Історія формування екології як науки. Методи і предмет екології

Размещено на http://www.allbest.ru/

1. ІСТОРІЯ ФОРМУВАННЯ ЕКОЛОГІЇ ЯК НАУКИ. МЕТОДИ І ПРЕДМЕТ ЕКОЛОГІЇ

Історія формування екології як науки

Як і всі інші біологічні науки, екологія розвивалася безперервно, але нерівномірно. І як більшість наук, екологія має свою передісторію. Нагромадження відомостей про спосіб життя, залежність від навколишніх умов, характеру розподілу тварин і рослин почалось дуже давно.

Знання про довкілля було притаманне людині з найперших кроків антропогенезу. В той час воно було необхідною умовою виживання наших предків. Ці знання використовувалися під час облаштування житла, полювання, рибальства тощо. З часом, коли постали міфологія та релігія, знання про довкілля органічно увійшли у найдавніші світоглядні системи.

Отже, в історії екології, як і біології, можна виділити певні періоди розвитку. В кожний період (поділ на науки стався набагато пізніше) філософи намагались відповісти на запитання про причини виникнення того чи іншого явища. Їхні висновки на сьогоднішній день дехто сприймає з іронією, але не варто забувати, що кожен з них мав обмежений спектр технічних можливостей -- тільки технічний прогрес дав змогу робити більш правильні висновки, давати відповіді на виниклі запитання.

Першим періодом, етапом розвитку екологічних досліджень можемо вважати описовий етап, який тривав досить довго. Це період накопичення інформації про багатство тваринного та рослинного світу на нашій планеті, період відкриття нових континентів, кругосвітніх подорожей.

Накопичилась величезна кількість інформації, яка потребувала узагальнення. Отже, поряд з накопиченням інформації назріває виникнення другого етапу розвитку -- систематики, з яким пов'язують імена таких відомих вчених, як К. Лінней та О. Гумбольдт. Багато науковців епохи Відродження (XVII--XIX ст.) зробили вагомий внесок у цю науку, яку в ті часи екологією ще не називали. Зокрема, французький вчений Ж. Бюффон вперше порушив проблему впливу зовнішніх умов на будову тварин. Відомий еволюціоніст, автор першого еволюційного вчення Ж.Б. Ламарк вважав, що вплив "зовнішніх обставин" -- одна з найголовніших причин пристосувальних змін організмів, еволюції тварин і рослин. Важливим результатом другого періоду є приведення в систему інформації про органічний світ. Системи, які були створені в цей період, уже давали уявлення про певну ієрархію та взаємозв'язок у живій природі.

Важливим етапом становлення екології як науки стала поява у 1859 р. книги Ч. Дарвіна "Походження видів шляхом природного добору, або збереження обраних порід у боротьбі за життя". У ній Дарвін чітко вказав на роль навколишнього середовища ("боротьба за існування" у природі) у природному доборі як одного з основних рушійних сил еволюції.

Термін «екологія» був запропонований у 1866 році німецьким зоологом і філософом Е. Геккелем, який, розробляючи систему класифікації біологічних наук, виявив, що немає ніякої спеціальної назви для області біології, що вивчає взаємини організмів із середовищем. Геккель визначав також екологію як «фізіологію взаємин», хоча «фізіологія» розумілася при цьому дуже широко - як вивчення найрізноманітніших процесів,що протікають в живій природі. У наукову літературу новий термін входив досить повільно і більш -менш регулярно став використовуватися тільки з 1900-х років. Як наукова дисципліна екологія формувалася у 20-му столітті, але передісторія її сходить до 19, і навіть до 18 століття. Так, вже в працях К. Ліннея, що заклав основи систематики організмів, було уявлення про «економії природи» - суворої упорядкованості різних природних процесів, спрямованих на підтримку деякої природної рівноваги. Розумілася ця впорядкованість виключно в дусі креаціонізму - як втілення «Задуму» Творця, спеціально створив різні групи живих істот для виконання різних ролей в «економії природи». Так, рослини повинні служити їжею травоїдним тваринам, а хижаки повинні не дозволяти травоїдним розмножуватися в занадто великій кількості.

У другій половині 18-го ст. на зміну уявленням природної історії,невіддільним від церковних догматів, стали приходити нові ідеї, поступовий розвиток яких призвів до тієї картини в світі, яка поділяється і сучасною наукою. Найважливішим моментом була відмова від суто зовнішнього опису природи і перехід до виявлення внутрішніх, часом прихованих, зв'язків, визначають її природний розвиток.

Методи і предмет екології

Екологія (від грец. Oikos - будинок, житло, місцеперебування і... логія), наука, що вивчає взаємозв'язки організмів з навколишнім середовищем, тобто сукупністю зовнішніх факторів, що впливають на їх зростання, розвиток, розмноження і виживання. До деякої міри ці фактори умовно можна розділити на «абіотичні», або фізико-хімічні (температура, вологість, довжина світлового дня, вміст мінеральних солей у грунті та ін), і «біотичні», обумовлені наявністю або відсутністю інших живих організмів (в тому числі, що є об'єктами харчування, хижаками або конкурентами).

У центрі уваги екології - те, що безпосередньо зв'язує організм з навколишнім середовищем, дозволяючи жити в тих чи інших умовах. Екологів цікавить, наприклад, що споживає організм і що виділяє, як швидко він росте, в якому віці приступає до розмноження. Об'єктами екології найчастіше є не окремо взяті організми, а популяції, біоценози, а також екосистеми. Прикладами екосистем можуть бути озеро, море, лісовий масив, невелика калюжа або навіть гниючих стовбур дерева. Як найбільшу екосистему можна розглядати і всю біосферу.

У сучасному суспільстві під впливом засобів масової інформації, екологія часто трактується як суто прикладне знання про стан середовища проживання людини, і навіть - як саме цей стан (звідси такі безглузді вирази як «погана екологія» того чи іншого району, «екологічно чисті» продукти чи товари). Хоча проблеми якості середовища для людини, безумовно, мають дуже важливе практичне значення, а рішення їх неможливо без знання екології, коло завдань цієї науки набагато ширше. У своїх роботах фахівці-екологи намагаються зрозуміти, як влаштована біосфера, яка роль організмів у кругообігу різних хімічних елементів і процесах трансформації енергії, як різні організми взаємопов'язані між собою і з середовищем свого проживання, що визначає розподіл організмів у просторі та зміна їх чисельності в часі.

Отже, предмет екології - сукупність складних проблем, що стосуються як буття природи, так і існування людини.

Основні завдання науки про довкілля:

• вивчення загального стану сучасної біосфери, умов його формування

• причин змін під впливом природних і антропогенних факторів;

• прогнозування динаміки стану біосфери в часі й просторі;

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

екологія наука забруднення біосфера

2. ВПЛИВ ЛЮДИНИ НА НАВКОЛИШНЄ СЕРЕДОВИЩЕ ТА ЙОГО НАСЛІДКИ

З появою людей на Землі почався вплив їхньої діяльності на кругообіг речовин та енергетичний обмін у біосфері, почалося її руйнування. Із виникненням людського суспільства відбулися і відбуваються все нові й нові зміни у її стані. Науково-технічна революція, господарська діяльність людини відчутно позначаються на навколишньому середовищі: засмічуються повітря і водойми, виснажуються родючі ґрунти.

Техносфера - це регіон біосфери в минулому, перетворений людиною за допомогою прямого або непрямого впливу технічних засобів з метою найкращої відповідності своїм матеріальним і соціально-економічним потребам.

Створюючи техносферу, людина прагнула до підвищення комфортності довкілля, до зростання комунікабельності, до забезпечення захисту від природних негативних впливів. Усе це позитивно вплинуло на умови життя і в сукупності з іншими факторами - на тривалість життя людей, але, нажаль, не природи.

Засмічення атмосфери -- газової оболонки Землі -- одна з важливих і особливих екологічних проблем сьогодення. Відомо, яке важливе значення для будь-якого живого організму має повітря: без їжі людина може прожити місяць, без води -- тиждень, без повітря -- секунди, максимум кілька хвилин. Разом з тим те, чим ми дихаємо, піддається сильному впливу цілого ряду факторів--результатів інтенсивного розвитку таких виробництв, як паливно-енергетичне, металургійне, нафтохімічне й ін.

Паливно-енергетичний комплекс включає діяльність теплоелектростанцій, робота яких пов'язана з викидом в атмосферу окису сірки, азоту, що утворюються в процесі згоряння незбагаченого вугілля. Не менш небезпечним забруднювачем повітря є підприємства металургійної промисловості, що викидають у повітря різні хімічні сполуки, особливо важких та рідких металів. Небезпечним джерелом забруднення повітря стали й продукти переробки нафтохімічної промисловості, особливо вуглеводневі сполуки (метан та ін.).

Небезпечним забруднювачем повітря є тютюновий дим, з якого в повітря потрапляє, крім нікотину, велика кількість (близько 200) таких отруйних речовин, як чадний газ, бензоперин та інші.

Загальна характеристика впливу людини на природні ресурси:

а) наслідки впливу на атмосферу шляхом забруднення:

· парниковий ефект - глобальне потепління клімату за рахунок збільшення вмісту вуглекислого газу в повітрі;

· утворення озонових дір;

· зменшення прозорості атмосфери та збільшення хмарності;

· смог тобто димні тумани, які виникають внаслідок хімічних реакцій в повітрі при його забрудненні великою кількістю пилу та газів;

· кислотні дощі, які утворюються при викиданні в повітря сірчистих сполук і оксидів азоту;

· корозія металевих конструкцій;

· порушення фотозахисту рослин.

б) наслідки впливу на водні ресурси шляхом їх забруднення:

· зменшення кількості якісної, чистої прісної води;

· порушення життєдіяльності живих організмів водойм;

· вимирання окремих видів організмів (жаб, комах, риб);

· порушення ланцюгів живлення у біоценозах (історично складена сукупність тварин і рослин, що населяють територію з більш-менш однаковими умовами існування).

в) наслідки впливу на ґрунт шляхом його забруднення:

· зменшення території, що вкрита рослинністю;

· зменшення площі лісів;

· зниження родючості ґрунтів та опустелювання, пилові бурі, селі;

· погіршення умов росту та розвитку рослинного світу;

· міграція небезпечних речовин в гідросферу;

· накопичення небезпечних речовин в біологічних ланцюгах живлення.

г) вплив діяльності людини на корисні копалини.

Корисні копалини - це мінеральні ресурси, які залягають у літосфері.

Ситуація з деякими видами корисних копалин близька до критичної. За прогнозами, алюмінію вистачить на 570 років, заліза на 250 років, цинку на 19 років, олова на 35 років. При теперішніх темпах споживання вугілля, нафти, газу людству може вистачити на 150 років.

Результатом споживання значної кількості природних ресурсів є збільшення забрудненості всіх складових біосфери.

Основні джерела забруднення атмосфери, водних ресурсів та ґрунтів

Забрудненням називають внесення в якесь середовище нових, не характерних для нього фізичних, хімічних і біологічних агентів, перевищення їхнього природного середнього багаторічного рівня в середовищі. Об'єктом забруднення є атмосфера, вода, ґрунт. Непрямими жертвами забруднення є люди, тварини, рослини, мікроорганізми.

Забруднення навколишнього середовища поділяють на природні, викликані якимись природними причинами (космічний пил, пожежі, виверження вулканів тощо) та антропогенні, що виникають в результаті діяльності людей.

Серед антропогенних виділяють забруднення:

· механічні (тверді частинки та предмети в біосфері);

· хімічні (хімічні елементи, різні сполуки, отруйні речовини промислового і побутового призначення);

· фізичні (шуми, вібрація, зміни теплових, електричних, радіаційних, світлових полів у природному середовищі);

· біологічні (різні організми, бактеріологічна зброя, нові віруси).

Фізичні забруднення поділяються на такі типи:

· теплове (термальне) - виникає в результаті підвищення температури середовища, головним чином у зв'язку з промисловими викидами нагрітого повітря, відхідних газів і води;

· світлове - порушення природної освітленості місцевості внаслідок впливу штучних джерел світла, що призводить до аномалій у житті рослин і тварин;

· шумове - утворюється через збільшення інтенсивності створюванності шуму надприродного рівня;

· електромагнітне - виникає у разі зміни електромагнітних властивостей середовища (від ліній електропередач, радіо й телебачення, роботи деяких промислових установок) й приводить до глобальних і місцевих географічних аномалій і змін у тонких біологічних структурах;

· радіоактивне - пов'язане з перевищенням природного рівня вмісту в середовищі радіоактивних речовин.

Забруднення атмосфери

Джерелами забруднення атмосфери є димові викиди промислових підприємств та теплових електростанцій, вихлопні гази транспортних засобів, продукти само згорання сміттєзвалищ та териконів вугільних шахт.

Вплив забруднення атмосфери на людину:

· зниження загального імунітету організму та підвищення вразливості до інфекцій;

· підвищення дитячої захворюваності;

· поширення хронічних захворювань: бронхіту, рахіту;

· підвищення кількості алергічних захворювань;

· “помолодшання” хвороб.

Забруднення водних ресурсів

Джерелами забруднення гідросфери є:

· скид забруднених стічних вод промисловими, сільськогосподарськими виробництвами та населеними пунктами;

· викид шкідливих речовин під час аварій та катастроф;

· міграція небезпечних речовин у водне середовище з грунту та атмосфери.

Висновок

Нераціональна господарська діяльність, багаторазово підсилена здобутками науково-технічного прогресу, призвела до пошкодження і вичерпання природних ресурсів, зміни регенераційних механізмів біосфери, деформації сформованого протягом багатьох мільйонів років природного кругообігу речовин та енергетичних потоків на планеті, порушення динамічної рівноваги глобальної земної соціоекосистеми.

3. КЛАСИФІКАЦІЯ ПРИРОДНИХ РЕСУРСІВ

Величина запасів природних ресурсів має значні відмінності, а отже існує небезпека повного використання деяких з них. Тому важливо знати їх особливості щодо вичерпності. За цією ознакою всі ресурси поділяють на вичерпні та невичерпні. Перші в свою чергу поділяють навідновні і невідновні. До вичерпних належать мінеральні й лісові ресурси, але якщо лісові відновлюються (виростають нові дерева), то для утворення нафти потрібно мільйони років. До невичерпних ресурсів відносять енергію Сонця, внутрішню енергію Землі, води Світового океану, тобто ті, які практично вичерпати неможливо. Використовують природні ресурси у промисловості, сільському господарстві, транспорті, а також для лікування, відпочинку тощо.

Великий теоретичний інтерес становить класифікація природних ресурсів, яка дає змогу оцінити масштаби їх запасів, можливість використання і комплекс необхідних охоронних заходів. Невідновлювані ресурси характеризуються обмеженими запасами, використовувати їх можна лише раз. Поповнення цих ресурсів на Землі практично неможливе через відсутність умов, в яких вони виникли багато мільйонів років тому, або відбувається надзвичайно повільно. До таких ресурсів належать насамперед багатства надр.

Охорона цих ресурсів зводиться до економного витрачання і розвідки нових запасів, заміни більш дефіцитних ресурсів менш дефіцитними. Причому економне витрачання передбачає не зменшення видобутку, а його раціоналізацію -- запобігання втрат під час видобутку, транспортування і при переробці. При раціональному використанні ресурси надр можуть служити людині практично безконечно. Останнім часом навіть переглядається питання про вичерпність цих видів ресурсів. Завдяки прогресу в техніці геолого-розвідувальних робіт і технології видобутку і обробки руд, а також повторному використанні металів в майбутньому вони, очевидно, зможуть класифікуватись як невичерпні.

До відновлюваних ресурсів належать: грунт, рослинний і тваринний світ, деякі мінеральні ресурси, наприклад солі, які осідають в озерах і морських лагунах. Вони можуть відтворюватись у природних процесах і підтримуватись у деякій постійній кількості, що визначається рівнем їх щорічного відтворення і споживання.

Однак іноді при безгосподарному використанні деякі види відновлюваних ресурсів можуть перейти в розряд невідновлюваних або їх відновлення потребує порівняно більше" часу. Наприклад, родючість грунтів, яка підвищується при Їх раціональному використанні, може значно погіршитися при неправильних методах обробки, а ерозія, яка при цьому виникає, часто фізично зменшує ґрунтовий покрив. Те ж саме можна сказати і про ресурси рослинного і тваринного світу. При хижацькому використанні порушується здатність біологічних систем до самовідтворення, і тоді ці ресурси стають практично невідновлюваними.

Отже, в багатьох випадках відновлюваність або невiдновлюваність природних ресурсів залежить від ставлення до них людини.

Головне в охороні відновлюваних ресурсів -- забезпечити постійну можливість їх відновлення, тоді вон-и служитимуть людині практично безконечно. Можливість невичерпного використання цих ресурсів забезпечується тим, що в кожний певний відрізок часу (скажімо, за рік) вон.и розглядаються як обмежені ресурси, користуватися якими слід суворо регламентовано. В цьому полягає основний принцип їх охорони.

Збереження відновлюваних ресурсів може здійснюватись кількома шляхами, насамперед раціонально використовуючи ресурси на основі їх планування з урахуванням швидкості відновлення. Крім того, необхідно постійно залучати в експлуатацію нові ресурси, а також штучно відновлювати ресурси (лісопосадки, риборозведення тощо).

До невичерпних природних ресурсів належать водні» пов'язані єдиним кругообігом, ресурси атмосферного повітря і космічні ресурси. Вони невичерпні як фізичне тіло. Однак такі ресурси, як вода і повітря, підвладні впливу технічного прогресу, а при сильному забрудненні можливе якісне виснаження цих видів ресурсів. Космічні ресурси,. до яких належать сонячна енергія, енергія морських, припливів, також можуть змінюватися під впливом господарської активності людини (зокрема, зміна складу атмосфери може/спричинити зміни площі сонячної радіації), Заходи по охороні невичерпних ресурсів повинні бути спрямовані на попередження і боротьбу з їх якісним виснаженням.

Реальні природні ресурси використовуються у виробництві на певному рівні розвитку продуктивних сил суспільства. Можна виділити ще таку категорію, як потенційні ресурси, які, хоч і потрібні суспільству, не можуть бути залучені з якихось причин, наприклад, через недостатню технічну оснащеність виробництва. Яскравий приклад тому -- водні ресурси. Вода дефіцитна не тому, що її мало (величезні запаси води містить Світовий океан), а тому, що не вся вона може бути поки що використана у виробництві (наприклад, солоні води морів і океанів). Потенційні ресурси можуть переходити в реальні. Та ж морська вода там, де є опріснювачі, вже стала реальним ресурсом. Ліси -- реальні ресурси, але в деяких недоступних районах вони є потенційними. Природні ресурси, залишаючись величиною постійною, можуть набувати нового значення залежно від зміни технічного рівня виробництва і з потенційних перетворюватися в реальні.

Природна та економічна класифікація ресурсів. В основі природної класифікації лежить приналежність ресурсів до того чи іншого компонента географічної оболонки (копалини, водні, ґрунтові тощо). В основі економічної класифікації -- їх поділ за характером використання в основних секторах матеріального виробництва або в невиробничій сфері. Основними класами ресурсів, за цим принципом, є ресурси матеріального виробництва (промисловості і сільського господарства) і ресурси невиробничої сфери (прямого і непрямого використання).

Своєю чергою, ресурси промисловості і сільського господарства поділяються залежно від їх технологічної диференціації. До ресурсів прямого споживання належать такі види природних ресурсів, як життєві засоби, а до ресурсів непрямого споживання -- елементи природного комплексу, які важливі для задоволення різноманітних фізичних і моральних потреб людини (відпочинок, спорт, естетичне сприйняття природи та ін.), але не використовуються безпосередньо.

Усі види ресурсів пов'язані між собою петлями зворотних зв'язків на основі термодинамічних принципів (закону збереження маси та енергії). Нарощування використання якогось з ресурсів понад доцільний норматив спричиняє різні зміни в інших ресурсних групах і зміни їх інтегральної сукупності, що завжди супроводжуються втратою якихось ресурсних груп, на які було розраховано господарство. Так, надмірна експлуатація водних ресурсів річкового басейну не лише призводить до нестачі води для ведення господарства в розташованих нижче ділянках і басейнах аж до виснаження рибних та інших ресурсів внутрі морів, а й різко впливає на рослинність, тваринний світ, навіть клімат навколишніх територій, що, своєю чергою, погіршує умови життя людей.

Усе це зумовлює необхідність вивчення інтегральної сукупності всіх ресурсних складових у регіоні, а також проведення інвентаризації всіх ресурсів за народногосподарськими потребами і складання кадастрів. Кадастр -- це систематичне зведення даних, яке включає якісний і кількісний опис об'єктів і явищ ресурсного характеру з їх економічною та соціально-економічною оцінкою. В окремих країнах (Канада, скандинавські країни та ін.) ведуться роботи з інвентаризації ресурсів і складання їх кадастрів.

Зокрема, практикується водний, детеріораційний (зведення відомостей про погіршення природного середовища),.земельний, ландшафтний, лісовий, медико-біологічний (ступінь впливу природних комплексів на здоров'я людини), природних територій та об'єктів під особливою охороною, ґрунтовий (вужчий, ніж земельний, стосується лише орних угідь), промисловий (окремо мисливсько-промисловий, дичини, водно-біологічної дичини тощо), рекреаційний (ресурсів відпочинку, лікування), стану навколишнього середовища, фізичного простору та інші види кадастрів.

Щоб забезпечити просування вперед у вивченні природних ресурсів, необхідно володіти різними методами оцінки ресурсів.

4. СКЛАД, БУДОВА ТА МЕЖІ БІОСФЕРИ

Біосфера охоплює нижні шари атмосфери до висоти близько 11 км, всю гідросферу і верхній шар літосфери до глибини 3-11 км на суші й 0,5-1,0 км під дном океану. Товщина біосфери на полюсах Землі близько 10 км, на екваторі -- 28 км^[1].

Атмосфера Землі -- найбільш легка оболонка Землі, що граничить з космічним простором; через атмосферу здійснюється обмін речовини й енергії з космосом. Переважні елементи хімічного складу атмосфери: азот -- N₂ (78%), кисень -- O₂(21%), аргон -- Ar (1%), вуглекислий газ -- CO₂ (0,03%)^[1].

Гідросфера -- водяна оболонка Землі. У наслідок високої рухливості вода проникає повсюдно в різні природні утворення, навіть найбільш чисті атмосферні води містять від 10 до 50 мг/л розчинних речовин. Переважні елементи хімічного складу гідросфери окрім власне води: йони натрію -- Na⁺, магнію -- Mg²⁺, кальцію Ca²⁺, хлору -- Cl^-, сірка -- S, вуглець -- C. Найважливіша роль в житті живих організмів належить таким елементам, як азот -- N, фосфор -- P, калій -- K, магній -- Mg та сірка -- S, що засвоюються їми. Головною особливістю океанічної води є те, що основні іони характеризуються постійним співвідношенням у всьому обсязі світового океану.

Літосфера -- зовнішня тверда оболонка Землі, що складає з осадових і магматичних порід. Поверхневий шар літосфери, у якому здійснюється взаємодія живої матерії з мінеральною (неорганічною), являє собою ґрунт. Залишки організмів після розкладання переходять у гумус (родючу частину ґрунту). Складовими частинами ґрунту служать мінерали, органічні речовини, живі організми, вода, гази. Педосфера -- ґрунтова оболонка планети, повністю просякнута живими організмами та складається з продуктів їх життєдіяльності.

Маса біосфери -- близько 0,05% маси Землі.

Размещено на Allbest.ru