Знакомство с библиотечно-информационной базой ВГУЭС

Лекция 1

Лекция 2

Экология как наука: История становления, цели, задачи, практическое значение, объект изучения

Аннотация

Понятийная база и основная терминология (организм, популяция, вид, сообщество и биоценоз, экосистема, экологическая среда, экологические факторы, толерантность). Зарождение и становление экологии как науки (до 60-х гг. ХIХ в.). Представители первого этапа (А. Реомюр, А. Трамбле, К. Линней, Ж. Бюффон, Ж. Ламарк, Т. Мальтус). Второй этап – оформление экологии в самостоятельную отрасль (после 60-гг ХIХ в. до 50-хгг ХХ в.). Представители второго этапа (К.Ф. Рулье, Н.А Северцов, В.В. Докучаев, Ч. Дарвин, Ч. Адамс, В.И Вернадский, В. Шелфорд, Ч. Элтон, В.Н Сукачев, Э.С. Бауэр). Третий этап – превращение экологии в комплексную науку (50-е гг. – до настоящего момента). Представители третьего этапа (Ю. Одум, Д.Ж. Андерсон, М. Бигон, Т. Миллер, Б. Небел, Д. Харпер). Отечественные основоположники экологии (К.Ф. Рулье, Н.А Северцов, И.П. Герасимов, И.Г. Горшков, Н.Н.Моисеев, Н.П. Наумов, Н.Ф. Реймерс, В.Е Соколов). Календарь становления экологии по К.М. Петрову. Современное состояние экологии. Экологическое образование и экологическая культура.

Экология своими корнями уходит в далекое прошлое. Потребность в знаниях, определяющих «отношение живого к окружающей его органической и неорганической среде», возникла еще до новой эры. Достаточно обратиться к трудам Аристотеля, Плиния Старшего, Р. Бойля и других, в которых подчеркивалось значение среды обитания в жизни организмов и приуроченность их к определенным местообитаниям, чтобы убедиться в этом. В истории развития экологии можно выделить 3 этапа.

1-ый этап – зарождение и становление этой науки (до 60-х гг. 19 века). На этом этапе накапливались данные о взаимосвязи живых организмов со средой их обитания, делались первые научные обобщения.

В 17-18 веках экологические сведения находят во многих биологических текстах (А. Реомюр, 1734 г.; А. Трамбле, 1744 г., и другие). Признаки экологического подхода можно найти в трудах русских ученых И.И. Лепёхина, А.Ф. Миддендорфа, С.П. Крашенинникова, французского ученого Ж.Бюффона, шведского биолога К.Линнея и других. В это же время Ж.Б. Ламарк (1744-1829) и Т. Мальтус (1766-1834) в первые предупреждают человечества о возможных негативных последствиях хозяйственной деятельности людей на природу.

2-ой этап – переход к экологии в самостоятельную науку (после 60-х гг. 19 века). Начало этого этапа характеризуется выходом трудов русских ученых К.Ф. Рулье (1814-1858), Н.А. Северцова (1827-1885), В.В. Докучаева (1846-1903), в первые обосновавших ряд принципов и понятий экологии, которое не утратили своего значения и до настоящего времени.

Впервые термин «экология» предложено и использовано немецким ученым-биологом Эрнстом Геккелем в его фундаментальной работе «Всеобщая морфология организмов» (1866). Происходит он от двух греческих слов: oicos (дом, жилище) и logos (наука). В буквальном смысле слова – это наука о местообитании. Существует множество определений понятия экология, зависящих от научной предвзятости ученого. Но все они сводятся к фундаментальной основе – условиям существования живых организмов.

Итак, экология – это наука об условиях существования организмов во взаимосвязях как между собой, так и с окружающей средой. Между живыми организмами непосредственно и средой обитания происходит обмен информацией и энергией, что и формирует экосистему и обеспечивает ее структурную организацию, целостность и функционирование. С позиций уровней организации живой материи экология изучает организацию и функционирование надорганизменных биологических систем различных уровней: популяций, видов, биоценозов (сообществ), представляющих важнейшие и неотъемлемые элементы экосистем различной иерархии (от капли воды до биосферы в целом).

Значительный вклад в развитие основ экологии внес Ч. Дарвин (1809-1882), определившие основные факторы эволюции органического мира. То, что Дарвин назвал «борьбой за существование» с эволюционных позиций можно трактовать как взаимоотношения живых существ с внешней абиотической средой и между собой.

Как самостоятельна наука экология окончательно оформилась в начале 20 века. В это время американский ученый Ч.Адамс (1913) создает первую сводку по экологии, публикуются другие важные обобщения (В. Шелфорд, 1913, 1929; Ч. Элтон, 1927 и другие). Крупнейший русский ученый 20 века академик В.И. Вернадский создаёт учение о биосфере. В 30-ые и 40-ые годы экология поднялась на более высокую ступень в результате нового подхода к изучению природных систем: сначала А. Тенсли (1935) сформулировал понятия об экосистеме, а чуть позже В.Н. Сукачев (1940) обосновал сходное этому представление о биогеоценозе. Уже во второй половине 20 века связи с наступающим экологическим кризисом и обостряющимся дефицитом природных ресурсов экология приобретает особое значение: её считают «наукой о выживании человечества».

3-й этап (с 50-ых годов 20 века до настоящего времени) происходит трансформация экологии в комплексную междисциплинарную науку, когда она из строго биологической науки превращается в «значительный цикл знания, вобрав в себя разделы географии, геологии, химии, физики, социологии, теории культуры, экономики…» (Реймерс, 1994).

На этом этапе определились задачи экологии:

А) теоретические:

1. стратегическая – развитие теории взаимодействия природы и общества на основе нового взгляда, рассматривающего человеческое общество как неотъемлемую часть биосферы;

2. разработка общей теории устойчивости экологических систем;

3. изучение экологических механизмов адаптации к среде;

4. исследование регуляции численности популяции;

5. изучение биоразнообразия и механизмов его поддержания;

6. исследование продукционных процессов;

7. исследование процессов, протекающих в биосфере, и их моделирование;

Б) прикладные:

1. прогнозирование и оценка возможных отрицательных последствий деятельности человека для окружающей среды;

2. улучшение качество окружающей среды;

3. сохранение, воспроизводство и рациональное использование природных ресурсов;

4. оптимизация инженерных, экономических, организационных и иных решений для обеспечения экологически безопасного устойчивого развития.

Объектом изучения экологии являются экосистемы.

Современный период в развитии экологии в мире связан с именами таких крупных зарубежных ученых, как Ю. Одум, Д. М. Анедерсен, А. Швейцер и другие. Среди наших ученых следует назвать И.П. Герасимова, В.Г. Горшкова, Ю.А. Израэля, К.С. Лосева, Н.М. Моисеева, Н.Ф. Реймерса, А.В. Яблокова и других.

Экология пользуется методами и понятиями других биологических наук, а также математики, физики, химии, поэтому некоторые считают экологию не особой наукой, а «точкой зрения». Но подобные замечания справедливы и для других наук, в том числе и биологических. Вместе с тем многие методы, понятия, проблемы, свойственны исключительно для экологии. Швейцарский ботаник К. Шрётер предложил выделить в современной экологии два главных направления – аутэкологию и синэкологию. Популяционная экология связывает оба эти раздела. Так, если исследования в аутэкологии близки исследованиям в физиологии или биогеографии, то изучение популяций и биоценозов всецело относится к компетенции экологии.

Для оценки реакции организма на те или иные факторы среды прежде всего важны количественные данные по состоянию этих факторов (температура, соленость, влажность и т.п.). Переходя на уровень изучения экосистем и сообществ организмов, мы переходим в область синэкологии. Условия существования популяций, взаимосвязи популяций со средой, динамику популяций и структуру изучает популяционная экология (демэкология), где, наряду с методами наблюдения и описания, используются методы математической статистики. В целом же в экологии используются статистические методы оценки видового разнообразия, биоразнообразия, биомассы, оценка скоростей роста популяций, математическое моделирование состояния и функционирования экосистем, включая и их энергетику.

Следует также отметить, экология может подразделяться на общую экологию, исследующую основные принципы организации и функционирования различных надорганизменных систем, и частную экологию, сфера которой ограничена изучением конкретных групп определённого 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 экологических сообществ. Биоценология исследует структуру и динамику природных сообществ (или ценозов) – совокупностей совместно обитающих популяций разных видов.

Совсем недавно сформировалась экология человека и геоэкология. В отношении последней нет единой точки на предмет и задачи этой науки. Сюда с успехом можно отнести и экомониторинг, и глобальные проблемы загрязнения среды, и экологию биомов и континентов, и экологию Мирового океана. Относительно принципов деления экологии на общую и частную нет единства во взглядах учёных. 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, озёр, водохранилищ и т.д.). Кроме общей и частной экологии выделяется и прикладная экология (оценки загрязнений среды, экомониторинг).

Экология занимается изучением организмов во всей совокупности их взаимоотношений со средой. Таким образом, предметом экологии является именно взаимодействие биоценоза с биотопом как основных элементов экосистемы, а объектом – экосистема, порождаемая таким взаимодействием Эколог рассматривает организм не в теоретически созданной среде, всегда себе подобной вплоть до отдельного фактора, а в окружающем мире, в котором действуют постоянно меняющиеся силы. Существует масса примеров несоответствия результатов, полученных в лабораторных условиях, и наблюдаемых в природе. Например, размножение диатомовых водорослей в культуре. Разумеется, приведенные факты не означают, что лабораторные исследования не представляют интереса. Напротив, они необходимы, но нельзя бездумно внедрять в природу результаты экспериментов.

На основе вышесказанного согласимся с мнением французского исследователя Энтони Лабейри, что экология – это все-таки наука о реальном. Это естественная наука, но вид исследуется экологией не на уровне отдельно взятой особи (особь остается объектом исследования морфологии, систематики, физиологии), а всей популяции, т.е. совокупности особей, которая занимает определенную территорию и обновляется во времени. Для выделения вида как основной структурной единицы живого вещества используются два подхода. Вид может определяться как совокупность организмов, обладающих единством морфологических признаков (морфологический вид). Другой подход базируется на особенностях биологии размножения и экологии (биологический вид). Вид – это совокупность сходных между собой особей, способных к скрещиванию с образованием плодовитого потомства и в репродуктивном отношении изолированных от других сходных совокупностей особей. Вид обладает единым генофондом и ареалом. В экологическом отношении для особей одного вида характерны одни и те же взаимоотношения со средой обитания (единство ареала). Вид же состоит из популяций особей. Следовательно, самой низшей операционной единицей экологии является популяция.

Положение экологии в системе естественных наук обеспечивает ее теснейшую связь с биологией (систематика, зоология, ботаника, физиология, генетика и др.), географией (ландшафтоведение, биогеография, климатология, медицинская география, демография и др.), медициной (гигиена, токсикология, бактериология, эпидемиология и др., ), с социальными науками (социология, психология, лингвистика, экономика и др.), с рядом правовых (экологическое право) и естественных наук (физика, химия, математика и кибернетика).

Лекция 3

Внутривидовые отношения

Внутривидовые отношения похожи на отношения разных видов. Среди них также довольно часто встречаются случаи агрессии, когда одна особь убивает и даже пожирает другую (крупные птенцы отбирают пищу). Активная борьба за убежище, территорию известна у многих животных. Известны случаи паразитирования самцов на самках и наоборот. Вместе с тем обычна и пассивная конкуренция за пищу, убежище и т.д. Часты случаи взаимопомощи и нахлебничества.

Основой внутривидового отбора является внутривидовая борьба. Именно поэтому, как считал Ч. Дарвин, молодых организмов рождается больше, чем достигает зрелого возраста. Вместе с тем преобладание числа рождающихся над числом доживающих до зрелости организмов компенсирует высокую смертность на ранних стадиях развития. Поэтому, как отмечал С.А. Северцов, величина плодовитости связана со стойкостью вида.

Таким образом, внутривидовые отношения направлены на размножение и расселение вида.

В мире животных и растений существует большое количество приспособлений, облегчающих контакты между особями или, наоборот, предотвращающими их столкновение. Такие взаимные адаптации в пределах вида были названы С.А. Северцовым конгруэнциями. Так, в результате взаимных приспособлений особи имеют характерную морфологию, экологию, поведение, которые обеспечивают встречу полов, успешное спаривание, размножение и воспитание потомства. Установлено пять групп конгруэнций:

1) эмбрионы или личинки и родительские особи (сумчатые);

2) особи разного пола (половые аппараты самцов и самок);

3) особи одного и того же пола, в основном самцы (рога и зубы самцов, используемые в боях за самку);

4) братья и сестры одного и того же поколения в связи со стадным образом жизни (пятна, облегчающие ориентировку при бегстве);

5) полиморфные особи у колониальных насекомых (специализация особей к выполнению определенных функций).

Целостность вида выражается также в единстве размножающейся популяции, однородности ее химического состава и единстве воздействия на окружающую среду.

Важно отметить два эффекта, которые наблюдаются в популяциях, особенно высших животных. Один из них – групповой эффект – направлен на увеличение численности популяции, необходимой для сохранения генофонда. Так, например, для успешного размножения популяция перуанского баклана Phalacrocorax bougainvillei должна составлять не менее 10 000 особей, а на 1 м² должно быть не менее двух гнезд. При совместной жизни в группах значительно облегчается поиск пищи и борьба с врагами.

Второй эффект – массовость – связан с перенаселением среды и влечет за собой вредные для популяций последствия. Такие последствия обычно сводятся к следующим формам взаимодействий.

Конкуренция – в популяциях выражается в борьбе самцов за право обладания самкой, в борьбе за пищу, лидерство в стае и т.п.

Каннибализм – этот тип внутривидовых отношений не редок в выводках хищных птиц и зверей. Самые слабые обычно уничтожаются более сильными, а иногда и родителями.

Саморазреживание растительных популяций. Внутривидовая конкуренция влияет на рост и распределение биомассы в пределах растительных популяций. По мере роста особи увеличиваются в размерах, возрастают их потребности и как следствие – возрастает конкуренция между ними, что приводит к гибели. Число выживших особей и скорость их роста зависит от плотности популяции. Постепенное уменьшение плотности растущих особей называется самоизреживанием. Подобное явление наблюдается в лесных насаждениях.

Межвидовые отношения

Конкуренция. Этот тип взаимоотношений определяет правило Гаузе. Согласно этому правилу два вида не могут одновременно занимать одну и ту же экологическую нишу и поэтому обязательно вытесняют друг друга. Например, ель вытесняет березу.

Аллелопатия – это химическое воздействие одних растений на другие посредством выделения летучих веществ. Носителями алеллопатического действия являются активные вещества – колины. Благодаря воздействию этих веществ может отравляться почва, изменяться характер многих физиологических процессов, вместе с тем посредством химических сигналов растения узнают друг друга.

Симбиоз – это различные формы тесного сожительства разноименных организмов, составляющих симбиотическую систему. По характеру отношений между партнерами выделяется несколько типов симбиоза: комменсализм, паразитизм и мутуализм.

Протокооперация – тесное сотрудничество двух видов, не являющееся обязательным, но жизнь совместно весьма выгодна для обоих, например, в целях защиты.

Мутуализм – крайняя степень ассоциации между видами, при которой каждый извлекает выгоду из связи с другим. Например, растения и азотофиксирующие бактерии; шляпные грибы и корни деревьев.

Комменсализм – форма симбиоза, при которой один из партнеров (комменсал) использует другого (хозяина) для регуляции своих контактов с внешней средой, но не вступает с ним в тесные отношения. Комменсализм широко развит в экосистемах коралловых рифов – это квартирантство, защита (щупальца актиний защищают рыб), обитание в теле других организмов или на его поверхности (эпифиты).

Паразитизм – форма отношений двух различных организмов, принадлежащих к разным видам, носящих антагонистический характер. Здесь один организм – паразит – использует другого – хозяина – в качестве среды обитания и источника пищи.

Хищничество – это способ добывания пищи животными (реже растениями), при котором они ловят, умерщвляют и поедают других животных. Хищничество встречается практически у всех типов животных. В ходе эволюции у хищников хорошо развились нервная система и органы чувств, позволяющие обнаруживать и распознавать добычу. Кроме этого развиты средства овладения, умерщвления, поедания и переваривания добычи (острые втягивающиеся когти у кошачьих, ядовитые железы многих паукообразных, стрекательные клетки актиний, ферменты, расщепляющие белки и другое). Эволюция хищников и жертв происходит сопряженно. В ходе ее хищники совершенствуют способы нападения, а жертвы – способы защиты.

Антропогенные факторы. Хотя человек влияет на живую природу через изменение абиотических факторов и биотических связей видов, деятельность людей на планете выделяют в особую силу. Основными способами антропогенного влияния являются: завоз растений и животных, сокращение их ареалов и уничтожение видов, непосредственное воздействие на растительный покров, распашка земель, вырубка и выжигание лесов, выпас домашних животных, выкашивание, осушение, орошение и обводнение, загрязнение атмосферы, создание рудеральных мест обитания (мусорные свалки, пустыри) и отвалов, создание культурных фитоценозов. К этому следует добавить многообразные формы растениеводческой и животноводческой деятельности, мероприятия по защите растений, охране редких и экзотических видов, промысел животных, их акклиматизацию и т.п. Влияние антропогенного фактора с момента появления человека на Земле постоянно усиливалось. В настоящее время судьба живого покрова нашей планеты и всех видов организмов находится в руках человеческого общества и зависит от антропогенного влияния на природу. Особо следует подчеркнуть роль войн и средств массового уничтожения живого, которые могут привести к гибели человечества. А если Природа создала Человека как будущего конструктора не только Земли, а и Вселенной, то с чем останется Вселенная?!

Концепция биосферы. Биосфера (от био... и сфера) – оболочка Земли, состав, структура и энергетика которой в существенных чертах обусловлены прошлой или современной деятельностью живых организмов.Биосфера является одной из геологических оболочек Земли или геосфер. Это уникальное природное образование, которого, возможно, нет на других планетах Вселенной.

На Земле также различают литосферу – твёрдую наружную оболочку Земли, состоящую из осадочных пород и расположенных под ними гранитов и базальтов, гидросферу, включающую в себя все океаны, моря, озёра и реки, и атмосферу – газовую оболочку Земли.

Совокупная биомасса Земли составляет примерно 2, 4 ∙ 1012 т (около 0, 01% массы всей биосферы). 97% из этого количества занимают растения, 3% – животные. В настоящее время на Земле известно несколько миллионов видов живых организмов.

Нижний предел жизни на Земле (до глубины 3 км) ограничен высокой температурой земных недр, верхний предел (20 км) – жёстким излучением ультрафиолетовых лучей. Всё, что находится на высоте ниже 20 км, защищено от губительного излучения двадцатикилометровым озоновым слоем. Пространство, в котором возможно существование жизни, называется экосферой. Область распространения жизни включает нижнюю часть воздушной оболочки (атмосферы), всю водную оболочку (гидросферу) и верхнюю часть твердой оболочки (литосферы).

Нижняя граница слоя атмосферы, где образуется большое количество озона, находится на высоте 10–15 км, а верхняя – на высоте около 50 км. Этот слой называется озоносферой. Максимум концентрации молекул озона соответствует высоте около 25 км, однако даже здесь имеется не более 5–10 молекул озона на миллион молекул воздуха.

Озон, образующийся выше 8–12 км, часто называют стратосферным озоном, чтобы отличить его от тропосферного озона, который образуется в результате других процессов в приземном слое атмосферы. Тем не менее, на границах биосферы можно найти, в основном, лишь микроорганизмы (обычно в виде спор); наибольшая же концентрация биомассы наблюдается у поверхности суши и океана, в местах соприкосновения оболочек.

Термин «биосфера» появился в науке в 1875 г., однако первые представления о биосфере складывались уже в начале XIX в. Ж.Б. Ламарк был первым, кто обратил внимание на живую оболочку Земли и особенности ее строения и функционирования. Эти первые представления были, в частности, отражены в его работе «Гидрология» (1802). Не пользуясь понятием «биосфера», он писал, что «все вещества, находящиеся на поверхности земного шара и образующие его кору, сформировались благодаря деятельности живых организмов».

Он также отметил, что эта оболочка формировалась одновременно с развитием планеты и прошла весьма длительный и сложный путь своего становления. Следами былых состояний биосферы являются ископаемые организмы, находящиеся в осадочном покрове земной коры, которые впоследствии были названы В.И. Вернадским биокосным веществом.

Будучи широко эрудированным естествоиспытателем, Ламарк создал одну из первых схему филогенеза, объяснив, что этапы филогенеза как раз и отражают состояние биосферы в былые геологические эпохи. А. Гумбольдт также выделял сферу жизни как неотъемлемую часть географической оболочки.

Именно идея Ламарка, забытая на 70 лет, была использована Эдуардом Зюссом в работе по происхождению Альп (1875 г.). Зюсс при рассмотрении основных оболочек Земли (лито-, атмо- и гидросферы) полагал, что в области взаимодействия верхних сфер и литосферы можно выделить самостоятельную оболочку – биосферу.

Особая роль в разработке научных основ современной экологии как науки принадлежит учению В.И. Вернадского о биосфере.

После нескольких лет гражданской войны, полной экономической разрухи, уже с 20-х годов намечается бурный взлет творческой мысли в России, ведущую роль в котором играла интеллигенция, сохранившая свой духовный потенциал и перенесшая его в новое общество. Несмотря на преследования и физическое уничтожение интеллигенции, Россия в 30-е годы вышла на передовые рубежи мировой науки.

Обстановка высокой требовательности к студентам и молодым специалистам, широкие возможности контактов с крупнейшими европейскими учеными, свободное владение несколькими иностранными языками – все это обусловило появление в России в предреволюционные годы «могучей кучки» ученых.

Среди биологов (экологов) можно назвать таких выдающихся деятелей, как Иван Петрович Павлов (физиолог), Климент Аркадьевич Тимирязев, Алексей Николаевич Северцов, Владимир Леонтьевич Комаров, Владимир Николаевич Сукачев, Георгий Федорович Морозов (первый русский эколог-лесовед), Лев Семенович Берг и др. В их числе был и великий энциклопедист XX в. Владимир Иванович Вернадский.

В студенческие годы В.И. Вернадский был студентом В.В. Докучаева, которого справедливо называют основоположником современной физической географии.

Понимание идей Вернадского пришло в 60-е годы XX в. Оно крепло по мере осознания человечеством угрозы экологического кризиса. Решение глобальных экологических проблем не возможно без понимания законов, управляющих живыми организмами в биосфере.

Небольшая книга В.И. Вернадского «Биосфера» вышла в свет в 1926 г., а затем была переиздана в 1967 г. «Своеобразным, единственным в своем роде, отличным и неповторимым в других небесных телах представляется нам лик Земли – ее изображение в космосе, вырисовывающееся извне, со стороны, из дали бесконечных небесных пространств», – пишет Вернадский. Вся книга пронизана идеей взаимодействия не только земных, но и космических тел и явлений. И главную роль среди них играют живые организмы, « живое вещество » планеты.

Вернадский раскрывает ведущую роль живых организмов в трансформации солнечной энергии и преобразовании веществ, слагающих наружные оболочки Земли: «По существу, биосфера может быть рассматриваема как область земной коры, занятая трансформаторами, переводящими космические излучения в действенную земную энергию, – пишет Вернадский, –...лучи Солнца обуславливают главные черты механизма биосферы... Солнцем в корне переработан и изменен лик Земли, пронизана и охвачена вся биосфера».

Живое вещество, по словам Вернадского, выполняет космическую функцию, связывая Землю с космосом: «Вещество биосферы благодаря им (солнечным лучам) проникнуто энергией; оно становится активным, собирает и распределяет в биосфере полученную в форме излучения энергию, превращает ее в конце концов в энергию в земной среде свободную, способную производить работу... Лик Земли ими (солнечными лучами) меняется, ими в значительной мере лепится. Он не есть только отражение нашей планеты, проявление ее вещества и энергии – он одновременно является и созданием внешних сил космоса».

В основе учения Вернадского лежат представления:

1) о планетарной геохимической роли живого вещества (совокупность всех живых организмов, существовавших или существующих в определённый отрезок времени, рассматриваемых как мощный геологический, фактор. В отличие от живых существ, живое вещество, в понимании Вернадского, как биогеохимический фактор, количественно выражается в элементарном химическом составе, массе и энергии;

2) об организованности биосферы, являющейся продуктом сложного превращения вещественно-энергетического и информационного потоков живым веществом за время геологической истории Земли.

Организмы, составляющие биосферу, обладают поразительной способностью к размножению и распространению по планете.

По Вернадскому, вещество биосферы состоит из семи разнообразных, но геологически взаимосвязанных частей: живое вещество; биогенное вещество; косное вещество; биокосное вещество; радиоактивное вещество; рассеянные атомы; вещество космического происхождения.

В пределах биосферы везде встречается либо живое вещество, либо следы его биогеохимической деятельности. Газы атмосферы (кислород, азот, углерод), природные воды, равно как и каустобиолиты (нефти, угли), известняки, глины и их метаморфические производные (сланцы, мраморы, граниты и др.), в своей основе созданы живым веществом планеты.

Слои земной коры, лишённые в настоящее время живого вещества, но переработанные им в геологическом прошлом, Вернадский относил к области «былых биосфер».

Биосфера охватывает часть атмосферы, гидросферу и верхнюю часть литосферы, которые взаимосвязаны сложными биогеохимическими циклами миграции веществ и энергии ( по В.И. Вернадскому – биогенная миграция атомов ). Начальный момент этих циклов заключён в трансформации солнечной энергии растениями и синтезе биогенных веществ на Земле. В основе концепции биосферы Вернадского лежат следующие биогеохимические принципы:

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

Второй принцип. Эволюция видов в ходе геологического времени, приводящая к созданию форм жизни, устойчивых в биосфере, идет в направлении, увеличивающем биогенную миграцию атомов биосферы.

Третий принцип. В течение всего геологического времени, заселение планеты должно было быть максимально возможное для всего живого вещества, которое тогда существовало.

Биосфера мозаична по структуре и составу, отражая геохимическую и геофизическую неоднородность лика Земли (океаны, озёра, горы, ущелья, равнины и т.д.) и неравномерность в распределении живого вещества по планете как в прошлые эпохи, так и в наше время. Максимальное содержание живого вещества гидросферы приурочено к мелководьям, минимальное – к глубинным акваториям (абиссаль); на суше эта неравномерность проявляется в мозаике биогеоценотического покрова (леса, болота, степи, пустыни и др.) с минимумом плотности живого вещества в высокогорьях, пустынях и полярных областях.Элементарная структура активной части современной биосферы – экосистема.

Лекция 4

Экология человека

Общие законы взаимоотношения человека (или группы людей) и биосферы, влияние на человека (или группы людей) природной и социальной сред изучает наука экология человека.

В настоящее время человека выделяют как биосоциальное существо, генетически связанное с другими формами жизни, но выделившееся из них благодаря способности производить орудия труда, к речи, сознанию и творчеству. Биосоциальная природа человека отражается в том, что его жизнь определяется единой системой условий, в которую входят как биологически, так и социальные элементы. Это вызывает необходимость не только его биологической, но и социальной адаптации, то есть приведения межиндивиндуального и группового поведения в соответствие с господствующими в данном обществе нормами. Биологическая адаптация человека весьма отличается от таковой в животном мире, так как стремиться сохранить не только его биологические, но и социальные функции.

В эволюции живого вещества на планете есть ряд поворотных пунктов, последним из которых в этой эволюционной сукцессии является появление человека. Э то произошло совсем недавно (3, 5-5 млн. лет назад), что по сравнению с 4 млрд. лет развития животного мира – ничтожно малая его часть.

Человек современного типа возник уже в последнюю ледниковую эпоху (40-50 тыс. лет тому назад). За этот период он занимался охотой, собирательством, позднее – скотоводством, земледелием и ремеслами, и только последе 2-3 века получило бурное развитие промышленное производство. На протяжении всей этой истории постепенно снижалось роль природной и возрастала роль искусственной среды в жизни человека. При этом изменялись величина и качественный характер давления естественного отбора. Благодаря социальным преобразованием и развитию медицины в развитых странах давление естественного отбора значительно снизилось.

Человек сам создатель и регулятор развития городских (урбанистических) систем. Характер и интенсивность его хозяйственной деятельности и способность поддерживать качество окружающей среды зависит от его биологических особенностей и социальных факторов. До сих пор идут споры о соотношении социального и биологического в человеке, и хотя мы не знаем этого соотношения, но при рассмотрении экологии человека необходимо учитывать оба этих начала. Наиболее наглядно эти проблемы видны при изучении эволюции и адаптации человека к городской среде. Благодаря этому можно констатировать, что человек, в отличие от животных, поставил вид в условия широчайшей экологической ниши, характеризующейся общей направленностью адаптаций.

Человек не только адаптируется, но и прочно «привязывается» к своей среде, как индивидуальном, так и в видовом отношениях. Материалы космической биологии показывают, что человек, адаптируясь к новым условиям в Космосе, вернувшись на Землю, вынужден снова вырабатывать у себя прежние навыки, то есть деадаптироваться. В условиях городской среды он может находиться дома, затем на производстве, а затем выехать загород на отдых. Эти изменения окружающих человека условий вызывают процессы реадаптации, то есть адаптация к ставшим уже для него новым условием ранее привычной среды. Но если эти изменения происходят быстро и мощно, то эволюционные процессы, механизмы отбора, как очень инерционные, не успевают, отстают, и адаптация становится невозможной. Такой резкий дисбаланс системы вызывает стрессы, приводящие к болезням человека, вплоть до генетических нарушений.

В городской среде к обычным экологическим факторам добавляются такие, как десинхроноз (несоответствие адаптации географическим зонам при широких транспортных миграциях), транспортная усталость, радиационные поля, различные инфекции, информационные пресс и другие.

Особое напряжение на всю человеческую популяцию оказывает перенаселенность, обусловленная так называемым «демографическим взрывом». Если около 9 тыс. лет назад на Земле проживало около 10 млн. человек, в начале нашей эры – порядка 200 млн., в 1900 г. 1, 7 млрд., то в настоящее время (на 2012 год) уже 7, 2 млрд. человек.

Озабоченность ростом населения еще 2 века назад заставило Т. Мальтуса написать труд в котором он математически доказал что этот рост происходит по экспоненциальному закону, а количество продуктов сельского хозяйства увеличивается только в арифметической прогрессии. Он считал, что если не прекратится бесконтрольное деторождение, то не считая голод погубит человечество. Уже в настоящее время проблемы контроля численности населения вошли в различные программы ООН, которые дали ограниченные эффект.

Лекция 5

Рис. 1. Классификации ПР

Формы природопользования осуществляются в двух видах: общего и специального.

Общее использование ПР не требует специального разрешения и осуществляется гражданами на основе принадлежащих им естественных (гуманитарных) прав, существующих и возникающих как результат рождения и существования (пользование водой, воздухом и т.д.).

Специальное использование ПР осуществляется физическими и юридическими лицами на основании разрешения уполномоченных госорганов. Оно носит целевой характер и по используемым ресурсам подразделяется на:

§ землепользование,

§ пользование недрами,

§ лесопользование,

§ водопользование,

§ пользование животным миром (дикими животными и птицами, рыбными запасами и др. биоресурсами),

§ использование атмосферного воздуха.

Специальное природопользование регулируется природоохранным законодательством РФ: Земельным кодексом, Основами лесного законодательства, Законом о недрах, Водным кодексом, Законом об использовании и охране животного мира, Законом об охране атмосферного воздуха.

12 3 4 5 6 Следующая ⇒