Синтез основных подходов к изучению природы и формирование истинной системы подхода к изучению экологических факторов

Основные положения современной экологии

Все условия, в которых возникла цивилизация создана и поддерживается жизнью на Земле: состав вод и атмосфера, и почв, плодородие и озоновый слой на Земле, горючие ископаемые, интенсивность круговорота, особенность микроклимата.

Живая природа не только кормит человека, но и создает всю систему его жизнеобеспечения на планете. И чем интенсивнее человек хозяйничает на Земле, приспосабливая природу к своим нуждам, потребностям, тем более разумно и бережно он должен относиться к ней, чтобы не разрушить собственного благополучия, чтобы не подорвать возможность своего дальнейшего существования. Поэтому на совр. этапе особое значение для выживания человека приобретает наука Экология. Эта наука о связях или взаимоотношениях организмов с окружающей средой и между собой, которая изучает законы и механизмы устойчивости жизни на нашей планете.

Экология как наука оформилась в 19м столетии, ее названии предложил в 1866г Эрнст Геккель (автор биогенетического закона «онтогенез – есть краткое повторение филогенеза»)

1866 он пишет книгу Всеобщая морфология организмов, где он дает определение экологии:

«Под экологией мы понимаем сумму знаний, относящихся к экономике природы: изучение всей совокупности взаимоотношений организма с окружающей его средой как органической так и неорганической.»

Экология – это наука и она плохой быть не может (!).

Говоря об организмах, Геккель рассматривал их как представителей конкретных видов. И основное направление, сформулированное Геккелем соответствует современному пониманию Аутэкологии – экологии отдельных видов.

В течении долгого времени (около 100 лет) развитие экологии шло в рамках этого аутэкологического подхода. Огромное влияние на развитие этого подхода дало теория Дарвина и <…>  - Необходимость изучения видов в процессе приспособления к условиям окружающей среды.

Вне организмов жизнь не существует. Организмы имеют клеточное строение и один из 1х уровней в сфере изучения экологии – Организменный.

Связь организмов с окр. средой проявляется в особенностях их строения, образа жизни, поведения, степени устойчивости к различным воздействиям и любой организм реагирует на изменение окр. среды: приспосабливаясь, противодействуя или избегая эти условия.

И когда начали структурировать экологию, это выделили в 1й подготовительный период развития науки:

Период наивной экологии (до 1866)

Розенберг

+ отсутствие собственного понятийного аппарата

+ остутствие работ зоологов, ботаников и т п.

Гг)

1935 - Год введения Тенсли термина «экосистема»

+ представление о факториальной экологии – учение о факторах среды и закономерностях их действия на организм.

Период синэкологических исследований 1936-нач1970гг

изучение взаимоотношений организмов разных видов (в пределах биоценозов и среды их обитания) как единого целого.

/изучение экологических закономерностей функционирования экосистем

 

в 1870г книга по экологии издана, 1880 – издана книга по экологии в России

 

Розенберг выделил 7 положений в этом периоде:

+ оформление экологии как фундаментальной теоретической дисциплины

+ представление о преимущественной нахождении природы в равновесии.

+ синэкологический системный подход

+ привалирование конкурентных отношений у приматов

+ малый весэволюционных факторов в развитии экосистемы

+ стремление к классификации экосистем (дискретный подход)

+ формирование строго функциональных представлений о взаимосвязях компонентов в экологической системе

 

Развиваются уровни

Популяционно видовой

Биогенетический

Сер1980гг

Сформировались антитезы 7ми положениям предыдущего этапа:

- обнаружились трудности в выявлении общих законов в развитии сообществ

- при детальном изучении: равновесное состояние постоянно нарушается

- в основном стали развиваться популяционные или демэкологические исследования.

Демэкология изучает экологические закономерности в существовании популяций.

- отказ от конкуренции как основного фактора формирования сообщества

- изучение экосистем в их развитии – сукцессия

- привалирование концепции континуума= непрерывности над концепцией дискретности.

- возросшая роль случайных (стахостических факторов) в объяснении стр-ры и динамики экосистемы.

 

Синтез основных подходов к изучению природы и формирование истинной системы подхода к изучению экологических факторов.

Организменный, популяционнно-видовой, биогенотический, экосистемный.. Все входят в состав и изучаются.

Биосферный уровень – экосистема высшего ранга. «Учение о биосфере» Вернадского Владимира Ивановича 1925г, он изучал свойства живых организмов (живое вещество) и продуктов их жизнедеятельности в создании живой оболочки (атмо-, гидро-, литосферы) и ее функционировании.

Экология рассматривается как наука…., развития и устойчивого функционирования биологических систем разного ранга в их взаимоотношениях с условиями среды.

Экология – это научная основа грамотных взаимоотношений общества и природы.

Все общие законы природы открытые этой наукой непосредственно относятся и к жизни к деятельности человека. Используя и преобразуя природу, люди вторгаются в жизнь различных популяций, сообществ и экосистем тем самым разрушая установившиеся за миллионы лет связи.

Нарушение природы приводит к катастрофам и угрожает жизни самого человека. Например: опустынивание, загрязнение атмосферы, загрязнение вод, почв, потеря почвенного плодородия, истощение озонового слоя, взрывы численности вредителей, взрывы численности заболеваний.

В экологии выделяют раздел Социальная экология, которая изуч. связи человеческого общества с природной средой. Например:

  ландшафтная экология – изуч. приспособление организмов к разной географической среде, формирование биоценозов разных ландшафтов, биологические характеристики биоценозов;

физиологическая экология исследует конкретные механизмы, с пом. которых осуществляется приспособление к изменчивым условиям среды;

количественная экология изучает динамику отдельных экологических систем, их продуктивность а также математическое моделирование экологических процессов.

 

В экологии используются 2 основных подхода:

1. Экосистемный

2. Популяционный

Цель экосистемного подхода – изучение протекающих с участием организмов процессов трансформации вещества и энергии в экосистеме.

из экосистемного подхода вытекает необходимость учета множества факторов при анализе любых экологических систем.

 

Системы:

+ Замкнутые – не обмениваются с соседними ни веществом, ни энергией.

+ Закрытые – обмениваются энергией, но не веществом

+ Открытые

 

Организм – это открытые системы, биологические системы, они связны с окружающей средой постоянным потоком вещества, энергии и информации, которая проходит через их тела.

Вещественные энергетические отношения организма с окружающей средой можно измерить.

Напр. интенсивность обмена веществ оценивают по потреблению кислорода и т п.

Потребляя и выделяя вещество и энергию живые организмы влияют на среду своего обитания уже просто тем, что живут.

Роль организма – преобразование веществе и энергии в биосфере Земли.

Экологические системы также являются динамическими открытыми саморегулирующимися на принципах гомеостатических (отрицательных обратных) связях. Эти системы способны поддерживать определенный уровень действия факторов, выдерживают действия факторов, которые отклоняют систему от нормы и поддерживают гомеостаз системы.

 

Характеристики экологических систем:

1. Энергетика экосистем и их продуктивность

2. Круговорот веществ биогенных элементов

3. Пищевые цепи, трофические уровни

4. Эдафические (почвенные) и климатические факторы среды

5. Биогеозимические круговороты биогенных элементов.

 

Популяционный подход основан на изучении организмов, определяющих распространение организмов, их обилие и изменение во времени.

В рамках этого подхода основное внимание обращено на проблемы роста, самоподдержания численности популяции и динамики изменения их численности.

рассматриваются: рождаемость, смертность, и т п., коэволюция (совместная эволюция), и т п.

 

Методы экологии

1. Полевые наблюдения – проводят измерение факторов окруж. среды, биотический анализ

Эксперимент

· натуральные

· лабораторные

· моделирование

Натуральные эксперименты начались в 1934 с работ Гаузе. Сформулировал закон конкурентного исключения - два вида, конкурирующие за один ресурс, вместе существовать не могут. Один из них неизбежно будет вытеснен другим если они существуют в ОДНОЙ экологической нише.

Концепция экологической ниши Элтон, Хатчинсон.. Базировались на экспериментальных данных. Но в жксперименте очень трудно создать условия, которые соответствовали бы реальным.

Прогноз

Моделирование – это один из вариантов прогноза, метод прогнозирования.

Леонтьева «Будущее мировой экономики», «за пределами роста»1987

Модели, описывающие межвидовые взаимодействия: хищник-жертва и т п.

Все модели делят на 2 типа:

	Реальные (натуральные, аналоговые)

 

 

 

 

Во всех математических моделях вводят допущения:

1) система занимает гомогенное пространство

2) система является закрытой

3) условия временно постоянные

4) все взаимодействия мгновенны

5) игнорируется возрастная структура

Система сознательно упрощается с тем, чтобы иметь возможность объяснить взаимодействия 2х основных компонентов. Например: Растительное сообщество и травоядное животное.

Основа совр. моделирования составляют имитационные модели. ей приписывается функция объяснения. Они включают уже ряд факторов, обладают хорошей прогностической способностью. НО  нельзя проследить причинно-следственные связи.

Численные модели наиболее распространены в демэкологии. 1ю модель в динамике популяции создал итал. математик Фибаначе.(создал ряд Фибаначе)

Модель Лодки-Вальтера и т п.

4. Мониторинг – система повторных наблюдений одного или более элементов окружающей среды в пространстве и во времени с определенными целями и в соответствии с заранее подготовленной программой.

1973г Миллн

Мониторинг включает:

1) наблюдения за факторами воздействующими на окр. среду и за состоянием среды

2) оценку фактического состояния среды

3) прогноз состояния окружающей среды.

В зависимости от целей, задач, объектов наблюдения, различают несколько видов мониторинга:

ü Локального

ü Регионального

ü Глобального масштаба

А также базовый (фоновый) и инпактный

 

Фоновый проводят в неизменных или малоизмененных природных комплексах, он имеет колоссальную роль в процессе биосферного.

Инпактный - вид локального мониторинга, который проводят в сильно загрязненных местах.

Универсальным является только экологический мониторинг, кот. охватывает геофизические и биологические факторы среды.

Самое важное – его Комплексность.(!)

 

Программа комплексного экологического мониторинга 2х типов:

1 регулярные наблюдения за уровнем изменения …сред

2 ….биологических изменений и направлена на оценку ответной реакции бионты на антропогенное воздействие. (Программа «Биотест»)

 

В экологическом мониторинге выделяют 2 направления: биоиндикацию и биотестирование.