Раздел I. Предметы и задачи экологии Структура современной экологии.
В 1866 Эрнст Геккель ввел термин «Экология» - учение о доме, среде обитания. Экология – наука о взаимоотношениях между организмами и средой их обитания.
1. Ауэтэкология – отдельные связи между оргпнизмами.
2. Демоэкология – структура и динамика популяций
3. Синэкология – организмы со средой
Частный экологии можно поделить по какому-либо критерию. (Экология человека, океана, грибов …) Экология человека занимает особое место.
Экология – 1. Естественная наука: связана в основном с естественными науками
2. Комплексная наука: связывает много наук.
Биосфера – совокупность всех живых организмов на Земле и часть неживой природы, которая контактирует с живыми организмами.
Тема 1
Тексты, дошедшие из древних времен с Востока, проникнуты единством человека и природы, их общей любовью.
У Шумеров есть противостояние с природой.
Древнегреческие мифы – природные боги уподоблялись человеку.
Люди то под покровительством богов, то в противостоянии с ними.
Боле поздние авторы выделяли человека над природой. Это Антропоцентризм. 2.5 тыс. лет назад зародился в Древней Греции (Протобор, Сократ)
Ученик Сократа, Платон, тоже разделял эти взгляды, но осуждал потребительское отношение природе(трактат). Ученик Платона – Аристотель, считал, что человека не вправе считать себя господином природы. Его тезис – необходимость природного многообразия.
В христианстве природа – учительница человека и ученица бога.
Однако трактовки противоречивы и позиция в целом не ясна.
Эпоха средневековья
Теоцентризм. Природу называли грехом, запрещали науки и произведения искусства, связанные с природой.
Эпоха Ренессанса и Возрождения.
Возрождения антропоцентризма.
Леонардо-да-Винчи испытывал тревогу за деятельность человека, говорил, что это может привести к разрушению природы. Считал, что животные тоже имеют душу.
Теория Николая Коперника. Переход от геоцентризма к гелиоцентризму.
Гелиоцентрическая система.
Эпоха науки и эволюции просвещения. Френсис Бэкон и Рене Декарт.
Характерны антропоцентрические точки зрения. По мнению Бэкона, человек должен следить за природой, исправлять отклонения, возможны эксперименты. Но взаимоотношения должны строиться по нравственным принципам.
Рене Декарт создал теорию эксперимента, основатель аналитической геометрии.
Экоцентризм.
Тема 2. Международное сотрудничество в области охраны природы.
Проблемы замечены еще до I мировой войны. Но из-за нее все притормозилось.
После войны старались охранять природу, но мир раскололся.
1968 – ООН приняла резолюцию о проведении конференции.
5-16 марта 1972 – Конференция об охране окружающей среды, Стокгольм, Швеция
ЮНЕП(UNEP) – программа ООН по окружающей среде.
1982 – юбилейная конференция ЮНЕП.
Доклад 1987 года – «Наше общее будущее» - конференция устойчивого развития: государство, в котором воздействие на среду не превышает восстановительных возможностей.
1992 – II конференция ООН по окружающей среде и развитию, Бразилия.
1997 – «Киотский протокол», Киото, Япония.
Тема 3. История развития и состояние охраны природы в России
В Русской правде (XI век) содержатся указы на запрет убийства некоторых животных
Природоохранные указы во времена Петра I
1882 – общество для поощрения лесного хозяйства, Петербург
Понятия и термины экологии
Популяция - совокупность организмов одного вида, проживающая вместе и взаимодействующая между собой.
Вид – совокупность организмов, обладающих рядом признаков и обособленных возможностью скрещивания.
К.Мебиус: «Биоценоз – сообщество организмов, живущих и взаимодейтсвующих между собой, но разных видов
Биоток – участок суши(водоема) с однотипными условиями жизни организмов.
Включает землю, воду, а также кол-во света, температура, давление
Т.е. не пруд, а его неживые параметры
Экосистема: биоток + биоценоз (термин введен А. Тенсли в 1935)
В. Н. Сукачев: биогеоценоз
Взаимодействия:
по характеру пищевых отношений
· Продуценты
· Консументы
· Редуценты
Трофическая цепь
трофические сети
При переходе между трофическими уровнями теряется до 90% энергии
Автотрофы
Гетерофаги
1. Фитофаги (растения)
2. Зоофаги (животные)
3. Эврифаги (и растения, и животные)
Биом – объединение экосистемы
Биосфера – все экосистемы Земли
Среда – тела/явления, с которыми взаимодействует организм.
Экологические факторы – все элементарные условия среды, уоторые могут оказывать влияние на организм
| биотические |
| Абиотические (солнечный свет..) |
Солнечная постоянная – единица времени солнечный свет проходит на единицу площади, перпендикулярной к поверхности (хз что написано, сам офигел)
2 кал/см2*мин
99% солнечного излучения
длина волны от 170 до 4000 нм (10-3)
1. От 380 до 770 Нм – видимая часть солнечного света (~48%)
2. От 770 до 4000 нм – 45% - инфракрасное излучение
3. От 170 до 380 Нм – ультрафиолет
10-7 моль/л, РН=7 – чистая вода (щелочность, имхо)
10-5 моль/л, РН=5 – кислая среда
10-8 моль/л, РН=8 – щелочная среда
У дождевой воды РН=6
| Приспосабливаемость, адаптация позволяет менять диапазон толерантоности |
| Критические области |
Эврибионты – легко приспосабливаются к условиям среды, широкий диапазон
Стенобионты – узкий диапазон
Принцип лимитирующего фактора системы: Избыток/недостаток любого фактора ограничивает развитие
Закон толерантности Шелфорда
Взаимодействия
1) Внутривидовые
a) Групповой эффект
b) Внутривидовая конкуренция
2) Межвидовые
a) Нейтрализм
b) Конкуренция
c) Мутуализм
d) Протокооперация
e) Комменсализм
f) Аменсализм
g) Паразитизм
h) Хищничество
i) Симбиоз
Мутуализм – взаимовыгодное взаимодействие, без которого виды не могут существовать. Протокооперация – взаимовыгодное, но необязательное взаимодействие. Комменсализм – взаимодействие, выгодное одному виду и безразличное другому. Аменсализм – взаимодействие, невыгодное одному и безразличное другому(паразитизм и хищничество).
Симбиоз – «сожительство»
Экологическая ниша – совокупность всех факторов среды, в пределах которых возможно существование вида.
Математик Вальтер разработал модель взаимодействия видов.
Принцип Гаузе. 2 вида не могут устойчиво существовать в пространстве, если они лимитированы одним и тем же фактором(2 вида не могут взаимно существовать, если они занимают одну экологическую нишу)
Принцип Ле-Шателье-Браунина. Внешнее воздействие, выводящее систему из равновесия, вызывает в ней процессы, направленные на уменьшения воздействия.
При изменении условий происходит смена биоценоза. Субцессия – последовательная смена биоценоза, которая возникает на одной и той же территории под влиянием природных или антропогенных факторов. Принято отличать первичную или вторичную субцессии.
1. Первичная субцессия - происходящая на пустом месте, т.е. там где не было жизни.
2. Вторичная субцессия – происходящая там, где уже была жизнь, но условия среды резко изменились.
Законы Б. Коммонера:
1.
2. Все должно куда-то деваться
3. Природа знает лучше
4. Ничто не дается даром
Биосфера по Дюссу – совокупность всех живых организмов на Земле.
Термин «Биосфера» (**35г.) по Вернадскому – Оболочка Земли, включающая в себя как область распространения живого вещества, так и само это вещество.
Основная идея - представление о тесной и взаимной связи живой и неживой природы.
Живое вещество изменяет лик Земли.
К биосфере относится также вся гидросфера на всю глубину + 2 км под дном океана. И вся литосфера. В целом к биосфере относится любая область, где может развиваться жизнь.
Роль верхней границы биосферы играет озоновый слой.
Биосфера состоит из живого и неживого вещества. Вернадский оценил, что на долю живого вещества относится всего ~0,0000001% всей массы биосферы.
На долю животных приходится порядка 1% всей массы живого вещества. Суммарная масса всех растений ~ 240*10^10 тонн. Животных – 2*10^10 тонн. В водной среде это соотношение изменяется: 0,02*10^10 и 0,3*10^10 тонн соответственно.
В водных системах и пищевые пирамиды оказываются как бы перевернутым. Но меньшего количества редуцентов хватает, чтобы прокормить превосходящее по количеству консументов.
· Косное вещество – вещество, на образование которого живое вещество не влияет (магматические породы).
· Биокосное – вещество, в создании которого живое вещество принимало участие (почва).
· биогенное вещество (некогда живое)
· Вещество космического происхождения
· радиоактивное
Биосфера состоит из живого и неживого веществ. Неживое вещество делится на косное, биокосное, биогенное, радиоактивное и вещества космического происхождения.
Ежедневно Земля получает от солнца 170*10^12 кВт энергии.
Главный трансформатор солнечной энергии – растительность морей и океанов. Сейчас принято считать, что ¾ энергии преобразуется растениями суши.
Вернадский считал, что внешняя оболочка сфер – остатки бывших биосфер. Гранитный слой литосферы он считал остатками предыдущих биосфер.
Возраст нашей планеты – примерно 4,5 млрд лет. Первый миллиард лет Земля была безжизненной, и ее эволюция происходила только под воздействием абиотических факторов. Появление жизни и образование биосферы – главнейший этап в истории Земли, так как жизнь преобразовала всю Землю (да ладно??).
Возраст древнейших человекообразных – 1.2 млн лет. С появлением людей появился новый фактор, оказывающий все большее влияние на Землю – их деятельность. Постепенно он приобретает *** масштаб. Ноосфера – «сфера разума», стадия развития биосферы когда деятельность человека начинает влиять на развитие биосферы.
Вернадский не успел создать законченное учение, т.к. умер в январе 1*45 года.
Для добычи полезных ископаемых человек выбрасывает пустой породы больше, чем все вулканы вместе взятые.
Для выхода в космос, по его мнению, требовалось огромное количество энергии, которым тогда человек не обладал. Он считал, что таким источником будет ядерная энергия.
Наиболее далекое условие преобладания роли человека над экологическими ролями - разумное преобразование Земли под нужды человека. Вернадский считал, что человечество сумеет справиться со всеми проблемами. Разума не хватило, чтобы использовать природные ресурсы, не нарушая развитие за миллионы лет.
«Человеку предстоит управлять природой». Природы всегда будет сильнее человека. Главная экологическая задача человека –сохранение равновесия, гармоническое развитие человека и природы.
Учение о биосфере поддерживается всеми современными учеными. Биосфера открыта, связана с процессами, происходящими как в сферах Земли, так и с происходящими вне Земли.
Лито-, гидро- и атмосфера когда то выделились из биосферы.
Установление взаимосвязи поверхностных
Биосфера и строение Земли
На ранних этапах развития вселенной не было ни планет, ни звезд и т.д., а только однородная водородная плазма. Начало расширения вселенной – Большой взрыв (13 млрд. лет назад). Древняя плазма состояла из протонов, нейтронов и электронов гелия. Позднее возникли и другие элементы, которые мы наблюдаем сегодня.
О механизмах эволюции вселенной пока есть только предположения. По крайней мере можно назвать один фактор – гравитационная неустойчивость. Материя не может быть распространена равномерно по сколько угодно большой территории. Вследствие действия законов всемирного тяготения образовались галактики, позднее – первые звезды Образование звезд из пыли и газа продолжается до сих пор. В ядрах прото-звезд стали формировать более тяжелые химические элементы. Вследствие взрывов звезд вещество рассеивается по вселенной. Сменилось уже несколько поколений звезд. Взрывы также способствуют образованию новых звезд.
4.7 млрд лет назад из-за взрыва звезды неподалеку от газо-пылевого облака в центре этого облака возник зародыш звезды, так называемое прото-солнце. Плотность облака стало возрастать, отдельные частицы стали слипаться – зародыши будущих планет (хз как называются). Большие зародыши начинали расти быстрее, чем маленькие. Эти процессы длились 200 млн. лет.
В итоге сформировалась звездная система с центральным светилом.
Астрофизики считаю, что та часть вселенной, о которой мы что-то знаем, возникла 13 млрд лет назад, вследствие большого взрыва, и продолжает расширяться. Масса известной части вселенной - 1050 тонн, 202 звезд – наша метагалактика. Более 100 млрд звезд. Одна из них – наше Солнце.
Официальное количество планет в нашей системе – 8. Плутон перестали считать планетой в Праге в 2006 году.
Тела с массой >1026 – звезды(с термоядерными процессами). В планетах нет условий для протекания термоядерных реакций.
На месте астероидного пояса, по предположениям, существовала еще одна планета – Фаэтон.
Внутренние планеты – землеподобные. Все эти планеты – маленькие. Среди внутренних планет самая крупная – Земля. Масса – 59.8*1020 тонн, радиус – 6371 км, плотность – 5.52 г/см3
Угол вращения между осью вращения нашей планеты и осью эклиптики – 23.6 градуса. Поэтому у нас меняются времена года. У Венеры эта ось почти лежит.
Скафесь – прибор для определения размеров Земли
