1. Эколо́гия (от др.-греч. οἶκος — обиталище, жилище, дом, имущество и λόγος — понятие, учение, наука) — наука о взаимодействиях живых организмов и их сообществ между собой и с окружающей средой. Термин впервые предложил немецкий биолог Эрнст Геккель в 1866 году. Объектами экологии являются преимущественно системы выше уровня организмов, т. е. изучение организации и функционирования надорганизменных систем: популяций, биоценозов (сообществ), биогеоценозов (экосистем) и биосферы в целом. Главная же теоретическая и практическая задача экологии — раскрыть общие закономерности организации жизни и на этой основе разработать принципы рационального использования природных ресурсов в условиях все возрастающего влияния человека на биосферу.

2. Зарождение и становление экологии как науки На этом этапе накапливались данные о взаимосвязи организмов со средой их обитания, делались первые научные обобщения. Аристотель (384–322 г.г. до н.э.). В работе «История животных» рассматривал такие вопросы как приуроченность организмов к местам обитания, одиночная или стайная жизнь, различия в питании. Теофраст (372–287 г.г. до н.э.) – ученик Аристотеля, основоположник географии растений. В «Истории растений» отмечал зависимость растительного покрова от климата и почв. Карл Линней (1707–1778 г.г.) – шведский естествоиспытатель, сторонник креационистской концепции в биологии, согласно которой многообразие форм органического мира есть результат их сотворения. Жан Батист Ламарк (1744–1829 г.г.) – французский ученый, автор первого эволюционного учения. Считал, что важнейшей причиной приспособительных изменений организмов, эволюции растений и животных является влияние внешних условий среды. Само живое, по Ламарку, возникло из неживого по воле творца и далее развивалось на основе строгих причинных закономерностей. Жорж Кювье (1769–1832 г.г.) – французский зоолог, сформулировал теорию катастроф, смысл которой сводился к тому, что творец актом творения создает органический мир каждой геологической эпохи заново, этот органический мир существует недолго, гибнет в результате мировой катастрофы, после чего происходит новый акт творения.

Ж.Б. Ламарк и Томас Мальтус (1766–1834 г.г.) впервые предупреждают человечество о возможных негативных последствиях воздействия человека на природу. Чарльз Дарвин (1809–1882 г.г.) определил основные факторы эволюции органического мира. Ему принадлежат работы: «Происхождение видов путем естественного отбора, или сохранение благоприятствуемых пород в борьбе за жизнь» (1859 г.) и «Происхождение человека» (1871 г.). Русский ученый Василий Васильевич Докучаев, естествоиспытатель (1846–1903 г.г.) считается одним из основоположников экологии. В частности, он исследовал особенности почвообразования. Э. Геккель (1834–1919 г.г.). Как самостоятельная наука экология окончательно сформировалась в начале XX столетия. В это время американские ученые В. Шелфорд, Ч. Адамс публикуют важные обобщения по экологии животных. Крупнейший русский ученый XX в. Владимир Иванович Вернадский (1863–1945 г.г.) создает фундаментальное учение о биосфере. Биосфера – область распространения жизни на нашей планете. в 1935 г. английский ботаник Артур Тенсли (1871–1955 г.г.) выдвинул понятие об экосистеме. В 1940 г. В.Н. Сукачев (1880–1967 г.г.), советский ботаник, географ, лесовод, обосновал близкое к этому понятию представление и биогеоценозе.

3. Экология своими корнями уходит в далекое прошлое. Потребность в знаниях, определяющих «отношение живого к окружающей его органической и неорганической среде», возник¬ла очень давно. Достаточно вспомнить труды Аристотеля (384— 322 до н. э.), Плиния Старшего (23—79 н. э.), Р. Бойля (1627— 1691) и др., в которых обсуждалось значение среды обитания в жизни организмов и приуроченность их к определенным ме¬стообитаниям, чтобы убедиться в этом.

В истории развития экологии можно выделить три основных этапа.оформление экологии в самостоятельную отрасль знаний (после 60-х гг. XIX в.). Начало этапа ознаме¬новалось выходом работ русских ученых К. Ф. Рулье (1814— 1858), Н. А. Северцова (1827—1885), В. В. Докучаева (1846— 1903), впервые обосновавших ряд принципов и понятий эко¬логии, которые не утратили своего значения и до настоящего времени. Не случайно поэтому американский эколог Ю. Одум (1975) считает В. В. Докучаева одним из основоположников экологии. В конце 70-х гг. XIX в. немецкий гидробиолог К. Мёбиус (1877) вводит важнейшее понятие о биоценозе как о за¬кономерном сочетании организмов в определенных условиях среды.

Неоценимый вклад в развитие основ экологии внес Ч. Дар¬вин (1809—1882), вскрывший основные факторы эволюции органического мира. То, что Ч. Дарвин называл «борьбой за существование», с эволюционных позиций можно трактовать как взаимоотношения живых существ с внешней абиотической сре¬дой и между собой, т. е. с биотической средой.

Немецкий биолог-эволюционист Э. Геккель (1834—1919) первый понял, что это самостоятельная и очень важная область биологии, и назвал ее экологией (1866). В своем капитальном труде «Всеобщая морфология организмов» он писал: «Под экологией мы понимаем сумму знаний, относящихся к экономике природы: изучение всей совокупности взаимоотношений животного с окружающей его средой, как органической, так и неорганической, и прежде всего — его дружественных или враждебных отношений с теми животными и растениями, с которыми он прямо или косвенно вступает в контакт. Одним словом, экология — это изучение всех сложных взаимоотношений, которые Дарвин назвал «условиями, порождающими борьбу за существование».

Как самостоятельная наука экология окончательно оформилась в начале XX столетия. В этот период американский ученый Ч. Адаме (1913) создает первую сводку по экологии, публикуются другие важные обобщения и сводки (В. Шелфорд, 1913, 1929; Ч. Элтон, 1927; Р. Гессе, 1924; К. Раункер, 1929 и др.). Крупнейший русский ученый XX в. В. И. Вернадский создает фундаментальное учение о биосфере.

В 30-е и 40-е гг. экология поднялась на более высокую ступень в результате нового подхода к изучению природных систем. Сначала А. Тенсли (1935) выдвинул понятие об экосистеме, а несколько позже В. Н. Сукачев (1940) обосновал близкое этому представление о биогеоценозе. Следует отметить, что уровень отечественной экологии в 20—40-х гг. был одним из самых высоких в мире, особенно в области фундаментальных разработок. В этот период в нашей стране работали такие выдающиеся ученые, как академики В. И. Вернадский и В. Н. Сукачев, а также крупные экологи В. В. Станчинский, Э. С. Бауэр, Г. Г. Гаузе, В. Н. Беклемишев, А. Н. Формозов, Д. Н. Кашка-ров и др.Во второй половине XX в. в связи с прогрессирующим загрязнением окружающей среды и резким усилением воздействия человека на природу экология приобретает особое значение.

4.Основные понятия (термины) экологии: биосфера, экосистемы, биогеоценозы, популяции, сообщества, экологические факторы  Биосфера (греч «bios» - жизнь «sphaira» - шар, сфера) – сложн. наружн. оболочка Земли, населенная организмами, состовляющими в совокупности живое вещество планеты . Экосистема (от греч. oikos — жилище, местопребывание и система) - природный комплекс, образованный живыми организмами и средой их обитания, связанными между собой обменом веществ и энергии.  Биогеоценозы - (греч. «био», «ge»-земля, «koinos»-общий) территориально (или акваториально) единая система живых (животные, растения, микроорганизмы) и неживых компонентов, которые связаны между собой обменом веществ и энергии. Популяции – совокупность особей одного вида, насел. опред. территор. Сообщества – совокупность совмесно обитающих организмов различн. видов. Экологические факторы – определен. условия и элементы среды, кот. оказ. спецефическое воздействие воздействие на организм. Абиотические, биотические, антропогенные.

5.Методы экологии. 1)Экосистемный - ценром внимашя явл. поток энергии и круговорот веществ между биотич. иабиотич. компонентпами. 2)Метод изучения сообществ – определение и описание видов, изучение факторов ограничивающих распростронение. 3)Популяционный – испоьзует математические модели роста, самоподдержания и уменьшения численности популяции тех или иных видов. 4)Эволюционный, исторический – изучение изменений связанных с развитием жизни на земле.

6.Предмет, задачи и структура общей экологии. Предмет эко: – изучение взаимоотношений между человеком и природой. Задачи: ·Изучение антропогенных изменений в среде обитания . ·Разработка методов сохранения и улучшения этой среды в интересах человечества. ·Прогнозирование изменений эко. ситуации в будущем и на этой основе, разработка мероприятий направл. на сохранение и улудшение среды обитаня людей на предотвращение нежелат. изменений биосферы.  Аутоэкология – иссл. индивидуальные связи отдельного организма (виды,особи) с окружающей средой.  Популяционная э.(демоэкология) – изучает струкуры и динамики популяций отдельно.Рассмат.как спец. раздел аутэкологии. Синэкология (биоценология) – изучает взаимоотношение популяций, сообществ и экосистемФсо средой.

7.Уровни биологической организации живого вещества

1. Молекулярный уровень - самый низкий уровень, на котором биологическая система проявляется в функционировании биологически активных крупных молекул белков, нуклеиновых кислот, углеводов. Начиная с этого уровня, наблюдаются свойства, присущие только живой материи - обмен веществ, передача наследственной информации.

2. Клеточный уровень - уровень, на котором биологически активные молекулы объединяются в единую систему. По клеточному признаку все организмы делят на одноклеточные и многоклеточные.

3. Тканевый уровень - уровень, на котором совокупность однородных клеток образует ткань. Клетки любой ткани имеют общие происхождение и функции.

4. Органный уровень - на этом уровне несколько типов тканей образуют определенный орган с функциями.

5. Организменный уровень - на этом уровне взаимодействие различных органов сводится в единую систему индивидуального организма.

6. Популяционно-видовой уровень - это совокупность определенных однородных организмов, связанных единством происхождения, образом жизни, местом обитания.

7. Биогеоценоз - это уровень организации живой материи, объединяющий организмы разных видов, которые взаимодействуют друг с другом, а в биогеоценозе - и со средой обитания.

8. Биосферный уровень - сформированная природная система наиболее высокого ранга, охватывающая все проявления жизни в пределах планеты. На этом уровне осуществляются все круговороты вещества в общепланетарном масштабе, связанные с жизнедеятельностью организмов.

8. В действительности, однако, подобные факты не противоречат идее неделимости организма и в то же время не свидетельствуют о том, что потенциально способный к вегетативному размножению родительский организм является составным. Вся суть дела заключается в том, что отделенные от родительского организма фрагменты сразу же начинают контактировать со средой как целостные организменные живые системы, что было не свойственно им до отделения от родительской живой системы, в пределах которой они проявляли себя лишь как безусловно несамостоятельные, в функциональном отношении односторонне специализированные структуры. В этом проявляется пластичность информационной структуры многоклеточных организмов, обусловленная тем, что каждая клетка многоклеточного тела имеет собственный геном, благодаря чему потенциально является зачатком целостной организменной системы. Поэтому механическая делимость тела, характерная для некоторых многоклеточных, не- означает функциональной делимости их как организменных систем: при насильственном, эктогенном делении тела такого организма возникающие фрагменты именно вследствие отделения их от родительской системы сразу же превращаются в дочерние организмы, т. е. вступает в действие эволюционно выработанный механизм вегетативного размножения с помощью простой фрагментации.

9. Экология изучает системы уровня выше отдельного организма. Основными объектами ее изучения являются:

• популяция - группа организмов, относящихся к одному или сходным видам и занимающих определенную территорию;

• экосистема, включающая биотическое сообщество (совокупность популяций на рассматриваемой территории) и среду обитания;

• биосфера - область распространения жизни на Земле.

К настоящему времени экология вышла за рамки собственно биологии и превратилась в междисциплинарную науку, изучающую сложнейшие проблемы взаимодействия человека с окружающей средой. Экология прошла сложный и длительный путь к осознанию проблемы «человек — природа», опираясь на исследования в системе «организм — среда».

Взаимодействие Человека с Природой имеет свою специфику. Человек наделен разумом, и это дает ему возможность осознать свое место в природе и предназначение на Земле. С начала развития цивилизации Человек задумывался о своей роли в природе. Являясь, безусловно, частью природы, человек создал особую среду обитания, которая называетсячеловеческой цивилизацией. По мере развития она все больше вступала в противоречие с природой. Сейчас человечество уже подошло к осознанию того, что дальнейшая эксплуатация природы может угрожать его собственному существованию.

Актуальность этой проблемы, вызванной обострением экологической обстановки в масштабах всей планеты, привела к«экологизации» — к необходимости учета законов и требований экологии — во всех науках и во всей человеческой деятельности.

10. Эмерджентность - наличие у какой-либо системы особых свойств, не присущих её элементам, а также сумме элементов, не связанных особыми системообразующими связями; несводимость свойств системы к сумме свойств её компонентов. В биологии и экологии понятие эмерджентности можно выразить так: одно дерево — не лес, скопление отдельных клеток — не организм. Например, свойства биологического вида или биологической популяции не представляют собой свойства отдельных особей, понятия наследуемость, рождаемость, смертность неприменимы к отдельной особи, но применимы к популяции или виду в целом.

11. Биосфера - оболочка Земли, заселённая живыми организмами и преобразованная ими. Биосфера начала формироваться не позднее, чем 3,8 млрд. лет назад, когда на нашей планете стали зарождаться первые организмы. Она проникает во всю гидросферу, верхнюю часть литосферы и нижнюю часть атмосферы, то есть населяет экосферу. Биосфера представляет собой совокупность всех живых организмов. В ней обитает более 3 000 000 видов растений, животных, грибов и бактерий. Биосфера включает в себя верхние слои литосферы, в которых ещё живут организмы, гидросферу и нижние слои атмосферы.

Границы биосферы:

Верхняя граница в атмосфере: 15—20 км. Она определяется озоновым слоем, задерживающим коротковолновое ультрафиолетовое излучение, губительное для живых организмов.

Нижняя граница в литосфере: 3,5—7,5 км. Она определяется температурой перехода воды в пар и температурой денатурации белков, однако в основном распространение живых организмов ограничивается вглубь несколькими метрами.

13. Закон биогенной миграции атомов Вернадского.Закон биогенной миграции атомов (В.И. Вернадского). Миграция химических элементов на земной поверхности и в биосфере в целом осуществляется или при непосредственном участии живого вещества (биогенная миграция) или протекает в среде, геохимические особенности которой (О2, С02, Н2 и т.д.) обусловлены живым веществом – как тем, которое в настоящее время населяет биосферу, так и тем, которое было на Земле в течение всей геологической истории.. Поскольку люди воздействуют прежде всего на биосферу и ее живое население, они тем самым изменяют условия биогенной миграции атомов. «миграция химических элементов на земной поверхности и в биосфере в целом осуществляется или при непосредственном участии живого вещества (биогенная миграция), или же она протекает в среде, геохимические особенности которой (молекулярные кислород и водород, углекислый газ и т. д.) обусловлены живым веществом, как тем, которое в настоящее время населяет биосферу, так и тем, которое действовало на Земле в течение всей геологической истории»

14. Основные свойства биосферы.

Биосфера - глобальная экологическая система с прямыми и обратными связями, обеспечивающими механизмы ее функционирования и устойчивости.

1. Биосфера - централизованная система. Центральным звеном биосферы является живое вещество, что подтверждается его свойствами и функциями.

2. Биосфера - открытая система. Ее существование невозможно без поступления энергии извне.

3. Биосфера - саморегулирующаяся система, характеризующаяся гомеостазом. Гомеостаз биосферы, как и экосистемы, подчиняется принципу ЛеШателье-Брауна: Если на систему действуют силы, выводящие ее из состояния устойчивого равновесия, то равновесие смещается в том направлении, при котором эффект этого воздействия ослабляется.

4. Биосфера - это система, характеризующаяся большим разнообразием, которое обусловлено:

разными средами жизни и разнообразием природных зон,наличие регионов, сильно отличающихся от большинства других химическим составом литосферы

5. Наличие механизмов, обеспечивающих круговорот веществ и связанную с ним неисчерпаемость отдельных химических элементов и их соединений

15. Централизованный характер системы. Живым веществом Вернадский называл «совокупность организмов, сведенных к их весу, химическому составу и энергии». Живое вещество по своей массе представляет собой ничтожную часть биосферы. Если все живое вещество Земли равномерно распределить по ее поверхности, то оно покроет нашу планету слоем толщиной 2 см. Однако именно живое вещество, по мнению В. И. Вернадского, выполняет ведущие функции в формировании земной коры.

Живое вещество обладает рядом специфических свойств:

1. Живое вещество характеризуется огромной свободной энергией.

2. В живом веществе химические реакции протекают в тысячи (иногда и в миллионы) раз быстрее, чем в неживом веществе. Поэтому для характеристики изменений в живом веществе пользуются понятием исторического, а в косном веществе – геологического времени.

3. Химические соединения, входящие в состав живого вещества (ферменты, белки и др.), устойчивы только в живых организмах.

4. Живому веществу присуще произвольное движение – пассивное, обусловленное ростом и размножением, и активное – в виде направленного перемещения организмов. Первое является свойством всех живых организмов, второе характерно для животных и в редких случаях – для растений.

5. Для живого вещества характерно гораздо большее химическое и морфологическое разнообразие, чем для неживого.

6. Живое вещество в биосфере Земли находится в виде дисперсных тел – индивидуальных организмов. Размеры и масса живых организмов сильно колеблются (диапазон более 109).

7. Живое вещество возникает только из живого и существует на Земле в форме непрерывного чередования поколений.Живые организмы в пределах биосферы распределены очень неравномерно. На большой высоте и глубинах гидросферы и литосферы организмы встречаются достаточно редко. Жизнь сосредоточена главным образом на поверхности земли, в почве и поверхностном слое Мирового океана.

19. В экосистеме происходит постоянный круговорот элементов питания с участием биотического и абиотического компонентов. Движущей силой круговоротов служит солнечная энергия, которую используют непосредственно фотосинтезирующие организмы и затем передаю ее другим представителям биотического компонента. В итоге создается поток энергии и питательных веществ через экосистему, который носит название биогеохимического цикла.

Биогеохимические циклы – циркуляция в биосфере химических элементов и неорганических соединений по характерным путям из внешней среды в организмы, и из организмов во внешнюю среду. Такое перемещение элементов и неорганических соединений, необходимых для жизни, можно назвать круговоротом элементов питания.

При изучении круговорота удобно выделять две части, или два фактора:

 · резервный фонд – большая масса медленно движущихся веществ, в основном небиологический компонент;

 · подвижный, или обменный, фонд, для которого характерен быстрый обмен между органической и неорганической средой.

Для биосферы в целом можно выделить два основных типа биогеохимических циклов:

 · круговорот газообразных веществ, с резервным фондом в атмосфере или гидросфере;

 · осадочный цикл с резервным фондом в земной коре.

Такое разделение биогеохимических циклов основано на том, что некоторые круговороты, например те, в которых участвуют углерод, азот и кислород, из-за наличия крупных атмосферных или океанических фондов довольно быстро компенсируют нарушения. Так, накопленный в каком-либо месте избыток СО₂ обычно быстро рассеивается воздушными потоками, а увеличение его концентрации в атмосфере способствует большему потреблению растениями и превращению в карбонаты в море. В целом круговороты газообразных веществ в глобальном масштабе можно считать хорошо забуференными, так как их способность к саморегуляции и поддержанию определенных концентраций различных веществ достаточно велика.

Следует отметить, что, хотя атмосфера и имеет большой резервный фонд и высокую способность к саморегуляции, все же они не беспредельны.

20.Особое место в трудах В. И. Вернадского занимает концепция эволюции биосферы. Основная идея заключается в том, что биосфера формировалась под воздействием живых организмов. Начиная же с момента возникновения жизни происходит постоянный процесс эволюции живых существ: возникают многочисленные новые виды, осуществляется смена видов на нашей планете. Естественно, изменения затрагивают и саму биосферу.

На начальных этапах развития существовали гетеротрофные анаэробные организмы, существующие в Мировом океане за счет органических веществ, возникших в результате сложных химических процессов. Затем (по мере уменьшения запасов органических веществ) появляются автотрофные организмы, способные сами создавать органические вещества, используя энергию солнечного света. В результате их жизнедеятельности (фотосинтеза) в атмосферу стал выделяться кислород. Это стало предпосылкой появления аэробных организмов. Усложнение живого, увеличение его разнообразия приводили к изменению биосферы

Следовательно, эволюция биосферы сопряжена с эволюцией форм жизни на нашей планете.

В. И. Вернадский выделял три этапа развития биосферы:

1.  Первый этап — возникновение жизни и первичной биосферы. Ведущие факторы здесь — геохимические и климатические изменения на Земле.

2.  Второй этап — усложнение структуры биосферы в результате появления многочисленных и разнообразных эукариотных организмов — как одноклеточных, так и многоклеточных. Движущим фактором выступает биологическая эволюция.

3.  Третий этап — возникновение человека, человеческого общества и постепенное превращение биосферы в ноосферу.