Лекція 1 та завдання до неї

Наукові та прикладні аспекти екології як науки

1 Екологія як наука, основні напрями екології

Екологія – наука, що вивчає закономірності взаємовідносин і взаємозв’язків між організмами та їх угрупуванями із середовищем їх існування.

Термін екологія вперше запропонував у 1866 році німецький вчений Е. Геккель. Він походить від грецьких слів oikos, що означає дім, помешкання, місце перебування та logos – наука. Так Геккель назвав науку, що вивчає організацію та функціонування надорганізмових систем різних рівнів: видів, популяцій, біоценозів (спільнот), екосистем (біогеоценозів) та біосфери.

Спочатку цей термін застосовувався тоді, коли йшлося про вивчення взаємозв'язків між рослинними та живими спільнотами, що входять до складу стійких та організованих систем, котрі склалися в процесі еволюції органічного світу та навколишнім середовищем. Сучасна екологія інтенсивно вивчає також взаємодію людини та біосфери, суспільного виробництва з навколишнім середовищем та інші проблеми.

Американський еколог Юджін Одум дав найбільш коротке і найменш спеціальне визначення екології – це біологія навколишнього середовища.

Екологія, як і будь-яка інша наука, має теоретичний і прикладний аспекти:

• теоретичний аспект – встановлення закономірностей у взаємовідносинах між живими організмами і навколишнім середовищем;

• прикладний аспект – застосування встановлених закономірностей для вирішення проблем, пов’язаних з навколишнімсередовищем.

 

Розглядаючи структуру сучасної екологічної науки, можна виділити три основні напрями екології:

 Загальна екологія, або біоекологія, – вивчає взаємовідносини живих систем різних рангів (організмів, популяцій, екосистем) з середовищем і між собою. Цю частину екології у свою чергу підрозділяють на наступні розділи:

– аутекологія – вивчає закономірності взаємовідносин організмів окремого виду з середовищем існування (головним чином, аутекологія вивчає межі стійкості виду до різних екологічних факторів, досліджує вплив середовища на морфологію, фізіологію і поведінку організмів, розкриває загальні закономірності дії факторів середовища на живі організми);

– демекологія або екологію популяцій – вивчає структуру (біологічну, статеву, вікову) і динаміку чисельності популяції окремих видів (демекологія пов’язана з вирішенням таких проблем, як механізми регуляції чисельності організмів, оптимальна щільність і допустимі норми їх відбору з популяцій видів, що використовуються, наприклад для промислового лову, знищення або ослаблення популяцій в випадку боротьби з шкідниками сільського господарства);

– синекологія або біоценологія (екологію співтовариств) – аналізує взаємовідносини між особинами, що належать до різних видів даного угруповання організмів, а також між ними і середовищем існування (біоценологія вивчає загальні характеристики біоценозів: їх видовий склад, структуру, зв’язки між видами як главний механізм об’єднання їх у співтовариства, динамічність та стійкість);

– біосферна екологія – досліджує глобальні процеси, що протікають в біосфері (колообіги води, вуглецю, елементів мінерального живлення і ін., забруднення атмосфери і океану, зміни клімату, динаміку озонового шару і так далі), та глобальні зміни, що відбуваються на нашій планеті в результаті дії господарської діяльності людини на природні явища.

 Прикладна екологія – вивчає аспекти інженерної, соціальної, економічної охорони середовища існування людини, проблем взаємин природи і суспільства, екологічних принципів охорони природи.

Об’єктами дослідження екології є природні, природно-антропогенні, антропогенні екосистеми та біосфера в цілому, тобто зміна їх властивостей (рослинного і тваринного світу, ландшафту, клімату, геохімічних процесів) під впливом антропогенної діяльності.

Для цього вивчають техногенні забруднення трьох середовищ – атмосфери, гідросфери і літосфери внаслідок антропогенної діяльності людського суспільства, зокрема вплив забруднювачів на навколишнє природне середовище та на живу природу. І на основі встановлених закономірностей розробляють заходи, необхідні для збереження екологічної рівноваги біосфери та раціонального використання природних ресурсів.

В поле зору екології потрапляють закономірності взаємовідносин і взаємозв’язків окремих особин і їх популяцій між собою і з умовами неорганічного середовища. Екологія розглядає в основному ту сторону взаємодії організмів з середовищем, котра обумовлює розвиток, розмноження та виживання особин, структуру і динаміку чисельності популяцій і співтовариств та їх роль в біоценозах. Наприклад, фізіолог вивчає залежність від температури процесів, які відбуваються в організмі, еколог же вивчає, як впливають зміни температури на інтенсивність розмноження і плодовитість організмів, тривалість їх онтогенезу, на характер харчових зв’язків, швидкість і напрямок біологічних процесів, що беруть участь у колообігу речовин в екосистемах.

Отже, центральне місце в екології посідає проблема динаміки та чисельності популяції та механізм її регуляції.

Серед основних завдань екології можна виділити такі:

• дослідження особливостей організації життя, в тому числі в зв'язку з антропогенним впливом на природні системи;

• створення наукової основи раціональної експлуатації природних ресурсів;

• прогнозування змін природи під впливом діяльності людини;

• збереження середовища існування людини.

 

2 Історя розвитку екології

У 1866 р завдяки німецькому природознавцю Ернсту Геккелю нова галузь знань, що пов’язувала взаємовідношення живих істот і їх зв’язки з неорганічними компонентами середовища («боротьба за існування») дістала назву «екологія». В другій половині ХІХ ст змістом екології було в основному вивчення способу життя рослин і тварин та адаптації їх до кліматичних умов – температури, вологості, світлового режиму тощо. В цій галузі датський ботанік Е.Вармінг обгрунтував поняття про життєву форму (1895). А.М.Бекетов (1825-1902) виявив зв’язок особливостей аналітичної і морфологічної будови з їх географічним поширенням. В 1877 р. німецький гідробіолог К.Мебіус на основі вивчення устричних банок Північного моря обгрунтував уявлення про біоценоз як закономірне поєднання організмів у певних умовах середовища. Праці російських вчених С.І.Коржинського та Й.К.Пачоського сприяли відособленню вчення про рослинні угрупування в окрему галузь ботанічної екології. Визначальні положення вчення про ліс, як цілісну природну систему, розробили Г.Ф.Морозов і В.М.Сукачов.

На початку ХХ ст сформувались екологічні напрями гідробіологів, фітотенологів, ботаніків і зоологів, у кожному з яких розвивались певні сторони екологічної науки. На ІІІ Ботанічному конгресі в Брюсселі в 1910р екологія рослин розділилась на екологію особин (аутекологію) і екологію угрупувань (синекологію). Згодом цей розподіл поширився також на екологію тварин, а отже – на загальну екологію. З’явилися перші екологічні зведення – екологія тварин Ч.Адамса (1913), угрупування наземних тварин В.Шелфорда (1913), гідробіологія С.О.Зернова (1913). В 1913-1920 рр екологію почали викладати в університетах, були засновані екологічні журнали та організовані екологічні наукові товариства. У першій половині ХХ ст В.В.Докучаєв створив вчення про грунт, який є результатом взаємодії гірських порід і живих організмів.

Великий вклад в розвиток ідей загальної біоценології внесли роботи радянських вчених В.М.Сукачова, Б.О.Келлера, В.В.Альохіна, Л.Г.Раменського, О.П.Шенникова, за кордоном – Ф.Клементса в США, К.Раункієра в Данії, Г.Дю Ріє у Швеції, І.Браун-Бланке в Швейцарії. Було створено системи класифікації рослинності, розроблено уявлення про екологічні індикатори, вивчено структуру, продуктивність, динамічні зв’язки фітоценозів. У 30-40 роках з’явилися зведення з екології тварин, у яких наводилися теоретичні проблеми загальної екології: К.Фрідерікса (1930), Ф.Боденгеймера (1938) та ін. В 1938 р. Д.Н.Кашкаров опублікував перший підручник в Радянському Союзі з основ екології тварин. Біоценологічні основи паразитології розробляли В.О.Догель, Є.М.Павловський і В.М.Беклемішев.

У 30-х роках сформувалась нова галузь екологічної науки – популяційна екологія, основоположником якої є англійський вчений Ч.Елтон. Центральними проблемами популяційної екології стали проблеми внутрішньовидової організації і динаміки чисельності. Розвитку популяційних досліджень надзвичайно сприяла початкова потреба розробки основ боротьби з шкідниками і конкурентами в сільському і лісовому господарстві, встановлення ролі деяких тварин у поширенні паразитів і збудників хвороб людини й домашньої худоби. Подальшому розвитку популяційної екології сприяли роботи М.О.Сєверцова, С.С.Шварца, М.П.Наумова, Г.О.Вікторова, Є.Н.Сімської та ін.

В 1935 році англійський вчений А.Тенслі запровадив поняття екосистеми. Американський вчений Р.Ліндеман запропонував основні методи розрахунку енергетичного балансу екологічних систем, що дозволило робити розрахунки і прогнозувати граничні продуктивності популяції і біоценозів у конкретних умовах середовища. Розвиток екосистемного аналізу привів до відродження на новій екологічній основі вчення про біосферу, основоположником якого є В.І.Вернадський. Біосфера постала як глобальна екосистема, стабільність і функціонування якої грунтується на екологічних законах забезпечення балансу речовини й енергії. Запроваджений ним у вивчення біосфери кількісний підхід дозволив оцінити масштаби біогеохімічного колообігу речовин. Вчення В.І.Вернадського про ноосферу стало беззаперечним свідченням нерозривності зв’язку людини з природним середовищем. На сучасному етапі визначну роль у становленні новітньої екології відіграла монографія американського вченого Ю.Одума в 70-90 роках нашого століття.

Перший науковий сектор екологічних досліджень в Україні створений в 1930 році при Інституті зоології та ботаніки Харківського державного університету. В.В.Стачинський (1933) обгрунтував поняття біогеоценозу, як функціональної єдності біоценозу та абіотичних факторів. В 1940-1980 рр широке визнання наукової громадськості отримали екологічні дослідження І.Г.Підоплічка, Ф.А.Гриня, С.М.Стойка, П.С.Погребняка, Д.В.Воробйова, О.Л.Бельгардта, А.П.Травлєєва, присвячені раціональному природокористуванню, екології лісу і ландшафтів. Праці академіка М.Г.Холодного є вагомим внеском до розробки концепції про геохімічні цикли. На сучасному етапі широке визнання отримали екологічні роботи М.Н.Голубця, І.Г. Ємельянова, С.В. Межжеріна, В.В. Серебрякова, К.М.Ситника і Ю.Р.Шеляг-Сосонка, в яких розвинуті концептуальні та методологічні основи сучасної екології. Аналізу філософських проблем в системі «людина – природне середовище» присвячені роботи В.С.Крисаченка. Великий внесок в розробку проблем прикладної екології внесли вчені з інститутів Національноі академii наук України та Міністерства освіти і науки України, роботи яких були направлені на вивчення загальних закономірностей у природних, природно-антропогенних та антропогенних екосистемах, вплив антропогенної діяльності на навколишне природне середовище та раціональне природокористування. Останнім часом виконано багато робіт, направлених на попередження негативного впливу антропогенної діяльності на навколишнє природне середовище. 

 

 

Ознайомтеся з лекційним матеріалом за темою «Наукові та прикладні аспекти екології як науки», опрацюйте відповідну літератури (список додається) та Інтернет-джерела за темою (здійсніть самостійний пошук, звертаючи увагу на якість джерел, обов’язково використайте відповідні статті Wikipedia). Після цього виберіть одне запитання з наведених нижче відповідно до останньої цифри вашого номеру у списку групи (від 0 до 9), опрацюйте та сформулюйте чітку коротку відповідь (до однієї сторінки А4, 12 шрифт) та завантажте на сайт.

Лекція 2 та завдання до неї

Теоретичні відомості

 

Навколишнім середовищем називається та частина земної природи, з якою людське суспільство безпосередньо взаємодіє у своєму житті й виробничій діяльності.

Навколишнє середовище в науці тісно пов'язане з поняттям географічного середовища. Географічне (навколишнє) середовище містить природне та техногенне середовища, які в наш час тісно переплелися.

Навколишнє середовище складається із:

• штучного середовища, створеного людьми в процесі розвитку (господарсько-побутової, промислової, транспортної, енергетичної та інших інфраструктур);

• природного середовища, яке утворилось в процесі еволюційного формування Землі й життя на ній;

• природних ресурсів, без яких неможливе існування та розвиток суспільства.