Контрольные вопросы для самоподготовки студентов

1. Понятие экология. Основные разделы экологии и их содержание.

2. Задачи и методы экологии.

3. Исторические этапы отношения человека к природе.

4. Предмет и структура экологии.

5. Связь экологии с другими науками.

6. Основные типы отношения человека к природе.

7. Экологическая этика.

Темы рефератов

1. Потребности человека и его социально-экономическая ответственность перед природой.

2. Эволюция человеческого общества и его отношения к природе.

3. Единство человека с природой – главное условие его выживания.

4. Становление научных основ естествознания в XVIII–XIX вв.

5. Экология как самостоятельная научная дисциплина.

6. Природа – уникальная, единственная и неповторимая ценность.

7. Отношение различных религиозных учений к природе.

8. Мораль и нравственность современного человека по отношению к природе.

9. Связь экологии с другими науками.

10. Экология человека как один из разделов экологии.

11. Человек как единство природного и социального.

2. Экологические факторы. Определение экосистемы

Цель занятия: изучить основные понятия и термины общей экологии, ознакомиться с классификацией экологических факторов.

Природа развивается по определенным законам. Законы развития природы – законы более высокого порядка, чем законы развития общества. Они начали формироваться с появлением жизни на планете – 4,5 млрд лет тому назад. В силу их действия человек появился и может существовать на Зем­ле. Законы экологии являются объективными и действуют независимо от наших знаний о них. Законы общества написаны людьми для собственного социального и экономического удобства, организации и обеспечения общежития, носят субъективный характер. Законы экологии являются объективными.

Компоненты внешней среды, способные оказывать прямое или косвенное влияние на живые организмы на протяжении хотя бы одной фазы индивидуального развития, называются экологическими факторами. Не все экологические элементы являются экологическими факторами для конкретного организ­ма или конкретной группы организмов. К факторам относятся только те элементы, изменение которых вызывает ответную реакцию данного организма или данной группы организмов вплоть до исчезнове­ния их из среды обитания по каким-либо причинам.

Все экологические факторы можно разделить на две категории:

• факторы живой природы – биотические, или биогенные;

• факторы неживой, или косной, природы – абиотические, или абиогенные.

Человек в своей деятельности не только меняет режимы природных экологических факторов, но и создает новые, например, синтезирует новые химические соединения, ядохимикаты, удобрения, ле­карства, синтетические материалы и др. Такие факторы называются антропогенными и характеризуют совокупность воздействий деятельности человека на окружающую среду.

К абиотическим факторам относятся: физические (космические, климатические, почвенные); химические (компоненты воздуха, воды, почвы).

К биотическим факторам относятся: зоогенные (влияние животных); фитогенные (влияние расте­ний); микробогенные (влияние микроорганизмов).

Любой экологический фактор динамичен, изменчив во времени и пространстве. Однако каждо­му живому организму требуются строго определенные уровни, количества (дозы) экологических факторов, а также определенные пределы их колебаний. Если режимы всех экологических факторов соот­ветствуют наследственно закрепленным требованиям организма, т. е. генотипу, то он способен выжи­вать и давать жизнеспособное потомство. Требования и устойчивость того или иного организма к экологическим факторам определяют его ареал обитания.

В основе экологических знаний лежит понятие экологическая система (экосистема). Термин «экологическая система» (экосистема) был сформулирован в 1935 г. американским ботаником А. Тенсли: «Экосистема – это безразмерные, устойчивые системы живых и неживых компонентов, в кото­рых совершается внешний и внутренний круговорот веществ и энергии».

В настоящее время экосистемы стали главными объектами изучения экологии, и под ними сего­дня понимают природный феномен, в котором живые организмы взаимодействуют с неживой природой по определенным законам.

Экосистема представляет собой сложную систему, состоящую из различных видов живых организмов, постоянно взаимодействующих друг с другом и с окружающей их неживой природой таким образом, что может сохраняться неопределенно долгое время.

Любая сложная система обладает определенными свойствами, часть которых присущи любой системе:

иерархичность – состоит из отдельных частей, которые в свою очередь представляют более простые системы со всеми присущими им свойствами;

организованность – каждая система имеет структуру, определяемую формой пространственновременных связей или взаимодействий между элементами системы;

упорядоченность – имеет соподчинение со своими частями и последовательное усложнение;

гетерогенность – система не может состоять из элементов, лишенных индивидуальности (ниж­ний предел разнообразия – не менее двух элементов: протон и нейтрон, он и она);

эмергентность – нельзя свести свойства системы к сумме свойств отдельных элементов, из которых она состоит. По отдельным деталям системы нельзя судить о ее действии в целом, т. к. решаю­щее значение имеют взаимосвязи между элементами. Совместное действие двух или более различ­ных факторов на организм почти всегда отличается от суммы их раздельных эффектов;

наличие среды – выделение системы всегда делит ее мир на две части саму систему и ее среду;

способность к самосохранению – определяется преобладанием внутренних взаимосвязей в системе над внешними;

развитие, или эволюция, системы – под действием внешних факторов возникают изменения поведения системы – реакция системы, которые могут носить приспособительный (адаптивный) харак­тер. Если такие адаптивные изменения со временем закрепляются в системе, повышая ее устойчи­вость, мы говорим о развитии, или эволюции, системы;

самоорганизация – все экосистемы эволюционируют в сторону усложнения их организации и образования подсистем в структуре системы;

неравномерность развития – периоды постепенного накопления нерачительных изменений иногда прерываются резкими качественными скачками (точка бифуркации, расщепления прежнего пути эволюции). В этот период система может погибнуть или начать функционировать на качественно новом уровне (появление новых веществ, организмов и т. д.);

любая реальная система может быть описана аналоговой или знаковой моделью системы.

По характеру связей и возможности обмениваться со средой веществом и энергией системы делятся на замкнутые (обмен невозможен) и открытые (обмен возможен).

Все естественные экосистемы являются открытыми, динамическими системами, т. к. осуществляют переносы вещества, энергии и информации между внутренними элементами и элементами сре­ды. В качестве примеров экосистем можно привести лесные, водные, воздушные и др.

По протяженности экосистемы могут занимать большие и малые пространства (от биосферы в целом или космического пространства до строения атома или клетки), малые экосистемы могут быть частью больших, и часто бывает трудно провести границу между отдельными системами. Экология сейчас концентрирует свое внимание на изучении взаимосвязей и взаимовлияний всех систем, поло­жении человека в биосфере, его роли в развитии глобальных экологических катастроф, путях их пре­одоления.

Для изучения экосистем, в том числе биосферы как глобальной экосистемы, в настоящее время применяют два основных подхода: аналитический (изучают отдельные части системы) и синтетический (вначале изучают всю систему в целом).

Оба подхода дополняют друг друга.

Самой крупной экосистемой, предельной по размерам и масштабам, является биосфера. Тер­мин биосфера (от греч. «био» – жизнь, «сфере» – шар) – область жизни, пространство на поверхности земного шара, в котором распространены живые существа, введен в 1875 году австрийским геологом Э. Зюссом.

Однако развернутое учение о биосфере было разработано русским ученым В. И. Вернадским. Он распространил понятие биосферы не только на живые организмы, но и на среду их обитания. Биосфе­ра, по Вернадскому, – это область распространения жизни, включающая наряду с организмами и среду их обитания. Деятельность живых организмов объединяет все геосферы Земли (атмосферу, литосферу и гидросферу) в целостную единую систему, связанную обменом веществ и энергии.

В настоящее время биосфера является термодинамической оболочкой с температурой от +50 °С до минус 50 °С и давлением около 1 атм. Она включает нижнюю часть атмосферы, гидросферу (океаны, моря, озера, реки) и верхнюю часть литосферы. В литосфере жизнь сконцентрирована ближе к по­верхности, обычно на глубине до 8–10 м, но иногда находят жизнь на глубине до 2–5 км. Проникнове­ние живых организмов вглубь ограничивается высокой температурой и давлением, отсутствием света.

В гидросфере жизнь простирается на всю ее глубину (свыше 11 км). Здесь ограничивающими факторами являются давление толщи воды и отсутствие света.

В пределах атмосферы жизнь возможна на высоте до 20–25 км, где обнаружены лишь бактерии и их споры, поднимаемые вихревыми потоками с поверхности Земли.

Ограничивающими факторами могут быть излучения, низкая температура, дефицит кислорода и воды. Наиболее благоприятные условия для жизни – у поверхности воды и суши, поэтому здесь мак­симально сконцентрировано живое вещество.

Биосфера включает: живое вещество, образованное совокупностью организмов; биогенное вещество, которое создается и перерабатывается в процессе жизнедеятельности организмов (газы атмо­сферы, нефть, каменный уголь, известняки и др.); косное вещество, которое образуется без участия живых организмов (продукты тектонической деятельности, метеориты); биокосное вещество, обра­зующееся в результате совместной деятельности организмов и абиогенных процессов (почва).

Биосфера стремится к поддержанию устойчивого состояния, которое обеспечивается динамикой популяций, реализацией различных жизненных стратегий организмов и занимаемых ими экологиче­ских ниш, сукцессией сообществ, функцией живого вещества, биотическими круговоротами, соблюде­нием принципа эквивалентности. В процессе взаимодействия человеческого сообщества с биосферой происходит появление еще одной оболочки Земли, включающей результаты общественного развития – язык, культуру, религию, хозяйственную Стельность. Она получила название ноосферы.

В ходе эволюции биосферы выработались два типа питания: автотрофное и гетеротрофное. В зависимости от характера питания в биосфере строится пирамида питания, состоящая из нескольких тро­фических уровней (от греч. «трофе» – питание). Низший занимают автотрофные организмы (питающие­ся самостоятельно), для которых характерны фиксация световой энергии и использование простых не­органических соединений для построения сложных органических веществ. Это прежде всего растения. На более высоком уровне располагаются гетеротрофные организмы питающиеся другими), использую­щие в пищу биомассу растений, для которых характерны утилизация, перестройка и разложение слож­ных веществ. Затем идут гетеротрофы второго порядка, питающиеся гетеротрофами первого порядка, и т. д.