Особенности современного состояния экологии как науки

Размещено на http://www.allbest.ru/

[Введите текст]

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ФГБОУ ВПО «ТЮМЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

НИЖНЕВАРТОВСКИЙ ЭКОНОМИКО-ПРАВОВОЙ ИНСТИТУТ (филиал)

Кафедра математике и естественных наук

Направление «Экология и природопользование»

Контрольная работа

По дисциплине «Геоэкология»

Нижневартовск 2015

Содержание

1. Особенности современного состояния экологии как науки

2. Системообразующая и экологическая роль элементов геосфер

3. Источники локального и регионального техногенеза

4. Основные законы экологии

5. Экологические функции гидросферы

Используемые источники

1. Особенности современного состояния экологии как науки

Впервые термин «экология» был употреблен в 1866 г. в работе немецкого биолога Э. Геккеля «Всеобщая морфология организмов». Самобытный биолог-эволюционист, медик, ботаник, зоолого-морфолог, сторонник и пропагандист учения Ч.Дарвина, он не только ввел в научный обиход новый термин, но и приложил все свои силы и знания для формирования нового научного направления. Ученый считал, что «экология -- это наука об отношениях организмов к окружающей среде».

Надо отметить, что Э. Геккель и многие его последователи использовали термин «экология» не для описания изменяющихся условий среды и меняющихся со временем взаимоотношений между организмами и средой, а только для фиксации существующих неизменными условий и явлений окружающей среды. Как полагают С. В. Клубов и Л. Л. Прозоров (1993), фактически исследовался физиологический механизм взаимоотношения живых организмов, выделялось их отношение к окружающей среде исключительно в рамках физиологических реакций.

Таким образом, в рамках биологической науки общая экология оформилась и окончательно выделилась как самостоятельная наука, которая основывается на изучении свойств целого, не сводимого к простой сумме свойств его частей. Следовательно, экология в биологическом содержании этого термина подразумевает науку об отношениях растительных и животных организмов и образуемых ими сообществ между собой и с окружающей средой. Объектами биоэкологии могут быть гены, клетки, отдельные особи, популяции организмов, виды, сообщества, экосистемы и биосфера в целом.

Сформулированные законы общей экологии широко используются в так называемых частных экологиях. Точно так же, как и в биологии, развиваются своеобразные таксономические направления в общей экологии. Самостоятельно существуют экология животных и растений, экология отдельных представителей растительного и животного мира (водорослей, диатомовых водорослей, определенных родов водорослей), экология обитателей Мирового океана, экология сообществ отдельных морей и водоемов, экология определенных участков водоемов, экология животных и растений суши, экология пресноводных сообществ отдельных рек и водоемов (озер и водохранилищ), экология обитателей гор и возвышенностей, экология сообществ отдельных ландшафтных единиц и т. д.

В зависимости от уровня организации живого вещества экосистем в целом выделяют экологию особей (аутоэкологию), экологию популяций (демэкологию), экологию ассоциаций, экологию биоценозов и экологию сообществ (синэкологию).

При рассмотрении уровней организации живого вещества многие ученые полагают, что самые низшие ее ранги -- геном, клетка, ткань, орган -- изучаются сугубо биологическими науками -- молекулярной генетикой, цитологией, гистологией, физиологией, а высшие ранги -- организм (особь), вид, популяция, ассоциация и биоценоз -- как биологией и физиологией, так и экологией. Только в одном случае рассматриваются морфология и систематика отдельных особей и составляемых ими сообществ, а в другом -- их взаимоотношение между собой и с окружающей средой.

Более простой выглядит структура Экологической науки с иных методологических позиций. В основу структуризации положено разделение экологии на четыре крупнейших и одновременно фундаментальных направления: биоэкологию, экологию человека, геоэкологию и прикладную экологию. Все перечисленные направления пользуются практически одинаковыми методами и методологическими основами единой экологической науки. В данном случае речь может идти об аналитической экологии с соответствующими подразделениями ее на физическую, химическую, геологическую, географическую, геохимическую, радиационную и математическую, или системную, экологии.

В рамках биоэкологии выделяют два равноценных и важнейших направления: эндоэкологию и экзоэкологию. Согласно Н. Ф. Реймерсу (1990), к эндоэкологии относятся генетическая, молекулярная, морфологическая и физиологическая экологии. К экзоэкологии относятся следующие направления: аутоэкология, или экология отдельных особей и организмов как представителей определенного вида; демэкология, или экология отдельных группировок; популяционная экология, которая изучает поведение и взаимоотношение в пределах какой-то определенной популяции (экология отдельных видов); синэкология, или экология органических сообществ; экология биоценозов, рассматривающая взаимоотношение сообществ или популяций организмов, составляющих биоценоз между собой и с окружающей средой. Наиболее высшим рангом экзоэкологического направления являются учение об экосистемах, учение о биосфере и глобальная экология. Последняя охватывает все области существования живых организмов -- от почвенного покрова до тропосферы включительно.

Самостоятельным направлением экологического исследования является экология человека. В действительности, если строго придерживаться правил иерархии, данное направление должно входить составной частью в биоэкологию, в частности как аналог уаутоэкологии в рамках экологии животных. Однако, учитывая ту огромную роль, которую играет человечество в жизни современной биосферы, это направление выделяют в качестве самостоятельного. В экологии человека целесообразно выделить эволюционную экологию человека, археоэкологию, рассматривающую взаимоотношение человека со средой обитания начиная со времен первобытного общества, экологию этносоциальных групп, социальную экологию, экологическую демографию, экологию культурных ландшафтов и медицинскую экологию.

В середине XX в. в связи с проводившимися глубокими исследованиями среды обитания человека и органического мира возникли научные направления экологической направленности, тесно связанные с географическими и геологическими науками. Их цель -- изучить не сами организмы, а только их реакцию на изменяющиеся условия среды обитания и проследить обратное воздействие деятельности человеческого общества и биосферы на среду обитания. Эти исследования были объединены в рамках геоэкологии, которой придано сугубо географическое направление. Однако представляется целесообразным в пределах как геологической, так и географической экологий выделить по крайней мере четыре самостоятельных направления -- ландшафтную экологию, экологическую географию, экологическую геологию и космическую (планетарную) экологию. При этом надо особо подчеркнуть, что не все ученые согласны с таким разделением.

Концепция системной экологии возникла в ходе интенсивного развития экспериментальных и теоретических исследований в области экологии в 20-е и 30-е годы XX в. Эти исследования показали необходимость комплексного подхода к изучению биоценоза и биотопа. Впервые необходимость такого подхода была сформулирована английским геоботаником А. Тенсли (1935), который ввел в экологию термин «экосистема». Главное значение экосистемного подхода для экологической теории заключается в обязательном наличии взаимоотношений, взаимозависимости и причинно-следственных связей, т. е. объединение отдельных компонентов в функциональное целое.

Начиная с исследований Э. Геккеля термины «экология» и «экологическая наука» широко вошли в обиход научных исследований. Во второй половине XX в. экология разделилась на два направления: сугубо биологическое (общая и системная экология) и геолого-географическое (геоэкология и экологическая геология).

2. Системообразующая и экологическая роль элементов геосфер

Объектом исследований геоэкологии является экологическое состояние геологического прошлого и настоящего географической оболочки и геологической среды. Именно в таком подходе заключается существенная разница между геоэкологиями в географическом и геологическом смыслах. Географическая оболочка и геологическая среда являются равновеликими понятиями. Первая включает атмосферу, всю гидросферу (Мировой океан, поверхностные и подземные воды суши), почву и верхнюю часть литосферы. Геологическая среда -- это область, в которой протекают геологические процессы. Следовательно, геологической средой могут быть не только литосфера, мантия и земное ядро, но и атмосфера и гидросфера, в которых протекают геологические процессы -- эрозия, денудация, транспортировка осадочного материала (его аккумуляция, литификация и выветривание). Процессы, протекающие в недрах Земли, прямо или косвенно отражаются на экологическом состоянии земной поверхности, а сами атмосфера и гидросфера непосредственно принимают в них участие, а значит, течение геологических процессов отражается на жизненных функциях организмов, в том числе на жизнедеятельности человека.

Предмет исследования геоэкологии и экологической геологии -- выяснение геологической роли и определение экологических функций отдельных геосфер. Представление об экологических функциях было обосновано и развито почвоведами Г. В. Добровольским и Е. Д. Никитиным (1990). Этими же авторами было введено понятие «экологическое почвоведение», трактуемое ими как учение об экологических функциях почв, под которыми они подразумевают роль и значение почв, а также почвенных процессов в жизни человеческого общества, сохранении и эволюции экосистем и биосферы в целом. Е. Д. Никитин и другие ученые (1992) считают логичным выявить и охарактеризовать экологические функции других оболочек Земли и биосферы в целом. Это, по их мнению, даст возможность глубже осмыслить единство среды обитания человека, понять незаменимость компонентов биосферы, которые в результате длительного развития тесно переплелись и обусловили развитие друг друга через круговороты.

3. Источники локального и регионального техногенеза

В словаре справочнике Н. Ф. Реймерса «Природопользование» техногенез трактуется как процесс изменения природных комплексов под воздействием производственной деятельности человека. Он заключается в преобразовании биосферы под влиянием совокупности геохимических процессов, связанных с технической и технологической деятельностью людей по извлечению из окружающей среды, концентрации и перегруппировке целого ряда химических элементов, их минеральных и органических соединений. Наряду с понятием техногенеза в литературе широко используется иное понятие -- «антропогенез». По этому вопросу сложилось, по крайней мере, три точки зрения. В соответствии с первой, эти понятия -- синонимы, так как все процессы воздействия общества на природную среду имеют своей первопричиной жизнедеятельность человека. Согласно второй -- критерием разграничения данных терминов может служить факт использования (или неиспользования) техники. (Так, в вышеупомянутом словаресправочнике Н. Ф. Реймерса под антропогенезом подразумевается «изменение и саморазвитие природных объектов и явлений под воздействием человеческой деятельности», т. е. опущен термин «производственной».) Наконец, суть третьей точки зрения состоит в том, что антропогенез -- это лишь начальный этап воздействия общества на природную среду, который по мере развития производительных сил постепенно сменился техногенезом. Можно утверждать, что такая позиция наиболее правомерна (ведь, когда сегодня речь идет о прямой антропогенной нагрузке на природные комплексы, будь то охота, рыболовство, сбор ягод и грибов, уровень этой нагрузки на конкретную территорию непосредственно зависит от уровня развития систем транспорта и технологии охоты, рыболовства и т. д.). Отсюда вывод: вся совокупность современных процессов воздействия общества на природу может быть охарактеризована как техногенез . Исходя из генетических особенностей, масштабов и форм проявления техногенных нарушений в природной среде, различают два вида техногенного воздействия на природную среду: прямое и косвенное. Первое из них осуществляется хозяйственными объектами при непосредственном их контакте с природной средой в процессе природопользования. Прямое воздействие обычно осуществляется параллельно функционированию таких объектов, а в территориальном плане его зона практически совпадает с зоной действия соответствующих хозяйственных систем. Что же касается косвенного техногенного воздействия, то оно проявляется опосредованно, в результате цепной реакции, вызванной прямым воздействием на природную среду. Любые местные нарушения в геосистемах по различным каналам (через гравитационный перенос материала, сток, циркуляцию воздушных масс и т. п.) распространяются на соседние территории. Кумулятивный эффект такой передачи приобретает в конечном счете региональное и даже планетарное значение.

4. Основные законы экологии

Одним из главных достижений экологии стало открытие, что развиваются не только организмы и виды, но и экосистемы. Последовательность сообществ, сменяющих друг друга в данном районе, называется сукцессией. Сукцессия происходит в результате изменения физической среды под действием сообщества, т.е. контролируется им.

Высокая продуктивность дает низкую надежность -- еще одна формулировка основного закона экологии, из которой вытекает следующее правило: «Оптимальная эффективность всегда меньше максимальной». Разнообразие в соответствии с основным законом экологии непосредственно связано с устойчивостью. Однако пока неизвестно, до какой степени эта связь является причинно-следственной.

Некоторые другие важные для экологии законы и принципы.

Закон эмерджентности: целое всегда имеет особые свойства, отсутствующие у его части.

Закон необходимого разнообразия: система не может состоять из абсолютно идентичных элементов, но может иметь иерархическую организацию и интегративные уровни.

Закон необратимости эволюции: организм (популяция, вид) не может вернуться к прежнему состоянию, осуществленному в ряду его предков.

Закон усложнения организации: историческое развитие живых организмов приводит к усложнению их организации путем дифференциации органов и функций.

Биогенетический закон (Э. Геккель): онтогенез организма есть краткое повторение филогенеза данного вида, т.е. индивид в своем развитии повторяет сокращенно историческое развитие своего вида.

Закон неравномерности развития частей системы: системы одного уровня иерархии развиваются не строго синхронно, в то время как одни достигают более высокой стадии развития, другие остаются в менее развитом состоянии. Этот закон непосредственно связан с законом необходимого разнообразия.

Закон сохранения жизни: жизнь может существовать только в процессе движения через живое тело потока веществ, энергии, информации.

Закон максимизации энергии и информации: наилучшими шансами на самосохранение обладает система, в наибольшей степени способствующая поступлению, выработке и эффективному использованию энергии и информации; максимальное поступление вещества не гарантирует системе успеха в конкурентной борьбе.

Закон развития системы за счет окружающей среды: любая система может развиваться только за счет использования материально-энергетических и информационных возможностей окружающей ее среды; абсолютно изолированное саморазвитие невозможно.

Правило Шредингера «о питании» организма отрицательной энтропией: упорядоченность организма выше окружающей среды, и организм отдает в эту среду больше неупорядоченности, чем получает. Это правило соотносится с принципом сохранения упорядоченности Пригожина.

Правило ускорения эволюции: с ростом сложности организации биосистем продолжительность существования вида в среднем сокращается, а темпы эволюции возрастают. Средняя продолжительность существования вида птиц -- 2 млн лет, вида млекопитающих -- 800 тыс. лет. Число вымерших видов птиц и млекопитающих в сравнении со всем их числом велико.

Закон относительной независимости адаптации: высокая адаптивность к одному из экологических факторов не дает такой же степени приспособления к другим условиям жизни (наоборот, она может ограничивать эти возможности в силу физиолого-морфологических особенностей организмов).

Правило представительства рода одним видом: в однородных условиях и на ограниченной территории таксономический род, как правило, представлен только одним видом. По-видимому, это связано с близостью экологических ниш видов одного рода.

Закон обеднения живого вещества в островных его сгущениях (Г.Ф. Хильми): «Индивидуальная система, работающая в среде с уровнем организации более низким, чем уровень самой системы, обречена: постепенно теряя структуру, система через некоторое время растворится в окружающей среде». Из этого следует важный вывод для человеческой природоохранной деятельности: искусственное сохранение экосистем малого размера (на ограниченной территории, например, заповедника) ведет к их постепенной деструкции и не обеспечивает сохранения видов и сообществ.

Закон пирамиды энергий (Р. Линдеман): с одного трофического уровня экологической пирамиды переходит на другой, более высокий уровень в среднем около 10% поступившей на предыдущий уровень энергии. Обратный поток с более высоких на более низкие уровни намного слабее -- не более 0,5-0,25%, и потому говорить о круговороте энергии в биоценозе не приходится.

Правило обязательности заполнения экологических ниш: пустующая экологическая ниша всегда и обязательно бывает естественно заполнена («природа не терпит пустоты»).

Принцип формирования экосистемы: длительное существование организмов возможно лишь в рамках экологических систем, где их компоненты и элементы дополняют друг друга и взаимно приспособлены. Из этих экологических законов и принципов следуют некоторые выводы, справедливые для системы «человек -- природная среда». Они относятся к типу закона ограничения разнообразия, т.е. накладывают ограничения на деятельность человека по преобразованию природы.

Закон бумеранга: все, что извлечено из биосферы человеческим трудом, должно быть возвращено ей.

Закон незаменимости биосферы: биосферу нельзя заменить искусственной средой, как, скажем, нельзя создать новые виды жизни. Человек не может построить вечный двигатель, в то время как биосфера и есть практически «вечный» двигатель.

Закон шагреневой кожи: глобальный исходный природно-ресурсный потенциал в ходе исторического развития непрерывно истощается. Это следует из того, что никаких принципиально новых ресурсов, которые могли бы появиться, в настоящее время нет. Для жизни каждого человека в год необходимо 200 т твердых веществ, которые он с помощью 800 т воды и в среднем 1000 Вт энергии превращает в полезный для себя продукт. Все это человек берет из уже имеющегося в природе.

5. Экологические функции гидросферы

геосфера экология шредингер техногенез

Экологические функции гидросферы

- вода - главная составная часть всех, живых организмов,

- многие процессы в экосистеме осуществляются с помощью воды (обмен веществ),

- воды Мирового океана основной климатоформирующий фактор,

- вода - один из главных видов минерального сырья,

- воды Мирового океана основной биологический ресурс который употребляет человечество.

Основной источник водоснабжения для человека - речной сток. Речной сток Украины где-то 83,5 млр. м3, он распределяется по территории Украины не равномерно 70% речного стока приходится на северо-запад Украины, где проживает 40% населения Украины. А оставшиеся 30% речного стока приходится на юго-восток, где проживает 60%тнаселения Украины.

Используемые источники

1. http://www.globaltrouble.ru/tekhnogenez_global_nye_i_regional_nye_proyavleniya/tekhnogenez_global_nye_i_regional_nye_proyavleniya.html

2. http://studopedia.net/7_47784_zagryaznenie-gidrosferi.html

3. http://www.polnaja-jenciklopedija.ru/planeta-zemlya/geologicheskaya-rol-i-ekologicheskie-funktsii-geosfer.html

4. http://www.polnaja-jenciklopedija.ru/planeta-zemlja/chto-takoe-jekologija.html

Размещено на Allbest.ru