Лекція №1 Вступна лекція: Екологія як наука Екологія мета, завдання, методи, основні терміни та визначення




Скачати 293,27 Kb.
Дата конвертації07.11.2016
Розмір293,27 Kb.



Лекція № 1

Вступна лекція: Екологія як наука

Екологія – мета, завдання, методи, основні терміни та визначення.

Історія суспільства і природи.

Еволюція взаємовідносин людини і природного середовища.

Причини екологічної кризи або порушення рівноваги в біосфері Землі.
“Люди загинуть від невміння користуватися силами природи та від незнання справжнього світу”

Напис на піраміді Хеопса.



Екологія (грец. “ойкос” – дім, житло та “логос” – вчення) наука, що вивчає взаємодію організмів та їх угруповань із середовищем існування. Як самостійна наука вона сформувалася наприкінці 19 століття. Термін “екологія” запровадив німецький біолог, послідовник Ч.Дарвіна Ернст Геккель у 1866 році. Його визначення: “ Екологія – це пізнання економіки природи, одночасне дослідження всіх взаємовідносин живого з органічними і неорганічними компонентами середовища”. Після Е. Геккеля в поняття екології вносилися різні смислові відтінки, які розширювали або звужували предмет екології. Спочатку цей термін використовувався тоді, коли йшлося про вивчення взаємозв’язків між рослинними та тваринними спільнотами, які склалися в процесі еволюції органічного світу та навколишнього середовища і які входять до складу стійких та організованих систем. Сучасна екологія вивчає не тільки закони функціонування природних і антропогенних систем, а й шукає оптимальні форми взаємовідносин природи та людини. Як наука екологія має науковий та прикладний аспекти.

Науковий аспект – пошук закономірностей розвитку природи та їх пояснення.

Прикладний аспект – це застосування зібраних знань для вирішення проблем, пов’язаних з навколишнім середовищем.

Історія становлення екології починається з Геракліта (~ 544/540 – 483 р.р. до н.е.), який стверджував про існування загального зв’язку в живій природі, підкреслюючи її рухомість і мінливість. Філософ Емпедокл (~ 490-430 р.р. до н.е.) із Агрігента висловив думку про еволюційний розвиток природи. Він вважав, що органічний світ пройшов довгий шлях розвитку, починаючи від самозародження найпростіших організмів і закінчуючи людиною. В результаті еволюції збереглися тільки найбільш життєздатні види.

Серед античних грецьких філософів і вчених Платон (428-347 р.р. до н.е.) вперше відобразив складність відношення природи і людини, хоча і природа і людина, на думку Платона, є результатом надприродних сил. Саме Платону належить теорія „золотого віку” людства - період, коли людина не втручалась в природу і отримувала від неї все в готовому вигляді. За Платоном, природа керується Богом, але поступово відходить від нього і людина починає втручатися в керування природою, що і є причиною виникнення катастроф.

В працях Аристотеля (384-322 р. до н.е.), який був учнем Платона, описано понад 500 видів тварин та особливості їх поведінки (перельоти птахів, міграція тварин, зимову сплячку деяких тварин тощо). Великого значення Аристотель приділяв взаємодії людини з природою. Він вважав, що як тваринний світ, так і людина постійно пристосовуються до навколишнього середовища і тому не можна ігнорувати природу з її законами.

Учень Аристотеля, „батько ботаніки” Теофаст (327-287 р.р. до н.е.) писав про вплив топографічних і географічних умов на рослинність і навпаки. Його працям притаманні типові екологічні підходи щодо впливу клімату і погоди на тривалість життя рослин.

Для мислителів античного світу притаманна була думка про те, що при взаємодії людини з природою гармонія досягається лише тоді, коли людина наслідує закони природи і не порушує їх. Вони не закликали людство не втручатися в природу, а лише наголошували на тому, що таке втручання повинно базуватися на законах природи.

На межі нашої ери, видатний мислитель Стародавнього Риму Тіт Лукрецій Кар (99/95 55 р.р. до н.е.) у творі „Про природу речей” писав, що „золотого віку” людства не було і не могло бути. Чим глибше в історію віків, тим більш безпомічними були люди проти природи. Злидні, холод і голод супроводжував людей на протязі їх життя.

На протязі періоду, від початку нашої ери і до епохи Відродження, включаючи Середньовіччя, основний внесок у вивчення природи вносить церква. Християнські теологи свідчать, що в монастирях створювалися заповідні території та ботанічні сади, в яких зберігалися рідкісні представники рослинного і тваринного світів.

В епоху Середньовіччя проблема взаємовідносин людини і природи розглядається багатьма мислителями. Одним із найвідоміших є твір Іоанна Скота Еріугени (810-877 р.р.) „Про розділення природи”. Він писав, що природа розвивається за своїми законами, які визначені Богом і ті, хто пізнають природні процеси, наближаються до Творця .

Саме в цей період починається зростання впливу людини на природне середовище. Розвиток алхімії, а згодом хімії, дає поштовх до створення перших хімічних виробництв і в результаті погіршення екологічного стану навколишнього середовища.

В епоху Відродження вивчення взаємодії людини і природи поступово відходить від теології. Леонардо да Вінчі, відомий вчений і митець цього періоду, наголошує про те, що людина і природа складають єдине ціле, проте, на відміну від природи, людина є дійовим началом і тому між ними йде постійна боротьба. Не зважаючи на активність людини, вона завжди програє в цій боротьбі.

В епоху Відродження і на початку періоду Нового часу в Росії, за часів правління Петра I, вперше вводяться заходи по охороні природи. Створюються лісові управління та система їх охорони, вперше в історії країни вводиться посада обервальдмайстера – лісового міністра. Видані на той час укази про охорону природи регламентують мисливство, забороняють хижацькі способи рибальства, передбачають охорону водойм. За порушення цих указів покарання були вкрай суворими, навіть до смертної кари.

Слід сказати, що в період Нового часу вивчення природи і ставлення до неї було неоднозначним. Цьому сприяли відкриття в природничих науках, зокрема у фізиці, хімії, біології. Так, Френсіс Бекон (1561-1626 р.р.) в своєму творі „Новий Органон” порівнював природу з книгою, яку необхідно правильно читати. Гармонізацію взаємовідносин між людиною і природою Ф. Бекон бачить у науково-технічному прогресі, який здатний змінити природу. На його думку людина повинна удосконалити природу.

Противником вчення Ф. Бекона про взаємовідносини людини і природи був відомий представник французького Просвітництва Жан-Жак Руссо (1712-1778 р.р.), який вважав, що в далекому минулому людство жило у повній гармонії з природою. Змістом праць Ж.-Ж. Руссо є повернення до життя на лоно природи у первісному його стані. Згодом виник навіть напрямок в екології, гаслом якого було „Назад до природи!”. В літературі цей напрямок отримав назву руссоїзму.

Автор першого еволюційного вчення Ж.-Б. Ламарк (1744-1829 р.р.) вважав, що вплив зовнішніх обставин – одна з найважливіших причин пристосувальних змін організмів, еволюції тварин і рослин.

На початок 19 століття людством було накопичено значний об’єм знань в природничих науках (відкриття законів фізики і хімії, явище фотосинтезу тощо), що дозволило ученим того часу зробити ті чи інші висновки і припущення щодо природних явищ і процесів. Так, Карл Лінней висловив думку про існування „економії” природи під якою він розумів „взаємозв’язки усіх природних тіл, на яких ґрунтується рівновага у природі”. Його спостереження хоча і мали екологічне підґрунтя, але він давав їм теологічне пояснення.

Значний внесок у вивчення природних явищ і процесів зробив французький дослідник Юстас Лібіх (1803-1873 р.р.). Він займався органічною хімією та вивченням впливу зовнішніх факторів на рослини. Саме Ю. Лібіхом сформульовано закон мінімуму.

Наступний етап у становленні екології пов’язаний з перемогою вчення Чарльза Дарвіна. У своїй праці „Походження видів шляхом природного відбору” (1859 р.) Ч. Дарвін зазначив, що вплив навколишнього середовища на живі організми і їх пристосувальні реакції є основними рушійними силами еволюції. Видатний російський вчений, прихильний „дарвінізму” В.В. Докучаєв (1846-1903 р.р.), засновник наукового ґрунтознавства, показав вплив ґрунтів, як зовнішніх чинників, на рослини і зворотній вплив рослин на процес ґрунтоутворення.



В.В.Докучаєв був викладачем мінералогії на фізико-математичному факультеті Петербурзького університету і мав великий вплив на становлення світогляду В.І.Вернадського.

У другій половині 19 століття змістом екологічних знань було в основному вивчення способу життя рослин і тварин та адаптації їх до кліматичних умов. В цій галузі ботанік Й.Варміг обгрунтував поняття про життєву форму (1895 р.), А.М.Бекетов (1825-1902 р.р.) виявив зв’язок особливостей морфологічної будови з географічним поширенням.

У 1877 році німецький гідробіолог К.Мебіус обгрунтував уявлення про біоценоз як закономірне поєднання організмів у певних умовах середовища. Праці російських учених С.І.Коржинського та Й.К.Пачоського сприяли відособленню вчення про рослинні угруповання в окрему галузь ботанічної екології. Визначальні положення вчення про ліс, як цілісну природну систему, розробили Г.Ф.Морозов та В.М.Сукачов.

Важливу роль у диференціації екологічної науки мав III Ботанічний конгрес, який відбувся у 1910 році в Брюсселі. На ньому було вирішено поділити екологію рослин на екологію особин (аутекологію) та екологію угруповань (синекологію). Цей поділ поширився також на екологію тварин та загальну екологію. З’явилися перші екологічні зведення – екологія тварин Ч.Адамса (1913 р.), угруповання наземних тварин В.Шелфорда (1913 р.), гідробіологія С.О.Зернова (1913 р.).

В 1913-1920 роках екологію почали викладати в університетах, були засновані екологічні журнали та організовані екологічні наукові товариства.

У 1938 році Д.М. Кашкаров опублікував перший підручник у Радянському Союзі з основ екології тварин. Біоценологічні основи паразитології розробляли В.О.Догель, Є.М.Павловський, В.М.Беклемішев. У 30-х роках 20 століття сформувалась нова галузь екологічної науки – популяційна екологія, основоположником якої є англійський учений Ч.Елтон. Подальшому розвитку популяційної екології сприяли роботи О.М.Сєверцева, С.С.Шварца, М.О.Наумова, Г.О.Вікторова та інші.



У 1935 році англійський учений А.Тенслі запровадив поняття екосистеми. Російський учений В.М. Сукачов обґрунтував уявлення про біогеоценоз (1942р.). Ці поняття відображають ідею про єдність сукупності організмів з абіотичним оточенням, про кругообіг речовин і перетворення енергії. Американський учений Р.Ліндеман запропонував основні методи розрахунку енергетичного балансу екологічних систем. Розвиток екосистемного аналізу сприяв відродженню на новій екологічній основі вчення про біосферу, основоположником якого є В.І.Вернадський. У цьому вченні відображена складність взаємозв’язків у навколишньому природному середовищі, показана єдність всього живого на Землі та роль живої речовини у формуванні зовнішнього виду планети. Біосфера постала як глобальна екосистема, стабільність і функціонування якої грунтується на екологічних законах. Вчення В.І.Вернадського про ноосферу стало беззаперечним свідченням нерозривності зв’язку людини з природним середовищем.

В.І. Вернадський народився 12 березня 1863 року у Петербурзі. Він навчався у Петербурзькому університеті, коли там викладали такі вчені як В.В. Докучаєв, Д.І. Менделєєв, М.П. Вагнер та інші. В.І. Вернадський багато зробив для відродження України, її культури і науки. Він був організатором і першим президентом Всеукраїнської академії наук, Національної бібліотеки України, Комісії по вивченню продуктивних сил України тощо. Всесвітню славу вченому принесли створені ним вчення про біосферу та ноосферу.

Вперше термін „біосфера” вжив австрійський геолог Е. Зюсс (1875 р.), але поширився він після видання у 1926 році праці В.І. Вернадського „Біосфера”. В.І. Вернадський був у числі перших, хто сприймав Землю як єдиний живий організм, в якому зовсім різні, на перший погляд, процеси у трьох зовнішніх сферах землі – літосфері, гідросфері, атмосфері – тісно пов’язані між собою. Узагальнюючи результати досліджень у галузі геології, палеонтології, біології та інших природничих наук, В.І. Вернадський дійшов висновку, що біосфера – це „стійка динамічна система, рівновага, що встановилася в основних своїх рисах ... з археозою й незмінно діє протягом 1,5-2 мільярдів років”. Він довів, що стійкість біосфери за цей час виявляється в сталості її загальної маси (близько 1019 т), маси живої речовини (1015 т), енергії, зв’язаної з живою речовиною (1018 ккал), і середнього хімічного складу всього живого. Стійкість біосфери В.І. Вернадський пов’язував з тією обставиною , що „функції життя в біосфері – біогеохімічні функції – незмінні протягом геологічного часу”. Всі функції живих організмів у біосфері (утворення газів, окисні і відновні процеси, концентрація хімічних елементів тощо) не можуть виконуватися організмами якогось одного виду, а лише їх комплексом. Звідси випливає важливе положення: біосфера Землі сформувалася з самого початку як складна система, з великою кількістю видів організмів, кожен з яких виконував свою роль у загальній системі. Без цього біосфери взагалі не могла б існувати. В.І. Вернадському належить відкриття такого закону біосфери, як: „Кількість живої речовини є планетною константою з часів архейської ери, тобто за весь геологічний час”. Хоча протягом цього періоду живий світ морфологічно змінився, але такі зміни помітно не вплинули ні на кількість живої речовини, ні на її середній валовий склад. На думку В.І. Вернадського це відбулося тому, що „в складі організованості біосфери відбулися в межах живої речовини лише перегрупування хімічних елементів, а не докорінні зміни їх складу й кількості”.

В.І. Вернадський особливо виділяє перетворювальний вплив на Землю однієї з форм життя – людини – через її розумну діяльність і передбачає швидке зростання глибини і масштабів цього впливу. В результаті антропогенної діяльності людини біосфера Землі докорінно перетворюється та стає, за визначенням В.І.Вернадського, ноосферою – „сферою розуму”, вона охопить все більшу частину Землі – від глибоких надр до найвищих шарів атмосфери.

Термін „ноосфера”(з грецької – сфера розуму) запровадив видатний французький філософ і природознавець П. Тейяр де Шарден. Наповнив його змістом і розвинув В.І. Вернадський. Зміст його концепції наступний: впливати на природу, змінювати біосферу слід особливо раціонально, думаючи не про сьогоднішні вигоди, а про майбутні наслідки. Обов’язковою умовою діяльності людини, за В.І. Вернадським, як і раніше, має залишатися сприятливий стан біосфери, адже людина, як і інші живі істоти на планеті, пристосовані лише до тих природних умов, до тих сполучень природних агентів, у яких вони виникли й живуть. В іншому середовищі, якісно відмінному від цього, люди жити не можуть. Біосфера, яка сформувалася еволюційно як складова частина космічної організації, має бути збережена. Саме в цьому полягає сенс ноосфери – не стихійне руйнівне втручання в природу, а науково обґрунтоване збереження на Землі умов для життя.

У 1944 році вийшла праця В.І. Вернадського „Декілька слів про ноосферу”, у якій він у концентрованому вигляді виклав своє бачення еволюційно-історичного процесу, перспектив майбуття людства як космічного феномену. Він визначив кілька загальних умов, які необхідні для створення ноосфери:

- людство має стати єдиним в економічному та інформаційному відношеннях;

- ноосфера – явище всепланетне, тому людство повинне прийти до цілковитої рівності рас, народів незалежно від кольору шкіри та інших відмінностей;

- ноосфера не може бути створена до припинення війн між народами.

Можна сказати, що ноосфера в просторі значною мірою перекривається біосферою, але не тотожна їй. Темпи розвитку ноосфери незрівнянно вищі від темпів змін біосфери.

У 50-80-х роках 20 століття американський учений Юджин Одум формує школу математичного моделювання в екології. Вважаючи на те, що кількість експериментів по вивченню процесів у природному середовищі є обмеженою, роль математичного моделювання в екології набуває надзвичайно важливого значення, що дозволяє прогнозувати динаміку змін основних параметрів екосистеми і біосфери в цілому.

Перший науковий сектор екологічних досліджень в Україні створений у 1930 році при Інституті зоології та ботаніки Харківського державного університету. Значний внесок у розробку проблем прикладної екології зробили учені з інститутів Національної академії наук України та Міністерства освіти і науки України.

Нині існує багато визначень екології. Це пояснюється тим, що екологічні проблеми в житті людства вийшли на перший план і ії розв’язанням почали займатися учені практично всіх наукових напрямків – біології, геології, географії, геофізики, фізики, хімії, математики, соціології, економіки тощо. Доречно навести визначення екології сучасними провідними ученими.



М.Реймерс (1992): “Сучасна екологія – новий розділ знань, наука про виживання в навколишньому середовищі, фундаментальна основа для природоохоронного знання…з суто біологічної науки екологія перетворилася в значний цикл знань, що включає в себе розділи географії, геології, хімії, фізики, соціології, теорії культури, економіки, навіть теології…”

Т.Акимова, В.Хаскін (1998): “Екологія – міждисциплінарна область знань про функціонування багаторівневих систем в природі і суспільстві у їх взаємозв’язках. Головні розділи сучасної екології: загальна, біоекологія, екологія людини, соціальна, прикладна екологія”.

Н.Воронков (1999): “Сучасну екологію можна розглядати як науку, яка вивчає взаємовідносини організмів, в тому числі людину, з середовищем, визначенням масштабів та допустимих меж впливу людського суспільства на середовище, можливостей зменшення цього впливу, або повної нейтралізації. В стратегічному плані – це наука про виживання людства та вихід його з екологічної кризи, що набула глобального масштабу”.

Ю.Одум (1975, 1980, 1986):

  1. “Екологія – це біологія навколишнього середовища”.

  2. “Екологія – міждисциплінарна область знань про будову та функціонування багаторівненвих систем в природі і суспільстві в їх взаємозв’язку”.

  3. “Сьогодні екологія сформувалася в принципово нову інтегральну дисципліну, яка поєднує фізичні та біологічні явища та створює міст між природничими та суспільними науками”.

М.Лемєшев (1998): “Для подолання кризи та успішного рішення екологічних проблем необхідно перейти до нової ідеології, до екологізації економіки тп виробництва…Необхідна нова система знань, яка була б побудована на єдиній теоретичній основі та виходила б за традиційні рамки біологічної екології”.

К.Петров (1997): “Екологія – не тількт система наук, а щось неосяжно більше – це світогляд. Учені всіх спеціальностей повинні внести свій вклад в розуміння нашого ойкоса”.

В.Данилов-Данильян (1998): “Екологія – більше ніж наукова дисципліна, вона являє собою проблемно орієнтовану систему наукових знань… Орієнтація на економіку – одна з важливіших задач як для теоретичної, так і для прикладної екології…”

К.Ситник (1997): “Екологія – недавно одна з біологічних наук… стала міждисциплінарною наукою, проблеми якої набули глобального характеру”.

Слід навести визначення екології фахівцями, які дотримуються дещо іншої точки зору на сутність і завдання сучасної екології.



Е.Гірусов та ін. (1998): “Соціальна екологія – область знань, яка вивчає людське суспільство в аспекті його сумісності з особливостями природного середовища. Прикладні області соціальної екології: екологія людини (медичні аспекти), інженерна екологія, урбоекологія, екологія промислової діяльності, екологія транспорту, геоекологія, хімічна екологія і т.д.”

М.Назарук (1999): “Екологія належить до молодих біологічних наук, коло зацікавлень яких лежить у вивченні біологічних явищ, пов’язаних із життям живих організмів”.

В.Крисаченко (1998): “…Найкраще визначити екологію як науку про взаємини біосистем з природним довкіллям…”

Існують і чисто біологічні визначення екології:



Екологія – дисципліна, що вивчає загальні закони функціонування екосистем різного рівня.

Екологія – наука, що вивчає людину як вид і суспільство в екосфері планети, її зв’язки з екологічними системами і засоби впливу на них.

Екологія – це біологія Землі.

Екологія – одна з біологічних наук, що вивчає живі системи у їх взаємозв’язках з довкіллям.

У розвинених країнах (США, Канада, країни Західної Європи) термін “екологія” вживається як суто біологічне поняття. Там, де йдеться про широке поняття сучасної екології, її прикладні аспекти, західні фахівці вживають терміни: “наука про довкілля”, “вплив людини на екоситеми”, “життя в навколишньому середовищі”, “система наук про довкілля”, “людина і екосистеми Землі” тощо.

Враховуючи наведені визначення та ставлення фахівців до проблем екології, можна дати узагальнене визначення (Г.О.Білявський та ін , 2002):

Екологія XXI ст. – комплекс наук про будову, функціонування, взаємозв’язки багатокомпонентних і багаторівневих систем у Природі і Суспільстві та засоби кореляції взаємного впливу техносфери і біосфери з метою збереження людства і біосфери”



Основний об’єкт досліджень - екосистеми планети всіх рівнів та їх елементи.

Основний предмет досліджень – взаємозв’язки між живими організмами, їх групами різних рангів, живою і неживою компонентами екосистем, а також особливості впливу природних і антропогенних чинників на функціонування екосистеми та біосфери в цілому, детальне вивчення природних, природно-антропогенних та антропогенних екосистем. Будь-яка зміна в природному середовищі є компетенцією екології.

Основні завдання сучасної екології – вивчення загального стану біосфери, умов і чинників його формування, причин і обсягів змін під впливом різних природних і антропогенних чинників, прогнозування динаміки стану екоситем і біосфери в цілому в часі і просторі, збереження здатності біосфери до саморегуляції і самовідновлення, створення наукової основи раціонального використання природних ресурсів тощо.

Сучасна екологія включає близько 90 напрямів і піднапрямів. Кожен із напрямів екологічних наук має свою специфіку, своє коло вирішуваних екологічних питань, свої методи і масштаби досліджень, але завдання одне: визначити характер і обсяг забруднень екосистем, ступінь їх небезпечності, можливості нейтралізації, шляхи екологізації виробництва тощо.

Для вивчення сучасного стану біосфери використовують матеріали стаціонарних та експедиційних досліджень. Дані про фізичні процеси в атмосфері отримують з метеорологічних спостережень, що охплюють всі райони планети. Постійно діючі метеорологічні станції включають в себе кліматичні станції та метеорологічні пости. На актинометричних станціях проводяться спостереження за сонячним, земним, атмосферним випромінюваннями та їх перетворенням. На аерологічних станціях вивчаються фізичні та динамічні процеси у верхніх шарах атмосфери, проводяться спостереження за атмосферним озоном, хімічним складом повітря. Дані про фізичний стан вод океану (температура, солоність, оптичні властивості) отримують на океанографічних станціях. Спостереження за біологічними компонентами біосфери в їх природному стані можна отримати лише у заповідниках, де ведеться нагляд за біомасою рослин і тварин, що дозволяє оцінити продуктивність організмів. Матеріали, отримані із штучних супутників Землі дають можливість отримати глобальну інформацію про стан біосфери (хмарність, радіаційний баланс, вологість, температуру поверхні океану, режиму збурення, гідрологічного режиму суходолу, стану рослинного покрову та ін. явищ).

Методологічну основу екології складають поєднання системного підходу, спостереження, експерименту, оцінки та моделювання. Методи в екології прийнято поділяти на такі групи:

- методи збору інформації;

- методи обробки інформації;

- методи інтерпретації отриманих результатів;

- методи прогнозування та математичного моделювання.

Кожний з цих методів є надзвичайно важливим, має свої складності і свої переваги.

Методи збору інформації – це спостереження, біоіндикація, експеримент та вимірювання параметрів стану довкілля. Всі ці методи різноманітні і базуються на комплексній системі спостереження за станом навколишнього середовища, яку називають моніторингом. Принципи моніторингу довкілля систематизовано Клименко М.О., Прищепа А.М., Вознюк Н.М. (2004 р., 2006 р.). Методи збору інформації повинні забезпечувати оперативність, достовірність і повноту первинної інформації про стан об’єктів спостереження. На цьому етапі екологічних досліджень слід дотримуватися двох основних принципів: принципу системності і принципу переважності.

Принцип системності полягає в тому, що в природі все взаємопов’язане і необхідно розглядати будь-яке явище як систему, на яку діють різні фактори. Для забезпечення системного підходу необхідна єдина методологія збору первинної інформації, всі стадії якої повинні бути стандартизовані.

Принцип переважності полягає в тому, що кількість визначальних параметрів навколишнього середовища повинна бути обмеженою, але вони повинні найбільш повно відображати реальний стан об’єктів спостереження і реакцію екосистем на вплив зовнішніх факторів.

Методи обробки інформації – обробку інформації проводять методами математичної статистики. Основна проблема полягає в тому, що серед показників стану об’єктів навколишнього середовища важко виявити екстремальні їх значення та важко визначити, наскільки ці показники виходять за межі природного коливання значень цих параметрів. Особливого значення при використанні цих методів набуває достовірність даних екологічної інформації про стан досліджуваних об’єктів.

Методи інтерпретації отриманих результатів – оцінка екологічного стану об’єктів навколишнього середовища проводиться шляхом порівняння реальних значень параметрів навколишнього середовища з певними нормами, тому правильний вибір норми екологічного стану досліджуваних об’єктів є надзвичайно важливим.

Методи прогнозування та математичного моделювання – при моделюванні важливо не тільки правильно вибрати модель, але і врахувати мінливість параметрів навколишнього середовища. Якщо моделювання перебігу процесів в тих чи інших середовищах є достатньо простим, наприклад, розсіювання забруднювальних речовин в повітрі чи у водному середовищі, то при моделюванні розвитку екосистем виникає ряд проблем, пов’язаних із їх складністю.

При моделюванні стану екосистем використовують концептуальну та математичну моделі.



Концептуальна модель складається з наукового опису системи, який супроводжується блок-схемою системи та принциповими закономірностями, які покладені в основу її опису.

Математична модель базується на сукупності певної кількості математичних рівнянь та нерівностей, розв’язок яких дозволяє передбачити зміни у поведінці моделі при зміні величин тих чи інших параметрів.

Щодо основних термінів та їх визначення.



Екосистема (біогеоценоз) – основна структурна одиниця біосфери. Об’єктом вивчення екології є екосистеми. Цей термін запровадив англійський біолог А.Тенслі у 1935 році. А термін “біогеоценоз”, близький до терміну “екосистема” введено російським ученим В.Сукачовим у 1942 році. Поняття “біогеоценоз” і “екосистема” майже ідентичні, можливо, останнє ширше і більш уживане. Екосистема – це угруповання різних видів рослин, тварин, грибів і мікроорганізмів, що взаємодіють між собою і з навколишнім середовищем таким чином, що може зберігатися тривалий час завдяки обміну речовин, енергії та інформації. Екосистеми класифікують за різними ознаками. Так, за рівнем біотичних зв’язків екосистеми поділяють на:

- мікроекосистеми, наприклад, мурашник, трухляві пеньки, гниючий стовбур дерева;

- мезоекосистеми, наприклад, ліс, озеро – найбільш поширені серед екосистем;

- макроекосистеми, наприклад, континенти, океани;

- глобальна екосистема – біосфера Землі.

За ступенем трансформації, в результаті людської діяльності, екосистеми поділяють на природні, природно-антропогенні та антропогенні.

Основними природними екосистемами Землі є:

Суходоли


  • Тундра

  • Хвойні ліси помірної зони (тайга)

  • Листяні ліси помірної зони

  • Степи

  • Тропічна та субтропічна злакова рослинність

  • Савана

  • Пустеля

  • Вічнозелений тропічний ліс

  • Болота

  • Луки



Водойми


  • Стоячі водойми: озера і ставки

  • Екосистеми текучої води: річки і струмки

  • Екосистеми відкритого океану

  • Екосистеми континентального шельфу (прибрежні території океану до глибини приблизно 200 м, багаті на рослинний і тваринний світ)

  • Естуарії (затоплена дельта ріки, що має безпосередній вихід у відкрите море чи океан; прісна вода розтікається по поверхні естуарію, а солона морська вода опускається вниз)

Кожна екосистема (біогеоценоз) складається с біоценозу та біотопу.

Біотоп – це ділянка поверхні землі з більш-менш однотипними умовами існування (грунтом, мікрокліматом, висотою над рівнем моря, величиною сонячної радіації тощо).

Біоценоз – це історично сформована сукупність рослин, тварин та мікроорганізмів, що населяє біотоп. Відповідно до цього кожний біоценоз складається:

  1. рослинної компоненти – фітоценоз;

  2. тваринної компоненти – зооценоз;

  3. мікроорганізмів – мікробіоценоз;

  4. грибів – мікоценоз;

  5. грунти та грунтові води при взаємодії з іншими компонентами біоценозу (рослинами, мікроорганізмами) утворюють – едафотоп;

  6. атмосфера при взаємодії з іншими компонентами біоценозу утворює – кліматоп.

Компоненти біогеоценоза, що належать до неживої природи об’єднуються до однієї спільноти – екотоп (кліматоп, едафотоп).

Всі компоненти екосистеми знаходяться у постійних взаємозв’язках, тому доцільно дати визначення екологічним факторам.

Екологічні фактори – елементи середовища, які суттєво впливають на живий організм і розподіляються на дві великі групи:


  • біотичні – фактори, які пов’язані з впливом живих істот;

  • абіотичні – фактори неживого середовища (кліматичні, гідрофізичні, гідрохімічні та ін).

Окремо можна виділити антропогенні фактори (виділив В.М.Сукачов).

За направленістю дії екологічні фактори прийнято розділяти на внутрішні та зовнішні.

За характером дії – можна розділити на прямі, опосередковані, умовні.

Коротко розглянемо еволюцію відносин людини і природного середовища. Близько 5 млрд. років тому сформувалася літосфера (вік найдавніших знайдених порід становить 4,5 млрд. років). Первинний океан (гідросфера) виник приблизно 4 млрд. років тому, оскільки найдавніші осадові породи, утворення яких можливе на той час тільки у воді, мають вік 3,9 млрд. років. Найдавніші рештки мікроорганізмів знайдено в гірських породах, датованих 3,2 млрд. років тому. 3 млрд . р. тому температура повітря досягала 70 С і за таких умов могли існувати лише бактерії та ціанеї (синьо-зелені водорості). Бурхливий розвиток органічного світу на Землі, освоєння рослинами і тваринами континентів відбулося лише 500 млн. років тому. Отже, географічна оболонка Землі тривалий час була абіотичною (неживою) геосистемою, в якій відбувався геологічний колообіг речовин у вигляді взаємопов’язаних фізичних та хімічних процесів. Розвиток земної рослинності зумовив збільшення вмісту кисню в атмосфері та поживних речовин в грунтах, а також появу крупних тварин. З розвитком органічного світу абіотична геосистема поступово перетворилася на глобальну екосистему – біосферу, що складається з двох взаємодіючих підсистем –неживої (абіотичної і живої (біотичної). Для утворення біосфери вирішальне значення мала поява на землі рослинності, яка містить хлорофіл. Подальший процес еволюції живих організмів призвів до появи людини – найвищого біологічного виду, який розвиваючись, дедалі більше впливав на природу. На відміну від інших організмів людина – це особливий біологічний вид, який впливає на природу не лише своїми процесами обміну речовин у живій природі, тобто біологічним обміном речовин, а й трудовою діяльністю.

На основі аналізу даних з археології, антропології, історії, географії проф. Бачинський Г.О. (1993) стверджує, що з впливом людської діяльності глобальна екосистема почала поступово перетворюватися у трикомпонентну глобальну екосистему. В історії взаємодії людського суспільства і природи він виділяє три стадії, які по суті є різними етепами розвитку на планеті соціоекосистеми:


  • незамкнена;

  • частоково замкнена;

  • замкнена.

Перша стадія, незамкнена, тривала близько 2-3 млн. років від появи на Землі перших людей примітивного виду до виникнення близько 40 тис. років тому сучасного людського виду. Ця стадія відзначається органічним входженням людей у природу. Відбувається накопичення знань про природу, пристосування людини до природи.

Друга стадія взаємодії суспільства та природи тривала близько 40 тис. років від початку палеоліту і до кінця другої світової війни. Людство своєю діяльністю починає завдавати природі відчутної шкоди, особливо після розвитку хімії та одержання перших кислот, пороху, фарб. Цей період можна назвати періодом активного використання людиною ресурсів, взаємодії з природою. Глобальний тиск на довкілля був загалом ще незначним і локальним.

Третя стадія взаємодії суспільства та природи почалася в середині 20 ст. після закінчення другої світової війни, яка стимулювала різкий стрибок у розвитку науки і техніки. Це період активного розвитку локальних і регіональних екологічних криз. В цей період відбувається забруднення атмосфери, гідросфери, випробування ядерної зброї, масове поширення хімічної та бактеріологічної зброї, широке використання пестицидів, виробництва пластиків, освоєння космічного простору тощо.

На території нашої держави екологічна криза почала проявлятися ще з середини 50-х років 20 ст. Саме цей час умовно можна вважати початком безконтрольного періоду експлуатації природи, а отже, і її забруднення. Щорічно у природний обіг вводилося близько 1,5 млрд. тонн первинної сировини. Це майже 30 т на кожного громадянина України. Внаслідок цього обсяг накопичення відходів від добувної, енергетичної, металургійної та інших галузей становить близько 15 млрд. т. Набагато більше їх потрапило у воду і повітря. Найбільша у світі розораність земель, безконтрольне використання пестицидів, дві третини яких мають чіткий мутагенний ефект. Тому, ще першого року незалежності Верховна Рада проголосила Україну зоною екологічного лиха.




Цікаві факти


У 1650 р. чисельність населенні Землі становила близько 500 млн. чоловік, у 1975 досягла 4 млрд чоловік, а в 1999р. перевищила 6 млрд.

Чисельність населення Землі нині вже така, що якби людей рівномірно розподілити на поверхні планети, то відстань між ними дорівнювала б лише 300 м.

Щохвилини населення нашої планети збільшується на 172 людини. Це означає: щотижня до населення Землі додається 1,7 млн чоловік – стільки, скільки зараз проживає в таких містах України, як Запоріжжя, Житомир і Вінниця разом.

У 1825 р. перший пасажирський поїзд проїхав від Дарлінгтона до Стоктона (Велика Британія) зі швидкістю 24 км/год. У 80-х роках 19 ст. німецькими інженерами Бенцом і Даймлером побудований перший автомобіль з двигуном на бензині.

Перші кораблі з тростини використовували єгиптяни 5 тис. років тому для переправи через Ніл, у середині 19 ст. побудовані залізні кораблі з гребним гвинтом.

У 1783 р. люди літали в корзинах на повітряних кулях. У 1903 р. здійснено перший переліт через Ла-Манш, який тривав 37 хв. Швидкість сучасних реактивних пасажирських латаків 970 км/год, надзвукового “Конкорда” – 2330 км/год.

Типова твердоплавна ракета системи “Спейс шаттл” у процесі підіймання на висоту 50 км викидає в атмосферу:


  • 378 т оксидів карбону;

  • 346 т пари води;

  • 187 т хлору та його сполук;

  • 177 т оксиду алюмінію у вигляді тонкого аерозолю;

  • 166 т водню;

  • 7 т оксидів нітрогену.

За один політ знищується до 10 млн т озону (всього його в земній атмосфері приблизно 3 млрд т).

Нині людина



  • використовує 13 % річкових вод, повертаючи їх у довкілля у вигляді стічних вод;

  • вирубує щороку 20 млн га лісів;

  • видобуває з надр на поверхню близько 100 млрд т мінеральних руд;

  • виплавляє понад 800 млн т різних металів;

  • спалює 7 млрд т у.п.;

  • вносить на поля понад 500 млн т добрив і 4 млн т пестицидів, значна частина яких розсіюється у довкілля і через високу стійкість накопичується по ланцюгах живлення.

Після опанування матеріалу, дайте відповіді на наступні питання

1. Що означає термін екологія?

2. Дайте визначення екології як науки.

3. Які питання розглядаються у науковому аспекті екології?

4. Яке коло питань включає в себе прикладний аспект екології? Наведіть приклади.

5. Кому належить теорія „золотого віку” людства?

6. Охарактеризуйте етапи становлення екології від античних часів до Нового часу.

7. Як розглядаються проблеми взаємовідносин людини і природи в період Середньовіччя, в епоху Відродження та Просвітництва?

8. Як називався напрямок в екології гаслом якого було: „Назад до природи!”

9. Чим пояснюється велика кількість визначень поняття „екологія”?

10. Що є об’єктом досліджень в екології?

11. Що є предметом дослідження в екології?

12. Назвіть основні завдання сучасної екології?

13. Що складає методологічну основу екології?

14. У чому полягає суть принципу системності та принципу переважності у методах збору інформації?

15. Якими методами проводять обробку екологічної інформації?

16. Якими методами здійснюється оцінка екологічного стану об’єктів навколишнього середовища?

17. У чому полягає особливість методів прогнозування та математичного моделювання в екології?

18. Що є основною структурною одиницею біосфери? Дайте характеристику.

19. Наведіть класифікацію екосистем за рівнем біотичних зв’язків.

20. Назвіть основні природні екосистеми планети.

21. Охарактеризуйте поняття „техногенна екосистема”. Наведіть приклади.

22. Дайте визначення виду (біологічному), популяції.

23. Розкрийте поняття „гомеостаз” організму.

24. Які види називають еврибіонтними і стенобіонтними?

25. Дайте визначення екологічним факторам. Наведіть їх класифікацію.


Теми рефератів та доповідей.

1. Становлення екології як науки.

2. Об’єкт, предмет, структура та функції екології.

3. Зв’язок екології з іншими природничими науками.

4. Еволюція відносин людини і природного середовища.

5. Вклад українських вчених у розвиток екології.

6. Екологічні катастрофи світу та їх наслідки.

7. В.І. Вернадський. Творчий шлях вченого.

8. Великі наукові відкриття, що вплинули на стан біосфери.

9. Причини стабільності чисельності популяцій рослин і тварин у природних екосистемах.

10. Методи біологічної боротьби зі шкідниками сільського господарства.

Завдання, вправи, тести.

1. Назвіть і охарактеризуйте етапи становлення екології як науки.

2. Охарактеризуйте екосистему як основну структурну одиницю біосфери. Наведіть класифікацію природних екосистем планети.

3. Приведіть класифікацію екологічних факторів. Покажіть роль адаптації живих організмів. Дайте визначення екологічної валентності.

4. Назвіть і охарактеризуйте галузі виробництва які є найбільш екологічно небезпечними.

5. Запропонуйте заходи щодо зменшення негативного впливу діяльності людини на природне середовище.

6. Складіть і обговоріть концептуальну модель виникнення екологічної катастрофи.

7. Що означає в дослівному перекладі з грецької „екологія” (необхідне підкреслити)?
1) наука про виробництво; 3) вчення про живі організми;

2) наука про дім (середовище); 4) наука про охорону природи.

8. Кому належить теорія „золотого віку” людства (необхідне підкреслити):
1) Геракліту; 3) Ю. Лібіху;

2) Ф. Бекону; 4) Платону.

9. Хто перший запропонував термін екологія (необхідне підкреслити)?

1) Шелфорд; 3) Ч. Дарвін;

2) Е. Геккель; 4) В.І. Вернадський.

10. Перший науковий сектор екологічних досліджень в Україні створено (необхідне підкреслити) у:

1) 1991 рік; 3) 1930 рік;

2) 1948 рік; 4) 1966 рік.

11. Об’єктом вивчення екології є (необхідне підкреслити):

1) екологічні системи; 3) життєдіяльність людини;

2) тваринний та рослинний світи; 4) фактори впливу на природу.

12. В результаті людської діяльності екосистеми поділяють (необхідне підкреслити) на: 1) природні; 3) природно-антропогенні;

2) природно - деструкторні; 4) антропогенні.

13. Чи правильне твердження, що кожна екосистема складається з біоценозу та біотопу?

1) так; 2) ні.
14. Біоценоз складається з наступних компонент (необхідне підкреслити):

1) фітоценоз; 4) мікробіоценоз;

2) парабіоз; 5) агробіоценоз;

3) зооценоз; 6) абіогенез.

15. Чи правильне твердження, що компоненти екосистеми, які належать до неживої природи, об’єднуються до однієї спільноти – екотоп?

1) так; 2) ні.

16. Що таке популяція (необхідне підкреслити)?


  1. сукупність особин одного біологічного виду;

  2. особини одного виду, здатні до вільного схрещення між собою;

  3. група живих організмів які заселяють певну ділянку географічного простору;

4) особини одного виду, які в результаті схрещення дають тільки одне потомство.

17. Термін „популяція” запозичений (необхідне підкреслити):

1) з екобіоніки; 3) з генетики;

2) з демографії; 4) з ботаніки.

18. Серед екологічних факторів виділяють наступні групи факторів (необхідне підкреслити):

1) біотичні; 3) фізико-хімічні;

2) геохімічні ; 4) оптимальні.

19. Еврібіонтні організми – це організми (необхідне підкреслити):

1) організми, які знаходяться у стані фізіологічного оптимуму;

2) організми з вузьким діапазоном пристосування;

3) організми, які знаходяться у зоні екологічного оптимуму;

4) організми із широкими пристосувальними можливостями.

20. Стенобіонтні організми – це організми (необхідне підкреслити):

1) організми, які знаходяться у стані фізіологічного оптимуму;

2) організми із широкими пристосувальними можливостями;

3) організми з нейтральним діапазоном пристосованості;



4) організми з вузьким діапазоном пристосування.


База даних захищена авторським правом ©uchika.in.ua 2016
звернутися до адміністрації

    Головна сторінка