Екологія як наука про довкілля

Курс "Основи екології"

Лекція 1.

Тема: Екологія як наука про довкілля.

План:

1. Сучасні уявлення про екологію.

2. Структура сучасної екології.

3. Основні екологічні поняття  і визначення.

4. Основні екологічні закони.

 

1.1. Сучасні уявлення про екологію.

 

Екологія - наука, яка вивчає умови  існування живих організмів в  їх взаємозв'язку між собою і середовищем, в якому вони проживають.

 

Слово "екологія" походить від  грецьких слів - дім і  вчення. Цей  термін був вперше використаний в 1866 р. Німецьким біологом-дарвіністом  Е.Геккелем який розумів екологію як "науку про взаємовідносини живої речовини з навколишнім її середовищем".

Науковою основою екології стало  вчення Ч.Дарвіна про боротьбу організмів за існування. В це поняття він  вкладав не тільки конкуренцію організмів за життєві ресурси, але і їх реакцію  на різні фактори навколишнього  середовища, за допомогою яких вони пристосовуються до існування в  конкретних умовах.

Кожна людина тією чи іншою мірою  впливає на навколишнє середовище. І тому вона повинна знати близькі й віддалені наслідки цього впливу, щоб, враховуючи їх, сприяти збереженню і раціональному використанню природних ресурсів. Виникнувши понад 100 років тому, екологія на наших очах трансформується в науку про структуру і функціонування природи в цілому.

Сучасна екологічна наука виходить з двох принципових положень: величезного  кількісного і якісного використання природних ресурсів і нездатності  природи повністю самовідновлюватись за таких темпів і обсягів експлуатації. Немає сумніву, що в майбутньому  розвиток продуктивних сил буде ще значнішим і глибшим. Тому дуже важливим є поєднання науково-технічного прогресу з науково обгрунтованим використанням природних ресурсів. Прогрес у техніці й промисловості не повинен бути джерелом небезпечного забруднення води і повітря, виснаження землі.

Сучасна екологія є однією з головних фундаментальних наук, своєрідною філософією виживання людства, стратегією перебудови цивілізації в ХХІст., що має відповідати сучасним реаліям у взаємовідносинах населення планети та Природи, головним чином, • моральної перебудови на базі розвитку колективного інтелекту, • повного взаєморозуміння, • взаємодії й • взаємодопомоги всіх націй у справі збереження біосфери та стабільного розвитку.

Екологія - наука про середовище нашого існування, його живі й неживі компоненти, взаємозв'язки, взаємодію  між цими компонентами - людиною, рослинним  і тваринним світом, літосферою, гіідросферою та атмосферою. Це наука про особливості взаємозв'язків і узгодження стратегії Природи та стратегії людини, що має базуватися на ідеї самообмеженості, розумної коеволюції Техносфери та Біосфери.

Екологічна діяльність нині є обов'язковою  складовою, а здебільшого й одним  із головних елементів будь-якої сфери  людської активності - промислового виробництва, енергетики, сільського та лісового господарства, транспорту, наукових досліджень, культури, релігії тощо.

Усі рішення, пов'язані з використанням  природних або людських ресурсів із втручанням в процеси життєдіяльності  біосфери, мають прийматися з урахуванням  його найближчих і віддалених екологічних  наслідків.

Останнім часом у всьому світі  започатковані найрізноманітніші  напрями екологічних досліджень, метою яких є забезпечення фахівців необхідною для життя рішень екологічною  інформацією у всіх сферах діяльності.

Основними завданнями універсальної  екології е такі:

1) вивчення з позицій систематичного  підходу загального стану сучасної  біосфери, причин його формування  та особливостей розвитку під  впливом природних та антропогенних  факторів (тобто вивчення закономірностей  формування, існування та функціонування  біологічних систем всіх рівнів  у взаємозв'язку з літосферою, гідросферою, атмосферою, техносферою);

2) прогноз динаміки стану біосфери  в часі та просторі;

3) розробка шляхів гармонізації  взаємовідносин людського суспільства  й природи, збереження здатності  біосфери до самовідновлення  та саморегулювання з урахуванням  основних екологічних законів.

Сучасні екологічні дослідження мають  бути науковою базою для розробки стратегії й тактики поведінки  людства в природному середовищі, раціонального природокористування, охорони та відновлення довкілля.

Найважливішим висновком екологічних  досліджень повинно бути визначення екологічної ємності територій, що повністю залежть від стану їх екосистем.

Екологічна ємність території - це її здатність прогодувати певну  кількість видів із збереженням  можливостей самовідновлення, нормального  функціонування і саморегулювання  екосистем.

Об'єктами екології або її галузевих  підрозділів є екологічні системи  чи елементи екосистем.

Головний предмет досліджень - вивчення особливостей та розвитку взаємозв'язків  між організмами, їхніми угрупуваннями  різних рангів, екосистеми й неживою  компонентою екосистем, а також  дослідження впливу природних і  антропогенних факторів на функціонування екосистем і біосфери в цілому.

 

1.2.    Структура сучасної  екології.

Сучасна екологія по суті розчленована на чотири взаємозв'язані, але до певної міри самостійні розділи, що логічно  виходить один з одного.

факторіальна екологія, або автекологія, що вивчає фактори середовища на живі організми;

демекологія, що вивчає популяції та їхній зв'язок між собою і довкіллям.

синекологія, що розглядає закономірності співіснування організмів, їх угрупувань одне з одним й умовами існування;

соціальна екологія, що вивчає взаємодію  людини та біосфери й місце людського  суспільства в природі.

Існують й інші способи  розділу екології. К.М.Ситник та М.І.Будико (1990-1992) розділяють екологію на три частини:

загальна екологія, що вивчає головні  закономірності функціонування екосистем,

глобальна екологія, що вивчає біосферу в цілому (за іншою термінологією  це біосферологія),

та прикладна екологія об'єктом  вивчення якої є взаємовідносини  живих організмів із середовищем.

Г.О.Білявський та М.М.Падун (1991) дотримуються точки зору, що в екології існує п'ять основних блоків:

а) біоекологія; б) геоекологія; в) техноекологія, г) соціоекологія; д) космічна екологія.

Найвищим за рангом, що використовується в класифікації узагальнюючим поняттям, є 

"універсальна екологія", або  "загальна екологія" - наука  про стратегію й практику збереження  та стабільного розвитку життя  на Землі. Вона узагальнює всю  екологічну формацію, що надходить  з інших підрозділів і сприяє  прийняттю науково обгрунтованих рішень по реалізації планів розвитку цивілізації.

Універсальній екології підпорядковані два блоки екологічних досліджень: теоретична екологія               та практична екологія.

 

У теоретичну екологію входить розділ І - екологія живих організмів (біоекологія) який складається з підрозділів: екологія людини, екологія мікросвіту, екологія рослинта екологіятварин.

 

Практична екологія об'єднує три  розділи:

I. Науки про охорону та раціональне  використання природних ресурсів;

II. Науки про соціально-економічні  фактори впливу на довкілля;

III. Науки про техногенні фактори  забруднення довкілля.

Кожен із зазначених розділів повинен  вирішувати своє коло проблем, але всі  вони тісно пов'язані між собою.

 

Г.Швебс у центр схеми класифікації екологічного значення ставить культуру як основу накопичених людством знань і як елемент творчої діяльності (культуру виробництва, землерробства, поведінки, природокористування, фізичну тощо).

У схемі Г.Швебса заслуговує на увагу слушне виділення серед основних чотирьох уже відомих блоків економічних знань (біоекологія, геоекологія, техноекологія, екологія людини), розділів "екологія душі" та "екологія культури", яка досліджує питання екологічної етики, екологізацію мистецтва, дипломатії.

 

1.3.    Основні екологічні  поняття і визначення.

Біосфера - область існування жививх організмів і продуктів їх житєдііяльності. Нині вона розглядається як глобальна саморегулююча відкрита система, яка охоплює й активно перетворює речовинні та енергетичні характеристики літосфери, гідросфери та атмосфери завдяки невпинній діяльності живих організмів упродовж всієї геологічної історії Землі.

Основною (елементарною) функціональною одиницею біосфери є екосистема, яка  являє собою сукупність організмів й умов їх існування, що утворює систему  взаємонезалежних явищ і процесів. Вона єдиний природний комплекс, утворений  за довгий період живими організмами  й середовищем, в якому вони існують, і де всі компоненти тісно пов'язані  обміном речовин, енергії та інформації.

Виділяють мікросистеми (пенсак з грибами, болітце), мезоекосистеми (ділянка лісу, озеро, водосховище) і макроекосистеми (континент, океан).

Другими словами, екосистема являє  собою природну динамічну територіальну  саморегульвану систему, що складається з двох підсистем: біоценозу - історично сформованого угрупування рослин, тварин і мікроорганізмів, пов'язаних між собою тофічними зв'язками та біотоном - однорідної у фізико-географічному відношенні ділянки земної поверхні, на якій сформувався і з якою взаємодіє в процесі своєї життєдіяльності біоценоз.

Глобальною  екосистемою є біосфера нашої  планети Земля.

Стабільність екосистеми - це закладена  в її генетичній програмі здатність  протягом усього періоду існування  реалізувати в мінливих умовах зовнішнього  середовища свою життєву програму розвитку.

Стійкість живої системи - це її здатність  завдяки внутрішнім механізмам захисту  протистояти зовнішнім негативним впливам і адаптуватися до них  без істотних змін.

Одним з важливих екологічних понять є гомеостаз.

Гомеостаз - стан внутрішньої  динамічної рівноваги природної  системи (екосистеми), що підтримується  регулярним відновленням її основних елементів і речовинно-енергетичного  складу, а також постійним функціональним саморегулюванням компонентів.

Гомеостаз є характерним і необхідним для всіх природних систем - від  атома й організму до космічних  предметів.

Вид (біологічний) - сукупність організмів зі спорідненими морфологічними ознаками, які можуть схрещуватися один з одним  і мають спільний генофонд.

Популяція - сукупність особин одного виду з однаковим генофондом, що живе на спільній території протягом багатьох поколінь.

Усі популяції характеризуються властивостями, завдяки яким підтримується їх чисельність  на оптимальному рівні в умовах середовищ, що постійно змінюється. Ці властивості  й є гомеостазом.

Природне середовище - це все живе і неживе, що оточує організм й з чим вони взаємодіють. Розрізняють повітряне, водне та ґрунтове середовище.

Екологічні фактори - всі складові (елементи) природного середовища, які впливають на розвиток й існування організмів і на які живі істоти реагують реакціями пристосування (за межами здатності пристосування настає смерть).

Розрізняють три основні  групи екологічних факторів –

абіотичні (неорганічні умови: хімічні, фізичні, такі як склад повітря, води, грунтів, температура, світло, вологість, радіація, тиск тощо),

біотичні (форми взаємодії між  організмами - хазяїн-паразит) та антропогенні (форми діяльності людини).

Одні і тіж екологічні фактори не однаково впливаюьт на організми різних видів, які живуть разом. Для одних вони можуть бути сприятливими, для інших - ні. Важливим елементом є реакція організмів на силу впливу екологічного фактору негативна дія якого може виникати у разі надлишку або нестачі дози.

Тому є поняття сприятлива доза або зона оптимуму фактора, й зона несимумуму (доза фактора, за якої організми почуваються пригніченими).

Діапазон зон оптимуму й песимуму є критерієм для визначенні екологічної валентності - здатності живого організму пристосовуватися до змін умов середовища.ї

За екологічною валентністю  організми поділяються на

стенобіонти - з малою пристосованістю до змін середовища (орхідеяч, форель) та

еврибіонти - з великою пристосованістю до змін довкілля (колорадський жук, миші, вовки, очерет, пирій).

Слід наголосити, що в природі  екологічні фактори діють колективно, де негативна дія однієї хімічної речовини накладеється на негативну дію інших, до нього додається вплив стресової ситуації, шумів, різних фізичних полів - радіаційного, теплового чи електромагнітного і в результаті "сумаційним" ефект буде значно посиленим.

 

Важливим є також поняття  лімітуючі фактори, тобто такі, рівень (доза) яких наближається до межі витривалості організму концентрація якого нижча або більша оптимальної. Найчастіше лімітуючим фактором є температура, світло, біогенні речовини, тиск у середовищі тощо.

Найбільне поширені організми з широким діапазоном толерантності щодовсіх еклогічних фаторів. Найвищо толерантність характерна для бактерій і синьо-зелених водоростей, які виживають у широкому діапазоні темеператури, радіації, РН, солоності тощо.

Наступним важливим поняттям є ланцюг живлення (трофічний ланцюг) - взаємовідносини  між організмами під час переносу енергії і їжі від її джерела (зеленої рослини) через ряд в  організмі (шляхом поєднання) на більш  високі трофічні рівні. На цьому шляху  переносу енергії діють автотрофи  -представники рослинного світу та гетеротрофи різного ступеня.

Ланцюги живлення - це живі канали, що подають енергію на гору, а смерть і тління повертають цю енергію у  грунт. Оскільки система не замкнена, у процесі кожного переносу енергії їжі з одного трофічного рівня на інший (вищий) більша частина потенційної енергії (80-90%) губиться, переходячи в теплоту.