'єму ( наприклад, 100 дерев на один гектар, 200 кг риби на 1 га, 5 млн. водоростей на 1 м³ води ) Дослідженнями структури популяції і її динаміки, статевого і вікового складу, що визначає її плодючість і характер розмноження займається популяційна екологія. Виділення структурних елементів популяції дає змогу більш ефективно аналізувати стан популяції того чи іншого виду. Головні задачі популяційної екології — вивчити, як змінюється чисельність популяції і з'ясувати причини цих змін. Практичне значення популяційної екології: регулювання чисельності популяцій різних видів тварин та рослин. Етологічна структура популяцій.Характерною особливістю популяцій є система взаємовідносин між її членами. Законо-мірності поведінки організмів вивчає наука етологія. Залежно від способу життя виду форми спільного існування особин у популяції надзвичайно різноманітні. Розрізняють одинокий спосіб життя, при якому особини популяції незалежні й відо-кремлені один від одного, але лише тимчасово, на певних стадіях життєвого циклу. Повністю ізольоване існування організмів у природі не зус-трічається, оскільки було б неможливим здійснення їхньої основної життєвої функції — розмноження. У видів з ізольованим способом життя часто утворюються тимчасові угруповання особин у місцях зимівлі (сонечка, жужелиці) або в період, який передує розмноженню. При сімейному способі життя помітно посилюються зв'язки і взаємовідносини між батьками і їхнім потомством: турбота про відкладені яйця, пташенят, їх охорона. Розрізняють сім'ї батьківського, материнського і змішаного типів. При сімейному способі життя помітно виявляється територіальна поведінка тварин, коли різноманітними сигналами, маркуванням тощо забезпечується володіння ділянкою, яка необхідна для вирощування потомства. В основі формування більш-менш великих об'єднань тварин (зграя, стадо, колонія) лежить ускладнення поведінки, а отже, і зв'язків у популяції. Зграя - це тимчасове об'єднання тварин, які виявляють біологічно корисну організованість дій (для захисту від ворогів, добування харчування, міграції і т. ін.), Найбільше зграї поши-рені серед риб, птахів, рідше зустрічаються у ссавців (собачі зграї). Стадо - тривале або постійне об'єднання тварин, в якому здійснюються всі основні функції життя виду: добування корму, захист від хижаків, міграції, розмноження, виховання молодняка. Основу групової поведінки в стаді складають взаємо-відносини домінування — підпорядкування, які базуються на індивідуальних відмінностях між особинами. Для стада характерна наявність тимчасового або постійного лідера, який зумовлює поведінку інших особин і часто стада в цілому. Колонія — це групове поселення осілих тварин. Колонії мо-жуть існувати довго або виникати на період розмноження (наприклад, чайки, мідії, ластівки, грачі, терміти, бджоли). Вид - сукупність особин, які мають спадковою подібністю морфологічних, фізіологічних і біологічних особливостей, вільно схрещуються і дають плідне потомство, що пристосувалися до певних умов життя і які займають в природі певний ареал. Види представляють собою стійкі генетичні системи, тому що в природі відокремлені один від одного цілим рядом бар'є-рів. Вид являє собою одну з основних форм організації живого. Проте визначити, чи належать дані особини до одного виду чи ні, іноді буває важко. Тому для вирішення питання про приналежність особин до даного виду використовується цілий ряд критеріїв Вид на території ареалу зустрічається на окремих ділянках, які складають систему популяцій.
1.4. БІОГЕОЦЕНОЗ ТА ЕКОЛОГІЧНА СИСТЕМА Харчові ланцюги
У екосистемі всі організми зв'язані між собою харчовими зв'язками і утворюють харчові ланцюги. Харчовий ланцюг - це лінійна послідовність організмів, в якій відбувається передача речовини і енергії від однієї ланки до іншого. У екосистемах первинне органічна речовина утворюється в процесі фотосинтезу зеленими рослинами, поглинаючими сонячну енергію. Енергія фотонів перетворюється в енергію хімічних зв'язків, при цьому виділяється вільний кисень в атмосферу і поглинається діоксид вуглецю. Фотосинтез - єдиний біологічний процес, який йде з збільшенням вільної енергії і забезпечує доступною хімічною енергією всі земні організми. Хлорофіл поглинає світлову енергію, зосереджену в видимому спектрі з довжиною хвилі від 0,4 до 0,69 мкм (блакитний і червоні кольори ). Отже, знаючи склад сонячного випромінювання, можна стверджувати, що теоретично в реакцію фотосинтезу може залучатися не більше 10 % сонячної енергії ( реальна цифра ще менша - 1 - 2 % ). У результаті фотосинтезу рослинність земної кулі щорічно утворює більше 100 млрд. т органічної речовини. Близько половини цієї кількості припадає на частку фотосинтезу рослин морів і океанів.. Рослини щорічно запасають в результаті фотосинтезу енергію, що дорівнює 20,9 * 1022 кДж. Крім рослин, бактерії також можуть синтезувати органічну речовину з неорганічних сполук, використовуючи енергію, що звільняється при хімічних реакціях - це хемотрофи. До них відносяться серобактерии, залізобактерій, пурпурні бактерії. Кругообіг речовини в прроді
Кругообіг речовини. Речовина, необхідне для життя, може використовуватися багато разів. Ці процеси називаються круговоротами речовин або біогео-хімічними циклами. Енергія практично для будь-якого кругообігу постачається від Сонця. Механізми, що забезпечують повернення речовин в круговорот, грунтуються головним чином на біологічних процесах. У кожному кругообігу зручно розрізняти дві фази: резервний - велика маса повільно рухаються речовин, в основному в небіоло-гічної сфері; обмінний - менший, але більш активний, для якого характерний швидкий обмін між організмами і оточенням. Резервний фонд зберігається зазвичай у відносно розсіяному і рухомому вигляді, доступному більшості живих організмів, де б вони не знаходилися. Найкращим чином для цих цілей під-ходить атмосфера і гідросфера, що виконують роль своєрідних буферних зон, що з'єднують між собою різні форми життя. Менш рухомий буферною зоною є грунт. Саме з буферних зон отримують багато організми поживні речовини, ретельно відбираючи їх з усього розмаїття речовин, присутніх у резервному фонді. Продукти життєдіяльності організмів також скидаються у буферні зони, де вони потім більш-менш ретельно перемішуються: те, що є «відходами» для однієї форми життя, може послужити їжею для іншої форми життя. У першу чергу це відноситься до рослин, які не тільки отримують все, що їм потрібно з атмосфери, грунту і води (у випадку водних рослин), але і скидають туди ж тепло, вологу, продукти дихання, відмерлі листя і гілля і т.п . У меншій мірі з резервним фондом пов'язані тварини, які в основній своїй масі не здатні синтезувати біоорганіку з розсіяних компонентів резервного фонду й існують за рахунок обмінного фонду, зосередженого головним чином в живій речовині. Внаслідок сказаного всі біогеохімічні цикли прийнято ділити на два основних типи: кругообіг газоподібних речовин із резервним фондом в атмосфері або гідросфері (океані) і осадовий цикл із резервним фондом в земній корі. Частина речовини йде з кругообігу в поховання (насамперед у безкисневому середовищі), тобто, за словами Вернадського, «йдуть в геологію» у вигляді вугілля, торфу, нафти, осадових порід і т.п. Ми розглянемо тільки кругообіги найбільш важливих для життя речовин. Кругообіг води .Близько третини енергії Сонця, що надходить на Землю витрачається на приведення в рух круговороту води (рис ). Море втрачає через випаровування води більше, ніж отримує з опадами. На суші ситуація протилежна. Тобто значна частина опа-дів, підтримують екосистеми суші, приходить до нас з моря. Однак чималий внесок у кругообіг води вносить і рослинність даної конкретної місцевості, особливо в областях, що знаходяться в глибині континенту, або ж «екранованих» від моря грядою гір. Справа в тому, що вода, що надходить у рослини з грунту, майже повністю (97... 99%) випаровується через листя. Це називається транспірації. Випаровування охолоджує листя і сприяє руху в рослинах біогенних елементів. Одночасно це підтримує локальні кругообіг води (згадайте грибні дощі), що дозволяють рослинному світу успішно існувати, навіть якщо «дощі з моря» досить рідкісні. У результаті діяльності людини кількість лісів на континентах катастрофічно зменшується. Правда, ліс не обов'язково втрачає
Рис Кругообіг води в природі
. більше вологи в результаті транспірації, ніж трав'яниста рослинність. Проблема в тому, що ліси сприяють утриманню вологи на даній території. Для агроценозів, що прийшли на зміну лісам, характерно ущільнення і ерозія грунтів і збільшення стоку води. Це призвело навіть до того, що в деяких областях з достатньою кількістю опадів виникли місцеві пустелі. Особливо великі втрати для грунтових вод в сильно урбанізованих районах, де великий відсоток водонепроникних покриттів. Все це порушує локальні кругообіг води, приводячи до засух і одночасно до повеней в низов'ях рік в періоди дощів, принесених з моря. Кругообіг вуглецю .Вуглець є одним з найнеобхідніших для життя компонент. До складу органічної речовини він включається в процесі фотосинтезу (рис.7.1). Потім основна його маса надходить у харчові ланцюги тварин і накопичується в їхніх тілах у вигляді різного роду вуглеводів. Головну роль в круговороті вуглецю відіграє атмосферний і гідросферних фонди вуглекислого газу. Цей фонд поповнюється при диханні рослин і тварин, а також при розкладанні мертвої органіки. Деяка частина вуглецю вилучається з кругообігу і переходить в поклади,. які інтенсивно розробляються, повертаючи в кругообіг вуглець та інші важливі для життя елементи, накопичені за мільйони років. Це призводить до ряду негативних для нас наслідків. Збільшення вмістуСО2 і зниження вмісту в атмосфері О2 призводить до посилення фотосинтезу і глобальних змін в біотопі.
Рис Кругоо
Рис Кругообіг вуглецю в природі
Кругообіг фосфору. Фосфор є необхідним компонентом нуклеїнових кислот (РНК і ДНК), що виконують в біосистемах функції, пов'язані із записом, зберіга-нням і читанням інформації про будову організму. Фосфор - досить рідкісний елемент. Відносна кількість фосфору, потрібного живим організмам, набагато вище, ніж відносний вміст його в тих джерелах, звідки організми черпають необхідні їм елементи. Тобто дефіцит фосфору більшою мірою обмежує продуктивність в тому чи іншому районі, ніж дефіцит будь-якого іншого речовини, за винятком води. Фосфор зустрічається лише в небагатьох хімічних сполуках. Він циркулює, переходячи з органіки в фосфати, які можуть потім використовуватися рослинами (Рис.7.3). Особливість кругообігу фосфору в тому, що в ньому відсут-ня газоподібна фаза. Тобто основним резервуаром фосфору є не атмосфера, а гірські породи і інші відкладення, що утворилися в минулі епохи. Породи ці піддаються ерозії, вивільняючи фосфати в екосистеми. Після неодноразового споживання його
Рис Кругообіг фосфору
організмами суші та моря фосфор в кінцевому підсумку виводиться у донні осади. Це загрожує дефіци-том фосфору. У минулому морські птахи, мабуть, повертали фосфор в кругообіг. Нині основним постачальником фосфору є людина, виловлюючи велику кількість морської риби, а також перероблюючи донні відкладення в фосфати. Однак видобуток і переробка фосфатів створює серйозні проблеми з забрудненням навколишнього середовища. Кругообіг сірки.Найбільшу роль в кругообігу виконують бактерії. Крі мфотосинтезу деякі бактерії, використовуючи енергію
Рис Спрощена схема кугообігу сірки хімічних екзотермічних реакцій окислення (хемосинтез), синтезують органічні речовини. Так під дією особливого виду бактерій (серобактрії) йде окислювання Н2S до S: Cірка відкладається в «тіла» серобактерий, складаючи до 95% їх загальної маси, тим самим усуваючи шкідливу дію Н2S на рослини і тварин. Це неповний процес окислювання сірки, він йде і далі до Н2SО4 під дією О2 повітря, а також пурпурних бактерій. Сірка окислюється на повітрі, а також в організмах серобак-терій, якщо вони будуть позбавлені сірководневого середовища Велика частина сульфатів виноситься водами річок, а також під дією опадів і вивітрювання мінералів, у моря, частково розчиняючись в океанічних водах, а часткоо відкладаючись на дні у вигляді нашарувань і утворюючи мінерали, особливо природного гіпсу СаSО4 × 2Н2О, переміщаючись в глибини літосфери , а потім через роки - на поверхню і т.д. Потрапляючи в глибокі шари літосфери, той же СаSО4, зазнавав відновлювальний процесів з участю органічних речовин. Таким чином, виникають сірководневі («сірчані») джерела (наприклад, Мацеста, П'ятигорськ). Але існують і інші бактерії, що харчуються за рахунок сульфатів. Так, на глибині нижче 150 м, наприклад, у Чорному морі, сульфати під дією цих бак-терій відновлюються до сірководню, який, піднімаючись вгору, знову піддається дії се-робактерій, окислюється до SО2 -, а частина Н2S йде в атмосферу. Джерела Н2S є також болота, вул-канічна діяльність, прирідні процеси гниття відмерлих живих організмів. При виверженні вулканів виділяється Н2S і SО2, кон-центрації яких можуть бути різними, тоді можливе про-тікання реакції з утворенням сірки. При надлишку Н2S, що виділяється, сірка захищена від окис-лення і тому може утворювати на певній глибині в товщі літосфери - пласти S або вкраплення. Крім того, на великих глибинах формуються горючі природні копалини (той же вугілля, і вуглеводні, що містять сірку), відкладаються сланці та інші осадові породи, що містять сірку. При видобутку цих копалин, при їх спалюванні чи хімічній переробці, а також їх природному розкладанні в атмосферу викидаються SО2 та Н2S, які окислюються до Н2SО4 і, поряд із природними джерелами, потім випадають на землю у вигляді опадів - кислотних дощів. І так, коло замикається. Особливо через діяльність людини, а також із-за окислювальної здатності повітря в наш час кругообіг здійснюється із збільшенням вмісту сульфатів. Залишився неврахованим процес споживання сірки рослинами, з урахуванням якого кругообіг сірки можна надати у спрощеному вигляді (рис. 2.9). Переробка сульфатів рослинами, в тому числі і з використанням бактерій, дуже складний процес, що призводить до синтезу рослинами сірковмісних білкових речовин. Тварини, що харчуються рослинами, також шляхом біохімічних процесів синтезують сірковмісні речовини, характерних для своїх організмів. При відмирання тварин і рослин, їх білкові речовини розкладаються до Н2S і деяких інших сірковмісних продуктів, і включаються в кругообіг сірки. Кругообіг азоту.Азот входить до складу амінокислот, які є основним будівельним матеріалом для білків. Хоча азот потрібно в менших кількостях, ніж, наприклад, вуглець, тим не менш дефіцит азоту негативно позна-чається на продуктивності живих організмів. Основним джерелом азоту є атмосфера (рис.7.2), звідки у грунт, а потім у рослини азот потрапляє тільки у формі нітратів, які є результатом діяльності організмів азотофіксаторів (окремі види бактерій, синьо-зелених водоростей і грибів), а також електричних розрядів (блискавок) та інших фізичних процесів. Інші з'єднання азоту не засвоюються рослинами. Друге джерело азоту для рослин - результат розкладання органіки, зокрема, білків. При цьому на початку утворюється аміак, який перетворюється бактеріями-нитрификаторов у нітрити та нітрати. Повернення азоту в атмосферу відбувається в результаті діяль-ності бактерій-денітрифікатори, що розкладають нітрати до вільного азоту і кисню. Значна частина азоту, потрапляючи в океан (в основному зі стічними континентальними водами), частково використовується водною рослинністю, а потім по харчових ланцюгах через тварин поверта-ється на сушу. Невелика частина азоту випадає з кругообігу, йдучи в осадові з'єднання. Проте ця втрата компенсується надходженням азоту в повітря з вулканічними газами, а також з індустрі-альними викидами. Якщо б наша цивілізація досягла такої технічної потужності, що змогла б блокувати всі вулкани на Землі (я не сумні-ваюся, що подібні проекти обов'язково виникли б), то при цьому з-за азоту та інших речовин, від голоду могло б загинути більше людей, ніж страждає зараз від вивержень вулканів.
Рис Основні біохімічні етапи круговороту азоту
Антропогенний азот надходить в природу в основному у формі азотних добрив. Їх кількість приблизно дорівнює природного фікса-ції азоту в атмосфері, але нижче біологічної фіксації. У природних екосистемах близько 20% азоту - це новий азот, отриманий з атмосфери шляхом азотофіксації. Інші 80% повертаються в круговорот внаслідок розкладання органіки. У агросистемах з азоту, що надійшов на поля з добривами, дуже невелика частина викори-стовується повторно, більша ж частина втрачається з зібраних урожа-єм, а також в результаті вилуговування (виносу водою) і денітрифі-кації. Лише прокаріоти, без'ядерні, найпримітивніші мікроорганізми можуть перетворювати біологічно даремний газоподібний азот у форми, необхідні для побудови і підтримки живої протоплазми. Коли ці мікроорганізми утворюють взаємовигідні асоціації з вищими рослинами, фіксація азоту значно посилюється. Рослини представляють бактеріям підходяще місце проживання (кореневі бульби), захищають мікроби від надлишків кисню і поставляють їм необхідну високоякісну енергію. За це рослина отримує легкозасвоюваний фіксований азот ту та інших речовин, від голоду могло б загинути більше людей, ніж страждає зараз від вивержень вулканів. та інших речовин, від голоду могло б загинути більше людей, ніж страждає зараз від вивержень вулканів. Ноосфера Ноосфера ( від грец. noos - розум і сфера ), новий еволюційний стан біосфери, при якому розумна діяльність людини стає вирішальним фактором її розвитку. Вперше термін "ноосфера" запроваджений французьким ученим- математиком Е. Лоруа у 1927 році Геолог і палеонолог П. Тейяр де Шарден у своїй праці "Феномен людини" визнав ноосферу "новим покривалом", "думаючим пластом", який розвивається над біосферою. В. І. Вернадський розглядав ноосферу як вищу стадію розвитку біосфери, пов'язану з виникненням та розвитком у ній людського суспільства, яке, розвиваючи техніку, стає велетенською планетарною силою, здатною змінити весь хід природних процесів у біосфері.
Вернадський передбачав перехід біосфери в новий стан, так звану сферу розуму -”ноосферу” в якій людина стане основною геологічною силою. Ноосфера відрізняється від біосфери величезною швидкістю в розвитку. За концепцією ноосфери, людство перетворилося на найпотужнішу геологічну силу на планеті. Вернадський підкреслював, що протягом останніх 500 років воно освоїло нові форми енергії - парову, електричну, атомну, й навчилося використовувати майже всі хімічні елементи. Людство освоїло всю біосферу й одержало набагато більшу, порівняно з іншими організмами, незалежність від навколишнього середовища. Наукова думка й діяльність людини змінили структуру біосфери, незаймана природа швидко зникає, з’являються нові екосистеми та ландшафти - міста, культурні землі, для яких характерні простіші угрупування організмів. Основними умовами розвитку ноосфери повині бути: 1. Ноосфера - етап розвитку біосфери, пов'язаний з появою людини і її розумової здібності. 2. Людина стає найважливішим (визначальним), фактором розвитку геологічних процесів; 3. Становлення і розвиток ноосфери - процес стихійний, який не залежить від волі однієї людини, або держав та їх об'єд-нань; 4. У соціальному відношенні становлення ноосфери потре-бує поява нового, інтеграційного світогляду, що дає можливість сумісного розвитку різних культур, релігій і традицій на єдиних просторах проживання різних етнічних і соці-альних груп населення Землі. Є протиріччя між тим, що людство (відповідно до Вернадського) охопило весь простір Землі, але не досягло сумісного розвитку різних груп населення). 5. Можливості сумісного розвитку різних культур зростають у міру переходу цивілізації від технотронної до інфор-маційної. 6. Інформаційні можливості дають можливість посилити екологізацію розвитку та виробничих процесів за рахунок мак-симізації використання енергії та ресурсів. 7. Таким чином, початковим етапом розвитку ноосфери можна вважати перехід суспільства до умов, що вказані у пп. 1-6. Невиконання зазначених умов і відхід людства від входження і ноосферу означає його рух до деструкції і, в кінцевому підсумку до самознищення. У ноосфері у якості елементарної. структурної одиниці може виступати виділений нообіогеоценоз. Структура нообіогеоценозу у загальному вигляді визначається на основі теоретичних філософських передумов.. У склад нообіогеоценозу входять три складові, які й обумовлюють співіснування та функціонування системи (рис. 1.4). На схемі природне середовище зображено екотипом, який включає воду, повітря і фунт, та біоценозом (або живою природою), тобто рослинністю, мікроорганізмами та тваринним світом. Основною лан кою третього товариства, яку умовно можна назвати
"нооценозом", або "спілкою розуму", є суспільство з його соціальними законами розвитку. Для забезпечення своїх матеріальних потреб, забезпечення життєдіяльності суспільство повинно створювати засоби існування. Цю роль виконують, зокрема, засоби праці, через які суспільство і взаємодіє з природою, результатом чого є продукт праці. Таким чином, не тільки компоненти неоценозу взаємопов'язані один з одним,але й кожен компонент, і нооценоз як ціле взаємодіють з природним середовищем. Основні екологічні закони На завершення розділу про сутність та структуру сучасної екології розглянемо найголовніші, з нашої точки зору, екологічні закони. Вони наведені у алфавітному порядку. Закон біогенної міграції атомів (закон Вернадського): міграція хімічних елементів на земній поверхні та у біосфері в цілому здійснюється під переважним впливом живої речовини, організмів. Жива речовина або бере участь у біохімічних процесах безпосередньо, або створює відповідне збагачення киснем, вуглекислим газом, воднем, азотом, фосфором та іншими .речовинами навколишнього середовища. Розуміння усіх хімічних процесів, що відбуваються у геосферах, неможливе без урахування дії біогенних факторів, зокрема - еволюційних. За допомогою цього закону можливо запобігати розвитку різних негативних явищ, керувати біохімічними процесами, і використовувати «м які» екологічні методи. Закон внутрішньої динамічної рівноваги: речовина, енергія, І інформація та динамічні якості окремих природних систем і їх ієрархії дуже І тісно переплетет між собою, так що будь-яка зміна одного з показників І неминуче приведе до функціонально-структурних змін інших, але при цьому ! зберігаються загальні якості системи - речовинно-енергетичні, інформаційні та І динамічні. Наслідки дії цього закону проявляються у тому, що після будь-яких ! змін елементів природного середовища обов'язково розвиваються ланцюгові j реакції, які намагаються нейтралізувати ці зміни. Слід відзначити, що незначна і зміна одного показника може спричинити сильні відхилення у інших та й в ; усій екосистемі. Закон внутрішньої динамічної рівноваги - один з найголовніших у природокористуванні. Він допомагає розуміти, що у разі незначних втручань у природне середовище його екосистеми здатні саморегулюватись та відновлюватись, але коли ці втручання перевищують певні межі (які людині слід добре знати) і уже не можуть "згаснути" у ланцюгу ієрархії екосистем (охоплюють цілі річкові системи, ландшафти), вони призводять до значних порушень енерго- та біобалансу на значних територіях і в усій біосфері. Закон генетичної різноманітності: усе живе генетично різне й має тенденцію до збільшення біологічної різнорідності. Закон має важливе значення у природокористуванні. Особливо у сфері ібіотехнології (генна інженерія, біопрепарати), коли не завжди можливо j передбачити результат нововведень під час вирощування нових мікрокультур через мутації, що виникають, або поширення дії нових біопрепаратів не на ті j види організмів, на які вони розраховувались. Закон історичної необоротності: розвиток біосфери й людства як цілого не може відбуватись від пізніших фаз до початкових, загальний процес розвитку однонаправлений. Повторюються лише окремі елементи соціальних відносин (рабство) або типи господарювання. Закон константності (сформульований В. Вернадським): кількість j живої речовини біосфери (за певний геологічний час) є величиною постійною. Цей закон тісно переплітається із законом внутрішньої динамічної рівноваги. За j законом константності, будь-яка зміна кількості живої речовини у одному з j регіонів біосфери неминуче призведе до такої ж за обсягом зміни речовини у іншому регіоні, тільки з протилежним знаком. Наслідком цього закону є правило обов'язкового заповнення екологічних ніш. Закон кореляції (сформульований Ж. Кюв'є): у організмі як у цілісній, системі усі його частини відповідають одна одній як за буквою, так і за функціями. Зміна однієї частини неминуче викликає зміни у інших. Закон максимізації енергії (сформульований Г. та Ю. Одумами): у конкуренції з іншими системами зберігається та з них, яка найбільше сприяє надходженню енергії та інформації й використовує максимальну її кількістьі найефективніше. Для цього така система здебільшого утворює накопичувачі j j (сховища) високоякісної енергії, частину якої витрачає на забезпечення і надходження нової енергії, забезпечує нормальний обіг речовин і створює механізм регулювання, підтримки, стійкості системи, її здатності пристосовуватись до змін, налагоджує обмін з іншими системами. Максимізація - це підвищення шансів виживання. Закон мінімуму (сформульований Ю. Лібіхом) - стійкість організму визначається найслабкішою ланкою у ланцюгу його екологічних потреб. Якщо кількість і якість екологічних фактррів близькі до необхідного організму мінімуму, він виживає, якщо менші за цей мінімум, організм гине, екосистема руйнується. Тому під час прогнозування екологічних умов або виконання експертиз дуже важливо визначити слабку ланку у житті організмів. Закон обмеженості природних ресурсів: усі природні ресурси в умовах Землі вичерпні. Планета є природно обмеженим тілом, і на ній не можуть існувати нескінченніскладові частини. Закон оптимальності: жодна система не може звужуватись або розширюватись до нескінченності. Жодний цілісний організм не може перевищити певні критичні розміри, які забезпечують підтримку його енергетики. Ці розміри залежать від умов живлення та факторів існування. Ігнорування закону - створення великих площ монокультур, вирівнювання ландшафту масовими забудовами тощо - призвело до неприродного одноманіття на великих територіях та викликало порушення у функціонуванні екосистем, екологічні кризи. Закон піраміди енергії (сформульований Р. Ліндеманом): з одного трофічного рівня екологічної піраміди на інший переходить у середньому не більше 10% енергії. За цим законом можливо виконувати розрахунки земельних площ, лісових угідь з метою забезпечення населення продовольством та іншими ресурсами Закон рівнозначності умов життя: усі природні умови середовища, необхідні для життя, відіграють рівнозначні ролі. З нього випливає інший закон - сукупної дії екологічних факторів. Цей закон часто ігнорується хоча мас велике значення. Закон розвитку довкілля: будь-яка природна система розвивається лише за рахунок використання матеріально-енерге - тичних та інформаційних можливостей навколишнього середовища. Абсолютно ізольований саморозвиток неможливий - це висновок із закону термодинаміки. Дуже важливими є наслідки цього закону: · абсолютно безвідходне виробництво неможливе; · будь-яка тубільш високоорганізована біотична система у своєму розвитку є потенційною загрозою для менш організова-них систем. Тому у біосфері Землі неможливе повторне зародження життя - воно буде знищене уже існуючими організмами; · біосфера Землі як система розвивається за рахунок внут-рішніх та космічних ресурсів. Закон зменшення енерговіддачі у природокористуванні: у процесі одержання з природних систем корисної продукції з часом (у історичному аспекті) на її виготовлення у середньому витрачається дедалі більше енергії (зростають енергетичні витрати на одну людину). Так, нині витрати енергії на одну людину за добу майже у 60 разів більші, ніж у часи наших далеких і предків. Закон фізико-хімічної єдності живої речовини (сформульований В. і Вернадським): уся жива речовина на Землі має єдину фізико-хімічну природу. З цього випливає, що шкідливе для однієї частини живої речовини шкодить і і іншій її частині, тільки, звичайна, різною мірою. Закони Б.Коммонера Для того, щоб скорегувати поведінку людини по відношен-ню до природи, Б. Коммонером були сформульовані чотири закони, які, з точки зору Реймерса, по суті, не стільки закони, скільки афоризми: Усе пов'язано з усім. Оскільки всі живі організми включені в кругообіг речовин у природі, між особинами, видами, класами живих істот і навколишнім середовищем, утворено безліч переплітаються прямих, зворотних, непрямих зв'язків. Тому будь-яка зміна середовища (речовини, енергії, інформації, інших якостей середовища) неминуче призводить до розвитку природних ланцюгових реакцій, що йдуть у бік нейтралізації запровадженної зміни або формування нових природних систем. Причому процес може прийняти незворотний характер навіть при незначній зміні окремого фактора. Все повинно кудись діватися . .В перше чергу це відноситься до ксенобіотиків,як складових відходів техносфери, що катострофічно накопичуються в навколишньому середовищі Природа знає краще. Зв'язки і взаємовідношення в природі складалися мільйони років, людина, яка вважала себе підкорювачем природи, тепер починає усвідомлювати обмеженість своїх знань і можливостей. Стає очевидним, що невірні ідейні установки «підкорювача природи» призвели до початку екологічної кризи. Слідом може розвинутися екологічна катастрофа, з повною ліквідацією фактора, що викликав дисбаланс (тобто самої людини). Ніщо не дається задарма. В екологічному сенсі це правило має на увазі те, що будь-який успіх, в області техносфери здійснюється за рахунок біосфери, посилення екологічного навантаження на природне середовище, руйнування природних біогеоце-нозів. Ми повинні повертати природі те, що беремо від неї, інакше катастрофа неминуча.
Закони Б.Коммонера Для того, щоб скорегувати поведінку людини по відношен-ню до природи, Б. Коммонером були сформульовані чотири закони, які, з точки зору Реймерса, по суті, не стільки закони, скільки афоризми: Усе пов'язано з усім. Оскільки всі живі організми включені в кругообіг речовин у природі, між особинами, видами, класами живих істот і навколишнім середовищем, утворено безліч переплітаються прямих, зворотних, непрямих зв'язків. Тому будь-яка зміна середовища (речовини, енергії, інформації, інших якостей середовища) неминуче призводить до розвитку природних ланцюгових реакцій, що йдуть у бік нейтралізації запровадженної зміни або формування нових природних систем. Причому процес може прийняти незворотний характер навіть при незначній зміні окремого фактора. Все повинно кудись діватися . .В перше чергу це відноситься до ксенобіотиків,як складових відходів техносфери, що катострофічно накопичуються в навколишньому середовищі Природа знає краще. Зв'язки і взаємовідношення в природі складалися мільйони років, людина, яка вважала себе підкорювачем природи, тепер починає усвідомлювати обмеженість своїх знань і можливостей. Стає очевидним, що невірні ідейні установки «підкорювача природи» призвели до початку екологічної кризи. Слідом може розвинутися екологічна катастрофа, з повною ліквідацією фактора, що викликав дисбаланс (тобто самої людини). Ніщо не дається задарма. В екологічному сенсі це правило має на увазі те, що будь-який успіх, в області техносфери здійснюється за рахунок біосфери, посилення екологічного навантаження на природне середовище, руйнування природних Биоценоз - 1) совокупность растений, животных, микроорганизмов и грибов, населяющих участок с относительно однородными условиями жизни (биотоп), например, озеро, луг, береговую полосу; 2) сообщество взаимосвязанных организмов, обитающих на каком-либо участке суши или водоема (безразмерное понятие: биоценоз норы, биоценоз валежного дерева и т.п.). Валентность экологическая (предел толерантности) - характеристика способности вида существовать в различных условиях Среды. Вид - совокупность особей, сходных по строению и способных скрещиваться друг с другом, давая плодовитое потомство. Генотип - вся совокупность генов особи, определяющая ее наследственные признаки. Гетеротрофы - организмы, питающиеся живыми органическими веществами. Гидросфера - совокупность всех вод Земли: глубинных, почвенных, поверхностных, материковых, океанических и атмосферных. Детрит - мертвое органическое вещество, остатки растительного и животного происхождения. Детритофаги - в экосистеме организмы, получающие биогены и энергию за счет питания детритом. Динамика популяций - изменения в размерах, структуре и распределении популяций как реакция на условия окружающей среды. Дыхание клеточное - химический процесс распада органических молекул в клетке с выделением энергии, необходимой для жизнедеятельности; у большинства организмов - разложение глюкозы в присутствии кислорода до углекислого газа и воды (процесс, противоположный фотосинтезу). Емкость экосистемы - максимальный размер популяции одного вида, который природная экосистема способна поддерживать в определенных экологических условиях на протяжении длительного времени. Естественный отбор - процесс, в результате которого под действием природных факторов происходит вымирание наименее адаптированных к среде членов популяции и сохранение особей, наиболее приспособленных к выживанию и размножению. Закон минимума (Либиха) - закон, согласно которому выносливость организма определяется самым слабым звеном в цепи его экологических потребностей, то есть жизненные возможности лимитирует тот экологический фактор, количество которого близко к необходимому организму или экосистеме минимуму и дальнейшее снижение которого ведет к гибели организма или деструкции экосистемы. Закон толерантности (Шелфорда) - закон, согласно которому лимитирующим фактором процветания организма (вида) может быть как минимум, так и максимум экологического воздействия, а диапазон между ними определяет величину выносливости (толерантности) организма к данному фактору. Интродукция - преднамеренный или случайный перенос особей какого-либо вида живого за пределы его ареала. Кислотные осадки - кислотный дождь, туман, снег и другие формы атмосферных осадков с кислотностью выше нормы, то есть с рН ниже 5,6. Климаксовая экосистема - заключительная стадия экологической сукцессии; экосистема, в которой популяции всех организмов находятся в равновесии друг с другом и с абиотическими факторами. Консументы - в экосистеме организмы, получающие энергию и биогены за счет питания другими организмами. Коэволюция - совместное развитие человека и природы. Лимитирующий фактор - фактор, в первую очередь ответственный за ограничение роста и (или) размножение организма или популяции. Литосфера - верхняя твердая оболочка Земли, включающая земную кору и верхнюю мантию. Мутация - спонтанно возникшее изменение генов организма, меняющее его морфологические и(или) физиолого-поведенческие признаки. Мутуализм (симбиоз) - тесная взаимосвязь двух организмов, выгодная для них обоих. Неорганические вещества - вещества, в основе молекулярной структуры которых не лежат атомы углерода. Ниша экологическая - положение вида в природе, включая его положение в пространстве и функциональную роль в сообществе. Ноосфера - высший этап развития биосферы, когда разумная деятельность человека становится определяющим фактором эволюции на Земле. Озоновый экран (озоносфера) - слой атмосферы, отличающийся повышенной концентрацией молекул озона, поглощающих ультрафиолетовое излучение, гибельное для живого. Озоновые "дыры" - пространство в озоносфере Земли с заметно пониженным содержанием озона. Органические вещества - соединения, в основе молекулярной структуры которых лежат атомы углерода (углеводороды) и их производные. Охрана окружающей (человека) среды - комплекс международных, государственных, региональных и местных административно-хозяйственных, технологических, политических, юридических и общественных мероприятий, направленных на обеспечение социально-экономического, культурно-исторического, физического, химического и биологического комфорта, необходимого для сохранения здоровья человека. Парниковый эффект - повышение температуры атмосферы из-за увеличение содержания в ней углекислого и некоторых других газов, приводящего к чрезмерному поглощению воздухом теплового излучения Земли. Пищевая (трофическая) цепь - перенос энергии и вещества в ряду живых организмов при поедании последующим элементом цепи предыдущего. Пирамида экологическая - графическое отражение соотношения между продуцентами, консументами (отдельно каждого уровня) и редуцентами в экосистеме, выраженное в их численности (пирамида чисел), биомассе (пирамида биомасс) или энергии (пирамида энергий). Плотоядное - животное, питающееся практически исключительно другими животными. Популяция - группа в пределах вида с общим генофондом, особи которой населяют определенное пространство с относительно однородными условиями обитания. Правило обязательности заполнения экологических ниш - пустующая экологическая ниша всегда бывает естественно заполнена. Принцип исключения Гаузе - два вида не могут существовать в одной и той же местности, если их экологические потребности идентичны, то есть если они занимают одну и ту же экологическую нишу. Принцип Ле Шателье - Брауна - при внешнем воздействии на систему, находящуюся в фазе устойчивого равновесия, оно смещается в том направлении, в котором эффект внешнего воздействия ослабляется. Принцип стабильности экосистем - видовое разнообразие обеспечивает стабильность экосистем. Продуктивность - скорость образования органического вещества. Продуценты - в экосистеме организмы (в основном зеленые растения), использующие световую энергию для синтеза органических соединений из неорганических. Редуценты - в экосистеме организмы, главным образом, бактерии и грибы, в ходе своей жизнедеятельности превращающие мертвые органические остатки в неорганические вещества. Сообщество - совокупность совместно проживающих популяций разных видов в пределах какого-либо естественного пространства. Сопротивление среды - совокупность факторов, направленных на сокращение численности популяции и препятствующих ее росту и распространению. Сукцессия - постепенная или быстрая смена видов на определенной территории в результате влияния абиотических и(или) биотических и(или) антропогенных факторов, благоприятствующих одним видам в ущерб другим. Трофическая структура сообщества - соотношение между продуцентами, консументами, детритофагами и редуцентами в экосистеме. Фитофаги - организмы, питающиеся растениями. Фитоценоз - сообщество растительных организмов. Фотосинтез - химический процесс, идущий в зеленых растениях под действием световой энергии с образованием из двуокиси углерода и воды глюкозы с выделением кислорода как побочного продукта. Хемосинтетики - организмы, образующие органические вещества с использованием химической энергии окисления некоторых неорганических соединений; относятся к продуцентам. Экологический фактор - компонент среды обитания, оказывающий влияние на организм; выделяют абиотические, биотические и антропогенные факторы среды обитания. Экология - наука, изучающая взаимоотношения живых организмов с окружающей средой. Экосистема - совокупность продуцентов, консументов и детритофагов, взаимодействующих друг с другом и с окружающей их средой посредством обмена веществом, энергией и информацией таким образом, что эта единая система сохраняет устойчивость в течение продолжительно времени. Эмерджентность - наличие у системного целого особых свойств, не присущих отдельным его составляющим; возникают в результате появления у более сложно организованной системы новых функциональных связей
ПЕРЕДМОВА
У XX столітті перед людством невідворотно постало завдання підвищення рівня безпеки свого існування в умовах техносфери. Стан навколишнього середовища, що склалася екологічна ситуація в світі викликає тривогу у людей, які все частіше задаються питанням: що буде з планетою Земля через 50, 100, 200 років? Руйнівний вплив діяльності людини на природу ще ніколи не брало такого гострого драматичного характеру, як в даний час. Небезпечні для людини і природних екосистем речовини надходять у навколишнє середовище і накопичуються в її різних елементах. Забруднення природного середовища збільшується внаслідок широкого впровадження енергоємних і хімічних технологій, виробництва нових хімічних продуктів, зростання обсягів міжнародної торгівліхімічними речовинами і технологіями, недостатнього екологічного контролю у всіх областях людської діяльності. Для України це особливо актуално зараз, у перехідний період, коли в багатьох державних службахконтролю якості навколишнього середовища відбуваються суттєві перетворення, а фінансове забезпечення цих служб обмежена. Держава, вирішуючи першочергові економічні завдання, не має в даний час можливості виділяти необхідні кошти з бюджету на при-родоохоронні заходи. У силу цих обставин охорону природи, захист навколишнього середовища повинні приділити більше уваги керівни-ки країв, областей, органи місцевого управління регіонів та міст, ке-рівники підприємств і організацій, громадськість і безпосередньо населення. Між тим сучасний екологічний стан території України можна визначити як критичний, а в деяких регіонах воно набуло характеру екологічного лиха. Забруднення природного середовища триває. Незважаючи на спад виробництва та зупинку великої кількості промислових підприємств, забруднення навколишнього середовища не зменшилася, оскільки в економічно кризових умовах підприємства і регіони почали заощаджувати і на природоохоронних витратах. Швидко скорочується біологічне різноманіття природи України, гинуть екосистеми лісів, боліт, кожен десятий вид рослин і тварин перебуває на межі зникнення. В останні роки демографічна ситуація в країні ускладнилася. В даний час встановлено, що радіація вражає не тільки серце і кров, а й мозок людини, а радіаційне руйнування мозку приводить до недоумства і психіатричним захворюванням. Однак поки невідома мінімальна доза опромінення, що викликає атрофію мозку. Ні на одному етапі цивілізації не накопичувалось стільки відходів і не скидалося в повітря, воду і грунт таку кількість забруднюючих та отруйних речовин. І в цих умовах населення України не зовсім усвідомлює наближення екологічної катастрофи, оскільки воно погано поінформоване про забруднення навколишнього середовища, і тому байдуже ставиться до збереження природи та захисту навколишнього середовища. Така байдужість виникає перш за все внаслідок украй низького рівня екологічної культури, а також екологічного виховання та освіти населення України. В якості одного з найважливіших напрямів державної політики у сфері екології намічено розвиток екологічної освіти та виховання населення. Сенс цього напряму - перебудова суспільної екологічної свідомості, зміна способу життя людини, його моральності. В даний час беззаконня в порушенні екологічних законів можна зупинити, тільки піднявши на належну висоту екологічну культуру кожного члена суспільства, під якою розуміють весь комплекс навичок буття в контакті з навколишнім природним середовищем і, яка є вищою стадією екологізації свідомості. Досвід показує, що знання, отримані студентами технічних вузів, явно недостатні для створення екологічно безпечних технологій і техніки Навчання інженерів будується в основному на редукці-оністському підході, тобто на зведенні складних завдань до простих, розчленування складного на прості складові частини з їх подальшим спрощеним аналізом. Майбутніх фахівців вчать розглядати штучно виділені події, кожне з яких має, як правило, одну причину. Між тим, вивчення екології та сучасних екологічних проблем засновано на цілісному розгляді надзвичайно складних систем, на принципі холізму (від грец. Холос - ціле).\ У біосфері кожна подія - це одночасно і причина виникнення інших подій. Вся жива природа являє собою єдину мережу речових, енергетичних та інформаційних взаємодій, організованих у вигляді замкнутих авторегуляторні циклів Люди розімкнули коло життя в біосфері, створивши незліченні цикли та лінійні ланцюги штучних подій. У результаті назріли головні сучасні проблеми: порушення навколишнього природного середовища перевищило межу витривалості біосфери, і людина опинилася в пастці суперечностей між своєю біологічною сутністю і наростаючим відчуженням від природи. Пропонована перша частина підручника («теоретична екологія») є науковою базою другої («Прикладна екологія»), котра, у свою чергу, є логічним продовженням першої. У такому разі більш приватні питання розглядаються у ранзі окремих проблем названих вище двох великих частин. Так, наприклад, у другій частині посібника розглядаються екологічні проблеми (але не «екології») промисловості, земельних ресурсів, атмосфери, водних ресурсів, стану середовища і впливу на біоту, здоров'я людей та ін В узагальненому вигляді «Загальна екологія» вивчає найбільш ззагальні закономірності взаємовідносин організмів і їх спільнот із середовищем у природних умовах. Прикладна екологія »покликана вирішувати конкретні питання природокористування, визначати допустимі навантаження на середовище, розробляти методи управління природними системами (екосистемами) і способи« екологізації » різних видів діяльності людини. Майбутній інженер зіткнеться в цій книзі з новими поняттями та підходами до проблем технічного освоєння природи, в тому числі і з доказами антіекологічності техногенезу. Екологічний імператив змушує змінити точку зору на науково-технічний прогрес і оцінювати розвиток техніки і виробництва, економічне зростання в першу чергу по критеріям екологічного ризику. Якщо навчальний посібник буде сприяти формуванню екологічного світогляду майбутніх фахівців, навчить їх порівнювати технічний прогрес з витривалістю біосфери і розглядати виробничу діяльність з точки зору законів живої природи, автор буде вважати своє завдання виконаним. Ч астина І ТЕОРЕТИЧНА ЕКОЛОГІЯ
Берегите эти земли, эти воды, Даже малую былиночку любя; Берегите всех зверей внутри Природы, Убивайте лишь зверей внутри себя. Е. Евтушенко Розділ І ТЕОРЕТИЧНІ ОСНОВИ ЗАГАЛЬНОЇ ЕКОЛОГІЇ
1.1.СУТНІСТЬ ТА СТРУКТУРА СУЧАСНИХ ЕКОЛОГІЧНИХ ЗНАНЬ Екологія як наука, її предмет, проблеми, завдання, цілі і методи Існування людини нерозривно пов'язане з певними умовами середовища (температура, вологість, склад повітря, якість води, склад їжі та інші). Ці вимоги вироблялися протягом багатьох тисячоліть існування людини. Зрозуміло, що при різкій зміні цих факторів або Систематичні екологічні дослідження ведуться приблизно з 1900 р, але її назва (екологія) була введена в загальний лекси Основи екології можна знайти у наукових працях учених минулого століття (Гумбольт, Ламарк, Северцев та ін.) Так Жан Батіст де Ламарк ( рис.1.5 ) висунув ідею, що організми протягом всього свого життя можуть набувати ознак, які підвищують їх пристосованість до середовища проживання, ці ознаки вони можуть передавати своїм нащадкам.
Найбільш ємним і узагальнюючим визначенням є: екологія - наука про взаємовідносини між живими організмами та середовищем їхнього життя. Сучасна екологія — це одна з головних фундаментальних наук, нова філософія людства, що перебуває в стадії формування. Незнання законів екології, порушення принципів біосферної етики призвели до виникнення екологічних проблем.. Систематизуючи їх, Н. Ф. Рейменс (1994р.) виділив основні: 1. Зміна клімату Землі на основі посилення тепличного ефекту. 2. Засмічення і інше забруднення ближнього космічного простору. 3. Загальне ослаблення озонового екрану Землі, утворення "озонових дір" над Антарктидою та над іншими регіонами планети 4. Забруднення атмосфери з утворенням кислотних опадів, сильно отруйних і згубно діючих речовин в результаті вторинних хімічних реакцій 5. Забруднення океану нафтопродуктами та іншими токсикантами, поховання в ньому отруйних та радіоактивних речовин. 6. Виснаження і забруднення поверхневих вод суші, континентальних водойм і водостоків, підземних вод. 7. Виникнення вторинних хімічних реакцій у всіх сферах біосфери з утворенням токсичних речовин. 8. Опустелювання планети в нових регіонах, розширення існуючих пустель. 9. Скорочення площі лісів, легень планети, що веде до дисбалансу кисню і посиленню процесу зникнення видів тварин і рослин.. 10. Абсолютне перенаселення Землі і відносне демографічне переущільнення в окремих її регіонах. Головна мета екології – Оптимізація взаємовідносин людини з навколишнім середовищем, що дає можливість максимально використовувати позитивний вплив природи на людину. Об'єктами екології є переважно системи вище рівня організмів, тобто вивчення організації та функціонування надорганізмових систем: популяцій, біоценозів ( спільнот), біогеоценозів (екосистем ) і біосфери в цілому. Іншими словами, головним об'єктом вивчення в екології є екосистеми, тобто єдині природні комплекси, утворені живими організмами і середовищем проживання. Основні завдання екології XXI століття: – вивчення загального стану сучасної біосфери, умов його формування та причин змін під впливом природних і антропогенних факторів; – 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. Методи екології • емпіричні ( прямі спостереження, вимірювання) • експериментальні ( наприклад, вивчення методів боротьби з перенощиками збудників інвазій ) • моделювання біологічних явищ, тобто відтворення у штучних екосистемах різних процесів, які відбуваються в живій природі.
|
Последнее изменение этой страницы: 2019-04-10; Просмотров: 230; Нарушение авторского права страницы
Рис. 4.3. Фрагмент екологічної ніші
Щодо кожного конкретного фактора чи умов життя, кожен вид має свою амплітуду, при якій він може існувати. Але оскільки факторів існування у тварин і рослин багато, то екологічну нішу можна уявити собі як ділянку в багатомірному просторі факторів, при яких може існувати дана популяція (рис. 4.3). Кожній популяції характерна фундаментальна екологічна ніша, що представляє собою комплекс екологічних факторів, необхідних для даного виду при відсутностіконкурентів. Цей тип ніші відповідає реальним можливостям виду.
відхилення від норми, необхідної організму, можливі порушення обміну речовин і як крайній випадок - несумісність з життям людини. Неможливо охороняти природу, користуватися нею, не знаючи як вона влаштована, за якими законами існує і розвивається, як реагує на вплив людини. Все це і є предметом екології. Термін "екологія" запропонований у 1869 р. Е. Геккелем (ні-мецький нату-раліст). Від грецького "ойкос"-будинок, "логос" - наука. Як наукова дисципліна екологія має більш ніж вікову історію.
кон лише у 70-тіроки
Визначення екології як науки весь час змінювалось. Екологія значно розширила предмет свого вивчення за короткий час, переважно з 60-70-х років ХХ ст., відбулася диверсифікація науки. За М. Ф. Реймерсом, екологія — це: 1) частина біології (біоекологія), яка вивчає відносини (стосунки) організмів (особин, популяцій, біоценозів) між собою та навколишнім середовищем, тобто має той предмет вивчення, що його окреслив ще Е. Генкель; 2) дисципліна, яка вивчає загальні закони функціонування екосистем різного ієрархічного рівня. Під ієрархією розуміють розташування елементів, регіонів, систем ступінчастим рядом. На кожному щаблі (або рівні) внаслідок взаємодії з навколишнім середовищем (енергією та речовиною) виникають характерні функціональні системи; 3) комплексна наука, яка досліджує середовище проживання живих істот, у тому числі й людини; 4) сфера знань, яка розглядає деяку сукупність предметів і явищ під кутом зору суб’єкта чи об’єкта (здебільшого живого і за участю живого); 5) дослідження становища людини як виду і суспільства в екосфері планети, її зв’язки з екосистемами і величина впливу на них[1].