Экология как наука

В зависимости от того, какой уровень  организации экосистем изучается, экология подразделяется на отрасли аутэкологию и синэкологию.

Аутэкология изучает жизненные циклы и отношение к факторам среды отдельных особей или видов. Цель ее заключается в том, чтобы выявить характер приспособления их к жизни в конкретном сообществе, их роль в экосистеме. Некоторые ученые (Радкевич, 1997) считают, что аутэкология изучает взаимоотношение с внешней средой только отдельных особей, а взаимоотношения ценопопуляций со средой изучает демэкология, взаимоотношения видов – эйдэкология.

Синэкология (от греч. syn - вместе), она же биоценология, изучает все комплексы видов (ценопопуляций) в сообществах, т.е. экосистемы, изучает законы их совместного сосуществования в биоценозе в зависимости от условий внешней среды. Она базируется на аут-, дем- и эйдоэкологии, но ей присущ общебиологический характер, поскольку ее исследования направлены на многовидовые взаимоупорядоченные комплексы, существующие в строго определенной физико-химической среде.

Демэкология (от греч. demos - народ) изучает натуральные группировки особей одного вида, т.е. популяции - элементарные надорганизменные макросистемы. Важнейшей задачей ее является выяснение условий, при которых формируются популяции, а также изучение внутрипопуляционных группировок и их взаимоотношений, организации (структуры), динамики количества популяций.

Эйдэкология (от греч. eidos - образ, вид), или экология видов, - наименее разработанное подразделение современной экологии. Вид как уровень организации живой природы, как надорганизменная биологическая макросистема еще ни пруда объектам экологичных исследований. Это объясняться тем, что по мере развития экологии внимание и интерес исследователей с организма, т.е. с аутэкологии, переключились на популяцию - дэмэкологию, а затем на биоценоз, биогеоценоз и биосферу в целом.

Жизнедеятельность экосистем  чрезвычайно сложна. Живое и неживое  вещество в экосистемах структурировано  и охвачено бесчисленными превращениями  или процессами, в ходе которых  автотрофными и хемотрофными организмами захватываются из внешней среды атомы многих химических элементов (углерод, водород, кислород, сера, фосфор, калий, кальций, магний, железо, медь и др.) и энергия, которые затем используются другими организмами: консументами (потребители растительной массы) и грибами, а потом, по мере гибели организмов-продуцентов, грибов и консументов, переходят к организмам-редуцентам, разлагающим мертвое органическое вещество и возвращающим составляющие это вещество атомы во внешнюю среду. При этом энергия химических связей организмов-продуцентов и организмов-хемосинтетиков частично используется консументами, грибами и редуцентами, а частично высвобождается во внешнюю среду в виде тепла, в виде образующихся при выделении растениями в атмосферу окислов кислорода. Или консервируются в виде химических связей сложных органических веществ, накапливающихся в почве (гумус) и литосфере (торф, бурые и каменные угли). Все процессы идут непрерывно, подчиняясь своим законам. На естественные природные процессы накладываются антропогенные. Последние, как правило, сказываются негативно на функционировании экосистем. Изучить и понять эти закономерности и есть главная задача общей экологии.

 

ГЛАВА 2. Биосферология

 

Биосферология — учение о биосфере. Биосферология объединяет частные (биогеоценотическую, геофизическую, геохимическую, термодинамическую, палеонтологическую, географическую, генетическую и т. д.) концепции биосферы.

Биосфера (греч. bios – жизнь, sphaira – шар, сфера) – сложная наружная оболочка Земли, населенная организмами, составляющими в совокупности живое вещество планеты.

Впервые в научный  обиход термин «биосфера» ввел великий  натуралист и мыслитель Жан-Батист Ламарк, который также сделал попытку  естественнонаучного описания жизни  в качестве планетарного явления.

А. Гумбольдт считал, что  «...живое вещество … часть поверхности  планеты, неотделимая от ее химической среды».

Э. Зюсс повторно ввел термин «биосфера» в науку, но глубокой научной  разработки оно не получило. В его  понимании биосфера – это лик  Земли.

Дж. Мерей полагал, что «биосфера» – это «тот покров из живого вещества, который одевает земной шар всюду, где соприкасаются и смешиваются между собой атмосфера, гидросфера и литосфера».

Основоположником учения о биосфере по праву считается  советский ученый, академик Владимир Иванович Вернадский, который принципиально откинул старый биологический подход – исследования отдельно того или другого живого организма, а выдвинул на первое место понятие жизни как организованной совокупности живого вещества.

И Ламарк и Вернадский считали, что живые организмы и неживая природа активно взаимодействуют между собой и тем самым определяют химическое состояние внешней коры нашей планеты, изменяя облик поверхности Земли.

В.И. Вернадский так же, как и Ламарк 140 лет назад попытался дать главные исчерпывающие признаки каждого царства живого. В.И. Вернадский составил таблицу из 16-ти пунктов, где рассмотрел несходство живого и неживого в физическом, химическом и термодинамическом смысле.

Вернадский и Ламарк считали, что организованность биосферы проявляется во взаимной приспособляемости организма и среды.

Ламарк четко отделяет живое от неживого и подчеркивает, что без материи жизнь существовать не может. Для него, в отличие от Вернадского никакого «живого вещества»  нет, а есть отдельно «жизнь» и «вещество».

Для Ламарка жизнь  имела начало, а Вернадский заявлял, что «жизнь вечна». Ж.Б. Ламарк отмечал, что человек – «часть Вселенной», а его тело столь же материальное, «как и другие тела и находится во власти природы и подчиняется». А Вернадский выделяет человека из общей массы «живого вещества» как его особую часть и отмечает, что разум человека является некой силой, влияющей на течение земных энергетических явлений, и определяет человека «как существа общественности».

Сегодня учение о биосфере – научная основа всей деятельности человечества, направленной на преобразование природы. Оно становится основой многих глобальных и региональных экологических преобразований, прогнозов, на его основе строятся многие исследования сравнительной планетологии, космической экологии и антропоэкологии, так как нарушение «пределов жизни», которые могут повлечь за собой гибель живых организмов, вызываются как естественными природными (избыток или недостаток химических элементов, геомагнитные поля, радиоактивные излучения, вулканические извержения и др.) так и искусственными антропогенными воздействиями (вредные газовые выбросы, пестициды, удобрения, тяжелые металлы, сточные воды предприятий, твердые отходы, мусор и др.).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Заключение

 

Почему так поздно сформировалась, так долго формировалась и так стремительно начала развиваться общая экология? История ее отражает процесс развития жизни и цивилизации на Земле. Чтобы лучше понять это, осуществим краткий экскурс в Эволюцию жизни на Земле. Следы жизни обнаружены в самых древних горных породах, которые сформировались около 3 миллиардов лет назад. Именно тогда жили на нашей планете организмы, чьи следы запечатлены в этих породах. Эти организмы были чрезвычайно примитивными, они были одноклеточными или колониальными, не имели скелета и размножались простым делением клеток надвое, в клетках их не было сформированного ядра. Даже наружный скелет - твердый панцирь клеток - у них отсутствовал, поэтому в геологической летописи планеты сохранилось так мало следов той древнейшей жизни.

Эволюция живых организмов вначале привела к появлению  живых существ с обособленным клеточным ядром и внутриклеточными органоидами - рибосомами, митохондриями  и др. Для них уже было характерно бесполое и половое размножение. Доказано, что миллиард лет назад такие организмы на нашей планете населяли океан.

Примерно 600-700 миллионов  лет назад появились первые позвоночные  животные – рыбы, обитавшие в  мировом океане и морях. Царство  растений тогда было представлено многочисленными водорослями, как одноклеточными, так и многоклеточными, образующими, как и теперь, настоящие подводные леса на мелководьях.

Выход живых существ  на сушу сдерживался тем, что в  атмосфере Земли, вплоть до кембрийского периода, было очень мало кислорода. Из-за этого у планеты отсутствовал озоновый слой (верхний слой атмосферы, состоящий из трехатомных молекул кислорода и отдельных атомов кислорода), который поглощает жесткое космическое излучение. Дело в том, что кванты жесткого электромагнитного излучения обладают очень высокой энергией и, ударяя в органические молекулы, легко их разрушают, поглощаясь при этом и не достигая поверхности планеты. Слой воды толщиной 2-3 м может поглощать кванты жесткого излучения не хуже озонового слоя. Именно поэтому на первых этапах эволюции жизнь была только в морях и океанах и не спешила выходить на сушу. В процессе поглощения электромагнитного излучения и фотосинтеза водорослей в гидросфере и атмосфере постепенно накапливался свободный кислород.

Примерно 500 миллионов  лет назад живые организмы появились и на суше. На суше эволюция живых существ проходила более быстрыми темпами. Из животных сушу сначала завоевали членистоногие. Из позвоночных животных первыми на сушу выбрались двоякодышащие рыбы, от которых произошли земноводные. Земноводные в свою очередь дали начало пресмыкающимся, от которых произошли птицы и в меловом периоде - около 70 миллионов лет назад - млекопитающие. Человек относится к классу млекопитающих (отряд приматов, семейство гоминид – человекообразные).

Первые люди, согласно последним научным данным, обитали в Африке около 3 миллионов лет назад. Они ходили прямо на двух ногах, имели ступню, не отличающуюся от ступни современного человека, и довольно развитые руки с отстоящим, как у современного человека, большим пальцем; могли издавать членораздельные звуки, пользовались огнем и изготавливали примитивные орудия, разбивая камни и кости. По мере эволюции живых организмов увеличивалось биологическое разнообразие, интенсифицировался обмен веществ, совершенствовались механизмы размножения, усложнялось поведение животных и жизненные циклы растений. Одновременно удлинялись пищевые цепи, благодаря которым, однажды захваченные живыми существами из внешней среды атомы химических элементов и энергия, все дольше не возвращались во внешнюю среду.

Разумеется, по мере эволюции изменялась и среда обитания живых  организмов, а также и скорость ее изменений. Содержание кислорода  за последний миллиард лет в атмосфере  выросло с 1% до 21%. При этом резко  снизилось содержание в атмосфере Земли углекислого газа - до 0,3%. Ученые выяснили, что современный состав атмосферы Земли создан и поддерживается живыми организмами.

Баланс углекислого  газа между атмосферой, океаном, почвой и живыми организмами поддерживается миллионами видов живых организмов. Если он нарушится, то содержание углекислоты в атмосфере резко возрастет, усилится так называемый парниковый эффект, и атмосфера Земли начнет разогреваться. Экосистемы Земли - это фабрики, которые поддерживают этот баланс (Рис. 1).

Если на Земле не будет жизни, то состояние ее атмосферы довольно скоро, буквально за несколько сотен или тысяч лет, вернется к своему безкислородному состоянию. Ведь ни на Венере, ни на Марсе свободного кислорода в атмосферах практически нет. Зато очень много углекислого газа. Вероятно, такой когда-то была и атмосфера нашей планеты.

Таким образом, эволюция жизни на Земле - проблема не только биологическая, но и экологическая. Сегодня это понимают многие ученые, в том числе и палеонтологи, изучающие жизнь в отдаленные геологические эпохи. Человечество лишь в последние десятилетия начало всерьез осознавать важность для себя экологических проблем. Именно поэтому именно в наше время возникла потребность в общей экологии. Ведь вопрос стоит однозначно - быть или не быть на Земле технократической цивилизации.

Почему же столь важно  и необходимо изучение природы на уровне экосистем? Потому что, зная законы формирования и функционирования экосистем, можно предвидеть и предупредить их разрушение в результате воздействия на них негативных факторов, предусмотреть охранные мероприятия и в итоге сохранить среду обитания человека, как вида.

Многие процессы являются общими для всех уровней. Их характеристики, установленные для одного уровня (клеточного, организменного) могут  быть высокоинформативными и для других уровней (популяционного, экосистемного) и точно также одни и те же области наук м.б. общими для всех уровней организации. Но при изучении их используются разные методы, разные подходы, разные единицы учета и измерения. Соответственно и в интерпретации полученной информации по каждому уровню есть свои особенности.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Список использованных источников

 

1. Бигон М., Харпер Дж., Таунсенд К. Экология. Особи, популяции и сообщества / Пер. с англ. М.: Мир, 1989. - В 2-х томах.

2. Вернадский В.И. Биосфера (Избранные труды по биогеохимии) / Вернадский В.И. М.: «Мысль», 1967. –  374с.

3. Вернадский В.И. Биосфера  и ноосфера. / Вернадский В.И. М.: «Рольф», 2002. – 576с.

4. Жан-Батист Ламарк. Избранные произведения в двух томах. / Жан-Батист Ламарк. Том 2. М.: Издательство Академии наук СССР, 1959. – 374с.

5. Иогазен Б.Г., Коваленок А.В., Хохлов В.А., Ревердатто В.В. Ламарк и современное естествознание (к 150-летию эволюционного учения Ж.Б. Ламарка). Томск: Издательство Томского университета, 1959. – 59с.

6. Одум Ю. Основы экологии / Пер. с англ. М.: Мир, 1975. – 740 с.

7. Панов Б.С. Изменение биосферы под влиянием деятельности человека на примере Донецкого бассейна // Доклады региональной научной конференции «Творческое наследие В.И. Вернадского и современность» / под общ. ред. д-ра техн. наук, проф. М.П. Зборщика. – Донецк: ДонГТУ, 1996. – 134 с.

8. Радкевич В.А. Экология. Минск: Вышэйшая школа, 1998. – 159 с.

9. Степановских А.С. Общая экология: Учебник для вузов. М.: ЮНИТИ, 2001. – 510 с.

10. Шилов И.А. Экология. М.: Высшая школа, 2003. – 512 с.

11. Философский словарь/ Под редакцией И.Т. Фролова. – 5-е изд. – М.: Политиздат, 1986. – 590с.

INTERNET

12. http://ageuforum.ucoz.com/index/struktura_sovremennoj_ehkologii/0-59

13. http://www.botsad.ru/p_papers20.htm

14. http://www.clean-ecology.ru/ekologiya/demekologiya.html

15. http://www.masters.donntu.edu.ua/2009/fema/samokhina/library/stat%202.htm

16. http://www.rejmers.ru/b/288-biosferologija.html