Экология как наука. Экология это наука о взаимоотношениях живых организмов друг с другом и окружающей средой, наука о взаимоотношениях человека и природы.
Экология – молодая наука. Возникла во второй половине 19 века. Развитие связано с именем Э. Геккель. Две книги: «Всеобщая морфология организмов, естественная история миротворения».
В этих книгах описано понятие данной науки.
Экология сформировалась после того, как были накоплены сведения о многообразии живых организмов на земле, сведения об особенностях их образа жизни.
Возникло понимание, что не только строение организма имеет значение, но и взаимоотношения их со средой обитания подчинены законам природы.
Как большинство наук экология имеет длительную предысторию.
Ее обособление представляет собой естественный этап роста научных знаний о природе.
Выйдя из системы других естественных наук экология продолжает стремительно развиваться, обогащая свое содержание и расширяя ее задачи.
Современная экология – теоретическая основа рационального природопользования, ей принадлежит ведущая роль в разработке стратегии взаимоотношений человеческого общества и природы.
На сегодня экология – комплексная наука интегративного плана.
Включает практически все науки.
Комплексы наук:
Медико-биологических наук
Физико-химико-технических наук
Комплекс социальных наук
Краткая история развития экологии.
Анализ истории взаимодействия человека с природой и проблемы охраны ОПС свидетельствуют о существовании в истории развития человечества 4х периодов:
эра наиболее примитивной культуры каменного века и первобытно-общинного уклада жизни.
(многочисленные человеческие племена были рассеяны по территории земли и их воздействие на природу ограничивалось рыболовством и охотой).
начало землепользования. (от 18-17в. до н.э. – до становления промышленного производства 15в. н.э.) – период рабовладельческого феодального общества. (Этот период – период активного развития скотоводства и земледелия).
Интенсивное использование древесины как основного энергетического источника и строительного материала. Сокращение площади лесных массивов.
(16 в. -19 в.) становление и развитие капитализма. Характеризуется постепенной концентрацией производительных сил, активным освоением минерально-сырьевых ресурсов, развитием горного дела, металлургии, добычей каменного угля. Нарушение природных ландшафтов, строительство городов, и т. д. и т. п.
Период империализма и социальных революций. (Концентрирование производства в городах и промышленных районах, урбанизация).
Основные направления воздействия человека на природу в этот (4-й) период:
- возросшие добыча и потребления нефти и газа;
- возросла интенсивность горных разработок;
- создание обширных водохранилищ привело к изменению уровня грунтовых вод;
- усиление геологических процессов в районах промышленной застройки;
- синтез множества химических веществ, которые природа не может производить и перерабатывать (ксенобиотики).
- строительство широкой сети коммуникаций, газо-нефтепроводов, линии электропередачи и т.д.
- выбросы ТЭЦ, металлургических, химических, нефтеперерабатывающих предприятий, транспорт.
- интенсификация производства сельскохозяйственной продукции (удобрения).
История развития экологии как науки.
В истории развития экологии выделяют три основных этапа:
Зарождение и становление экологии как науки (до 60 г. 19 века).
На этом этапе накапливались данные о связи живых организмов со средой их обитания. Этап роста научных знаний о природе.
Оформление экологии в самостоятельную область знания (обособление).
Вторая половина 20 века – по настоящее время, в связи с интенсивным прогрессирующим загрязнением окружающей среды, с резким воздействием человека на природу.
Экология. Предмет, цели и задачи науки.
Предметом экологии являются взаимоотношения организмов и надорганизменных систем с окружающих их органической и неорганической средой (Э. Геккель, 1870; Р. Уиттекер, 1980; Т. Фенчил, 1987).
Структура современной экологии
Экология подразделяется на теоретическую и прикладную.
Биологическая экология: растений, животных, микроорганизмов, грибов.
Геологическая: тундры, леса, степи, пустыни и др.
Системная
{
(эндо) : молекулярная, физиологическая.
Экзоэкология: аут экология, популяционная экология.
Син-экология: экология сообществ (раст. с жив)
Биоценология (экосистем)
}
Экология воздействий: радиационная, химическая, геохимическая
Экология человека: историческая, палеоэкология,
Социальная экология.
Природопользование:
- Промышленная экология
- Технологическая экология
- Промысловая экология
- С/Х экология
- Медицинская
Задачи экологии
- Теоретические:
- исследование биосферных процессов,
- изучение устойчивости природных экосистем,
- изучение биологического разнообразия,
- исследование численности популяций,
- изучение продукционных процессов экосистем,
- изучение адаптационных процессов живых организмов,
- моделирование экосистем
- Прикладные:
- прогнозирование и оценка возможных негативных явлений и воздействий человека на природу
- улучшение ОПС
- рациональное использование природных ресурсов
- оптимизация инженерных, экономических, социально-правовых и иных решений, направленных на экологически безопасное развитие общества.
Цели 1. Разработка оптимальных путей взаимодействия общества и природы с учетом законов существования природы; 2. Прогнозирование последствий воздействия общества на природу с целью предотвращения негативных результатов.
3. Законы б. Коммонера. Антропоцентризм и экоцентризм. (не факт что правильно!!!)
1. Все связано со всем — всеобщ взсв. проц. и явл.
2. Все должно куда-то деваться;
3. Природа знает лучше — сотрудничество с прир., а не покорение;
4. Ничто не дается даром.
Согласно им, Глоб. экосистема предст. соб. единое целое, в рамках кот. ничего не может быть выиграно или потеряно и кот. не может явиться объ. всеобщего улучшения; все, что может быть извлечено из глоб. экосистема чел. трудом, должно быть возмещено.
Объектом экологических исследований является, в том числе, человек.
4. Экологические кризисы и экологические катастрофы
Нерациональное природопользование является причиной экологических кризисов и экологических катастроф. Экологический кризис — это обратимое изменение равновесного состояния природных комплексов. Он характеризуется не столько усилением воздействия человека на природу, сколько резким увеличением влияния измененной людьми природы на общественное развитие. Проявление экологического кризиса нередко называют «эффектом бумеранга». Известен ряд экологических кризисов: относительного обеднения доступных примитивному человеку ресурсов промысла и собирательства, обусловивший стихийные биотехнические мероприятия типа выжигания растительности для ее лучшего и более раннего роста (с наступлением весны, влажного периода года); перепромысла крупных позвоночных животных (50—10 тыс. лет назад); современный кризис глобального загрязнения, которому, по мнению ученых, соответствует высший этап научно-технической революции. Человек выступает при экологическом кризисе активно действующей стороной. История цивилизации доказывает, что вслед за экологическим кризисом следует революционное изменение во взаимоотношениях общества и природы.
В предистории и истории человечества выделяют ряд экологических кризисов и революций
1. Изменение среды обитания живых существ, вызвавшее возникновение прямоходящих антропоидов — непосредственных предков человека.
2. Кризис относительного обеднения доступных примитивному человеку ресурсов промысла и собирательства, обусловившего стихийные биотехнические мероприятия типа выжигания растительности для лучшего и более раннего роста.
3. Первый антропогенный экологический кризис — массовое уничтожение (перепромысел) крупных животных («кризис консу-ментов»), связанный с последовавшей за ним сельскохозяйственной экологической революцией (рис. 13.21).
4. Экологический кризис засоления почв и деградация примитивного поливного земледелия, недостаточность его для растущего народонаселения Земли, что привело к преимущественному развитию неполивного земледелия.
5. Экологический кризис массового уничтожения и нехватки растительных ресурсов, или «кризис продуцентов», связанный с общим бурным развитием производительных сил общества, вызвавший широкое применение минеральных ресурсов, промышленную, а в дальнейшем и научно-техническую революцию.
6. Современный кризис угрозы недопустимого глобального загрязнения. Здесь редуценты не успевают очищать биосферу от антро-погенных продуктов или потенциально не способны это сделать в силу неприродного характера выбрасываемых синтетических веществ. Этот кризис называют «кризисом редуцентов», которому соответствует высший этап научно-технической революции — реутилизация продуктов и условное замыкание технологических циклов.
С «кризисом редуцентов» почти одновременно наступают два других экологических напряжения: термодинамическое (тепловое) и снижение надежности экосистем. Они связаны с экологическими ограничениями производства энергии в нижней тропосфере и нарушением природного экологического равновесия. Данные экологические кризисы ближайшего будущего будут разрешены на основе энергетической и эколого-плановой экологических революций. Первая будет заключаться в максимальной экономии энергии и переходе к ее источникам, практически не добавляющим тепло в приземный слой тропосферы (главным образом солнечным), вторая — в регулируемой коэволюции в системе «общество — природа».
Экологическая катастрофа — это природная аномалия (длительная засуха, массовый мор, например, скота и т. д.), зачастую возникающая на основе прямого или косвенного воздействия человеческой деятельности на природные процессы и ведущая к остронеблагоприятным экономическим последствиям или массовой гибели населения определенного региона; авария технического устройства(атомной электростанции, танкера и т. п.), приведшая к остронеблагоприятным изменениям в среде и повлекшей за собой массовую гибель живых организмов и экономический ущерб; одно из состояний природы. Экологическая катастрофа отличается от экологического кризиса тем, что кризис — это обратимое состояние, где человек выступает активно действующей стороной, а катастрофа—необратимое явление, человек здесь вынужденно пассивная, страдающая сторона. В более широком понимании экологические катастрофы — это фазы развития биосферы, где происходит качественное обновление живого вещества, например вымирание одних видов и возникновение других.
5. Проблема загрязнения природной среды становится столь острой как из-за роста объемов промышленного и сельскохозяйственного производства, так и в связи с качественным изменением производства под влиянием научно-технического прогресса.
Многие металлы и сплавы, которыми пользуется человек, неизвестны природе в чистом виде, и, хотя они в какой-то мере подвластны утилизации и вторичному употреблению, часть их рассеивается, накапливаясь в биосфере в виде отходов. Проблема загрязнения природной среды в полный рост встала после того, как в XX в. человек существенно расширил количество используемых им металлов, стал изготавливать синтетические волокна, пластмассы и другие вещества, имеющие свойства, не только не известные природе, но вредные для организмов биосферы. Эти вещества (количество и разнообразие которых постоянно растет) после их использования не поступают в природный кругооборот. Отходы производственной деятельности все больше загрязняют литосферу, гидросферу и атмосферу Земли.
Адаптационные механизмы биосферы не могут справиться с нейтрализацией увеличивающегося количества вредных для ее нормального функци НТП, характеризующий современное развитие экономики, качество окружающей среды и определяющий степень взаимоотношений общества и природы, ведет к следующим результатам:
* расширению объема потребления и увеличению состава используемых природных ресурсов, увеличению производственных отходов и оттоков тепла, распространению электромагнитных и звуковых волн в окружающей среде;
* росту уровня загрязнения различными газами, твердыми частицами и туманообразными соединениями атмосферного воздуха;
* чрезмерному загрязнению вредными ингредиентами, содержащимися в промышленных, сельскохозяйственных, бытовых отходах и стоках естественных водоемов;
* росту площадей, занятых карьерами открытой разработки рудных ресурсов, отвалами пустой породы и т.п.;
* сбору нагретых промышленных вод в специальные источники, а также повышению излучения тепла промышленных и коммунально-бытовых установок в атмосферу;
* загрязнению окружающей среды всеми видами транспорта, в том числе морскими;
* использованию во все возрастающем количестве различных химических удобрений, ядохимикатов в сельском, лесном и других отраслях хозяйства;
* росту урбанизации, оттоку населения из сельских местностей в города;
* нарастанию массовой рекреации, стимулированной растущей урбанизацией.
6, 7, 8
1. Термин биосфера появился в 18 веке, но первоначально употреблялся в другом смысле. Начало такому представления было положено французским биологом.
В 30 г. 19 века термин стал утрачиваться т. к. стали утверждаться реальные научные знания о клетках. Затем в последующие годы термин биосфера вновь стал появляться в научном лексиконе, но уде совершенно в другом значении 1875 г. австриец Зюсс опубликовал книгу происхождение Альп. В ней он впервые попытался дать понятие этому слову.
По Зюссу Биосфера – совокупность живых тел, населяющих землю.
Но в настоящее время применяются другие термины. (Биотта, Биос, Пленка жизни, Живой покров земли)
Докучаев В.В. – учитель Вернадского (почвовед).
Вернадский Владимир Иванович (1864-1945).
Труд «Биосфера» (1926)
Биосфера:
- целостная оболочка планеты Земля
- качественно преобразованная живыми организмами
- включающая в себя совокупность всех живых организмов (ценозов)
Биосфера — область распространения жизни, охватывающая часть земного пространства — нижние слои атмосферы, гидросферу, литосферу (поверхность суши, почву). В этих пределах сосредоточена жизнь и проявляется геологическая деятельность растений, животных, микроорганизмов, а на последнем этапе истории Земли — и человека. В составе биосферы выделяют живое вещество (совокупность организмов и их остатков) и косное вещество (физическая среда обитания). Определенные группы организмов оказывают то или иное влияние на окружающую среду. Например, зеленые растения обогащают ее (при фотосинтезе) кислородом, животные (при дыхании) — диоксидом углерода; растения извлекают громадные массы углерода из атмосферы, а микроорганизмы, разлагая органическое вещество, возвращают большую часть его обратно и т. д. Живая оболочка Земли толщиной 20—40 км включает полностью гидросферу, верхнюю часть литосферы и нижнюю часть атмосферы (рис. 98). В верхнем твердом слое Земли — литосфере — проникновение жизни вглубь ограничено высокой температурой и давлением, отсутствием света. Атмосфера простирается над Землей на высоту свыше 1000 км и включает тропосферу (до 15 км над Землей), стратосферу (высотой до 90—100 км) и ионосферу. В пределах атмосферы ограничивающими факторами служат излучения, недостаток влаги, кислорода, низкие температуры. Жизнь здесь возможна в пределах тропосферы я то лишь для некоторых представителей, временно переместившихся из других областей биосферы (летающие формы, бактерии, споры, пыльца растений). Следующая оболочка Земли — гидросфера — объединяет океаны, моря, озера, реки и составляет 70,8% всей поверхности Земли. В океанах некоторые формы жизни проникают на глубину до 10 км, ограничивающими факторами являются давление толщи воды, отсутствие света и особенности газового состава.
Только современный системный подход позволяет описать процессы организации и самоорганизации в биосфере, определить закономерности ее функционирования в тех многомерных, много уровневых и много аспектных явлениях, которые происходят на планете.
Структура биосферы:
- геологический
- геохимический
- экологический
- биотический
1. В биосферу входят: верхняя часть литосферы (до 1000м.), тропосфера.
Состав воздуха: Азот-78%; О2-21%, СО2 – 0,03%, инертные газы < 1%.
Эффекты и явления в атмосфере: парниковый эффект, разрушение озонового слоя, смоги, кислотные осадки.
Озоновый слой задерживает жесткое электромагнитное излучение.
Таким образом биосфера имеет глубину 25-35 км. и охватывает 3 оболочки земли.
2. Геохимический. Биосфера состоит из 4х компонентов:
- Биотта – совокупность всего живого,
- Биогенные вещества – биогенные газы, известняки, уголь, битумы, сланцы, торф.
- Биокостное вещество – почвы, кора выветривания, воды.
- Абиогенные вещества – метеориты, продукты радиоактивной деятельности.
3. Экологический компонент.
9. Антропосфера (Ноосфе́ра) — сфера разума; сфера взаимодействия общества и природы, в границах которой разумнаячеловеческая деятельность становится определяющим фактором развития (эта сфера обозначается также терминами «антропосфера», «биосфера», «биотехносфера»)[1].
Ноосфера — предположительно новая, высшая стадия эволюции биосферы, становление которой связано с развитием общества, оказывающего глубокое воздействие на природные процессы. Согласно В. И. Вернадскому, «в биосфере существует великая геологическая, быть может, космическая сила, планетное действие которой обычно не принимается во внимание в представлениях о космосе… Эта сила есть разум человека, устремленная и организованная воля его как существа общественного»[1].
По мнению Вернадского, основные предпосылки создания ноосферы следующие:
расселение человечества по всей поверхности Земли и физическое уничтожение видов, «конкурирующих с человеком»,
радикальное усовершенствование средств связи и создания единой информационной системы и единой системы контроля над людьми,
создание и разработка новых источников энергии (атомной, геотермической, «лунной», «ганглиевой»),
«подъём благостостояния трудящихся» (без точного определения понятия «благосостояние» и без указания, чем «трудящиеся» отличаются от других экономически активных членов общества) и «победа демократии»,
устанавливление «равенства всех людей», причём не только равенства перед законом, но и других его форм,
учреждение единого планетарного марксистско-ленинского государства,
вовлечение «широких народных масс» в занятие наукой,
превращение человечества в «геологическую силу».
Техносфера — это регион биосферы в прошлом, преобразованный людьми в технические и техногенные объекты, т. е. среда населенных мест.
Техносфера пришла на смену биосфере и в результате на планете осталось мало территорий с ненарушенными экосистемами. В наибольшей степени экосистемы разрушены в развитых странах — Европе, Северной Америке, Японии. Естественные экосистемы сохранились здесь на небольших площадях, которые окружены со всех сторон территориями, нарушенными деятельностью человека. Поэтому сохранившиеся относительно небольшие пятна биосферы подвержены сильному техносферному давлению.
Развитие техносферы в ХХ в. имело исключительно высокие темпы по сравнению с предыдущими столетиями. Это привело к двум диаметрально противоположным последствиям. С одной стороны, были достигнуты выдающиеся результаты в науке и различных отраслях промышленности, что оказало позитивное влияние на все сферы жизнедеятельности. С другой — были созданы невиданные ранее потенциальные и реальные угрозы человеку, сформированным им объектам и среде обитания. Создавая техносферу, человек стремился к повышению комфортности среды обитания, обеспечению защиты от естественных негативных воздействий. Все это благоприятно отразилось на условиях жизни и в совокупности с другими факторами сказалось на качестве и продолжительности жизни. Однако созданная руками человека техносфера не оправдала во многом надежды людей.
К новым, техносферным относятся условия обитания человека в городах и промышленных центрах, производственные и бытовые условия жизнедеятельности. Практически все урбанизированное население проживает в техносфере, где условия обитания существенно отличаются от биосферных, прежде всего повышенным влиянием на человека техногенных негативных факторов. Соответственно изменяется соотношение между природными и техногенными опасностями, доля техногенных опасностей возрастает.
Одним из источников экологических бедствий являются техногенные аварии и катастрофы, так как при них, как правило, происходят наиболее значительные выбросы и разливы загрязняющих веществ. Зонами наиболее высокого риска загрязнения окружающей среды вследствие техногенных аварий и катастроф являются промышленные районы, а также крупные города и мегаполисы. Крупнейшие аварии и катастрофы, произошедшие в последние десятилетия в России и за рубежом, наряду с гибелью людей, огромным материальным ущербом, как правило, причиняли невосполнимый ущерб окружающей природной среде, экологическим системам ряда регионов и территорий. Экологические последствия техногенных аварий могут проявляться годами, десятками и даже сотнями лет. Они могут быть разнообразными и многогранными. Особенно опасными являются аварии на радиационно опасных объектах.
Появление в биосфере новых компонентов, вызванных хозяйственной деятельностью человека, характеризуется термином “антропогенное загрязнение”, под которым понимают побочные отходы, образующиеся в результате хозяйственной деятельности человека (общества), которые при попадании в окружающую природную среду изменяют или разрушают ее биотические и абиотические свойства. Окружающая среда загрязнена огромным количеством промышленных отходов, обладающих токсичностью, а также способностью накапливаться в организме человека или пищевых цепях.