Основы экологии

Основы экологии

Основы экологии

Экология возникла как отрасль биологической науки. С ее задачами и историей развития вы познакомились в младших классах. Теперь мы рассмотрим процессы развития современной экологии.

На современном этапе развития общества экология представляет собой сложную, комплексную науку.

Цели и задачи ее не ограничиваются изучением основ естественно-математических и социально-гуманитарных наук, сфера деятельности данной науки значительно расширилась.

В настоящее время экология превратилась в комплексную науку, охватывающую многие области наук. Изменились объект исследования, выполняемая функция, сущность и характер экологии в зависимости от задач изучения. 

Вы убедились в сложности структуры современной экологии. Теперь рассмотрим причины, которые повлияли на ее развитие.

Завершив этапы формирования в XX в., экология вышла на уровень многоотраслевой науки. Ее основные предпосылки — это развитие новых направлений науки в связи с увеличением численности населения на Земле, научно-техническим прогрессом (НТП) и освоением космоса.

Экологическое образование и воспитание получили развитие в 1970 г. с принятием программы «Человек и биосфера» (ЮНЕСКО), разработанной ООН. Впервые была подготовлена международная программа об охране природных ресурсов и их рациональном использовании.

В 1971 г. в Швейцарии открылась Европейская конференция, посвященная проблемам окружающей среды и охраны природы.

В 1972 г. в Стокгольме состоялась конференция по охране окружающей среды и вопросам экологического образования.

В 1977 г. в Тбилиси организации ЮНЕСКО и ЮНЕП под эгидой ООН утвердили глобальный стратегический план, приняв свыше 40 решений по экологическому образованию.

У разных народов мира существуют своеобразные взгляды и сложившиеся традиции на использование и охрану природных ресурсов. Если, например, в Индии «священными» считаются коровы, то у других народов — лебеди, аисты. Вообще у тюркоязычных народов, в том числе и у казахского, дикие животные всегда считались священными.

Образ жизни казахского народа был связан с природой. Природа — среда обитания и существования человека.

Существуют различные методы экологических исследований: полевой, лабораторный и опытно-экспериментальный. Полевой метод исследования проводится в полевых условиях. Объектами исследований могут быть особи, популяции, вид и их природные сообщества.

Для экологической характеристики любой группы популяций используются методы физиологии, биохимии, анатомии, систематики, биологии, географии.

Поэтому эколог должен быть квалифицированным специалистом, освоившим все научно-теоретические основы и методы исследований естественных наук.

Экология значительно расширила сферу своих исследований и в настоящее время рассматривает закономерности экосистемы в тесной связи с географией и деятельностью человека. Отсюда возникают общие геоэкологические закономерности на уровне биосферы.

Основу географических закономерностей составляют рельеф, единство (целостность) биосферы, сохранение равновесия в природе, зональность и азональность, полярная асимметрия и обмен веществ.

Из существующих ныне на Земле более 2 млн. живых организмов 1,5 млн. относятся к животным, а остальная часть — к растениям.

Эти цифры говорят о многообразии живых организмов. На Земле еще немало неизведанных мест и не известных науке видов. А флора и фауна морей и океанов еще изучается.

Для каждого вида характерна определенная среда обитания. Только в определенной среде обитает вид, размножается и процветает.

Если вид вынужден изменить среду обитания, то нарушаются и исчезают определенные свойства жизнедеятельности организма.

Факторы среды — это совокупность природных компонентов и условий среды, прямо или косвенно влияющих на организмы. Факторы среды вам известны еще из биологии и географии. Теперь мы познакомимся с механизмом, закономерностями и адаптацией организмов и формами приспособления.

Факторам среды свойственны интенсивность и уровень воздействия. Существуют три уровня воздействия факторов — это минимум, максимум и оптимум.

Температура. К абиотическим факторам среды относятся влажность, свет, лучистая энергия, воздух и его состав и другие неживые природные компоненты. Температура — экологический фактор.

По температуре тела все живые организмы делятся на пойкило-термные (с изменяющейся температурой тела в зависимости от температуры среды) и гомойотермные (организмы с постоянной температурой тела).

Вам уже известны автотрофный и гетеротрофный типы питания организмов. Теперь мы остановимся на экологической роли этих организмов в природе. Сначала обратим внимание на их цепи питания.

 1. Продуценты (лат. producentis — «производящий, создающий») — автотрофы, т. е. из неорганических веществ они образуют органическое вещество. Эти продукты являются пищей для всех остальных организмов. К ним относятся водоросли, покрытосеменные и голосеменные растения, а также хемосинтетические бактерии.

← Предыдущая Следующая → 1 2

  • Электронный учебник по биологии © 2020

Источник: https://bioslogos.ru/biologia/osnovi-ecologii

Тема № 6 Основы экологии. Источники загрязнения окружающей среды

Основы экологии

Общие понятия об экологии, экосистемах, экологических факторах и загрязнениях окружающей среды.

Как самостоятельная наука экология сформировалась в XX столетии, хотя факты, составляющие ее содержание, привлекали внимание человека с давних времен. В современном виде экология охватывает чрезвычайно широкий круг вопросов и тесно переплетается с целым рядом смежных наук: биологией, геологией, физикой, химией, генетикой и др.

Экология— это наука об отношениях растительных и животных организмов или их сообществ между собой и с окружающей средой.

Термин «экология», образованный из двух греческих слов: ойкос — дом, жилище, родина и логос — наука, был предложен немецким биологом Э. Геккелем в 1869 г. и обозначает буквально «изучение собственного дома», или «наука о местообитании».

Экология тесно связана с другими биологическими науками — зоологией и ботаникой. В период становления этих наук основное внимание исследователей было сосредоточено на систематике и строении живых организмов.

Но уже в первых сочинениях по флоре описание каждого вида растения стало сопровождаться указанием мест его произрастания. В ходе исследований фауны ученые также пришли к выводу, что образ жизни животного и среда его обитания взаимосвязаны.

Очевидно то, что большинство сведений из этих областей одновременно является предметом изучения экологии.

Экологические факторы
Среду обитания организмов характеризуют условия и ресурсы.

Понятие «условия среды» в экологии заменяют и определяют понятием «экологические факторы». Экологические факторы оказывают определяющее влияние на жизнедеятельность и географическое распростра

нение живых организмов.

Экологический фактор — это любой нерасчленяемый далее элемент окружающей среды, способный оказывать прямое либо косвенное воздействие на живой организм хотя бы на протяжении одного из этапов его индивидуального развития, или, другими словами, то из условий среды, на воздействие которого организм отвечает приспособительными реакциями.
Экологические факторы весьма разнообразны как по своей природе, так и по воздействию на живые организмы. Их можно условно подразделить на три основные группы:

  • абиотические,
  • биотические
  • антропогенные.

Абиотические факторы — это факторы, связанные с воздействием на организмы неживой природы, то есть климатические факторы (температура, свет, влажность, давление и др.); физические свойства почвы и воды; орографические факторы (условия рельефа).

Абиотические факторы влияют на организм непосредственно, как, например, свет или тепло, или опосредованно — как рельеф, который обусловливает степень действия прямых факторов: освещенности, влажности, силы ветра и др.

Биотические факторы связаны с совокупным влиянием одних организмов на другие.

К этой группе относятся особенности питания тех или иных организмов и вытекающие из этого различные формы взаимодействия видов и особей между собой (хищничество, конкуренция, паразитизм и др.).

Биотические взаимоотношения имеют чрезвычайно сложный характер. Они тоже могут оказывать и прямое, и косвенное влияние.

Антропогенные факторы — это все те формы деятельности человека, которые либо опосредованно воздействуют на организмы, изменяя естественную (природную) среда, а значит, и условия обитания живых организмов, либо непосредственно влияют на отдельные виды животных и растений.

Антропогенные факторы, по сути дела, тоже являются биотическими, так как своим происхождением они обязаны человеку — существу биологическому. Однако эти факторы стали выделять в особую группу по причине их многообразия и специфичности.

Одни и те же экологические факторы воздействуют на различные живые организмы по-разному, и потому степень их важности для тех или иных видов неодинакова.

Загрязнения окружающей среды бывают физические и химические. К физическим (энергетическим) загрязнениям относятся шум, вибрация,электромагнитные поля, ионизирующие излучения радиоактивных веществ, тепловое излучение, возникающее в результате антропогенной деятельности.

Продолжающееся увеличение количества и разнообразие новых промышленных предприятий, химических производств, различных транспортных средств, химизация сельского хозяйства приводят к нарастающему загрязнению окружающей среды всевозможными химическими веществами (ксенобиотиками), попадающими в нее с газообразными, жидкими и твердыми выбросами и отходами.

Создавшаяся на сегодняшний день экологическая обстановка является чрезвычайной и опасной. В настоящее время ежегодные выбросы промышленных предприятий и транспорта России составляют около 25 млн. т. В настоящее время на территории страны находятся более 24 тыс.

предприятий, загрязняющих окружающую среду. По официальным данным, более 65 млн. человек, проживающих в 187 городах, подвержены воздействию загрязняющих веществ, средние годовые концентрации которых превышают предельно допустимые нормы.

Каждый десятый город России имеет высокий уровень загрязнения природных сред.

Значительное загрязнение атмосферы в них вызывают стационарные источники. Большая часть загрязняющих веществ приходится на газообразные и жидкие вещества и значительно меньшая часть — на твердые примеси. Суммарный выброс вредных газообразных веществ в атмосферу значительно увеличивают транспортные средства.

Доля автомобильного транспорта в общем объеме выбросов составляет в среднем по Российской Федерации 35–40%, а в крупных городах доходит до 80–90%. Выделяемые автотранспортом выхлопные газы содержат более 200 вредных веществ и соединений. Наиболее известными загрязнителями атмосферного воздуха являются оксид углерода, оксид и диоксид азота, альдегиды, углеводороды, свинец и др.

Некоторые загрязнители воздуха обладают канцерогенными свойствами (бензпирен).

Соблюдение требований по охране окружающей

природной среды

Атмосферный воздух — один из важнейших компонентов среды обитания.

Главными источниками загрязнения атмосферы являются тепловые электростанции и теплоцентрали, сжигающие органическое топливо; автотранспорт; черная и цветная металлургия; машиностроение; химическое производство; добыча и переработка минерального сырья; открытые источники (добычи сельскохозяйственного производства, строительства).

В современных условиях в атмосферу попадает более 400 млн. т частиц золы, сажи, пыли и разного рода отходов и строительных материалов.

Кроме приведенных выше веществ в атмосферу выбрасываются и другие, более токсичные вещества: пары минеральных кислот (серной, хромовой и др.), органические растворители и т. п.

В настоящее время насчитывается более 500 вредных веществ, загрязняющих атмосферу.

Источники выбросов загрязняющих веществ в атфосферу
ПримесиОсновные источникиСредняя концентрация в воздухе мг/м3
ЕствественныеАнгропогенные
ПыльВулканические извержения, пылевые бури, лесные пожарыСжигание топлива в промышленных и бытовых условияхв городах 0,04 — 0,4
Диоксид серыВулканические извержения, окисление серы и сульфатов, рассеянных в мореСжигание топлива в промышленных и бытовых установкахв городах до 1,0
Оксиды азотаЛесные пожарыПромышленность, автотранспорт, теплоэлектростанцииВ районах с развитой промышленностью до 0,2
Оксиды углеродаЛесные пожары, природный метанАвтотранспорт, испарение нефтепродуктовВ районах с развитой промышленностью до 0,3
Летучие углеводородыЛесные пожары, природный метанАвтотранспорт, испарение нефтепродуктовВ районах с развитой промышленностью до 0,3
Полициклические ароматические углеводородыАвтотранспорт, химические и нефтеперерабатывающие заводыВ районах с развитой промышленностью до 0,01

Многие отрасли энергетики и промышленности образуют не только максимальное количество вредных выбросов, но и создают экологически неблагоприятные условия для проживания жителей как крупных, так и среднего размера городов. Выбросы токсичных веществ приводят, как правило, к повышению текущих концентраций веществ над предельно допустимыми концентрациями (ПДК).

ПДК вредных веществ в атмосферном воздухе населенных мест — это максимальные концентрации, отнесенные к определенному периоду осреднения (30 минут, 24 часа, 1 месяц, 1 год) и не оказывающие при регламентированной вероятности их появления ни прямого, ни косвенного вредного воздействия на организм человека, включая отдаленные последствия для настоящего и последующих поколений, не снижающие работоспособности человека и не ухудшающие его самочувствия.

                                     Загрязнение гидросферы

Вода, как и воздух, является жизненно необходимым источником для всех известных организмов. Россия относится к странам, наиболее обеспеченным водой. Однако состояние ее водоемов нельзя назвать удовлетворительным. Антропогенная деятельность приводит к загрязнению как поверхностных, так и подземных источников воды.

Основными источниками загрязнения гидросферы являются сбрасываемые сточные воды, образующиеся в процессе эксплуатации энергетических, промышленных, химических, медицинских, оборонных, жилищно-коммунальных и других предприятий и объектов; захоронение радиоактивных отходов в контейнерах и емкостях, которые через определенный период времени теряют герметичность; аварии и катастрофы, происходящие на суше и в водных пространствах; атмосферный воздух, загрязненный различными веществами и другие.

Поверхностные источники питьевой воды ежегодно и все в большей степени подвергаются загрязнению ксенобиотиками разной природы, поэтому снабжение населения питьевой водой из поверхностных источников представляет все большую опасность. Около 50% россиян вынуждены использовать для питья воду, которая не соответствует санитарно-гигиеническим требованиям по ряду показателей. Качество воды 75% водных объектов России не отвечает нормативным требованиям.

В гидросферу ежегодно сбрасывают более 600 млрд. т энергетических, промышленных, бытовых и другого рода сточных вод. В водные пространства попадают более 20–30 млн. т нефти и продуктов ее переработки, фенолы, легкоокисляемые органические вещества, соединения меди и цинка.

Загрязнению водных источников также способствует нерациональное ведение сельского хозяйства. Остатки удобрений и ядохимикатов, вымываемые из почвы, попадают в водоемы и загрязняют их.

Многие загрязнители гидросферы способны вступать в химические реакции и образовывать более вредоносные комплексы.

Загрязнение воды обусловливает подавление функций экосистем, замедляет естественные процессы биологической очистки пресных вод, а также способствует изменению химического состава пищи и организма человека.

Источник: https://mchsnik.ru/articles/2186-tema-6-osnovy-ekologii-istochniki-zagrjaznenija-okruzhayuschei-sredy.html

Основы экологии (стр. 1 из 5)

Основы экологии

1. Задачи, методы экологии как науки

Экология (от греч. oikos – дом, жилище, logos – знание, учение) – это наука, изучающая условия существования живых организмов и взаимосвязи между организмами и средой, в которой они обитают. Термин «экология» предложил немецкий биолог Эрнест Геккель в 1866 г. Под экологией он понимал сумму знаний, относящихся к природе.

Основной частью экологии, ее фундаментом является общая экология, которая изучает общие закономерности взаимоотношений любых живых организмов и среды.

Предметом изучения общей экологии являются объекты организменного, популяционно-видового, биоценотического и биосферного уровней организации в их взаимодействии с окружающей средой.

В связи с этим выделяют следующие основные разделы экологии:

♦ экология организмов (аутэкология), которая изучает индивидуальные связи отдельной особи или групп особей одного вида с окружающей средой;

♦ экология популяций (демэкология), в задачи которой входит изучение структуры, динамики популяций отдельных видов (механизмы регуляции численности организмов, оптимальная плотность, допустимые нормы их изъятия и др.);

♦ экология сообществ, или биоценология (синэкология), которая изучает взаимоотношения популяций, сообществ и экосистем со средой, структуру и механизмы функционирования биогеоценозов.

Кроме того, экология классифицируется по конкретным объектам и средам исследования. Например, выделяют экологию растений, животных, экологию микроорганизмов. В структуре современной экологии выделяют следующие направления:

♦ глобальная экология (основным объектом изучения является биосфера как глобальная экосистема);

♦ экология человека (рассматривается взаимодействие человека как биосоциального существа с окружающей средой);

♦ социальная экология (изучаются взаимоотношения в системе «человеческое общество – природа»);

♦ урбоэкология (экология города), наука о взаимодействии человека и окружающей городской среды;

♦ прикладная экология (инженерная, медицинская, агроэкология, строительная и др.).

В последние годы сформировалось новое направление – экологическая безопасность – это состояние защищенности природной среды и жизненно важных интересов человека от возможного негативного воздействия хозяйственной и иной деятельности, чрезвычайных ситуаций природного и техногенного характера, их последствий (Закон «Об охране окружающей среды»).

Таким образом, экология как наука основана на разных разделах биологии (физиологии, генетике, биофизике, зоологии, ботанике и др.

) и связана с другими науками (например, с физикой, химией, географией, психологией, педагогикой, правом).

Только на основе интеграции этих дисциплин возможно преодолеть технократическую парадигму мышления, выработать новый тип экологического сознания, мышление, коренным образом меняющее поведение людей по отношению к природе.

Исходя из приведенных выше направлений следует, что задачи экологии многообразны:

1. Исследование влияния среды на строение, жизнедеятельность и поведение организмов.

2. Исследование закономерностей организации жизни, в том числе в связи с антропогенными воздействиями на природные системы.

3. Изучение экологических механизмов адаптации к среде.

4. Исследование процессов, протекающих в биосфере, с целью поддержания ее устойчивости.

5. Создание научной основы рациональной эксплуатации природных ресурсов, прогнозирование изменений природы под влиянием деятельности человека и управления процессами, протекающими в биосфере.

6. Прогнозирование и оценка возможных отрицательных последствий в природной среде под влиянием деятельности человека.

7. Оптимизация экономических, правовых, социальных и иных решений для обеспечения экологически безопасного, устойчивого развития.

8. Восстановление нарушенных природных систем, сохранение эталонных участков биосферы.

9. Формирование экологического мировоззрения, развитие экологического сознания и культуры у людей всех возрастов и профессий.

10. Создание новых технологий, основанных на понимании экологических возможностей данного региона, его специфичности.

Экология использует широкий набор методов исследования. Методы экологических исследований – это пути и способы изучения экологических явлений, которые подразделяются на полевые и лабораторные (Пономарева И. Н. Экология. – М., 2001).

Полевые способы предполагают изучение экологических явлений в природной среде. Они помогают установить взаимосвязи организмов, видов и сообществ со средой, выяснить общую картину развития и жизнедеятельности биосистем. Полевые методы, в свою очередь, подразделяются:

♦ на маршрутные (прямое наблюдение, оценка состояния, измерение, описание, составление схем, карт);

♦ на стационарные (длительное наблюдение за объектами, замеры, описание, инструментальный отчет);

♦ на описательные (первоначальное знакомство с объектом, применяется при регистрации основных особенностей изучаемых объектов, прямом наблюдении, картировании, инвентаризации);

♦ на экспериментальные (опыт, эксперимент, количественная оценка, химические методы анализа и др.), мониторинг (наблюдение, оценка и прогноз состояния природной среды).

Лабораторные методы используются при проведении работ в лабораторных условиях, но пересекаются с методами полевых исследований. Особое внимание в экологии отводится методу моделирования.

Моделирование – метод опосредованного практического и теоретического оперирования объектом, когда исследуется не сам интересующий объект непосредственно, а вспомогательная, искусственная или естественная система (модель), соответствующая свойствам реального объекта. Любая модель всегда упрощена, отражает общую суть процесса.

Мониторинг окружающей среды – комплексная система наблюдений за состоянием окружающей среды, оценки и прогноза изменений состояния окружающей среды под воздействием природных и антропогенных факторов. В процессе проведения мониторинга ставятся следующие цели:

♦ количественная и качественная оценка состояния воздуха, поверхностных вод, почвенного покрова, флоры и фауны, а также постоянный контроль стоков и выбросов на промышленных предприятиях;

♦ составление прогноза о состоянии окружающей среды и возможных его изменениях;

♦ наблюдение за происходящими в окружающей природной среде физическими, химическими, биологическими процессами, за уровнем загрязнения атмосферного воздуха, почв, водных объектов, последствиями его влияния на растительный и животный мир;

♦ обеспечение заинтересованных организаций и населения текущей и экстренной информацией об изменениях в окружающей природной среде, а также предупреждение и прогнозирование ее состояния.

В зависимости от степени выраженности антропогенного воздействия различают мониторинг фоновый и импактный.

Фоновый (базовый) мониторинг – слежение за природными явлениями и процессами, протекающими в естественной обстановке, без антропогенного влияния. Импактный мониторинг – слежение за антропогенными воздействиями в особо опасных зонах.

В зависимости от масштабов наблюдения различают мониторинг глобальный, региональный и локальный.

Глобальный мониторинг – слежение за развитием общемировых биосферных процессов и явлений; региональный мониторинг – слежение за природными и антропогенными процессами и явлениями в пределах какого-то региона; локальный – мониторинг в пределах небольшой территории.

В рамках программы ЮНЕП (программа ООН по проблемам окружающей среды) в 1973–1974 гг. были разработаны основные положения функционирования Глобальной системы мониторинга окружающей среды, основная задача которой – предоставление информации, необходимой для защиты здоровья, благополучия, безопасности и свободы людей и управления окружающей средой и ее ресурсами.

Таким образом, экология является мировоззренческой, синтетической областью знаний, интегрирующей естественнонаучные и гуманитарные знания. Стратегической задачей экологии является развитие теории взаимодействия природы и общества на основе нового взгляда, рассматривающего человеческое общество как неотъемлемую часть биосферы.

2. Среды жизни, экологические факторы

Все разнообразие природных условий, которое встречается на Земле, называют средой жизни. Из среды организмы получают все необходимое для жизни и в нее выделяют продукты своего обмена веществ. На нашей планете живые организмы освоили четыре среды жизни: водную, наземно-воздушную, почвенную и организменную.

Организмы ведут свое существование в одной или нескольких средах жизни. Первой средой обитания на Земле стала вода. Затем живые организмы освоили наземно-воздушную среду, создали и заселили почву. Организменную среду освоили паразиты и симбионты (табл.1).

Таким образом, своеобразие условий каждой среды жизни обусловило своеобразие живых организмов, свойственное разным средам.

У всех организмов в процессе эволюции выработались специфические, морфологические, физиологические, поведенческие и другие приспособления к обитанию в своей среде.

Все среды жизни, обеспечивая необходимыми условиями живущие в них организмы, постоянно претерпевают существенные изменения от жизнедеятельности этих организмов.

Влияние среды на организмы обычно оценивают через отдельные факторы. Под экологическими факторами понимается любой элемент или условие среды, на которые организмы реагируют приспособительными реакциями или адаптациями. Каждая из сред обитания отличается особенностями воздействия экологических факторов.

Все многообразие экологических факторов подразделяют на три группы – абиотические, биотические и антропогенные. Абиотические факторы – компоненты неживой природы. К ним относят: климатические (свет, температура, влажность, ветер, давление и др.), геологические (землетрясения, извержения вулканов, движение ледников, радиоактивное излучение и др.

), эдафические или почвенные (плотность, структура, состав почвы), гидрологические (вода, течение, соленость, давление) и другие. Биотические факторы – факторы живой природы. В зависимости от воздействующего организма биотические факторы делят на фитогенные (влияние растений), зоогенные (животных), микробогенные (микроорганизмы), микогенные (грибы).

Влияние биотических факторов вызывает рядприспособительных реакций со стороны растений и животных. Антропогенные факторы – факторы человеческой деятельности. Человек вызывает серьезные изменения в биогеоценозах. При этом изменения, производимые им, создают для одних видов благоприятные условия развития, а для других – неблагоприятные.

В результате между видами возникают новые численные отношения, перестраиваются пищевые цепи, появляются приспособления, необходимые для существования организмов в измененной среде.

Источник: https://mirznanii.com/a/328322/osnovy-ekologii

Актуальность науки

Экология проникает во все сферы человеческой жизни – от локальных проблем в хозяйственной жизни фермера, до глобальных проблем в масштабах всей планеты. Отсюда следует необходимость в принятии законов, которые регулируют всю деятельность человека в рамках экологической безопасности.

Экологическая наука является не только одной из наук, которые объединяют знания всех естественных наук, но и той наукой, которая создает своеобразный мост между природой и обществом, между науками естественными и социальными. Экология развивается все больше и начинает охватывать самые разнообразные области изучения. В последнее время появляется все больше наук на стыке экологии с другими науками.

Поскольку в рамках одной науки невозможно решить все проблемы, накапливаемые в системе «общество-природа», на помощь приходит экология, как наука, которая может обобщить несколько наук сразу, выявить проблему и решить ее, применяя знания из самых разных областей различных наук – от социальных, до технических.

Таким образом, можно смело заявить, что экологическая наука, изначально являясь лишь одним из разделов биологии, стала наукой междисциплинарного масштаба и совместила в себе знания из разнообразных сфер знания и человеческой жизни. Наука экология имеет философский подтекст, влияя на мировоззренческое поведение людей.

Методы экологических исследований

Экология, являясь очень обширной наукой, использует большое разнообразие различных методов исследования, которые позволяют получить наиболее полную информацию о природных системах.

Методы экологических исследований:

  • наблюдение
  • эксперимент
  • учет численности популяции
  • метод моделирования

Все эти методы, используемые в совокупности, позволяют составить наиболее полное представление об изучаемом объекте.

Замечание 1

Современная экология изучает человека как неотъемлемую часть биосферы.

Цели современной экологии

Одной из самых главных целей экологии является гармонизация отношений природы и общества. Дело в том, что техническая революция привела к весьма плачевному состоянию окружающей среды. Экологи по всему миру давно бьют тревогу, создавая все новые и новые проекты по спасению мира от экологической катастрофы.

Замечание 2

Цель экологии – вывести человечество из экологического кризиса и обеспечить безопасное развитие общества.

Чтобы достичь этой цели, человечеству необходимо решить множество задач, основные их которых:

  • разработка теорий и методов оценивания устойчивости экологических систем на всех уровнях;
  • исследование механизмов регуляции численности популяций и биотического разнообразия, роли флоры и фауны как регулятора устойчивости биосферы;
  • изучение и создание прогнозов изменений биосферы под влиянием естественных и антропогенных факторов;
  • оценка состояния и динамики природных ресурсов и экологических последствий их потребления;
  • разработка методов управления качеством окружающей среды;
  • формирование понимания проблем биосферы и экологическая культура общества.

Нужно понимать, что биосфера – это устойчивая и стройная система, в которой каждый элемент – бесценен и, несомненно, важен.

Экологические системы складывались на протяжении многих тысячелетий, они проходили эволюционный путь в совокупности и изъятие одного элемента повлечет нарушение других элементов экосистемы.

Поэтому основной задачей экологии в глобальном масштабе является формирование экологического сознания у населения.

Источник: https://spravochnick.ru/ekologiya/osnovy_ekologii/

Основы экологии. Экологические факторы

Основы экологии

Экология – наука о закономерностях взаимоотношений организмов (популяций, видов, сообществ) между собой и со средой обитания. Данный термин был впервые предложен немецким биологом Эрнстом Геккелем в 1869 г.

Как самостоятельная наука она выделилась в начале XX века наряду с физиологией, генетикой и другими. Область приложения экологии – это организмы, популяции и сообщества. Экология рассматривает их как живой компонент системы, которую называют экосистемой.

В экологии понятия популяции – сообщества и экосистемы имеют четкие определения.

Популяция (с точки зрения экологии) – это группа особей одного вида, занимающая определенную территорию и, обычно, в той или иной степени изолированная от других сходных групп.

Сообщество – это любая группа организмов различных видов, обитающих на одной площади и взаимодействующих друг с другом посредством трофических (пищевых) или пространственных связей.

Экосистема – это сообщество организмов с окружающей их средой, взаимодействующих между собой и образующих экологическую единицу.

Все экосистемы Земли объединяются в биосферу или экосферу. Понятно, что совершенно невозможно охватить исследованиями всю биосферу Земли. Поэтому точкой приложения экологии является экосистема. Однако, экосистема, как видно из определений состоит из популяций, отдельных организмов и всех факторов неживой природы. Исходя из этого возможно несколько различных подходов в изучении экосистем.

Экосистемный подход.При экосистемном подходе экологом изучаются поток энергии и круговорот веществ в экосистеме. Наибольший интерес в данном случае представляют собой взаимоотношения организмов между собой и с окружающей средой. Этот подход позволяет объяснить сложную структуру взаимосвязей в экосистеме и дать рекомендации по рациональному природопользованию.

Изучение сообществ. При этом подходе подробно изучается видовой состав сообществ и факторы, ограничивающие распространение конкретных видов. В данном случае исследуются четко различимые биотические единицы (луг, лес, болото и т.д.).
Популяционный подход.

Точкой приложения данного подхода, как явствует из названия, является популяция.
Изучение местообитаний. В данном случае изучается относительно однородный участок среды, где живет данный организм.

Отдельно, как самостоятельное направление исследований он обычно не применяется, но дает необходимый материал для понимания экосистемы в целом.

Следует отметить, что все перечисленные выше подходы в идеале должны применяться в комплексе, но в настоящий момент это практически невозможно из-за значительных масштабов исследуемых объектов и ограниченности количества полевых исследователей.

Экология как наука использует разнообразные методы исследования, позволяющие получить объективную информацию о функционировании природных систем.

Методы экологических исследований:

  • наблюдение
  • эксперимент
  • учет численности популяции
  • метод моделирования

Некоторые задачи современной экологии:

искусственная регуляция численности видовизучение взаимоотношения организмов, популяций, видов между собойизучение закономерностей действия факторов неживой природы на организмрешение проблемы охраны природысоздание эффективной агротехники выращивания сельскохозяйственных культур

изучение проявлений борьбы за существование в популяциях

Каждый организм в процессе своей жизни испытывает воздействие разнообразных экологических факторов. Все факторы, воздействующие на организм можно разделить на три группы: абиотические, биотические и антропогенные. В современной экологии выделяют три группы факторов:

Факторы неживой природы (абиотические): температура, свет, влажность, концентрация солей, давление, осадки, рельеф, движение воздушных масс.

Абиотические факторы, как явствует из названия, не относятся к факторам живой природы.

Их можно также разбить на отдельные группы: эдафические (почвенные), климатические, топографические и другие физические факторы (огонь, морские и речные течения, волны, приливы и отливы).

Эдафические факторы. Почвой называют слои вещества, лежащие поверх горных пород земной коры. Эта структура имеет важное значение для жизни растений. В эдафическом факторе определяющими для жизни являются структура почвы и ее химический состав. Структура почвы влияет на содержание в ней воды и воздуха.

Наиболее бедными в плане плодородия являются песчаные и глинистые почвы, так как в песчаных почвах низкое содержание воды, а в глинистых – воздуха. Химический состав почвы зависит от минерального содержимого (горная порода, на которой образовалась данная почва) и органического вещества.

От химического состава почвы зависит, какие растения будут на ней произрастать, так как различные виды растений имеют различные потребности к минеральному питанию.

Климатические факторы. Главными климатическими факторами любой экосистемы являются свет, температура, влажность и ветер. Свет играет множественную роль в экосистемах; некоторые процессы, проходящие в экосистемах помощью света, перечислены ниже.

Основным источником тепла является солнечное излучение. Его интенсивность зависит от времени года, географической широты, солнечной активности. Кроме того, источником тепла могут быть водные источники, нагретые теплом Земли (геотермальные источники).

Однако, они играют роль на очень незначительных участках земной поверхности.

Представители каждой группы организмов могут существовать в узком диапазоне температур, к которому приспособлен их метаболизм и структура. Отклонения отданного диапазона приводят к выработке защитных приспособлений либо к миграциям.

В смысле температурной комфортности водная среда является более оптимальной, чем воздушная, так как теплоемкость воды выше и колебания температуры незначительные. Влажность является одним из основных лимитирующих (ограничивающих) факторов в экосистемах.

Дело в том, что вода является основным неорганическим веществом любой клетки и играет значительную роль в любой экосистеме.

По способности переносить недостаток воды в почве растения можно разделить на ксерофиты (имеют высокую выносливость), мезофиты (со средней выносливостью) и гидрофиты (приспособлены к избытку воды). Животные также имеют различные механизмы для сохранения воды в организме. Атмосферные явления являют важной составляющей любой экосистемы.

Казалось бы такие незначительные факторы, как дождь, ветер или давление могут иметь решающее значение на распределение организмов в экосистеме. Приведем несколько примеров. Ветер на открытой местности может вызывать изменения растительности (особенно древесной).

Вспомните хотя бы деревья открытых пространств севера: классический пример с карельской березой, которая на родине имеет искривленный ствол и низкий рост для того, чтобы противостоять натиску ветра. Изменения давления, как климатический фактор также оказывает воздействие на организмы.

Достаточно проследить приспособления, которые вырабатываются у организмов высокогорных зон. Ведь, как известно, с уменьшением давления уменьшается парциальное давление кислорода.

Проще говоря, животные при дыхании испытывают недостаток кислорода и вынуждены вырабатывать приспособления для борьбы с ним (учащенное дыхание и сердцебиение, увеличение объема легких). У растений с понижением давления возрастает транспирация, поэтому они вынуждены вырабатывать приспособления для сохранения воды в организме.

Процессы, протекающие в экосистемах с участием солнечной радиации (света):

Фотосинтез. На процесс фотосинтеза расходуется около 5 % из падающего на растения света. Фотосинтез является начальным процессом для пищевой цепи, так как с его помощью образуется первичное органическое вещество.
Транспирация. Около 75 % солнечной энергии, попадающей на растение, расходуется на испарение воды.

Фотопериодизм. Периодические колебания продолжительности освещенности важны для «информирования» организмов о смене времени года.
Движение. Фототропизм у растений необходим для обеспечения оптимальной освещенности. Фототаксис у животных и одноклеточных растений необходим для поиска оптимального места обитания.

Зрение у животных. Это один из самых главных органов чувств.Синтез витамина D у человека осуществляется под действием света.Разрушительное действие. В зонах с повышенной солнечной радиацией необходима выработка приспособлений, обеспечивающих защиту от избыточного воздействия солнечной радиации.

Приспособления к недостаточной влажности у растений и животных:

Уменьшения потери воды

Листья превращаются в иглы или колючки (кактусы и хвойные деревья). Толстая восковая кутикула (листья большинства ксерофитов, насекомые). Выделение азота в виде мочевой кислоты (насекомые, птицы). Дыхательные отверстия прикрыты клапанами (многие насекомые).

Увеличение поглощения воды

Обширная поверхностная корневая система (однодольные растения) или глубоко проникающие корни (эдельвейс). Прорывание ходов к воде (термиты).

Запасание воды

В клеточных стенках (кактусы). В специализированном мочевом пузыре (пустынная лягушка). В виде жира (пустынная крыса, верблюд).

«Уклонение» от проблемы

Переживание неблагоприятных условий в виде семян (однолетние растения), в виде луковиц или клубней (некоторые лилейные). Летняя спячка в слизистом коконе (дождевые черви, двоякодышащие рыбы).

Факторы живой природы (биотические):

  • влияние организмов или популяций одного вида друг на друга
  • взаимодействие особей или популяций разных видов

Биотические факторы – это факторы, связанные с взаимным влиянием организмов друг на друга. Ниже мы приводим несколько возможных взаимоотношений между организмами с небольшой расшифровкой. К биотическим факторам относятся взаимодействия типа:

Хищник – жертва. Под эти взаимоотношения подходят не только взаимоотношения между плотоядными животными и их жертвами; недавняя «жертва» сама становится хищником, поедая растения. На каждом из этих уровней организм вынужден вырабатывать приспособления, позволяющие выжить и в то же время не умереть от голода.

Примеров таких приспособлений множество: защитные образования у растений (колючки, шипы, ядовитые вещества, плотная кутикула…); у травоядных – хороший слух и обоняние, способность к быстрому бегу, различные маскирующие приспособления; у хищников – мощные челюсти и когти, хорошо развитые слух и обоняние (хищники из отряда собачьих) или зрение (хищные птицы).

Паразит – хозяин. Этим типов взаимоотношений занимается целая наука, называемая паразитологией. Ввиду этого мы не будем подробно останавливаться на этом типе взаимоотношений. Отметим только, что такой тип взаимоотношений достаточно распространен в природе и в любой экосистеме паразитические организмы играют одну из ведущих ролей.

Пищевой конкурент – пищевой конкурент. При таком биотическом воздействии не наблюдается открытого уничтожения одних организмов другими, однако, при питании одной и той же пищей преимущество получают те организмы, которые лучше приспособлены к ее поиску и добыче.

Территориальный конкурент – территориальный конкурент. Как и при взаимодействии, отмеченном выше, организмы обычно не вступают в открытую борьбу друге другом, а предпочтение получают организмы, наиболее приспособленные к данному месту обитания.

Факторы, связанные с воздействием человека на природу (антропогенные):

  • прямое воздействие человека на организмы и популяции, экологические системы
  • воздействие человека на среду обитания различных видов

Антропогенные факторы. Данная группа факторов относится ко всякого рода воздействиям на экосистемы человека. Ввиду того, что человек единственное живое существо на Земле, которое способно к радикальному изменению любой экосистемы, антропогенные факторы являются почти всегда решающими.

Антропогенное воздействие на все экосистемы Земли огромно. Трудно даже оценить масштабы такого воздействия.

И даже если в какую-то экосистему никогда не ступала нога человека, можно с уверенностью говорить, что данная экосистема подвергается воздействию антропогенных факторов, так как все экосистемы связаны в единую систему, называемую биосфера

В заключение хотелось бы отметить, что любой организм в любой экосистеме ощущает на себе постоянный пресс всех факторов. Воздействие биотических и антропогенных факторов может быть непосредственным и опосредованным.

Непосредственное воздействие проявляется весьма редко, лишь в случаях прямого контакта между организмами или между организмами и человеком. Такой тип воздействия характерен полностью для абиотических факторов.

Опосредованное воздействие на большинство организмов и экосистем оказывает человек, так как любое крупное воздействие на какую-либо экосистему неминуемо влечет за собой изменение соседних экосистем и это воздействие распространяется далее по цепи. Приведем пример. Вырубка дубов в пойме реки Припять на территории Беларуси привела к уничтожению лесной экосистемы.

Но на этом изменения не закончились. На смену дубам приходит быстро развивающееся дерево ольха. Однако, ольха обладает совершенно другим водным балансом в сравнении с дубом и территория постепенно заболачивается.

Вокруг заболоченной территории начинают процветать гидрофильные виды, Вот так уничтожение всего одного вида организмов повлекло за собой коренное изменение экосистемы и соседних экосистем.

Конкретный фактор среды может воздействовать на организм с той или иной интенсивностью. В этой связи очень важно понять, что такое ограничивающий фактор.

Интенсивность действия фактора среды на организм:

  • Оптимальная (благоприятная) – быстрый рост, активное размножение, увеличение численности в популяции.
  • Максимальная и минимальная (неблагоприятная) – торможение процесса роста, прекращение размножения, общее угнетение организма, гибель.

Действия ограничивающего фактора выходят за пределы максимальных и минимальных пределов выносливости вида.

Ограничивающий фактор:

  • В воде – концентрация кислорода
  • В пустыне – недостаток влаги
  • В тундре – недостаток тепла

Источник: http://ebiology.ru/osnovy-ekologii-ekologicheskie-faktory/

Refy-free
Добавить комментарий