- •Андреев м. В. Конспект лекций по курсу "основы экологии"
- •Содержание
- •1. Предмет экологии 5
- •1.1.2. Предмет экологии 5
- •2. Понятие об экосистемах и их место в организации биосферы 18
- •3. Экологические факторы и понятие об экологической нише 40
- •4. Популяция как компонент экосистемы 52
- •5. Развитие и эволюция экосистем 83
- •6. Биосфера и ее эволюция 91
- •7. Электромагнитные поля и природные системы 101
- •Предисловие
- •Предмет экологии
- •Предмет экологии и его место в системе других дисциплин
- •Актуальность изучения экологии
- •Предмет экологии
- •Генезис экологической мысли
- •Объекты изучения экологии
- •Системность в экологии
- •Классификация в экологии
- •Задачи экологии
- •Экология и охрана природы, экология как научная база природопользования
- •Необходимость и особенности экологического образования
- •Роль и место экологического образования в системе подготовки радиофизиков
- •Основные экологические определения и понятия
- •Понятие об экосистемах и их место в организации биосферы
- •Концепция экосистемы
- •Определение экосистемы
- •Краткая история термина «экосистема»
- •Гомеостаз и открытость экосистем
- •Структура биогеоценоза и экосистемы
- •Структура водной и наземной экосистем
- •Кибернетическая природа и стабильность экосистем
- •Энергия в экосистемах и продуктивность экосистем
- •Поток энергии в экосистемах и жизнь как термодинамический процесс
- •Универсальная модель потока энергии
- •Энергетические характеристики биосферы
- •Концепция энергетической субсидии
- •Использование первичной продукции человеком
- •Пищевые цепи, пищевые сети и трофические уровни
- •Концентрация токсичных соединений при продвижении по пищевым цепям
- •Качество энергии
- •Метаболизм и размеры особей
- •Трофическая структура и экологические пирамиды
- •Трофическая структура экосистемы
- •Теория сложности. Закон уменьшения отдачи и концепция поддерживающей ёмкости среды
- •Энергетическая классификация экосистем
- •Круговорот веществ в биосфере. БиОгеохИмиЧеские циклы
- •Круговорот веществ в биосфере
- •Экологические факторы и понятие об экологической нише
- •Понятие экологического фактора
- •Понятие экологического фактора и их классификация
- •Пространство экологических факторов и функция отклика организмов на совокупность экологических факторов
- •Закон лимитирующего фактора
- •Некоторые основные абиотические факторы
- •Биотические факторы
- •Понятие об экологической нише и жизненной форме
- •Понятие экологической ниши
- •Адаптация живых организмов к экологическим факторам
- •Популяция как компонент экосистемы
- •Популяция, ее структура и динамика
- •Понятие популяции в экологии
- •Плотность и численность популяций
- •Возрастной состав популяции
- •Пространственная структура популяции
- •Закономерности динамики популяций. Описание популяций на уровне полного внуприпопуляционного агрегирования
- •Биоценоз экосистемы
- •Динамика биоценоза как результат межвидовых взаимодействий
- •Видовое разнообразие стационарных биоценозов
- •Динамика популяций в биоценозах
- •Классификация биотических взаимодействий
- •Аменсализм (-, 0)
- •Конкуренция в широком смысле или интерференция (-, -)
- •Понятие экологической ниши и уравнения конкуренции
- •Управление численностью видов в экосистемах
- •Развитие и эволюция экосистем
- •Стратегия развития экосистемы
- •Экологическая сукцессия
- •Тенденции изменения основных характеристик экосистем
- •Концепция климакса
- •Основные экологические законы
- •Биосфера и ее эволюция
- •Биосфера Земли
- •Общие свойства биосферы
- •Состав и функционирование биосферы
- •Эволюция биосферы
- •Природная среда и природные ресурсы
- •Электромагнитные поля и природные системы
- •Электромагнитные поля как один из абиотических и антропогенных экологических факторов
- •Естественные и искусственные источники электромагнитных полей в средах обитания организмов
- •Электрическое поле Земли
- •Магнитное поле Земли
- •Атмосферики
- •Радиоизлучения Солнца и галактик
- •Эмп промышленных источников
- •«Радиофон»
- •Компьютерное электромагнитное загрязнение
- •Действие электромагнитного излучения на вещество и ткани живых организмов
- •Свойства тканей в постоянных полях
- •Дисперсия свойств тканей в переменных полях
- •Поглощение энергии эмп в тканях и преобразование ее в тепловую
-
Генезис экологической мысли
Экология приобрела практический интерес ещё на заре развития человечества. В примитивном обществе каждый индивидуум, для того чтобы выжить, должен был иметь определённые знания об окружающей среде, то есть о силах природы, растениях и животных. Благодаря достижениям техники, мы теперь, казалось бы, меньше зависим от природы в своих насущных потребностях и поэтому склонны забывать, что зависимость эта сохранилась. Пока не наступит какой-либо кризис, мы склонны принимать даровые блага и услуги природы как нечто само собой разумеющееся; нам кажется, что они никогда не иссякнут или что их смогут заменить технические изобретения, хотя опыт свидетельствует, что это не так.
Парадокс заключается в том, что индустриально развитые страны добились процветания, временно освободив человека от подчинения законам природы, используя конечный и быстро иссекаемый запас горючих ископаемых, накопленный самой природой. И всё же цивилизация продолжает зависеть от окружающей среды, причём не только от энергетических ресурсов, но и от её жизненно важных процессов, таких, как круговороты воздуха и воды.
И теперь сохранение цивилизации зависит от наших знаний о природе и разумных действий, направленных на сохранение и улучшение окружающей среды.
Подобно всем другим областям знания, экология развивалась непрерывно, но неравномерно на протяжении истории человечества. Труды Гиппократа, Аристотеля и других древнегреческих философов содержат сведения явно экологического характера. Большой вклад в развитие экологии внесли деятели «биологического Возрождения» ХVIII – ХIХ веков, такие как, например: Левенгук, один из первых микроскопистов, являющийся пионером в изучении пищевых цепей и регуляции численности организмов; или, например, английский ботаник Ричард Брэдли, который ввёл представление о биологической продуктивности.
Ввёл понятие экологии немецкий биолог Эрнст Геккель, который писал, что к сфере экологии относятся "крайне сложные и запутанные явления, которые определяются отношениями организмов к окружающей среде, к органическим и неорганическим условиям жизни; это так называемая «экономия природы», взаимоотношения между всеми организмами, которые живут совместно на одном и том же месте…".
Если Геккеля можно считать основателем экологии как особой дисциплины, то Чарльз Дарвин – создатель её биологического фундамента. Действительно, взгляд Дарвина на борьбу за существования не только как на борьбу организмов друг с другом, но и с окружающей абиотичекой средой послужил тем научным фундаментом, на котором Геккель возвёл здание своей науки об «экономии природы».
В конце 80-х годов ХIХ столетия экология сформировалась как самостоятельная биологическая дисциплина и оставалась такой до 50-х годов ХХ столетия. К наиболее выдающимся экологам этого периода принадлежат такие зарубежные ученные, как Г. Бердон-Сандерсон, У. Элтон и А Тенсли (Англия), С. Форбс и В. Шелфорд (США), а также отечественные - Д. Кашкаров, А. Парамонов, В. Вернадский, С. Северцев, В. Сукачев.
Как признанная самостоятельная научная дисциплина экология возникла вначале ХХ века, но её название «экология» вошло в общий лексикон в 70–80-х годах ХХ века. Движение, которое лучше всего назвать как «всеобщая озабоченность проблемами окружающей среды», внезапно развернулось в течении двух лет, с 1968 по 1970 г. Рост общественного интереса оказал глубокое влияние на академическую экологию.
Если до 1970 г. на экологию смотрели как на одно из подразделений биологии, то сейчас она уже вышла из рамок биологии, оформившись в принципиальную новую интегрированную дисциплину, связывающую физические и биологические явления и образующую мост между естественными и общественными науками.
Среди выдающихся экологов более поздних времен следует назвать Ю. Одума, Б. Коммонера, Д. Медоуза, Р. Риклефса, Р. Дажо, В. Ковду, М. Будико, М. Реймерса, С. Шварца, Ю.В. Новикова, Ю. Израэля, О. Яблокова, В. Горшкова, К. Лосева, К. Кондратьева. Методы исследований современной экологии очень разнообразны. Это новые физические, химические, биофизические, биоиндикационные, биохимические, радиобиологические, метеорологические и кибернетические методы, наземный, воздушный и космический экомониторинги, современные ЭВМ с их возможностями анализа, систематики, моделирования экосистем, прогноза. Основными задачами будущих экологических исследований большинство ученых считает решение таких проблем: глобальной конверсии сознания человечества, выработка абсолютно новых моральных основ, полной перемены жизненной парадигмы, превращение человечества в единый биосоциальный организм с коллективным интеллектом и чрезвычайно высокой системой информации; народонаселения; парникового эффекта; кислотных дождей и озоновой дыры; полной утилизации отходов промышленности; экологически "чистой" энергетики; дехимизации сельского хозяйства; экологически чистого транспорта; демилитаризации; ресурсосбережения и рекультивации литосферы; достижение планетарного консенсуса взаимоотношений человечества с природой.
Следует отметить, что, начиная с прошлого века, и по сей день вокруг вопроса о предмете и статусе экологии среди других дисциплин велась оживлённая, а порой и весьма острая полемика. И действительно, изучение отношений организмов с окружающей средой – слишком общая формулировка, не позволяющая выделить специфику экологии как самостоятельной дисциплины.
Известный эколог Э. Макфедьен выразил эту проблему в следующем полемическом заключении: "Приходиться признать, что эколог – это некто вроде дипломированного вольнодумца. Он самовольно бродит по законным владениям ботаника и зоолога, систематика, зоопсихолога, метеоролога, геолога, физика, химика и даже социолога; он браконьерствует во всех названных и во многих других уже сложившихся и уже почтенных дисциплинах".
Среди биологов до сих пор преобладает твёрдое мнение, что экология – это биологическая наука, один из подразделов общей биологии. Вот как об этом писал, например, один из американских экологов Р. Маргалеф: "Я утверждаю, что экология является исследованием систем на таком уровне, когда особи могут рассматриваться как элементы взаимодействия друг с другом, или со свободно организованной матрицей окружающей среды. Системы на этом уровне называются экосистемами, и экология, несомненно, является биологией экосистем".
Иное мнение у географов: они считают, что раз экология объединяет большой набор природных наук, то ею должны заниматься геоэкологи.
Однако вряд ли можно согласиться с мнениями и биологов, и географов. В современном обществе начала ХХI в. экология стала больше, чем наука. Она стала своего рода идеологией современного развитого постиндустриального общества, что, кстати, очень вредит экологии как науке и ведёт к различного рода спекуляциям.
Поэтому при рассмотрении экологии нельзя забывать об этих двух тенденциях: рассматривать экологию как научное обоснование программных целей различных политических партий, спекулирующих на борьбе за охрану окружающей среды, или всё же рассматривать экологию как науку, функционирующую на стыке нескольких естественных наук и позволяющую обеспечить рациональное поведение современного человека в окружающем его мире с учётом проблем взаимодействия промышленного производства и природы. В качестве характерного примера можно привести точку зрения видного американского эколога Юджина Одума, согласно которому экология имеет дело специально с биологией групп организмов и функциональными процессами на земле, в океане и пресных водах, вследствие чего лучше рассматривать её как науку о структуре и функциях природы. Существует и более обобщающая позиция, согласно которой содержание науки экологии составляет совокупность всех проблем взаимодействия общества и природы, взятая в их научном отражении. По этому поводу можно привести следующее замечание советского эколога С. С. Шварца, который писал, что экология, возникшая более 100 лет назад как учение о взаимосвязи "организм – среда… на наших глазах становится теоретической основой поведения человека индустриального общества в природе".