Главная страница 1страница 2 ... страница 7страница 8
скачать файл



Э К О Л О Г И Я

1. ВВЕДЕНИЕ

1.1. Экология как наука. История экологии


Область знаний, касающаяся взаимоотношений живых тел и различного рода их объединений с неживым и живым окружением имеет более чем 2000-летнюю историю. Но, только в середине XIX в. эта область знаний, благодаря трудам К.Ф.Рулье и Э.Геккеля, приобрела статус самостоятельной науки. Из предлагавшихся для нее названий - "экономика природы", "зообиология", "зооэтика", "экология" - в научной литературе закрепилось только последнее. В своих работах, опубликованных в 1866 и 1868 гг. Эрнст Геккель так определяет новую науку: "Под экологией мы понимаем сумму знаний, относящихся к экономике природы: изучение всей совокупности взаимоотношений животного с окружающей его средой, как органической, так и неорганической, и прежде всего - его дружественных или враждебных отношений с теми животными и растениями, с которыми он прямо или косвенно вступает в контакт. Одним словом, экология - это изучение всех сложных взаимоотношений, которые Дарвин называет условиями, порождающими борьбу за существование" (Э.Геккель. Всеобщая морфология организмов. 1866. - Цит. по: Р.Риклефс. Основы общей экологии. 1979. С.10), или экология - "это познание экономики природы, одновременное исследование всех взаимоотношений живого с органическими и неорганическими компонентами природы, включая непременно неантагонистические и антагонистические взаимоотношения животных и растений, контактирующих друг с другом. Одним словом, экология - это наука, изучающая все сложные взаимосвязи и взаимоотношения в природе, рассматриваемые Дарвином как условия борьбы за существование" (там же. - Цит. по: И.Н.Пономарева. Общая экология. 1994. С.3), или "Под экологией мы понимаем общую науку об отношениях организмов к окружающей среде, куда мы относим в широком смысле все условия существования. Они частично органической, частично неорганической природы; но как те, так и другие ... имеют большое значение для организмов, так как они принуждают приспосабливаться к себе" (Э.Геккель. Естественная история миротворения. 1868. - Цит. по: Н.М.Чернова, А.М.Былова. Экология. 1981. С.3).

Буквальное значение термина "экология": oikos - жилище, местообитание, убежище + logos - наука, то есть наука о местообитании, или по Э.Геккелю - наука о домашнем быте организмов.

Становление экологии связано с именами виднейших естествоиспытателей. В схематически кратком виде ее предысторию можно представить следующим:

IV-III вв. до н.э. Эмпедокл, Теофраст, Аристотель: Описание растений и животных в их среде обитания, с особенностями и повадками.

XVI-XIX вв. А.Цезальпино, Дж.Рей, Ж.Турнефор, К. Линней, А.Реомюр, Л.Трамбле, Ж.Бюффон, С.П.Крашенинников, П.С.Паллас, И.Г.Гмелин, Г.В.Стеллер, И.И.Лепехин и др.: описание видов, изучение их многообразия и закономерностей распространения. Важнейшие обобщения: среда является фактором, определяющим распространение организмов и развитие их жизненных форм. К.Бернар, Г.Гельм-Гольц, И.М.Сеченов, К.Людвиг, Ю.Либих, Ж.Б.Буссенго, А.Гумбольдт, А.Ф.Миддендорф, А.Н.Бекетов и др.: изучение общеорганизменных процессов у растений и животных. Важнейшие обобщения: внутриорганизменные процессы связаны с внешними воздействиями. М.Шлейден, Т.Шванн, К.Бэр, Э.Страсбургер, В.Флеминг и др.: формулировка клеточной теории и изучение механизмов развития. Важнейшие обобщения: среда детерминирует индивидуальное развитие организмов. Ж.Бюффон, Ж.Б.Ламарк, Ж.Сент-Илер, Ж.Кювье, Ч.Дарвин и др.: обоснование устойчивости и исторического развития организмов. Важнейшие обобщения: среда является фактором исторического развития организмов; живые организмы трансформируют среду своего обитания. К.Ф.Рулье (1846, 1858), Э.Геккель (1866, 1868, 1869) - обоснование и выделение новой естественной науки - экологии.

В первой половине XX в. происходило оформление основных научных "экологических школ" (по направлениям):

Россия: Москва: Алехин В.В. - ритмика сообществ организмов; Формозов А.Н., Северцов С.А., Наумов Н.П. - зооэкология. Ленинград (Санкт-Петербург): Сукачев В.Н. - сукцессии биогеоценозов; Кашкаров Д.Н. - эколого-фаунистические исследования. Казань: Коржинский С.И., Гордагин А.Я. - фитоценология (геоботаника).

Англия: А.Тэнсли - учение об экосистемах; Ч.Элтон - популяционная экология.

Германия: В.Тишлер - сельскохозяйственная экология.

США: Ф.Клементс - смена фитоценозов; А.Лотка, Л.Линдеман - трофико-энергетическое направление в изучении экосистем.

Дания: Х.Раункиер - фитоценология.

Строго говоря, почти любое биологическое исследование на организменном и надорганизменном уровнях содержит в себе экологический аспект. Именно поэтому экология выделяется из биологии и до недавнего времени считалась одной из биологических наук, частной по отношению к самой биологии. В этом ракурсе сформулировано и одно из определений экологии, приведенное в Биологическом энциклопедическом словаре (1989): Экология - биологическая наука, изучающая организацию и функционирование надорганизменных систем различных уровней: популяций; биоценозов (сообществ); биогеоценозов (экосистем) и биосферы.


1.2. Предмет экологии и система экологических наук


В настоящее время, когда экология приобрела междисциплинарный характер, ее зачастую выводят за рамки биологии. Существующие современные определения экологии отличаются, прежде всего, по предмету науки, а следовательно - и методам, используемым для изучения предмета. Можно выделить 4 узловых определения: - экология (биоэкология) - часть биологии, изучающая живое тело в его отношениях с окружающей средой; - экология (средология = энвироника) - это комплексная наука, исследующая среду обитания, как условие существования живого тела; - экология (общая экология = экософия) - дисциплина, изучающая общие законы функционирования экосистем различного иерархического уровня; - экология (собственно экология) - наука о структуре и функционировании экосистем (не живых систем вообще).

Современную всеобщую, или "большую", или глобальную экологию, или мегаэкологию, или панэкологию определяют как научное направление, рассматривающее некую значимую для центрального члена анализа (субъекта, живого объекта) совокупность природных и отчасти социальных (для человека) явлений и процессов с точки зрения интересов этого центрального субъекта или объекта. Такое "широкое" определение охватывает новые ветви экологической науки, формирующие систему экологических дисциплин и частных наук, представленную на схеме 1 в крайне упрощенном виде. Надо сказать, что как деление экологии, так и названия ее новых подразделений не являются общепринятыми.

Известную трудность представляет соотнесение экологии с биологией и географией. Причиной тому - неопределенность предмета названных наук. Для биологии: или жизнь как явление, или живая система, или живое вещество. Для географии: или Земля как планета, космическое тело со специфическим проявлением жизни, или Земля как неживое тело, на котором возникает и развивается живое вещество. Соответственно, неживое вещество Земли с его свойствами порождает живое вещество и образует его внешнюю среду, а возникающие на этой основе отношения представляют содержательную сторону "геоэкологии" или неживое и живое вещество - основные элементы одной живой системы-биосферы и предметом экологии является система с ее элементами, каждый из которых может быть рассмотрен то ли в рамках "геоэкологии", то ли в рамках "биоэкологии", или же взаимодействия между элементами системы, где живое вещество играет роль активного центрального элемента, представляют сущность жизни как явления и тогда экология приобретает биологический аспект, вплоть до полного отождествления с биологией. Последнее служит основой "экоцентризма", что превращает экологию в мировоззренческую науку.

1.3. Методы экологии


Будучи одной из наук естественного цикла, экология использует общие для него теоретические и эмпирические методы: анализ и синтез, дедукцию и индукцию, наблюдение, сравнение (включая измерение) и эксперимент (включая моделирование). Эмпирические методы подразделяются на "полевые" и "лабораторные", соответственно тому, проводятся ли они в условиях, приближенных к естественным или в условиях, контролируемых исследователем. И те и другие могут предполагать использование инструментария: измерительного и аналитического оборудования, устройств для фиксации, снятия и обработки данных. Эмпирические данные могут быть использованы лишь после их теоретической обработки, то есть после включения в логическую конструкцию: гипотезу, теорию, концепцию.

Цели эмпирических исследований непосредственно или опосредованно связаны с практической деятельностью человека и состоянием среды его обитания. Это могут быть: выяснение закономерностей, объяснение явления, описание ситуации, прогноз ситуации, практические рекомендации.

В последнее время особую важность приобрели планомерные, поддающиеся эффективному анализу экологические исследования, складывающиеся в мониторинг - систему долгосрочных наблюдений, оценки, контроля и прогноза состояния и изменения объектов. Мониторинг принято делить на фоновый, глобальный, региональный и импактный (в особо опасных зонах и местах). По способам ведения различают космический, авиационный и наземный мониторинг. В систематизации и анализе накапливаемых данных особое значение имеют компьютерные технологии.

1.4. Живые и неживые системы

1.4.1. Общие сведения


Поскольку предметом экологии являются структура и динамика окружения любого произвольно выбранного объекта в живой системе и взаимодействие объекта с этим его окружением, следует, прежде всего, охарактеризовать живую систему.

Системой принято называть множество тел или иных объектов, связанных общим энергетическим процессом в единое целое, взаимодействующих и взаимоопределяющих положение и состояние друг друга и всего множества. Верной будет и противоположная (в написании) формулировка: система - это целое, состоящее из частей-элементов, находящихся в движении, взаимодействующих и взаимоопределяющих положение и состояние друг друга и всего целого. Реально существуют только открытые системы, способные обмениваться с неотъемлемой от них внешней средой (система и среда - соэлементы системы более емкого уровня) материей, энергией и информацией. Собственно система и ее внешняя среда - есть результат дифференцировки, разделения целого на противоположные комплементарные части не существующие одна без другой.

Принимая, что живые и неживые системы лишь различные состояния материальных систем и ориентируясь на "широкое" определение жизни как явления (Жизнь - есть расширенное воспроизводство информации в материальных системах), выделим наиболее существенные характеристики живых систем, разновидностью которых является Биосфера.

1. В живых системах время имеет антиэнтропийную направленность, а в неживых системах направление течения времени совпадает с направлением роста энтропии.

2. Живые системы, в отличие от неживых, характеризуются устойчивым ростом информации. (Структурная и. - мера сложности, тепловая и. - мера работоспособности, собственно информация - мера порядка, организованности, определенности связей, отношений и взаимодействий.)

3. Каждый вид элементов в живых системах структурно и функционально комплементарен (дополнителен) к сумме остальных. В неживых системах элементы не обладают функциональностью. Строение и функция элемента взаимозависимы.

4. Живые системы целостны: для них характерны относительная завершенность строения (количественная корреляция частей в целом) и соответствующая функциональная определенность (качественная корреляция частей в целом).

5. Живые системы энергозависимы: потребление энергии на каждую усредненную единицу времени преобладает над выделением энергии. Отсроченное высвобождение энергии, сопровождающееся увеличением длительности ее удержания, лежит в основе поддержания устойчиво неравновесного состояния. Неживые системы характеризуются устойчиво равновесным состоянием. Внутренняя организация живых систем может быть представлена в виде сети накопителей, передатчиков и трансформаторов энергии.

6. Биосфера образована условно обособленными в пространстве и времени органическими телами и неживой внутренней средой (по отношению к конкретному телу - это внешняя среда), связанными в динамическое единство круговоротом вещества, потоком энергии и общностью информации.

1.4.2. Динамическое единство живого и неживого вещества


Как следует из характеристики биосферы, ее материальная основа, представленная прежде всего вещественными элементами, едина и для неживой и для живой составляющих. При этом, химические элементы, входящие в состав земной коры, гидросферы и атмосферы, в процессе круговой миграции образуют разнообразные соединения, временные сочетания которых, в свою очередь, образуют различные виды вещества: неживое неорганическое, неживое органическое, живое неорганическое и живое органическое. Следовательно, жизненные процессы определяются вещественным субстратом лишь отчасти. Именно поэтому между неживым и живым веществом нет резкой границы, хотя существует ряд критериев, комплекс которых позволяет охарактеризовать особенности живого вещества. Наиболее существенными из них можно считать следующие:

1. Живое вещество биосферы обладает огромной свободной энергией, что позволяет ей активно взаимодействовать с окружающей средой, изменяя ее и делая невозможным неизменное существование в ней.

2. В живом веществе (по сравнению с неживым) резко ускоряется протекание химических реакций, что объясняется действием органических катализаторов-ферментов.

3. Живое вещество способно к регулируемому произвольному движению: пассивному, создаваемому ростом и размножением живых тел, и активному, осуществляемому направленным перемещением живых тел.

4. В живом веществе полностью нарушена зеркальная симметрия малых органических молекул (Закон киральной чистоты).

5. Живое вещество представлено в биосфере условно дисперсными телами с размерами от 2,5 нм до 150 м.

6. Живое вещество в реальных условиях никогда не находится на Земле в морфологически чистой форме (в форме видовых популяций); оно всегда представлено смесями (комплексами популяций разных видов).

7. Живое вещество существует на Земле в форме непрерывного чередования поколений, непрерывно обновляясь и оказываясь генетически связанным с живым веществом всех прошлых геологических эпох (Принцип Ф.Реди: Все живое из живого).

В целом, живое вещество, как активный центральный элемент живой системы выполняет в биосфере следующие функции:

1. Энергетическую: поглощение и связывании солнечной (электромагнитной) энергии при фотосинтезе, а химической - при разложении энергонасыщенных веществ, передачу энергии по пищевой цепи разнородного живого вещества и высвобождение энергии во внешнюю среду.

2. Концентрационную: избирательное накопление определенных видов вещества для построения живых тел и удаляемых из них при химической регуляции.

3. Деструктивную: минерализацию отмирающего живого органического вещества, разложение неживого неорганического вещества и вовлечение образовавшихся веществ в биогенный круговорот.

4. Транспортную: перемещение вещества против силы тяжести и в горизонтальном направлении.

5. Средообразующую: преобразование физико-химических параметров среды.

6. Информационную: накопление, хранение, реорганизацию и передачу информации о структурных и динамических характеристиках биосферы.

Уже с момента своего обособления в протобиосфере, живое вещество прогрессивно дифференцируется на активные функциональные элементы - видовые формы (биологические виды).

Дифференцировка живого вещества на видовые функциональные формы позволяет сформировать мобильную структурную сеть, обеспечивающую многоканальное поэтапное движение отдельных порций вещества, обогащенного свободной энергией. Порционное направленное высвобождение энергии во внешнюю (для отдельных тел) среду является основой для реализации взаимодействий, связей и отношений, в которые вступают живые тела, реализуя системные функции.

Рассматривая иерархичность пространственно-временной организации этой активной составляющей биосферы, можно видеть следующую картину. Видовое вещество реализует определенную функцию или определенные функции в некотором объеме пространства с характерным набором базовых условий в течение длительного времени. Это вещество реально существует в виде относительно небольших (от нескольких нм до десятков м) тел условно конечных в пространстве и времени. Пространственно-временная дискретность живого вещества позволяет: образовывать мелкодисперсные гетерогенные смеси с большими "контактными поверхностями", обеспечивающими высокую интенсивность взаимодействия отдельных видовых форм; повторно (многократно) использовать вещество, включаемое в состав живых тел; приобретать функционально оправданные новообразования; реализовать диффузно-комплиментарный принцип организации.

Живые тела, имея или формируя в процессе роста и развития более или менее устойчивые морфо-функциональные типы, обеспечивают или течение материальных, энергетических и информационных процессов в конкретных локальных экосистемах, или непрерывность существования данной формы живого вещества. Соответственно, они обозначаются как ценотически активные или ценотически пассивные особи, части особей или их состояния. Разнокачественные особи (одного вида), существуя одновременно или выстраиваясь в характерную последовательность в пределах полного жизненного цикла, формируют специфический тип онтогенеза (индивидуального развития). Полный минимально необходимый набор таких разнокачественных особей, частей и состояний в пределах одного онтогенетического цикла составляют организм. Все множество организмов, входящих в локальную экосистему (элемент ландшафта с более или менее однородными параметрами), обозначаются понятием "популяция".

Базовые определения:

Вид (видовое живое вещество) - качественно обособленная форма живого вещества, выполняющая в биосфере определенную специфическую функцию и являющаяся единицей эволюционного процесса.

Популяция - способная к самовоспроизведению совокупность организмов одного вида, входящая в состав экосистемы некоторого уровня и реализующая здесь видоспецифичную функцию, то есть занимающая собственную экологическую нишу. Генофонды разных популяций одного вида отличаются устойчиво поддерживающимися частотами отдельных аллелей (состояний генов) или групп аллелей.

Организм - элементарная функциональная единица видового живого вещества; "полный набор" взаимодополнительных особей, частей особей и их состояний, образующих видоспецифичный онтогенетический тип. Организм потенциально способен к бесполому и половому способам воспроизводства.

Особь - ценотически активная или ценотически пассивная в течение всей индивидуальной жизни или с фазовой сменой активности морфологическая отдельность видового живого вещества. В отличие от организма, особь может не участвовать непосредственно в биогеоценотических вещественных, энергетических и информационных процессах и воспроизводиться половым способом.

Индивид - особь с характерными индивидуальными признаками.

Следует подчеркнуть, что диффузно-комплементарный принцип организации видового живого вещества исключает наличие четких границ между особью, организмом, популяцией и видом.


скачать файл


следующая страница >>
Смотрите также:
1 Экология как наука. История экологии
1045.23kb.
Это наука, изучающая взаимоотношения организмов между собой и с окружающей средой. В середине ХХ века экологию стали понимать как науку об экосистемах и биосфере
552.17kb.
1. Предметы, задачи, структура экологии как науки. Значение экологии
102.26kb.
1. история как наука
84.13kb.
Обзор новой литературы и периодики по экологии
59.42kb.
Всемирная история; Спорт; История России ч. I и II; Искусство в 3 ч
28.78kb.
Описание окружающей среды и проблемы экологии в сочинениях платона
339.27kb.
1. Экология – важнейшая наука современности
1074.66kb.
!Экология делится на три раздела – общая, социальная и прикладная
42.49kb.
1. Великие географические открытия и колонизация Нового света
24.52kb.
Базовый учебник Хронологическая таблица Глоссарий (в доработке) Тема История как наука Проблематика Понятие истории Объект истории Исторический факт
16359.64kb.
1. Понятие о церковно-исторической науке. Источники по истории Русской Церкви. Периодизация
3566.73kb.