Предмет, методы и историческое развитие экологии

Министерства по делам гражданской обороны, чрезвычайным ситуациям

И ликвидации последствий стихийных бедствий

Донецкой Народной Республики

 

 

 

ОПОРНЫЙ КОНСПЕКТ ЛЕКЦИЙ

По дисциплине

                                                          «ЭКОЛОГИЯ»

(наименование дисциплины согласно учебному плану)

 

 

базовой части

математического и естественнонаучного цикла

 

 

Направление подготовки (специальность):	_____ 20.05.01 Пожарная безопасность (код и наименование направления / специальности)
Профиль (специализация):	специалитет (наименование профиля / специализации)
Уровень образования:	________________________________________ (бакалавриат, специалитет)

 

Семестр(ы)	1
Общая трудоёмкость в з.е./часах	2/72
Аудиторные занятия для очной формы обучения (ч), в том числе	34
Лекции (ч)	17
Самостоятельная работа (ч)	38

 

Донецк, 2017 г.

Опорный конспект лекций по дисциплине «Экология» составлена в соответствии с учебным планом по направлению подготовки 20.05.01 Пожарная безопасность

 

Составитель: Хазипова В.В., кандидат технических наук, доцент кафедры естественнонаучных дисциплин.

       Опорный конспект лекций по дисциплине «Экология» рассмотрен и принят на заседании кафедры естественнонаучных дисциплин.

.

       Протокол от «_____» ________________20___ года № ________

 

Заведующий кафедрой ________________ Кипря Ф.В.

(подпись)                          (Ф.И.О.)

 

Опорный конспект лекций по дисциплине «Экология» согласован с выпускающей кафедрой пожаротушения, пожарной и аварийно-спасательной подготовки

       Протокол от «_____» ________________20___ года № ________

 

Заведующий кафедрой ________________ ___________________

(подпись)                            (Ф.И.О.)

 

Начальник факультета пожарной безопасности

подполковник службы гражданской защиты

 

_______________________Колодяжный А.А.

 

_______________________ _________________

(подпись)                                        (Ф.И.О.)

 

ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ освоения ДИСЦИПЛИНЫ

 

Целью дисциплины является: формирование у студентов теоретических знаний и практических навыков, необходимых для создания представлений о природных процессах, составляющих основу функционирования, естественной эволюции и антропогенно-обусловленных изменений среды обитания, природно-территориальных комплексов, экосистем; подготовка квалифицированных кадров, способных творчески применять полученные знания в практической деятельности по решению задач предупреждения и ликвидации чрезвычайных ситуаций (ЧС) с учётом экологических ограничений для работы в системе Министерства по делам гражданской обороны, в подсистемах Единой государственной системы предупреждения и ликвидации ЧС.

В результате освоения дисциплины студент должен

Знать: основные физические явления и основные законы экологии; границы их действия, применение законов в важнейших практических аспектах; научно-обоснованные подходы и методы защиты окружающей среды; общие положения естественнонаучной картины мира и перспективные концепции ресурсо- и энергосбережения, основные закономерности функционирования биосферы и природных экосистем; алгоритм проведения оценки воздействий проектируемых и реконструируемых объектов на окружающую среду.

Уметь: определять наиболее рациональное использование природных ресурсов; оперировать знаниями о природных системах и искусственной среде при принятии решений; объяснять основные наблюдаемые природные и техногенные явления и эффекты с позиций фундаментальных физических взаимодействий, проводить расчеты экологического налога и эколого-экономического ущерба, нанесенного окружающей среде..

 

Содержание лекционных занятий

 

Тема 1. Наука экология (2ч)

Содержание темы № 1:

Предмет, методы и историческое развитие экологии. Структура современной экологии.

Лекция № 1. Наука экология (2ч)

Содержание лекции № 1:

Предмет, методы и историческое развитие экологии. Структура современной экологии.

Предмет, методы и историческое развитие экологии

Не одно десятилетие не только ученых, но и всю мировую общественность, не перестают беспокоить симптомы неблагополучия в отношениях между человечеством и природой Земли. Хозяйственная деятельность человека на планете, хотя и является рациональной и в основном несет благо, в то же время приобретает черту стихийного бедствия, приводящее к деградации атмосферы, к распространению нефтяных пленок на большой поверхности Мирового океана, к полному загрязнению рек и озер, к образованию антропогенных пустынь на месте степей и лесов.

Ликвидация глобального экологического кризиса является сегодня важнейший задачей человечества. Экологическая и национальная безопасность нашего молодого государства невозможны без решения экологических проблем, важнейшей составной частью которых является экологическое образование населения. Необходимость, всеобщность и обязательность экологического образования как условия формирования экологической культуры общества закреплены в Законе «Об охране окружающей природной среды». К принципам государственной политики относятся:

- гарантированность приобретения каждым гражданином экологических знаний;

- обязательность и приоритетность экологических знаний в системе образования;

- направленность экологического образования на выполнение задач по сохранению и восстановлению природной среды;

- гласность в вопросах реализации государственной политики в области экологического образования;

- единство основ методологии и методики формирования экологических знаний.

В Законе «Об охране окружающей природной среды» говорится: «Овладение минимумом экологических знаний, необходимых для формирования экологической культуры граждан, во всех дошкольных, средних и высших учебных заведениях, независимо от их профиля, обеспечивается обязательным преподаванием основ экологических знаний».

Особенно остро стоит вопрос экологического образования студентов специальности «Пожарная безопасность». Есть призвание у людей - спасать и защищать других. Самые старые упоминания о профессиональных пожарных бригадах относятся к Древнему Египту. Позже в Риме император Август распорядился создать государственную службу борьбы с пожарами, сотрудники которой также были ночным полицейским патрулём. Для оценки уровня безопасности человека или какой-либо системы, защиты людей от пожаров, катастроф и иных чрезвычайных ситуаций, прогнозированию рисков техногенных катастроф, вызванных опасностью возгорания и возникновения пожаров на современном этапе развития невозможно без знаний о человеке и окружающей его среде. Одним из примеров является использование тепловизора. В частности, из животного мира способность видения в ночное время в инфракрасном спектре свойственно З меям. На этом свойстве сконструированы тепловизионные приборы, которые часто используются для поиска людей при пожарах, при проведении поисково-спасательных операций. Они особенно актуальны, если речь идет о заблудившихся в лесу детях, ведь ребенок не сможет длительное время выживать в сложных условиях, и очень важно быстро отыскать пропавшего.

В густом лесу проблематично обнаружить человека при прочесывании местности, так как звуки в этом случае распространяются плохо, а если пострадавший потерял сознание, он и вовсе не сможет отозваться на крики спасателей. А при осмотре территории с воздуха помехой являются кроны деревьев. Тепловизоры способны оказать значительную помощь в подобных ситуациях.

Современное тепловое устройство способно показать на термограмме объекты с повышенной относительно фона температурой. Изображение, даваемое тепловизором, достаточно четкое, поэтому даже на большом расстоянии без труда позволит определить, что «подозрительный» объект является именно человеком, а не мелким животным. Тепловизор прекрасно «видит» в темноте, а значит, поиск можно не прерывать ночью. Кроме того, тепловое излучение не задерживается листвой деревьев, подлеском или туманом, что позволяет осуществлять поиск с воздуха и осматривать значительные участки леса за короткое время.

Совсем недавно, 19 августа 2016г. в Красноярском крае были найдены два мальчика, заблудившиеся в тайге двумя днями ранее. Заявление о пропаже детей поступило 17 августа, и к поискам сразу подключились сотрудники МЧС, снаряженные специальной техникой, в том числе, беспилотниками с тепловизионными устройствами. Таким образом, специалисту направления «Пожарная безопасность» без экологических знаний не обойтись.

Человек интересовался экологией с практической точки зрения с самых ранних периодов своей истории. В примитивном обществе каждый индивидуум для того, чтобы выжить, должен был иметь определенные знания об окружающей среде, о силах природы, о растениях и животных, его окружающих. Фактически цивилизация возникла тогда, когда человек научился добывать и использовать огонь и другие средства, которые позволяли ему изменить среду обитания. Между человеком и окружающей средой  возникают и устанавливаются разнообразные связи и отношения, которые дают возможность жить человеку как природному и социальному существу.

В первобытном обществе бытовала идея единства человека и природы. Исторически экология развивалась сначала как охрана среды в виде системы ограничивающих мероприятий, направленных на охрану природы, мест обитания человека и строительства жилья.

Уже в первобытном обществе отходы жизнедеятельности человека концентрировались на небольших расстояниях от жилья. Первые попытки утилизации отходов заключались в использовании их в качестве строительных материалов для элементов жилья. В этот период человек для обитания использовал созданные природой пещеры, потом возникли первые искусственные здания. Материалом для них было дерево и камни. При небольшой высоте эти здания были подобны природному окружению, их материал не наносил ущерб окружающей среде.

  Начало практической экологии, по-видимому, принадлежит к периоду возникновения на Земле искусственных, созданных человеком сооружений. Эти застройки располагались на природных ландшафтах – важнейших мест расселения людей. Ландшафт был в первую очередь пространственным базисом хозяйственного и социального развития, но в то же время человек использовал и все природные ресурсы ландшафта – воду, растительность, почву и другие ресурсы.

Люди  издавна понимали особенную роль ландшафта при строительстве объектов разного назначения – для размещения городских крепостей и защиты населения использовали природные возвышенности, для строительства поселка - низменности вблизи источников воды. Следовательно, уже в давние часы человек беспокоился состоянием ландшафта и наличием ресурсов. Однако, подход при этом был чисто утилитарным, он учитывал только потребности строительства и эксплуатации сооружений и не рассматривал проблему сохранения окружающей среды.

Население загрязняло окружающую среду, использовало лучшие территории под строительство, выбрасывали твердые, жидкие и газообразные вещества. В результате потребительского отношения человека к природной среде сформировался типичный современный город: многоэтажные здания без какого - либо озеленения; подавленная загрязнениями растительность в парках, на улицах; загрязненные водоемы внутри города; свалки вблизи городов; большие, покрытые слоем асфальта площади; заводы с дымовыми трубами; тучи смога над городами при отсутствии ветра.

В этой связи в отношениях человека с природой происходят изменения, угрожающие жизни человека. Поэтому в течение своей истории человечество пыталось в большей или маньшей мере достичь согласия с окружающей средой, чтобы обезопасить свое существование. И теперь, когда человечество хочет сохранить свою цивилизацию, оно нуждается в достаточно полных знаниях об окружающей среде.

Человек, как высшая форма развития живой материи является продуктом ее эволюции, как биологический вид подчиняется биологическим законам. Как часть природы и живое природное существо, человек, не может жить, не принимая участия в жизни природы. В то же время человек – это умное социальное существо и это обстоятельство принципиальным образом влияет на характер его взаимоотношений с природной средой. Человек не приспосабливается к условиям окружающей среды, как это происходит с животными, а превращает природу в результате своей трудовой деятельности. Следовательно, социальная сущность человека, обуславливющая ее трудовую деятельность, вступает в противоречие с ее биологической и ведет к значительным изменениям в природной среде.

Отдельные этапы развития человека как социального существа характеризуются качественными и количественными изменениями в его воздействии на природную среду. Таких этапов можно выделить три.

1. Освоение человеком огня. До этого человек жил в гармонии с природой и ее влияние на природу был незначительным. Основным занятием первобытного человека были охота и сбор растений. С освоением огня первобытный человек получил мощное оружие, которое позволило ему влиять на природу.

2. Следующий этап, который резко изменил действие человека на природу – возникновение сельского хозяйства. При этом масштабы изменений в окружающей среде еще более вызросли. Помимо того, что развитие сельского хозяйства сопровождалось уничтожением растительности и большого количества видов животных на значительных территориях, оно привел к резкому росту продуктов питания, что дало возможность человеку вести постоянный образ жизни и строить большие поселки. Эти обстоятельства, в свою очередь, определили рост численности населения и развитие цивилизации. Однако, на этом этапе деятельность человека не могла вывести природную среда из равновесия и природа обеспечивала человека всем необходимым.

3. Развитие промышленного производства стало началом современного этапа в истории взаимодействия человека с природой. На этом этапе природная среда оказалась под угрозой, она не в состоянии выдержать растущую антропогенную нагрузку и в скором будущем может стать на грани катастрофы.

Развитие всех форм жизни на Земле вместе с человеком проходит в условиях непрерывного взаимодействия многих природных факторов. Изучением этого взаимодействия и занимается относительно молодая наука экология. Подобно другим областям знаний экология развивалась непрерывно, но неравномерно. Уже в трудах древнегреческих философов Гиппократа, Аристотеля, Теофраста Ерезийского, Плиния рассматриваются вопросы экологического характера. Например, Аристотель описал свыше 500 видов известных ему животных, рыб, перелетных птиц. Ученик Аристотеля, “отец ботаники”, Теофраст Ерезийский приводил данные о своеобразии роста растений, зависимость их формы и особенностей развития от почвы и климата. Интересны сообщения Плиния о влиянии растений друг на друга. Большие открытия эпохи Возрождения, колонизация новых стран, стала толчком к развитию систематики. Описание растений и животных, их внутреннего и внешнего строения, разнообразия форм, – было главным содержанием науки на ранних стадиях ее развития.

В Российской империи в ХVIII веке было организовано много путешествий по просторам страны. В трудах С.П. Крашенникова, И.И. Лепехина, П.С. Палласа и других российских географов указывалось на взаимосвязь климатических условий и растительно-животного мира в разных частях России. Да, П.С. Паллас печатает свою знаменитую “Зоографию”, в которой дает детальное описание образа жизни 151 вида млекопитающих и 425 видов птиц, а также таких биологических явлений, как миграция, взаимосвязь родственных видов.

Ж.Б. Ламарк, автор первого эволюционного учения, считал, что влияние внешних обстоятельств – одно из важнейших причин приспособленческих изменений организмов, эволюции животных и растений. Дальнейшее развитие экологического мышления связано с трудами немецкого ученого О.Гумбольдта, который внес в науку представление о том, что вид ландшафта определяется внешним видом растений. В годы деятельности О. Гумбольдта выходят труды немецких и французских ученых, посвященных влиянию географических, в первую очередь, климатических факторов на распространение животных и растений.

 Однако, невзирая на сведения экологического характера в трудах ученых, слово “экология” не фигурировало. Термин этот относительно недавнего происхождения. Он был предложен немецким биологом Е. Геккелем   в 1866 году, который дал такое определение этой отрасли науки: познание экономики природы, одновременное исследование взаимоотношений всего живого с органическими и неорганическими компонентами среды, включая непременно неантагонистические и антагонистические взаимоотношения животных и растений, контактирующих друг с другом. Одним словом, экология - наука, изучающая все сложные взаимосвязи и взаимоотношения в природе,

Как самостоятельная наука экология сформировалась приблизительно к 1900 году, но лишь в последние десятилетия это слово приобрело небывалую популярность. Слово “экология” образовано от греческого “ойкос”, что обозначает “дом”, “жилище”. В буквальном смысле экология – это наука об организмах “у себя дома”.

 Принципиально новые подходы к исследованию экологических вопросов возникли в 40-вые годы прошлого столетия. В 1935 году английский ученый А. Тенсли вводит понятие «экосистема». А. Тэнсли понимал под экосистемами целостные подсистемы природы, в которых как организмы, так и неорганические факторы находятся в относительно устойчивом состоянии. Такая система ограничена определенным участком территории природной среды, который он назвал экотопом.

Обычно экологию определяют как науку о взаимоотношении между живыми организмами и средой их обитания. Ю.Одум – известный ученый-эколог – дает наиболее короткое и наименее специальное определение: экология – это наука об окружающей среде.

По определению ЮНЕСКО, окружающая среда – это часть мира, с которой человек находится во взаимодействию, т. е., которую использует, на которую оказывает влияние и к которой приспосабливается.

Понятие “экология” изменяется со временем, эволюционирует. Первое, чисто биологическое значение экологии, уступило место более утилитарному прикладному определению экологии как “охраны окружающей среды”. Однако, как бы не изменялось понятие экологии, основными элементами любого определения экологии являются - живые существа, среда, взаимное влияние живых существ, отношения живых существ к среде их обитания.

 Предметом изучения экологии является отношение живых существ к их среде, их взаимоотношение в среде и влияние среды на живые существа.

Для более глубокого понимания вопроса, что такое экология, установим место экологической науки в общей системе знаний. Науки можно классифицировать по иерархии законов, т. е. по степени общности изучаемых законов. Если принять этот принцип, можно выделить общие науки, более общие, общие и наиболее общие. В иерархии наук должна быть субординация, т. е. подчинение законов нижерасположенных наук вышерасположенным. На рис. 1.1 показана структура такой классификации.

 

 

                                   ИЕРАРХИЯ НАУК

Рисунок 1.1- Место экологии в системе научных знаний

Вершиной схемы является философия.

Философия – наука о наиболее общих законах развития природы, общества и человеческого мышления.

Низшей ступенькой классификации является: философия природы (диалектика природы), общества и человеческого мышления. Третья ступенька, в которой лидерами является физика, политология и математика, – это естественные, гуманитарные (общественные) науки и науки о мышлении. Согласно этой схеме общую экологию нужно отнести к естественным наукам. К гуманитарным наукам – социоэкологию, а к наукам о мышлении – ноосферологию.

Ноосферология – это наука об измененной человеческой деятельностью биосферы, где происходит разумная эксплуатация природных ресурсов и экосистем.

 Возникновение общепланетарного Разума рассматривается как закономерный процесс эволюции Природы.

Природа – это весь материально энергетический и информационный мир с включением всего живого, в том числе и человека.

К техническим наукам мы должны отнести инженерную экологию.

Инженерная экология – это наука, которая разрабатывает инженерно-технические средства, ограничивающие воздействие человека на природу.

Следовательно, подводя итоги, можно сделать вывод:

Экология – это фундаментальная дисциплина, которая исследует совокупность живых организмов, которые взаимодействуют друг с другом и образуют с окружающей средой единство (систему), в рамках которой осуществляется трансформация энергии и органического вещества. Это единство называется экологической системой или экосистемой

В этой связи можно предоставить еще одно современное определение экологии как науки.

Экология – это наука, которая изучает основные принципы организации, общие законы функционирования экосистем.