1 курс / 1 семестр / Основы экологии / Рындевич. Основы экологии
.pdfМИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ
УЧРЕЖДЕНИЕ ОБРАЗОВАНИЯ «БАРАНОВИЧСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»
С. К. РЫНДЕВИЧ
ОСНОВЫ ЭКОЛОГИИ
РепозиторийУчебно-метод ческое пособие
для студентов небиолог ческ х специальностей высших учебных заведений
Рекомендовано к печати научно-метод ческим советом университета
Барановичи РИО БарГУ
2009
УДК 574(075) ББК 20.1я73
|
Р93 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
А в т о р |
|
|
|
|
|
||
|
|
С. К. Рындевич, кандидат биологических наук, доцент |
У |
||||||||
|
|
|
|
Р е ц е н з е н т ы: |
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
В. В. Гричик, доктор биологических наук, заведующий кафедрой |
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
р |
|
||
|
|
общей экологии и методики преподавания биологии Б У; |
|
||||||||
В. А. Цинкевич, кандидат биологических наук, доцент кафед ы зоологии |
|||||||||||
|
|
|
|
БГПУ им. М. Танка |
|
а |
Г |
||||
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
Б |
|
|
|
||
|
|
|
|
о |
й |
|
|
|
|
||
|
Рындевич, С. К. |
и |
|
|
|
|
|
||||
Р93 |
Основы экол гии [Текст] : учеб.-метод. пособие для студентов |
||||||||||
|
|
|
т |
|
|
|
|
|
|
||
|
небиолог. специальн с ейрвысш. учеб. заведений / С. К. Рындевич. — |
||||||||||
|
|
|
и |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Барановичи : РИО БарГУ, 2009. — 304, [4] с. — 150 экз. — |
||||||||||
|
ISBN 978-985-498-225-0. |
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
В учебно-метод ческом пособии представлены фундаментальные экологиче- |
|||||||||
|
ользования |
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
ские знания, к торые являются научной основой для практической природоохранной |
||||||||||
|
деятельн сти и рационального природопользования. |
Рассмотрены основные формы |
|||||||||
|
п |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
взаим действиязобщества и природы, последствия негативного воздействия человека |
||||||||||
|
на |
рир ду, с держание экологических проблем, вопросы рационального природо- |
|||||||||
е |
|
, природоохранное законодательство как инструмент регулирования |
|||||||||
|
|
|
|||||||||
Р |
взаимодействия общества и природы, основные направления международного со- |
||||||||||
трудничества в области экологии и охраны природы, а также основные аспекты эко- |
|||||||||||
|
|||||||||||
|
логического образования и воспитания. |
|
|
|
|
|
|||||
|
|
Издание адресуется студентам и преподавателям высших учебных заведений, |
|||||||||
|
специалистам в области экологии. |
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
УДК 574(075) |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ББК 20.1я73 |
||
ISBN 978-985-498-225-0 |
|
|
|
|
© Рындевич С. К., 2009 |
||||||
|
|
|
|
|
© БарГУ, 2009 |
||||||
2
ПРЕДИСЛОВИЕ
|
|
У |
|
|
Г |
ред высшей школой новые задачи в области экологическогообрзования |
||
|
а |
|
Актуальность решения экологических проблем и обеспечение благо- |
||
приятных условий жизни современных и будущих поколений ставит пе- |
||
и воспитания студентов. |
Б |
|
|
|
|
Учебно-методическое пособие предназначено для студентов небиологических специальностей высших учебных заведений. В основу курса «Основы экологии» положены фундаментальные знания в области эколо-
гии, которые являются научной основой для практической природоохран- |
|||
ной деятельности, рационального |
родопользованияй |
и способствуют |
|
формированию экологической культу ы студентов. |
|
||
|
фо |
|
|
Изучение начинается с |
ми |
ованияпредставлений об объекте ис- |
|
следования, содержании, задачах, междисциплинарных связях и истории |
|
т |
пр |
развития экологии как науки. |
|
и |
знакомит студентов с понятиями окру- |
Раздел «Экология особей» |
|
жающей среды, эколог ческого фактора, а также с классификацией эколо-
гических факторов. Рассматр ваются аспекты прямого и косвенного воз-
лимитирующийзфакт р.
действия факторовэкосистемына орган зм, понятие экологической пластичности и , и биосферы). В них подробно освещены вопросы
Значительнп внимание уделяется знакомству со структурой и осо-
бенностями функци нирования биологических макросистем (популяции, биоценозавнутри- и м жвидовых взаимоотношений, саморегуляции, обмена веществ Ри эн ргии на разных уровнях интеграции. Разделы, посвященные данным
научным аспектам, являются ключевыми в теоретической экологии.
В разделе «Человек и окружающая среда» раскрываются основные формы взаимодействия общества и природы, характерные особенности социального обмена, последствия негативного воздействия антропических факторов на природу. В учебно-методическом пособии освещены вопросы рационального природопользования, природоохранное законодательство как инструмент регулирования взаимодействия общества и природы,
3
основные направления международного сотрудничества в области экологии и охраны природы.
Важной структурной частью пособия является раздел об экологических проблемах современности, в котором обозначаются категории экологических проблем, раскрывается суть.
|
В пособии рассматриваются основные аспекты экологического обра- |
|||||||||||
зования и воспитания (цели, задачи, этапы, формы и методы). Основное |
||||||||||||
внимание в данном разделе уделяется системе экологических знаний в |
||||||||||||
учебных заведениях разного уровня. |
|
|
|
Г |
||||||||
|
|
|
|
|||||||||
|
Автор выражает искреннюю благодарность за ценные критические |
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
р |
|
замечания кандидату биологических наук В. А. Цинкевичу и докторуУ |
||||||||||||
биологических наук, доценту В. В. Гричику, за предоставление информа- |
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
а |
|
|
ции по экологии млекопитающих старшему научному сот уднику Бере- |
||||||||||||
зинского биосферного заповедника А. П. Каштальяну. |
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Б |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
й |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
и |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
р |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
о |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
т |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
и |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
з |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
о |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
п |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
е |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Р |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4
Раздел 1
ВВЕДЕНИЕ В ЭКОЛОГИЮ
1.1 Экология как наука |
У |
|
1.1.1 Понятие экологии |
||
а |
Г |
|
|
|
|
Термин «экология» ввел в науку немецкий биолог Э нст Ген- |
||
Б |
|
|
рих Геккель в 1866 г. Слово «экология» греческого происхожденияр |
, |
|
состоит из корней двух слов: «ойкос» (в германских и сл вянских |
||
языках «экос») — дом, жилище и «логос» — слово, учение, наука. Автор термина и основоположник экологии Э. Геккель понимал
экологию как «сумму знаний, относящихся к экономике природы, |
||||
|
|
и |
животного с окружаю- |
|
изучение совокупности взаимоотношен |
|
|||
щей его средой…». |
|
й |
||
В самом начале своего пути эколог |
я рассматривалась как на- |
|||
|
о |
|
|
|
учная дисциплина, объект м изучения которой выступают живот- |
||||
т |
|
|
|
|
ные. Так в энциклопедическ мрсл варе Брокгауза и Ефрона (1904) |
||||
термин «экология» объяснялся следующим образом: «Экология, или |
||||
и |
|
|
|
|
ойкология, — часть зоологии, обнимающая собой сведения каса- |
||||
тельножилищж вотных, |
. е. нор, гнезд, логовищи т. п.» [10]. |
|||
В современной научной литературе определений экологии до- |
||||
вольно мн .зНо большинство из них все же сводятся к обозначению ее как научн й дисциплины, изучающей взаимоотношения
всех живых |
рганизмов (а не только животных) со средой обита- |
го |
|
ния. Ниже |
риводятся наиболее известные из них, часто употреб- |
ля мыепв отечественной и зарубежной литературе. |
|
«Экология — изучение нашего “природного дома”, охватывает |
|
изучениевсех живущих в нем организмов и всех функциональных |
|
Рпроцессов, делающих этот “дом” пригодным для жизни. В буквальном смысле экология — это наука об организмах “у себя дома”, наука, в которой особое внимание уделяется “совокупности или характеру связей между организмами и окружающей их средой”» (Ю. Одум по Уэбстеру).
5
«Экология занимается вопросами социологии растений, животных, микроорганизмов, их сочетаний» (Б. Г. Розанов).
«Экология относится к числу фундаментальных подразделений биологии, исследующей фундаментальные свойства жизни надорганизменного уровня организации. Иными словами, экология изучает совокупность живых организмов, взаимодействующих друг с другом и образующих с окружающей средой обитания единство (т. е.
|
Г |
систему), в пределах которого осуществляется процесс трансфор- |
|
мации энергии и органического вещества» (В. Д. Федоров). |
|
«Я утверждаю, что экология является исследованием системУна |
|
таком уровне, когда особи могут рассматриваться как элементы |
|
а |
|
взаимодействия друг с другом или со свободно о г низованной |
|
Б |
|
матрицей окружающей среды. Системы на этом уровнеррассмотре- |
|
ния называют экосистемами, и экология несомненно является био- |
|
логией экосистем» (Р. Маргалеф).
«Современная экология — это наука, изучающая условия суще- |
||||||
ствования живых организмов и взаимосзязи между организмами и |
||||||
|
|
|
|
|
|
и |
средой, в которой они обитают» (Р. Дажо). |
||||||
«Экологию мы понимаем как с нонйм науки, изучающей в пере- |
||||||
воде с греческого «собственный дом». Именно в таком контексте мы |
||||||
|
|
|
|
о |
|
|
говорим об экологии чел века, экологии общества, когда домом че- |
||||||
дой, потребностям |
общества и, прежде всего, здоровью населения, |
|||||
ловечества становится не трлько природа, его непосредственно ок- |
||||||
ружающая, но и вся |
|
сфера. Качество экологической обстановки |
||||
|
|
би |
условий, определяемых окружающей сре- |
|||
мы видим в соотве |
в |
|
||||
возможностям его стаб льного существования» (Н. Н. Моисеев). |
||||||
|
чно |
содержательными являются определения отечест- |
||||
Д стат |
||||||
венных автзр в В. А. Радкевича и В. В. Маврищева. |
||||||
«Эк л гия — это наука, исследующая закономерности жизне- |
||||||
е |
|
|
|
|
|
|
д ят льности организмов (в любых ее проявлениях, на всех уровнях |
||||||
интпграции) в их естественной среде обитания с учетом изменений, |
||||||
вносимых в среду деятельностьючеловека» (В. А. Радкевич). |
||||||
«Экология — наука, изучающая взаимоотношения организмов |
||||||
между собой и с окружающей их природной средой, а также структу- |
||||||
Рруи функционированиенадорганизменных систем (В. В. Маврищев). |
||||||
Ряд ученых рассматривают термин «экология» достаточно широко, указывая, что экология не относится к исключительно биологическим дисциплинам. Так Н. Ф. Реймерс понимает экологию как
6
отдельную отрасль научных знаний и дает такое определение: «Современная экология — биологизированная (как и географизированная, математизированная и т. д.) биоцентричная наука, но не биология. Для экологии характерен широкий системный межотраслевой взгляд. Ее предмет — сохранение функциональной и структурной целостности того центрального объекта, который вычленяется в процессе исследования... Такая экология уже совсем не био-
|
|
Г |
логия и никакая иная наука, она сама по себе, новый раздел знания, |
||
равный, а может быть, и более широкий, чем математика, физика, |
||
химия и так далее... Это совокупность отраслей знания, исследуюУ- |
||
щих взаимодействие между биологически значимыми отдельно- |
||
стями и между ними и окружающей их средой». |
а |
|
Б |
|
|
Ряд ученых дают слишком узкое определение экологиир, сводя его к обозначению научной дисциплины, соответствующей одному из разделов экологии.
«Экология — это наука о популяциях, и популяция — основной объект изучения экологии» (С. С. Шварц).
«Экологией можно считать науку, |
зучающую экосистемы, их |
||
состав, структуру, функционирован е |
йэволюцию» (О. В. Чистик). |
||
В нашем понимании, ис |
|
з задач содержания экологии, |
|
данная научная дисциплина |
|
и |
|
тн сится к биологическим дисципли- |
|||
нам (т. е. является раздел м бирл гии), так как объект ее исследова- |
|||
ния — живые организмы и их |
бъединения. |
||
ходя |
|
|
|
Экология — б олог ческая наука, исследующая взаимосвязи и |
|||
взаимоотношения органтзмов между собой и со средой обитания |
|||
на всех уровнях нтеграц , |
с учетом антропогенного воздействия |
||
и |
|
|
|
на окружающую среду. |
|
|
|
Экол гия являетсязинтенсивно развивающейся научной дисцип- |
|||
линой,пзначениечток торой в жизни нашего общества возрастает. Неудивительно, в обиходе встречается некорректное употребление т рмина «экология». Довольно часто в средствах массовой инфор- Рмации «экология» употребляется как аналог словам «природа» и «окружающая среда», что является неправильным. В употребление входят такие абсурдные выражения, как «плохая экология», «великолепная экология», «загрязнениеэкологии» и т. д. Явной аномалией являются выражения «экология природы», «экологическая экономика или экоэкономика». Подобные сочетания, по мнению филологов, — «свидетельство неясного понимания значения слова “экология”, что
7
может быть результатом стереотипизированного использования иноязычного слова в приблизительном, неточном значении и сдвига в значении слова» [18].
Некорректным на наш взгляд является использование термина «биоэкология». Его несостоятельность подтверждается хотя бы тем общеизвестным фактом, что экология — это часть биологии. А широкое применение экологических знаний в разных сферах деятель-
ности человека, разнообразие методов экологических исследований |
||
и междисциплинарных связей не изменяет объект исследования эко- |
||
логии как научной дисциплины, что является одним из Удоказа- |
||
тельств принадлежности к биологии (см. п. 1.1.3 Соде жание, объект |
||
|
|
Г |
исследования и задачи экологии). Если употреблять д нный термин, |
||
то можно использовать и такие термины, как «м темртическая ал- |
||
гебра» или «физическая термодинамика». |
а |
|
Примерами деспециализации понятия |
|
|
«экология» являются та- |
||
кие выражения, как «экология жизни», «экология души», «экология |
||
|
Б |
|
духа», «экология музыки», «экология языка» и др. [18]. Такие вы- |
||
ражения относятся к категории абстрактной семантики и могут ис- |
||
пользоваться, например, в литературныхйпроизведениях для прида- |
||
ния эмоциональной окраски п о зведению, но не в специальной |
||||
|
|
|
|
и |
научной или научно-п пуля н й литературе. Вышеобозначенные |
||||
выражения имеют перен снре значение, и в научном аспекте их |
||||
использование следует счи ать неприемлемым, и тем более они не |
||||
|
|
|
о |
|
могут использова ься при обозначении структурных составляющих |
||||
научной дисц пл ныт. |
|
|||
|
|
и |
|
|
|
|
1.1.2 Интеграция организмов |
||
|
з |
|
|
|
|
в биологические макросистемы |
|||
|
о |
|
|
|
|
Для решения стратегических задач выживания и размножения живые |
|||
организмып, накакойбыступениэволюцииониненаходились, объединяют- |
||||
ся(инт грируются) вособыгруппировки— биологическиемакросистемы. |
||||
е |
|
|
|
|
|
Биологическая макросистема представляет собой объединение |
|||
организмов, состоящее из взаимозависимых компонентов, взаимо- |
||||
Р |
|
|
|
|
связанных общими процессами.
Существует три категории биологических систем:
1) биологические микросистемы (молекулы органических ве-
ществ, составляющие живые организмы, и клетки);
8
2)биологическиемезосистемы(ткани, органыиорганизмыилиособи);
3)биологические макросистемы (популяции, биоценозы, эко-
системы и биосфера).
Биологические макросистемы возникают на надорганизменном уровне биологической интеграции, т. е. выше уровня отдельной особи. Так отдельные особи определенного вида (например, волк) объединяются в популяцию волка. Для обеспечения своего выжи-
|
Г |
вания, данная популяция вступает во взаимодействие с популяция- |
|
ми животных, растений и других организмов. В результате этих |
|
взаимосвязей возникает биологическая макросистема более высоУ- |
|
кого ранга — биоценоз (например, биоценоз леса). Биоценоз со- |
|
а |
|
стоит только из компонентов живой природы. Он в совокупности с |
|
Б |
|
компонентами неживой природы (биотопом, включ ющимрвоздух, воду, грунт и т. д.), которые формируют пространство его обитания,
образует в экосистему (например, экосистему леса). Экосистема включает в себя компоненты живой природы (биоценоз) и компо-
ненты неживой природы (биотоп). |
составляющие экосистемы |
||||||
|
|
|
|
|
|
Эти |
|
также зависимы друг от друга. Все экос стемы Земли (экосистемы |
|||||||
|
|
|
|
|
р |
|
|
лесов, лугов, тундр, пустынь, болот, рекй, озер, морей и т. д.) объеди- |
|||||||
няютсяв однуглобальнуюэкосистему— б осферу(рис. 1.1.1). |
|||||||
|
|
|
|
о |
|
|
|
|
|
|
|
т |
|
|
|
|
|
1.1.3 Содержание, бъект исследования |
|||||
|
|
|
и |
|
|
|
|
|
|
|
з |
задачи экологии |
|||
Содержание современной экологии — исследование взаимоот- |
|||||||
ношений |
|
мов друг с другом и со средой обитания на разных |
|||||
|
|
органи |
|
|
|
|
|
уровнях интеграции, и учение жизни биологических макросистем. |
|||||||
|
п |
|
|
|
|
|
|
Объект исслед вания экологии — биологические макросистемы |
|||||||
и отдельные |
с би как их составляющие. |
|
|||||
е |
|
|
|
|
|
||
Р |
|
|
|
|
|
|
|
Рисунок 1.1.1 — Схема интеграции организмов в биологические макросистемы
9
В качестве предметов экологических исследований могут выступать динамика популяций, сукцессионные процессы в отдельных экосистемах, структура биоценозов и т. д.
Основные задачи экологии на современном этапе:
изучение структуры и динамики биологических макросистем;
выявление законов жизнедеятельности организмов на всех уровнях интеграции; У
–прогнозирование и моделирование экологическихГситуаций;
подведение научной базы под охрану природы и рациональное природопользование. ра
|
|
|
Основные разделы экологии |
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Б |
|
Общепринятой структуры экологии до сих пор не существует, и |
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
й |
||
различными авторами предлагается собственное видение структур- |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
тели |
|
|
|
ных иерархии и взаимосвязей в экологии. |
|
||||||||
|
Традиционно выделяются разделы экологии, объектами исследо- |
||||||||
|
|
|
|
|
р |
|
царств растений, животных, |
||
вания которых являются п едстав |
|
||||||||
|
|
|
|
о |
|
|
|
|
|
грибов и микроорганизмы в составе биологических макросистем. |
|||||||||
|
Экология растений исследует взаимоотношения растений ме- |
||||||||
|
|
|
|
т |
|
|
|
|
|
жду собой и с другими рганизмами и окружающей средой. |
|||||||||
|
Экология |
|
ных изучает взаимоотношения животных ме- |
||||||
|
|
|
живо |
|
|
|
|
|
|
жду собой и с друг ми организмами и окружающей средой. |
|||||||||
|
|
з |
|
|
|
|
|
|
|
|
Экология гр бов сследует взаимоотношения грибов между |
||||||||
|
|
о |
|
|
|
|
|
|
|
собой и с друг ми организмами и окружающей средой. |
|||||||||
|
Эк л гия микроорганизмов исследует взаимоотношения мик- |
||||||||
роорганизм в (вирусов, дробянок и др.) с различными организмами |
|||||||||
и окружающей средой. |
|
|
|
|
|
||||
уровне |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Р |
В экологии выделяются разделы, изучающие живую природу на |
||||||||
|
пособи (организма), популяции, вида, биоценоза и экосисте- |
||||||||
мы, а также биосферы. В связи с этим можно выделить экологию особей (аутэкологию), экологию популяций (демэкологию), экологию видов (эйдэкологию) и экологию сообществ (синэкологию), экологию экосистем и экологию биосферы.
Экология особей изучает закономерности взаимодействия особей разных видов с внешней средой, в основе которых лежат морфофизиологическиереакции организманаразличныеэкологическиефакторы.
10