Алматы, 2012

[gl] Тема 1.Введение. Предмет экологии, история науки [:]

Цель: изучить этапы становления экологических знаний.

Структура лекции

1.Определение экологии как науки.

2.Цели, задачи и методы экологии.

3.Краткая история формирования и развития экологических знаний.

4.Разделы экологии.

5.Междисциплинарные связи экологии.

6.Роль экологии в решении практических задач.

1.Предметом экологии является изучение взаимоотношений организмов с окружающей средой. Экология – это основополагающая наука, раскрывающая механизмы связей между живой (биотической) частью природы и неживой (абиотической).

2.Итак, предметом экологии является изучение состояния биосферы, населенной организмами, взаимоотношение и взаимосвязи между организмами и окружающей средой и возможных последствий антропогенной деятельности на биосферу. Цели, задачи и методы экологии. К сожалению человечество весьма далеко от сознания современной действительности, следовательно, понимание критической экологической обстановки необходимо начинать, и формировать с самого малого, обычного и, на первый взгляд, ясного, но упускаемого повсеместно – экологического образования.

3.История возникновения и развития экологических представле­ний людей уходит корнями в глубокую древность. Знания об ок­ружающей среде и характере взаимоотношений с ней приобрели практическое значение еще на заре развития человеческого вида.

Процесс становления трудовой и общественной организации первобытных людей, развитие их умственной и коллективной дея­тельности создавали основу для осознания не только самого фак­та своего существования, но и для все большего понимания зави­симости этого существования как от условий внутри своей обще­ственной организации, так и от внешних природных условий. Опыт наших далеких предков постоянно обогащался и передавал­ся из поколения в поколение, помогая человеку в его повседнев­ной борьбе за жизнь.

Образ жизни первобытного человека давал ему сведения и о животных, на которых он охотился, и о пригодности или непри­годности собираемых им плодов. Уже полмиллиона лет назад предки человека имели немало сведений о пище, которую они до­бывали собирательством и охотой. Тогда же началось использо­вание природных источников огня для приготовления пищи, по­требительские качества которой в условиях термической обра­ботки существенно улучшались.

Постепенно человечество накапливало сведения о свойствах различных природных материалов, о возможности их использо­вания для осуществления тех или иных целей. Созданные перво­бытным человеком технические средства свидетельствуют, с од­ной стороны, о совершенствовании производственных умений и навыков людей, а с другой стороны, являются доказательством «познания» ими внешнего мира, так как любое, даже самое при­митивное, орудие требует от его создателей знания свойств при­родных объектов, а также понимания назначения самого орудия и знакомства со способами и условиями его практического исполь­зования.

Примерно 150 тыс. лет назад люди сами научились разводить огонь, оборудовать примитивные жилища, освоили способы за­щиты от непогоды и врагов. Благодаря этим познаниям человек смог значительно расширить области своего обитания.

Начиная с 8-го тысячелетия до н. э. в Передней Азии начинают практиковаться различные методы обработки земли и выращива­ния сельскохозяйственных культур. В странах Средней Европы такого рода аграрная революция произошла в 6-2-м, тысячелети­ях до н.э. В результате большое количество людей перешло к оседлому образу жизни, при котором возникла настоятельная не­обходимость в более глубоких наблюдениях за климатом, в уме­нии предсказывать смену времен года и изменения погоды. К это­му же времени относится и открытие людьми зависимости погод­ных явлений от астрономических циклов.

Осознание своей зависимости от природы, теснейшей связи с ней играло важную роль в формировании сознания первобытного и древнего человека, преломляясь в анимизме, тотемизме, магии, мифологических представлениях. Несовершенство средств и спо­собов познания действительности подтолкнуло людей к созданию особого, более понятного, объяснимого и предсказуемого, с их точки зрения, мира сверхъестественных сил, выступающего в каче­стве своеобразного посредника между человеком и реальным ми­ром. Сверхъестественные сущности, антропоморфизируемые пер­вобытными людьми, помимо черт своих непосредственных носи­телей (растений, животных, неодушевленных предметов) наделя­лись чертами человеческого характера, им приписывались осо­бенности человеческого поведения. Это давало основания для пе­реживания первобытными людьми своего родства с окружающей их природой, чувства «сопричастности» к ней.

Первые попытки упорядочить процесс познания природы, по­ставив его на научную основу, стали предприниматься уже в эпо­ху ранних цивилизаций Междуречья, Египта, Китая. Накопление эмпирических данных о протекании различных природных про­цессов, с одной стороны, и развитие систем счета и совершенство­вание измерительных процедур, с другой - позволили со все более высокой точностью предсказывать наступление тех или иных при­родных катаклизмов (затмений, извержений, разливов рек, засух и др.), поставить на строгую плановую основу процесс сельскохо­зяйственного производства. Расширение объема знаний свойств различных природных материалов, а также установление некото­рых ключевых физических закономерностей дали возможность архитекторам древности достичь совершенства в искусстве создания жилых строении, дворцов, храмов, а также строении хозяйст­венного назначения. Монополия на знания позволяла правителям древних государств держать в повиновении массы людей, демон­стрировать способность «управлять» неведомыми и непредска­зуемыми силами природы. Нетрудно видеть, что на данном этапе изучение природы имело четко выраженную утилитарную на­правленность.

Наибольший прогресс в развитии научных представлений о действительности пришелся на эпоху античности (VIII в. до н.э - V в. н.э.). С ее началом наметился отход от утилитаризма в по­знании природы. Это нашло свое выражение, в частности, в появ­лении новых направлений ее изучения, не ориентированных на получение непосредственной материальной выгоды. На первый план стало выходить стремление людей к воссозданию непроти­воречивой картины мира и осознанию своего места в нем.

Особый интерес мыслители Древней Греции и Рима проявляли к вопросам происхождения и развития жизни на Земле, а также к выявлению связей предметов и явлений окружающего мира. Так, древнегреческий философ, математик и астрономАнаксагор (ок. 500-428 гг. до н.э.) выдвинул одну из первых теорий проис­хождения известного на тот момент мира и населяющих его жи­вых существ. Согласно его представлениям основу существования реального мира составляет соединение неисчислимого множества бесконечно малых его элементов, «семян вещей». Будучи изначаль­но в беспорядке, они образовывали хаос. Однако впоследствии мировой «ум» привел их в движение и упорядочил таким образом, что неоднородные элементы отделились друг от друга, а одно­родные - сцепились между собой, образовав землю и вещи. При­чем наиболее тонкие, светлые, сухие и теплые элементы оттесни­лись наружу и образовали эфир, а плотные, темные, влажные и холодные собрались к центру и образовали воздух, воду и землю. Высохнув и отвердев, земля стала колыбелью жизни: ее поверх­ность была оплодотворена семенами, занесенными туда из воз­душной сферы дождями. В результате на свет появились растения, а уже следом за ними пришли животные.

Древнегреческий философ и врачЭмпедокл (ок. 487 - ок. 424 гг. до н. э.) большее внимание уделил описанию самого процесса воз­никновения и последующего развития земной жизни. По его пред­ставлениям сначала из земли проросли растения, потом возникли «животные» (отдельно живущие головы, туловища, ноги и т.д.). Соединяясь впоследствии друг с другом, они образовывали слож­ные организмы, из которых выживали и оставляли потомство лишь наиболее жизнеспособные творения. Точно таким же путем по мысли Эмпедокла произошел и человек.

Величайший философ, ученый-энциклопедист Аристотель (384-322 гг. до н.э.) создал первую из известных классификаций жи­вотных, а также заложил основы описательной и сравнительной анатомии. Отстаивая идею единства природы, он утверждал, что все более совершенные виды животных и растений произошли от менее совершенных, а те, в свою очередь, ведут свою родословную от самых примитивных организмов, возникших некогда путем самозарождения. Усложнение организмов Аристотель считал след­ствием их внутреннего стремления к самосовершенствованию.

Одной из главных проблем, занимавших умы античных мысли­телей, была проблема взаимоотношений природы и человека. Изучение различных аспектов их взаимодействия составило пред­мет научных интересов древнегреческих исследователей Геродота, Гиппократа, Платона, Эратосфена и др.

Древнегреческий историк Геродот (484-425 гг. до н.э.) связы­вал процесс формирования у людей черт характера и установле­ние того или иного политического строя с действием природных факторов (климата, особенностей ландшафта и др.).

Древнегреческий врач Гиппократ (460-377 гг. до н.э.) учил, что лечить больного необходимо, принимая во внимание индивиду­альные особенности организма человека и его взаимоотношения с окружающей средой. Он считал, что факторы внешней среды (климат, состояние воды и почвы, образ жизни людей, законы страны и т.д.) оказывают определяющее влияние на формирова­ние телесных (конституция) и душевных (темперамент) свойств человека. Климат, по мнению Гиппократа, во многом определяет также и особенности национального характера.

Знаменитый философ-идеалист Платон (428-348 гг. до н.э.) обращал внимание на изменения (преимущественно негативного характера), происходящие с течением времени в окружающей че­ловека среде, и на влияния, оказываемые этими изменениями на образ жизни людей. Платон не связывал факты деградации жиз­ненной среды человека с осуществляемой им хозяйственной дея­тельностью, считая их признаками естественного упадка, переро­ждения вещей и явлений материального мира.

Начатое древнегреческими учеными дело изучения среды оби­тания людей и взаимоотношений человека и природы получило свое продолжение в эпоху расцвета Древнего Рима.

Римский натуралистПлиний (23-79 гг. н.э.) составил 37-том­ное сочинение «Естественная история», своеобразную энциклопе­дию естествознания, в которой изложил сведения по астроно­мии, географии, этнографии, метеорологии, зоологии и ботанике. Описав большое количество растений и животных, он также ука­зал места их произрастания и обитания. Определенный интерес представляет предпринятая Плинием попытка сравнения человека и животных. Он обратил внимание на то, что у животных в жизни доминирует инстинкт, а человек всё (в том числе умение ходить и говорить) приобретает путем выучки, через подражание, а также посредством сознательного опыта.

Начавшийся во второй половине II в. упадок древнеримской цивилизации, ее последующее крушение под напором варваров и, наконец, установление практически на всей территории Европы господства догматического христианства привели к тому, что науки о природе и человеке в течение многих веков переживали состояние глубокой стагнации, не получая практически никакого развития.

Наступление эпохи Возрождения неразрывно связано с именем знаменитого итальянского живописца, скульптора, архитектора, ученого и инженера Леонардо да Винчи (1452-1519). Он считал основной задачей науки установление закономерностей явлений природы, исходя из принципа их причинной, необходимой связи. Изучая морфологию растений, Леонардо интересовался влияни­ем, оказываемым на их строение и функционирование со стороны света, воздуха, воды и минеральных частей почвы. Изучение ис­тории жизни на Земле привело его к заключению о связи судеб Земли и Вселенной и о ничтожности того места, которое занимает в ней наша планета. Леонардо отрицал центральное положение Земли как во Вселенной, так и в Солнечной системе.

Наступление принципиально нового этапа в развитии науки традиционно связывают с именем философа и логика Фрэнсиса Бэкона (1561-1626), разработавшего индуктивный и эксперимен­тальный методы научного исследования. Главной целью науки он провозгласил увеличение власти человека над природой. Это дос­тижимо, по мнению Бэкона, лишь при одном условии - наука должна позволить человеку как можно лучше понять природу, чтобы, подчиняясь ей, человек в конце концов смог господство­вать в ней и над ней.

В конце XVI в. голландский изобретатель Захарий Янсен (жил в XVI в.) создал первый микроскоп, позволяющий получать изо­бражения мелких объектов, увеличенные при помощи стеклянных линз. Английский естествоиспытатель Роберт Гук (1635-1703) зна­чительно усовершенствовал микроскоп (его прибор давал 40-крат­ное увеличение), при помощи которого впервые наблюдал клетки растений, а также исследовал структуру некоторых минералов. Его перу принадлежит первая работа - «Микрография» - рассказы­вающая об использовании микроскопной техники. Один из пер­вых микроскопистов голландец Антони ван Левенгук (1632-1723), достигший совершенства в искусстве шлифования оптических сте­кол, получил линзы, позволившие получить почти трехсоткратное увеличение наблюдаемых объектов. На их основе он создал прибор оригинальной конструкции, при помощи которого изучил не толь­ко строение насекомых, простейших организмов, грибов, бактерий и клеток крови, но и пищевые цепи, регулирование численности популяций, которые впоследствии стали важнейшими разделами экологии. Исследования Левенгука фактически положили начало научному исследованию неведомого до тех пор живого микромира, этого неотъемлемого компонента среды обитания людей.

Французский натуралист Жорж Бюффон (1707-1788), автор 36-томной «Естественной истории», высказывал мысли о единстве животного и растительного мира, об их жизнедеятельности, рас­пространении и связи со средой обитания, отстаивал идею изме­няемости видов под влиянием условий среды. Он обратил внима­ние современников на поразительное сходство в строении тела человека и обезьяны. Однако, опасаясь обвинений в ереси со сто­роны католической церкви, Бюффон вынужден был воздержаться от высказываний относительно их возможного «родства» и про­исхождения от единого предка.

Значительным вкладом в дело формирования истинного пред­ставления о месте человека в природе стало составление швед­ским естествоиспытателем КарломЛиннеем (1707-1778) системы классификации растительного и животного мира, по которой че­ловек включался в систему животного царства и относился к классу млекопитающих, отряду приматов, в результате человече­ский вид получил название Homo sapiens.

Крупным событием XVIII в. стало появление эволюционной концепции французского естествоиспытателя Жана Батиста Ламарка (1744-1829), согласно которой главной причиной развития организмов от низших форм к высшим является присущее живой природе стремление к совершенствованию организации, а также влияние на них различных внешних условий. Изменение внешних условий меняет потребности организмов; в ответ на это возника­ют новые виды деятельности и новые привычки; их действие, в свою очередь, изменяет организацию, морфологию рассматри­ваемого существа; приобретенные таким образом новые признаки наследуются потомками. Ламарк считал, что данная схема спра­ведлива и по отношению к человеку.

Особую роль в становлении экологии сыграли труды английско­го естествоиспытателяЧарлза Дарвина (1809-1882), создавшего теорию происхождения видов путем естественного отбора. К числу важнейших проблем экологии, исследованных Дарвином, принад­лежит проблема борьбы за существование, в которой согласно предложенной концепции выигрывает отнюдь не сильнейший вид, а тот, который сумел лучше приспособиться к специфическим об­стоятельствам жизни. Он обратил особое внимание на влияние образа жизни, условий существования и межвидовых взаимодей­ствий на их морфологию и поведение.

В 1866 г. немецкий зоолог-эволюционист Эрнст Геккель (1834-1919) в своей работе «Общая морфология организмов» предложил весь круг вопросов, связанных с проблемой борьбы за существо­вание и влияния на живые существа комплекса физических и био­тических условий, назвать термином «экология». В своей речи «О пути развития и задаче зоологии», произнесенной в 1869 г., Гек­кель определил предмет новой отрасли знания следующим обра­зом: «Под экологией мы подразумеваем науку об экономии, домаш­нем быте животных организмов. Она исследует общие отношения животных как к их неорганической, так и к их органической среде, их дружественные и враждебные отношения к другим животным и растениям, с которыми они вступают в прямые или непрямые контакты, или, одним словом, все те запутанные взаимоотношения, которые Дарвин условно обозначил как борьбу за существование». Следует отметить, однако, что предложение Геккеля несколько опередило его время: прошло более полувека, прежде чем слово «экология» прочно вошло в научный обиход как обозначение но­вой самостоятельной отрасли научного знания.

В течение второй половины XIX в. сложилось несколько круп­ных, относительно автономно развивающихся направлений эко­логических исследований, своеобразие каждого из которых опре­делялось наличием у него специфического объекта изучения. К таковым с известной долей условности можно отнести экологию растений, экологию животных, экологию человека и геоэкологию.

Результатом их воссоединения стало образование «большой экологии» (по выражению Н.Ф.Реймерса) или «макроэкологии» (по Т.А.Акимовой и В.В.Хаскину), включающей сегодня в свою структуру следующие основные разделы:

• общая экология;

• биоэкология;

• геоэкология;

• экология человека (включая социальную экологию);

• прикладная экология.

В настоящее время экология изучает условия существование живых организмов, их отношение между собой и окружающей природной средой, или экология это - равновесие, гармония между природными компонентами.

4. В 1910 г. экология разделилась на 3 направления: аутэкологию, демэкологию и синэкологию.

Аутэкология – изучает взаимоотношения особи со средой; 2) демэкология – взаимоотношения с популяцией; 3) синэкология – взаимоотношения сообщества со средой. Глобальная экология изучает биосферные процессы. Современная классификация экологической дисциплины насчитывает около 40 направлений (экология городов, экология пустынь, морей, экология сельхозживотных, экологическая физиология, биохимическая экология и т.д., а также экологическое право, экологическое образование). Экологические проблемы, их место и роль в современных экономических и политических тенденциях.

5.Современная экология, как научная дисциплина, возникла на стыке многих направлений и превратилась в науку, изучающую биологические, технические, экономические, эстетические и другие направления. Она занимается социально- экономическим аспектами природопользования, постепенно вторгаются в поле деятельности общественных наук. Проблемы экологии носят комплексный, междисциплинарный характер.

Междисциплинарные связи экологии – эта наука связана с такими дисциплинами как зоология, ботаника, микробиология, физиология человека и животных, химия, физика, математика (моделирование процессов), геология, география, медицина, климатология и др.

6. Как наука экология «родилась» в 1900г. В цивилизованных странах уже не одно десятилетие вся техническая деятельность человека развивается при экологических приоритетах. Экологическое сознание населения формируется не только пропагандой экологических знаний, но и политикой государства, выраженной в соответствующем законодательстве и контроле за его исполнением.

Суверенный Казахстан из-за ядерных полигонов, ракетодромов, загрязненности многих городов можно в целом назвать зоной экологического бедствия. Однако, экологическое законодательство у нас до сих пор не совершенно.

Экологические проблемы это, в первую очередь, проблемы нравственные и от нашей гражданской позиции зависит многое, - будет ли наведен порядок в нашем общем доме – планете Земля.

Целевым назначением данного курса является доведение до сознания студентов жизненной важности решения экологических проблем.

Особые сложности и трудности реформ во многом определяются тем, что они осуществляются в условиях страны, которая по классификации Декларации ООН РИО-92 относится к категории экологически наиболее уязвимых.

[gl] Тема 2.Экология особи – аутэкология [:]

Цель: познакомиться с уровнями организации живой материи и типами адаптации к условиям окружающей среды.

Структура лекции

1.Основные понятия экологии (экосистема, экотоп, экологическая ниша и др.).

2. Биоценоз, биогеоценоз.

3. Понятие адаптации.

4.Структурные уровни организации живого.

1.Определение основных понятий экологии. Экосистемы являются основными звеньями (блоками) биосферы. Экосистемы в конечном счете являются основными объектами (ячейками) научно обоснованного природопользования, особенно возобновимыми ресурсами. Их уровень используется для обосно­вания допустимых объемов изъятия продукции (при сохранении устойчивости), увеличения ее выхода (повышения продуктивнос­ти) и для решения других вопросов. Через сохра­нение отдельных элементарных экосистем решается важнейшая проблема современности - предотвращения или нейтрализа­ции неблагоприятных явлений глобального кризиса, сохра­нения биосферы в целом.

Для того чтобы экосистемы функционировали (существовали) нео­граниченно долго и как единое целое, они должны обладать свойствами связывания и высвобождения энергии, а также круговоротом веществ. Экосистема, кроме этого, должна иметь механизмы, позволяющие про­тивостоять внешним воздействиям (возмущениям, помехам), гасить их. Для раскрытия этих механизмов познакомимся с различными видами структур и другими характеристиками (свойствами) экосистем.

Экологическая ниша. Для понимания различного вида существующих связей в экосис­темах и обусловленности механизмов их функционирования важно познакомиться с одним из основополагающих понятий эколо­гии - экологической нишей.

Каждый вид или его части (популяции, группировки различного ран­га) занимают определенное место в окружающей их среде. Напри­мер, определенньш вид животного не может произвольно менять пи­щевой рацион или время питания, место размножения, убежища и т. п. Для растений подобная обусловленность условий выражается, напри­мер, через светолюбие или тенелюбие, место в вертикальном расчле­нении сообщества (приуроченность к определенному ярусу), время наиболее активной вегетации. Например, под пологом леса одни рас­тения успевают закончить основной жизненный цикл, завершающийся созреванием семян, до распускания листьев древесного полога (ве­сенние эфемеры). В более позднее время их место занимают другие, более теневыносливые растения. Особая группа растений способна на быстрый захват свободного пространства (растения-пионеры), но отличается низкой конкурентной способностью и поэтому быстро ус­тупает свое место другим (более конкурентоспособным) видам.

Приведенные примеры иллюстрируют экологическую нишу или отдельные ее элементы. Под экологической нишей понимают обычно место организма в природе и весь образ его жизне­деятельности, или, как говорят, жизненный статус, вклю­чающий отношение к факторам среды, видам пищи, време­ни и способам питания, местам размножения, укрытий и т. п. Это понятие значительно объемнее и содержательнее понятия «местообитание». Американский эколог Одум образно назвал местообитание «адресом» организма (вида), а экологическую нишу - его «профессией». На одном местообитании живет, как правило, боль­шое количество организмов разных видов. Например, смешанный лес - это местообитание для сотен видов растений и животных, но у каждого из них своя и только одна «профессия» - экологическая ниша. Так, сходное местообитание, как отмечалось выше, в лесу занимают лось и белка. Но ниши их совершенно разные: белка живет в основном в кронах деревьев, питается семенами и плодами, там же размножается и т. п. Весь жизненный цикл лося связан с подпологовым пространством: питание зелеными растениями или их ча­стями, размножение и укрытие в зарослях и т. п.

Если организмы занимают разные экологические ниши, они не вступают обычно в конкурентные отношения, сферы их деятельно­сти и влияния разделены. В таком случае отношения рассматрива­ются как нейтральные.

Иногда, на­пример, чтобы снять острые конкурентные отношения, одному орга­низму (животному) достаточно изменить время питания, не меняя самого вида пищи (если конкуренция возникает на почке пищевых отношений), или найти новое местообитание (если конкуренция име­ет место на почве данного фактора) и т. п.

Из других свойств экологических ниш отметим, что организм (вид) может их менять на протяжении своего жизненного цикла. Наиболее яркий пример в этом отношении - насекомые. Так, экологическая ниша личинок майского жука связана с почвой, питанием корневыми системами растений. В то же время экологическая ниша жуков свя­зана с наземной средой, питанием зелеными частями растений.

Сообщества (биоценозы, экосистемы) формируются по принципу заполнения экологических ниш. В природном сформировавшемся сообществе обычно все ниши заняты. Именно в такие сообщества, например в долгосуществующие (коренные) леса, вероятность вне­дрения новых видов очень мала. В то же время следует иметь в виду, что занятость экологических ниш в определенной мере понятие относительное. Все ниши обычно освоены теми организмами, кото­рые характерны для данного региона. Но если организм приходит извне (например, заносятся семена или другие зачатки) случайно или преднамеренно, например в результате внедрения человеком новых видов (интродукция, акклиматизация), то он может найти для себя свободную нишу в связи с тем, что на нее не было претендентов из набора существующих видов. В таком случае обычно неизбежно быстрое увеличение численности (вспышка) вида-пришельца, по­скольку он находит крайне благоприятные условия (свободную нишу) и, в частности, не имеет врагов (хищников, паразитов или других орга­низмов, которые им питаются). Такие явления не единичны. Напри­мер, размножение кроликов, завезенных в Австралию; перемещение ондатры из Азии в европейскую часть; интенсивное продвижение колорадского жука в новые районы.

С экологическими нишами в значительной мере связаны жиз­ненные формы организмов. К последним относят группы ви­дов, часто систематически далеко отстоящие, но вырабо­тавшие одинаковые морфологические адаптации в резуль­тате существования в сходных условиях. Например, сходством жизненных форм характеризуются дельфины (млекопитающие) и интенсивно передвигающиеся в водной среде хищные рыбы. В ус­ловиях степей сходными жизненными формами представлены тушканчики и кенгуру (прыгуны). В растительном мире отдельными жизненными формами представлены многочисленные виды дере­вьев, занимающие в качестве нити верхний ярус, кустарники, су­ществующие под пологом леса, и травы - в напочвенном покрове.

2. Блоковая модель экосистемы. Любая экосистема состоит из двух блоков. Один из них представлен комплексом взаимосвязанных живых организмов - биоценозом, а второй - факторами среды - биотопом или экотопом. В таком случае можно записать: экоси­стема = биоценоз + биотоп (экотоп). Этот рисунок позволяет наглядно представить, чем отличаются понятия «экосистема» и «биогеоценоз». Биогеоценоз, по В. Н. Су­качеву, включает все названные блоки и звенья. Это понятие обыч­но используют применительно к сухопутным системам. В биогеоценозах обязательно наличие в качестве основного звена расти­тельного сообщества (фитоценоза). Примеры биогеоценозов - однородные участки леса, луга, степи, болота и т. п.

Экосистемы могут и не иметь растительное звено. Таким при­мером являются системы, формирующиеся на базе разлагающих­ся органических остатков, гниющих в лесу деревьев, трупов жи­вотных и т. п. В них достаточно присутствие зооценоза и микробоценоза или только микробоценоза, способных осуществлять круго­ворот веществ.

Таким образом, каждый биогеоценоз может быть назван экосистемой, но не каждая экосистема относится к рангу биогеоценоза.

Чтобы снять терминологические неясности, соавтор В. Н. Су­качева по формированию науки биогеоценологии - профессор В. Н. Дылис - образно определил биогеоценоз как экосистему, но только в рамках фитоценоза.

Биогеоценозы и экосистемы могут различаться и по временно­му фактору (продолжительности существования). Любой биогео­ценоз потенциально бессмертен, поскольку все время пополняется энергией за счет деятельности растительных фото- или хемосинтезирующих организмов. В то же время экосистемы без раститель­ного звена заканчивают свое существование одновременно с выс­вобождением в процессе разложения субстрата всей содержащей­ся в нем энергии. Надо, однако, иметь в виду, что в настоящее вре­мя термины «экосистема» и «биогеоценоз» нередко рассматрива­ются как синонимы.

Еще задолго до того, как отдельные направления экологических исследований обрели самостоятельность, наметилась очевидная тенденция к постепенному укрупнению объектов экологического изучения. Если первоначально в качестве таковых выступали еди­ничные особи, их группы, конкретные биологические виды и т.д., то с течением времени их стали дополнять крупные природные комплексы, такие, как «биоценоз», понятие о котором было сфор­мулировано немецким зоологом и гидробиологомК.Мебиусомеще в 1877 г. (новый термин призван был обозначать совокуп­ность растений, животных и микроорганизмов, населяющих от­носительно однородное жизненное пространство). Незадолго до этого, в 1875 г., австрийский геолог Э.Зюсс для обозначения «пленки жизни» на поверхности Земли предложил понятие «био­сфера». Значительно расширил и конкретизировал это понятие русский, советский ученыйВ.И.Вернадский в своей книге «Био­сфера», увидевшей свет в 1926 г. В 1935 г. английский ботаник А.Тенсли ввел понятие «экологическая система» (экосистема).

В 1940 г. советским ботаником и географом В.Н.Сукачевым был введен термин «биогеоценоз», которым он предложил обозначать элементарную единицу биосферы. Естественно, что изучение столь масштабных комплексных образований требовало объединения исследовательских усилий представителей разных «специальных» экологии, что, в свою очередь, было бы практически невозможно без согласования их научного категориального аппарата, а также без выработки общих подходов к организации самого процесса исследования. Собственно именно этой необходимости и обяза­на своим появлением экология как единая наука, интегрирующая в себе развивавшиеся ранее относительно независимо друг от дру­га частные предметные экологии. Биоценоз (Мебиус,1877) это совокупность всех живых организмов, населяющих определенный участок суши или водоема.

Различают первичный и вторичный биоценозы.

Выделяют также понятие агроценоза.

3.Адаптация (аварийная и устойчивая). Стадии адаптации.

Виды адаптаций: анатомо-морфологические, физиологические, биохимические, поведенческие.

Стресс реакции как форма реакции на окружающую среду.

Адаптивные ритмы. Влияние живого организма на среду: почвообразование, самоочищение, горообразование, формирование микроклимата.

Реактивность - ответная реакция организма.

Резистентность – устойчивость организма к меняющимся условиям среды.

Понятие онтогенеза (Геккель,1866) – жизнь организма от зарождения до смерти.

Стадии онтогенеза пренатальный и постнатальный онтогенез.

Акселерации - ускоренное развитие организма.

Причины аклерации – экзогенного и эндогенного характера.

Ретардация – отставание в развитии. Сущность явления, причины.

Среда человека - это сложное и емкое понятие, включающее в себя все то, что окружает его и дает ему возможность существо­вать, сюда относится и природа с ее климатом, температурой, флорой и фауной, и рукотворный мир, и сами люди, составляю­щие социум, и все то духовное наследие, которым обладает чело­вечество. Эта среда одновременно и постоянна, и изменчива, и в этой среде нужно жить. Поэтому человек, желает он этого или нет, должен адаптироваться к своей среде. Поэтому в социальной экологии данной проблеме придается первостепенное значение. В то же время адаптация - это лишь начальный этап, на котором преобладают реактивные формы поведения человека. Человек не останавливается на этом этапе. Он проявляет физическую, интел­лектуальную, нравственную, духовную активность, преобразует (в лучшую или худшую сторону) свою среду. Тем не менее проблема адаптации остается достаточно серьез­ной и, несмотря на значительное количество исследований, еще мало изученной в социальной экологии.

Адаптация - это комплекс приспособительных реакции человека к изменяющимся условиям внешней и внутренней среды. Некоторые механизмы адаптации уже заложены генотипически. Например, человек вне своего сознания может приспособиться к темноте и яр­кому свету, к некоторому перепаду температур, к вкусу пищи и т.п. В других ситуациях необходимо включение сознания, своих лично­стных качеств, чтобы приспособиться, например, к тем или иным условиям труда, коллективу людей, нормам и правилам поведения и ко многому другому. Тем не менее следует признать, что человек в отличие от животных обладает неисчерпаемо широким комплексом возможностей для адаптации, что в конечном счете и обусловливает его выживание как биологического вида и как человека разумного.

Остановимся для примера лишь на некоторых видах адаптации человека. В. П. Алексеев в своей книге «Очерки экологии человека» делает ссылку на В. В. Станчинского, который отметил две реак­ции организма в процессе его приспособления к новым условиям существования: феноакклиматизацию и геноакклиматизацию.

Феноакклиматизация - это непосредственная реакция организ­ма на новую среду, выражающаяся в фенотипических, компенсаторных, физиологических изменениях, которые помогают орга­низму сохранить в новых условиях равновесие. При переходе к прежним условиям восстанавливается и прежнее состояние фено­типа, компенсаторные физиологические изменения исчезают.

Геноакклиматизация - это принципиально иной путь приспо­собления организма к среде. В этом случае речь идет о гораздо более глубоких сдвигах в морфологии и физиологии, а самое главное о передаче их по наследству, о переходе фенотипических изменений, происходящих в условиях новых биоценозов, в гено­тип и закреплении их в качестве новых наследственных характе­ристик популяций, географических рас и видов. Геноакклимати­зация требует значительно больше времени, чем феноакклиматизация. В этом случае необходимо время нескольких поколений и процесс контролируется уже естественным отбором, а не протека­ет под давлением непосредственно физиологических механизмов.

В. П. Казначеев, характеризуя физиологическую адаптацию, рассматривает ее как процесс поддержания функционального со­стояния гомеостатических систем организма в целом, обеспечи­вающий его сохранение, развитие, работоспособность, максималь­ную продолжительность жизни в неадекватных условиях среды.

Большое значение придается таким видам физической адаптации, как «акклимация» и «акклиматизация». Понятно, что Крайний Север и экваториальная зона - это разные климатические зоны. Но человек живет и там и там. Причем южанин, прожив определенное время на севере, адаптируется к нему и может жить там постоянно и, наоборот.

Акклиматизация - это начальный, срочный этап акклиматизации при изменении климато-географических условий. Акклиматиза­ция - это приспособление растений, животных и человека к но­вым для них климатическим условиям. Физиологическая аккли­матизация является следствием выработки организмом приспосо­бительных реакций, повышающих работоспособность и улучшаю­щих самочувствие, которое иногда резко ухудшается в первый период пребывания человека в новых климатических условиях. При этом акклиматизация как адаптационный процесс в стадии акклимации при быстром изменении природно-климатических условий может сопровождаться явным ухудшением состояния ор­ганизма. При смене новых условий старыми организм может воз­вратиться к прежнему состоянию. Подобные изменения и назы­вают акклиматизацией. Те же изменения, которые в процессе при­способления к новой среде перешли в генотип и передаются по наследству, называются адаптивными.

Среда обитания человека не ограничивается лишь климатиче­скими условиями. Человек может жить и в городе, и в селе. Объ­ективно жить в селе, где чистый воздух, спокойный размеренный ритм, более благоприятно для людей. Размеренному темпу жизни, преобладающему в традиционном сельском сообществе, соответ­ствует характер поведения, поддерживающегося бессознательно и по привычке. Жители города, наоборот, находятся под постоян­ным воздействием различных требований, предъявляемых им бес­конечно меняющейся городской средой, сильными раздражите­лями (шумы, огни и т. д.). Все эти воздействия требуют от челове­ка образования непрерывных и постоянных реакций. Кроме того, гигантская многолюдная среда крупного города обрушивается на индивида огромным количеством разнообразных воздействий. Тем не менее очень многие предпочитают мегаполис с его шумом, загрязненностью, бешеным ритмом жизни. В процессе эволюци­онного развития человек приспосабливается прежде всего к более спокойным ритмам сельской жизни. Поэтому организм человека не располагает надежными средствами для адекватного реагиро­вания на разнообразные городские раздражители. Человек, безус­ловно, адаптируется к жизни в городе, но испытывает при этом стресс, определяемый как переживание отрицательных, диском­фортных ощущений физиологического и психического характера при столкновении с неизвестными ему устойчивыми раздражите­лями, являющимися частью среды города, которые требуют от него тех или иных реакций. Однако, приспособившись к таким условиям, многие уже не желают с ними расставаться, и, попадая в деревню, адаптируются с трудом или не адаптируются вовсе. Не следует забывать и о том, что крупный город может быть очень приятным местом для проживания, в котором повышается общий тонус, появляется вдохновение, раскрываются творческие воз­можности личности.

К этой же сфере адаптации относится переезд, например, в дру­гую страну. Одни быстро адаптируются, преодолевают языковой барьер, находят себе работу, другие - с большим трудом, третьи, внешне адаптировавшись, испытывают чувство, которое называ­ется ностальгией.

Можно особо выделить адаптацию к деятельности, которой за­нимается человек. Известно, что различные виды деятельности человеческого труда предъявляют разные требования к личности: одни требуют усидчивости, исполнительности, пунктуальности, другие - быстроты реакции, умения самостоятельно принимать решения и т. п. Однако и с теми и с другими видами деятельности человек может справиться достаточно успешно. Есть профессии и виды деятельности, которые одним показаны, другим - противо­показаны. Тем не менее даже те люди, которым противопоказана определенная деятельность, могут с ней справиться, пусть и не на высоком уровне. Это достигается путем особого адаптационного механизма, который называется выработкой индивидуального стиля деятельности. Этот стиль обусловлен особыми индивиду­альными способами планирования, регулирования и выполнения тех или иных конкретных действий и операций, что еще раз под­тверждает большие адаптационные возможности человека.

Особо следует остановиться на адаптации к социуму, другим людям, коллективу. Человек может приспособиться к группе, ус­воив и приняв ее нормы, правила поведения, ценности и т.п. В качестве механизмов адаптации здесь выступают, с одной сторо­ны, внушаемость, толерантность, конформность как формы под­чинительного поведения, а с другой - умение найти свое место, обрести лицо, проявить решительность.

Этот перечень можно значительно продолжить. Можно гово­рить об адаптации к духовным ценностям, к вещам, к состояниям, например, стрессовым, и ко многому другому. В то же время адап­тация - это лишь начальный этап, связанный с приспособлением. Человек как личность интегрирует в своем сознании, образе жизни, поведении жизненную среду, к которой он приспособился, у него возникает удовлетворенность или неудовлетворенность своим по­ложением. И то и другое заставляет его думать и действовать, тво­рить в самом широком смысле этого слова. Другими словами, адаптировавшись, усвоив требования, условия, правила, он инди­видуализируется, четко выстраивает свое отношение к природной, вещной, социальной среде, старается изменить ее в направлении, которое кажется ему приемлемым, при этом нередко перестраивает и свое отношение в процессе изменения существующих условий.

4. Молекулярный уровень - проявляются такие процессы жизнедеятельности как обмен веществ и превращение энергии.

Клеточный – клетка – это элементарная единица живого.

Тканевой – ткань является совокупностью сходных клеток, выполняющих сходную функцию.

Органный – органы являются частью многоклеточного организма.

Организменный – организм является реальным носителем жизни.

Популяционно - видовой – совокупность особей одного вида и совокупность популяций, способных к скрещиванию.

Биоценотический (см. биоценоз).

Биосферный – включает не только живое, но и косное вещество.

[gl ] Тема 3.Основные законы экологии [:]

Цель: познакомиться с основными законами и принципами экологии.

Структура лекции

1.Закон Ю.Либиха.

2.Закон толерантности.

3.Закон сохранения энергии,

Поиск по сайту: