Определение науки экология. Экологические факторы среды и их классификация.

 

Закономерности взаимоотношений организмов и среды их обитания, законы развития и существования биогеоценозов, представляющих собой комплексы взаимодействующих живых и неживых компонентов в определенных участках биосферы, изучаются специальной биологической наукой экологией. Экологические закономерности проявляются на уровне особи, популяции особей, биоценоза (сообщества), биогеоценоза.

Биоценозом (сообществом организмов) называется пространственно ограниченная ассоциация взаимодействующих растений и животных, в которой доминируют определенные виды или физический фактор. Предметом экологии, таким образом, являются физиология и поведение отдельных организмов в естественных условиях обитания (аутоэкология), рождаемость, смертность, миграции, внутривидовые отношения (динамика популяций), межвидовые отношения, потоки энергии и круговороты веществ (син-экология). К основным методам экологии относятся полевые наблюдения, эксперименты в природных условиях, моделирование процессов и ситуаций, встречающихся в популяциях и биоценозах, с помощью вычислительной техники.

 

Среда — это вся совокупность элементов, которые действуют на особь в месте ее обитания. Элемент среды, способный оказывать прямое влияние на живой организм хотя бы на одной из стадий индивидуального развития, называется экологическим фактором.

В соответствии с распространенной и удобной классификацией экологические факторы делят на биотические и абиотические, хотя указанное деление до некоторой степени условно. Абиотический фактор температура может, например, регулироваться изменением состояния популяции организмов. Так, при снижении температуры воздуха ниже 13°С интенсифицируется двигательная активность пчел, что повышает температуру в улье до 25—30°С.

 

Учитывая социальную сущность человека, проявляющуюся в его активном отношении к природе, целесообразно выделение также антропогенных экологических факторов. По мере роста народонаселения и технической вооруженности человечества удельный вес антропогенных экологических факторов неуклонно возрастает.

 

Согласно другой классификации различают первичные и вторичные периодические и непериодические экологические факторы. С действием первичных факторов жизнь столкнулась на ранних стадиях эволюции. К ним относятся температура, изменение положения Земли по отношению к Солнцу. Благодаря им в эволюции возникла суточная, сезонная, годичная периодичность многих биологических процессов. Вторичные периодические факторы являются производными первичных факторов. Например, уровень влажности зависит от температуры, поэтому в холодных областях планеты атмосфера содержит меньше водяных паров. Непериодические факторы действуют на организм или популяцию эпизодически, внезапно. К ним относят стихийные силы природы — извержение вулкана, ураган, удар молнии, наводнение, а также хищник, настигающий жертву, и охотник, поражающий цель. Благодаря многообразию экологических факторов наблюдается закономерное расселение видов по планете. Колебания интенсивности их действия проявляются в исчезновении некоторых видов с определенных территорий, изменении плотности популяций, показателей рождаемости, смертности. Под влиянием экологических факторов в эволюции сложились такие адаптивные модификации, как зимняя или летняя спячка, диапауза.

 

Любая особь, популяция, сообщество испытывают одновременное воздействие многих факторов, но лишь некоторые из них являются жизненно важными. Такие факторы называются лимитирующими, и их отсутствие или наличие концентрации ниже и выше критических уровней делает невозможным освоение среды организмами определенного вида.

 

Наиболее широко используется классификация экологических факторов по их происхождению и характеру действия:

I. Абиотические факторы:

а) климатические — свет, тепло, воздух (его состав и движение), влага (включая осадки в разных формах, влажность воздуха) и т. д.;

б) эдафические (или почвенно-грунтовые) — физические (гранулометрический состав, водопроницаемость) и химические (рН почв, содержание в них элементов минерального питания, макро- и микроэлементов и т.д.) свойства почв;

в) топографические (или орографические) — условия рельефа.

II. Биотические факторы:

а) фитогенные — прямое и косвенное воздействие растений-сообитателей;

б) зоогенные — прямое и косвенное влияние животных (поедание, вытаптывание, деятельность землероев, опыление, распространение плодов и семян);

в) прокариотогенные факторы — влияние бактерий и сине-зелёных водорослей (отрицательное

воздействие фитопатогенных бактерий, положительное воздействие свободноживущих и симбиотически связанных азотфиксирующих бактерий, актиномицетов и цианей);

г) микогенные факторы — отрицательное воздействие паразитических и фитопатогенных грибов; положительное воздействие грибов при образовании микоризы.

Специфические формы воздействия человека на растительный покров, их направленность, масштабы позволяют выделять и антропогенные факторы.

 

III. Антропогенные факторы, связанные с многосторонними формами сельскохозяйственной деятельности человека (выпас, сенокошение), его промышленной деятельности (выбросы газов в атмосферу, строительство, добыча полезных ископаемых, транспортные коммуникации и трубопроводы), с освоением космоса и рекреационной деятельностью.

В эту простейшую классификацию укладываются далеко не все, а только главные экологические факторы. Есть и другие, менее существенные для жизни растения (атмосферное электричество, магнитное поле Земли, ионизирующее излучение и др.).

138. Экология человека. Общая характеристика среды обитания людей.

В настоящее время термином «экология человека» обозначают комплекс полностью еще не очерченных вопросов, касающихся взаи­модействия человека с окружающей средой. Главной особенностью экологии человека как самостоятельной области науки служит ее междисциплинарный характер, так как в ней сходятся социологические, философские, географические, естественно-научные, медикобиологические проблемы. Экология человека изучает закономерности возникновения, существования и развития антропоэкологических си­стем, которые представляют собой сообщество людей, находящееся в динамической взаимосвязи со средой и удовлетворяющее благодаря этому свои потребности.

Среда обитания человека представляет собой переплетение взаи­модействующих естественных и антропогенных экологических факто­ров, набор которых различается в разных природно-географических и экономических регионах планеты. В таких условиях необходим единый интегральный критерий качества среды с точки зрения ее пригодности для обитания человека. Согласно Уставу Всемирной организации здравоохранения, принятому в 19б8 г., этим критерием служит состо­ яние здоровья населения. В исследованиях по экологии человека термин «здоровье» используют в широком смысле как показатель полного физического и душевного благополучия.

Главная линия развития экологии человека в настоящее время нацелена на решение проблем управления средой, выработку путей рационального природопользования, оптимизации условий жизни лю­ дей в различных антропоэкологических системах.

139. Пищевые цепи, экологическая пирамида. Поток энергии. Биогеоценоз. Антропоценоз. Роль В.Н. Сукачева в изучении биогеоценоза

Биогеоценоз — сложный природный комплекс живых существ, находящихся во взаимной зависимости от неорганической среды и взаимодействующих с ней материально-энергетическими связями. По своей сущности это динамическая, уравновешенная, взаимосвязанная и стойкая во времени система, которая является результатом длительной и глубокой адаптации составных компонентов.

 

Биогеоценоз и экосистема — понятия сходные, но не тождественные. В обоих случаях — это взаимодействующие совокупности живых организмов и среды, но экосистема — понятие безразмерное. Муравейник, болото, горный хребет, биосфера в целом, кабина космического корабля — это все экосистемы. Биогеоценоз — это экосистема, границы которой определены фитоценозами. Иными словами, биогеоценоз - частный случай, определенный ранг экосистемы.

Биогеоценоз — не простая совокупность живых организмов, которые существуют самостоятельно, и других естественных тел, а особая, согласованно организованная форма существования организмов и окружающей среды, диалектическое единство всех составных частей. Биогеоценозы земного шара образуют биогеоценотический покров (биогеосферу, витасферу), который изучает биогеоценология. Основателем этой науки был выдающийся советский ученый В. Н. Сукачев. Совокупность всех биогеоценозов (экосистем) нашей планеты создает гигантскую глобальную экосистему, называемую биосферой. Биогеоценозы могут сформироваться на любом участке земной поверхности, сухопутном и водном. Биогеоценозы могут быть степными, болотными, луговыми и т. д. Большое значение в функционировании биосферы имеют гидробиоценозы. Земная поверхность, занятая культурными растениями — посевами или плантациями — представляет собой агрофитоценозы.

 

В структуре биогеоценоза всегда можно выделить четыре звена:

1. Абиотическое окружение, т. е. весь комплекс факторов неживой природы, из которой биоценоз черпает средства жизни и куда выделяет продукты обмена.

2. Комплекс живых растений, обеспечивающий органическим веществом (следовательно и энергией) все живущее здесь население. Это первичные продуценты, или образователи, среди которых есть хемосинтезирующие организмы.

3. Комплекс всевозможных организмов, живущих за счет питательных веществ, созданных продуцентами. Это консументы (потребители), образующие вторичную продукцию.

4. Комплекс организмов, разлагающих органическиесоединения до минимального состояния. Это — редуценты, или деструкторы, представленные микроорганизмами — бактериями, грибами, простейшими.

 

Перенос веществ и заключенной в них энергии от автотрофов к гетеротрофам, происходящий в результате поедания одними организмами других, называется пищевой цепью.

 

Экологические пирамиды - графические модели (как правило в виде треугольников), отражающие число особей (пирамида чисел), количество их биомассы (пирамида биомасс) или заключенной в них энергии (пирамида энергии) на каждом трофическом уровне и указывающие на понижении всех показателей с повышением трофического уровня                   

140. Пути воздействия человека на природу. Экологический кризис.

Человек как антропогенный фактор оказывает огромное влияние на природу.

Изменения среды в результате воздействия антропогенных факторов:

1) изменение структуры земной поверхности;

2) изменение состава атмосферы;

3) изменение круговорота веществ;

4) изменение качественного и количественного состава флоры и фауны;

5) парниковый эффект; 6) шумовое загрязнение; 7) военные действия.

Нерациональная деятельность человека привела к нарушениям всех компонентов биосферы.

 

Атмосфера

Основные источники загрязнения – автомобили и промышленные предприятия. Ежегодно в атмосферу выбрасывается 200 млн тонн угарного и углекислого газа, 150 млн тонн оксидов серы, 50 млн тонн оксидов азота. Кроме того, в атмосферу выбрасывается большое количество мелкодисперсных частиц, образующих так называемый атмосферный аэрозоль. За счет сжигания угля в атмосферу поступают ртуть, мышьяк, свинец, кадмий в количествах, превышающих их вовлечение в круговорот веществ. В воздух поднимается большое количество пыли в экологически грязных районах, которая задерживает 20–50 % солнечного света. Повышение концентрации углекислого газа в атмосфере, возросшее за последние 100 лет на 10 %, препятствует тепловому излучению в космическое пространство, вызывая парниковый эффект.

Гидросфера

Основной причиной загрязнения водного бассейна является сброс неочищенных сточных вод промышленных и коммунальных предприятий, а также сельскохозяйственных угодий. Смыв в реки минеральных удобрений и ядохимикатов служит причиной ухудшения качества питьевой воды и гибели многих видов водных животных. Возрастает уровень загрязненности Мирового океана с речным стоком, атмосферными осадками, добычей нефти на океанском шельфе. В воду попадает огромное количество свинца, нефти и нефтепродуктов, бытовых отходов, пестицидов.

Литосфера

Плодородный слой почвы формируется длительное время, а благодаря выращиванию сельскохозяйственных культур из почвы ежегодно изымаются десятки миллионов тонн калия, фосфора и азота – основных элементов питания растений. Истощения почвы не происходит, если вносятся органические и минеральные удобрения. Если же не проводится подкормка растений и не соблюдается севооборот, то плодородный слой сокращается до минимума. Неблагоприятное воздействие оказывает и искусственное орошение почв, так как чаще всего происходит заболачивание или засоление поверхностного слоя почвы. В числе антропогенных изменений почвы большое значение имеет эрозия – разрушение и снос верхнего плодородного слоя почвы.

Трактор К-700 за один сезон превращает в пыль слой почвы, на образование которого требуется

5 лет. Существует ветровая и водная эрозия. Водная эрозия наиболее разрушительна, развивается при неправильной обработке земли.

 

 

Экологический кризис

Экологический кризис — это нарушение взаимосвязей внутри экосистемы или необратимые явления в биосфере, вызванные деятельностью человека. По степени угрозы для жизни человека и развития общества различают неблагоприятную экологическую ситуацию, экологическое бедствие и экологическую катастрофу. Среди причин истощения, загрязнения и разрушения природной среды, исходящих от антропогенной деятельности человека можно выделить объективные и субъективные. К объективным можно отнести следующие:

• 1. Предельные способности земной природы к самоочищению и саморегуляции.

• 2. Физическая ограниченность земельной территории в рамках одной планеты.

• 3. Безотходность производства в природе и отходность человеческого производства.

• 4. Неполное познание и использование человеком законов развития природы.

К субъективным причинам экологического кризиса относятся:

• 1. Недостатки организационно-правовой и экономической деятельности государства по охране окружающей среды.

• 2. Дефекты экологического воспитания и образования.

• 3. Экологическое невежество — нежелание изучать законы взаимосвязи человека и окружающей среды.

• 4. Экологический нигилизм — нежелание руководствоваться этими законами, пренебрежительное отношение к данным законам.

 

До настоящего времени в обществе не сложилось единого взгляда на то, какова же истинная экологическая ситуация на планете Земля. Существуют 3 мнения:

• мы уже находимся в экологической катастрофе;

• мы вступаем в глобальный экологический кризис;

• есть лишь отдельные (локальные) места экологического неблагополучия.

Разница заключается в том, что кризис - это обратимое состояние, в котором человек выступает активно действующей стороной. Катастрофа - необратимое явление, человек не может изменить ситуацию.