Экология - это наука о взаимоотношениях живых существ между собой и с окружающей их природой, о структуре и функционировании надорганизменных систем.
Термин «экология» в 1866 г. ввел немецкий эволюционист Эрнст Геккель. Э. Геккель считал, что экология должна изучать различные формы борьбы за существование. В первичном значении, экология - это наука об отношениях организмов к окружающей среде (от греч. «oikos» - жилище, местопребывание, убежище).
Экология, как и любая наука, характеризуется наличием собственного объекта, предмета, задач и методов (объект - это часть окружающего мира, которая изучается данной наукой; предмет науки - это наиболее главные существенные стороны ее объекта).
Объектом экологии являются биологические системы надорганизменного уровня: популяции, сообщества, экосистемы (Ю. Одум, 1986).
Предметом экологии являются взаимоотношения организмов и надорганизменных систем с окружающих их органической и неорганической средой (Э. Геккель, 1870; Р. Уиттекер, 1980; Т. Фенчил, 1987).
Все организмы на Земле существуют в определенных условиях. Та часть природы, которая окружает живой организм и с которой он непосредственно взаимодействует, называется среда обитания. Отдельные свойства или элементы среды, воздействующие на организм, называются экологические факторы. Факторы, которые необходимы для существования определенного вида, называются факторами-ресурсами. Факторы, которые приводят к снижению численности вида (к егоэлиминации), называются элиминирующими факторами.
Различают три основные группы экологических факторов: абиотические, биотические и антропогенные.

Абиотические факторы

Общая характеристика действия экологических факторов

Любой организм должен быть определенным образом приспособлен к воздействию специфических экологических факторов. Разнообразные приспособления организмов называются адаптации. Благодаря разнообразию адаптаций возможно распределение выживаемости организмов в зависимости от интенсивности действия экологического фактора.
Значения экологического фактора, которые наиболее благоприятны для данного вида, называются оптимальными, или просто экологическим оптимумом. Те же значения фактора, которые неблагоприятны для данного вида, называютсяпессимальными, или просто экологическим пессимумом. Существует закон экологического оптимума, согласно которому выживаемость организмов достигает максимума при значениях данного экологического фактора, близких к его среднему значению.
В простейшем случае зависимость выживаемости от действия одного фактора описывается уравнениями нормального распределения, которым соответствуют колоколообразные кривые нормального распределения. Эти кривые иначе называются кривые толерантности, или кривые Шелфорда.
В качестве примера рассмотрим зависимость плотности (выживаемости) некоторой популяции растений от кислотности почвы.
Видно, что популяции данного вида растений достигают максимальной плотности при значениях рН, близких к 6,5 (слабокислые почвы). Значения рН приблизительно от 5,5 до 7,5 образуют для данного вида зону экологического оптимума, или зону нормальной жизнедеятельности. При уменьшении или повышении рН плотность популяции постепенно уменьшается. Значения рН меньше 5,5 и больше 7,5 образуют две зоны экологического пессимума, или зоны угнетения. Значения рН меньше 3,5 и больше 9,5 образуют зоны гибели, в которых организмы данного вида существовать не могут.
Экологическая ниша

Экологическая ниша - это совокупность всех связей вида со средой обитания, которые обеспечивают существование и воспроизведение особей данного вида в природе.
Термин экологическая ниша предложил в 1917 г. Дж. Гриннелл для характеристики пространственного распределения внутривидовых экологических группировок.
Первоначально понятие экологической ниши было близко к понятию местообитание. Но в 1927 г. Ч. Элтон определил экологическую нишу как положение вида в сообществе, подчеркнув особую важность трофических связей. Отечественный эколог Г. Ф. Гаузе расширил это определение: экологическая ниша - это место вида в экосистеме.
В 1984 г. С. Спурр и Б. Барнес выделили три компонента ниши: пространственный (где), временной (когда) и функциональный (как). В этой концепции ниши подчеркивается важность как пространственного, так временного компонента ниши, включающего ее сезонные и суточные изменения с учетом цирканных и циркадных биоритмов.

Часто используется образное определение экологической ниши: местообитание - это адрес вида, а экологическая ниша - его профессия (Ю. Одум).

В 1957-1965 гг. Дж. Хатчинсон определил экологическую нишу как часть экологического гиперпространства, в которой возможно существование и воспроизведение вида. В обычном физическом пространстве положение точки описывается с помощью ее проекции на три взаимно перпендикулярные координатные оси. При добавлении временной координатной оси образуется четырехмерное пространство-время, которое уже нельзя представить графически. Экологическое гиперпространство представляет собой n-мерное пространство, в котором координаты точек определяются проекциями на оси градаций множества экологических факторов: абиотических, биотических, антропогенных. Экологическое гиперпространство отличается от экологического спектра тем, что учитывает взаимодействие экологических факторов между собой в пространстве и времени.
Экосистема - это любое единство, включающее все организмы и весь комплекс физико-химических факторов и взаимодействующее с внешней средой. Экосистемы - это основные природные единицы на поверхности Земли.
Учение об экосистемах было создано английским ботаником Артуром Тенсли (1935).
Для экосистем характерен разного рода обмен веществ не только между организмами, но и между их живыми и неживыми компонентами. При изучении экосистем особое внимание уделяется функциональным связям между организмами, потокам энергии и круговороту веществ.
Пространственно-временные границы экосистем могут выделяться достаточно произвольно. Экосистема может быть идолговечной (например, биосфера Земли), и кратковременной (например, экосистемы временных водоемов). Экосистемы могут быть естественными и искусственными. С точки зрения термодинамики, естественные экосистемы - всегда открытые системы (обмениваются с внешней средой веществом и энергией); искусственные экосистемы могут быть изолированными (обмениваются с внешней средой только энергией).
Биогеоценозы. Параллельно с учением об экосистемах развивалось и учение о биогеоценозах, созданное Владимиром Николаевичем Сукачевым (1942).
Биогеоценоз - это совокупность на известном протяжении земной поверхности однородных природных явлений (атмосферы, растительности, животного мира и микроорганизмов, почвы, горной породы и гидрологических условий), имеющая свою особую специфику взаимодействий слагающих компонентов и определенный тип обмена веществом и энергией между собой и другими явлениями природы и представляющая собой внутренне противоречивое единство, находящееся в постоянном движении, развитии.
Биогеоценозы характеризуются следующими чертами:
- биогеоценоз связан с определенным участком земной поверхности; в отличие от экосистемы пространственные границы биогеоценозов не могут быть проведены произвольно;
- биогеоценозы существуют длительное время;
- биогеоценоз - это биокосная система, представляющая собой единство живой и неживой природы;
- биогеоценоз - это элементарная биохорологическая ячейка биосферы (то есть биолого-пространственная единица биосферы);
- биогеоценоз - это арена первичных эволюционных преобразований (то есть эволюция популяций протекает в конкретных естественноисторических условиях, в конкретных биогеоценозах).
Таким образом, как и экосистема, биогеоценоз представляет собой единство биоценоза и его неживой среды обитания; при этом основой биогеоценоза является биоценоз. Понятия экосистемы и биогеоценоза внешне сходны, но, в действительности, они различны. Иначе говоря, любой биогеоценоз - это экосистема, но не любая экосистема - биогеоценоз.

Продуктивность трофических уровней
Количество энергии, проходящее через трофический уровень на единице площади за единицу времени, называется продуктивностью трофического уровня. Продуктивность измеряется в ккал/га·год или других единицах (в тоннах сухого вещества на 1 га за год; в миллиграммах углерода на 1 кв. метр или на 1 куб. метр за сутки и т. д.).
Энергия, поступившая на трофический уровень, называется валовой первичной продуктивностью (для продуцентов) илирационом (для консументов). Часть этой энергии расходуется на поддержание процессов жизнедеятельности (метаболические затраты, или затраты на дыхание), часть - на образование отходов жизнедеятельности (опад у растений, экскременты, линочные шкурки и иные отходы у животных), часть - на прирост биомассы. Часть энергии, затраченная на прирост биомассы, может быть потреблена консументами следующего трофического уровня.
Энергетический баланс трофического уровня может быть записан в виде следующих уравнений:
(1) валовая первичная продуктивность = дыхание + опад + прирост биомассы
(2) рацион = дыхание + отходы жизнедеятельности + прирост биомассы
Первое уравнение применяется по отношению к продуцентам, второе - по отношению к консументам и редуцентам.
Разность между валовой первичной продуктивностью (рационом) и затратами на дыхание называется чистой первичной продуктивностью трофического уровня. Энергия, которая может быть потреблена консументами следующего трофического уровня, называется вторичной продуктивностью рассматриваемого трофического уровня.
При переходе энергии с одного уровня на другой часть ее безвозвратно теряется: в виде теплового излучения (затраты на дыхание), в виде отходов жизнедеятельности. Поэтому количество высокоорганизованной энергии постоянно уменьшается при переходе с одного трофического уровня на последующий. В среднем на данный трофический уровень поступает. 10 % энергии, поступившей на предыдущий трофический уровень; эта закономерность называется правилом «десяти процентов», или правилом экологической пирамиды. Поэтому количество трофических уровней всегда ограничено (4-5 звеньев), например, уже на четвертый уровень поступает только 1/1000 часть энергии от поступившей на первый уровень.

Динамика экосистем
В формирующихся экосистемах на образование вторичной продукции расходуется лишь часть прироста биомассы; в экосистеме происходит накопление органического вещества. Такие экосистемы закономерно сменяются другими типами экосистем. Закономерная смена экосистем на определенной территории называется сукцессия. Пример сукцессии: озеро > зарастающее озеро >болото > торфяник > лес.
Различают следующие формы сукцессий:
- первичные - возникают на ранее незаселенных территориях (например, на незадернованных песках, скалах); биоценозы, первоначально формирующиеся в таких условиях, называются пионерными сообществами;
- вторичные - возникают в нарушенных местообитаниях (например, после пожаров, на вырубках);
- обратимые - возможен возврат к ранее существовавшей экосистеме (например, березняк > гарь > березняк > ельник);
- необратимые - возврат к ранее существовавшей экосистеме невозможен (например, уничтожение реликтовых экосистем; реликтовая экосистема - это экосистема, сохранившаяся от прошлых геологических периодов);
- антропогенные - возникающие под воздействием человеческой деятельности.
Накопление органического вещества и энергии на трофических уровнях приводит к повышению устойчивости экосистемы. В ходе сукцессии в определенных почвенно-климатических условиях формируются окончательныеклимаксные сообщества. В климаксных сообществах весь прирост биомассы трофического уровня расходуется на образование вторичной продукции. Такие экосистемы могут существовать бесконечно долго.
В деградирующих (зависимых) экосистемах энергетический баланс отрицательный - энергии, поступившей на низшие трофические уровни, недостаточно для функционирования высших трофических уровней. Такие экосистемы неустойчивы и могут существовать только при дополнительных затратах энергии (например, экосистемы населенных пунктов и антропогенных ландшафтов). Как правило, в деградирующих экосистемах число трофических уровней снижается до минимума, что еще больше увеличивает их неустойчивость.

Представления о биосфере как «области жизни» и наружной оболочке Земли восходят к Ж. Б. Ламарку. Термин «биосфера» ввел австрийский геолог Эдуард Зюсс (1875), который понимал биосферу как тонкую пленку жизни на земной поверхности, которая в значительной мере определяет «лик Земли». Однако целостное учение о биосфере разработал российский ученый Владимир Иванович Вернадский (1926).
В настоящее время существует множество подходов к определению понятия «биосфера».
Биосфера - это геологическая оболочка Земли, сложившаяся в ходе исторического развития органического мира.
Биосфера - это активная оболочка Земли, в которой совокупная деятельность живых организмов проявляется как геохимический фактор планетарного масштаба.
Биосфера - это оболочка Земли, состав, структура и энергетика которой определяются совокупной жизнедеятельностью живых организмов; это самая большая из известных экосистем.

Структура биосферы
Биосфера включает в свой состав как витасферу (совокупность живых организмов), так и суммарные результаты деятельности ранее существовавших организмов: атмосферу, гидросферу, литосферу.
Область, в которой регулярно встречаются живые организмы, называется эубиосфера (собственно биосфера). Общая толщина эубиосферы. 12-17 км.
По отношению к эубиосфере выделяют следующие слои биосферы:
- апобиосфера - лежит над парабиосферой - живые организмы не встречаются;
- парабиосфера - лежит над эубиосферой - организмы попадают случайно;
- эубиосфера - собственно биосфера, где организмы встречаются регулярно;
- метабиосфера - лежит под эубиосферой - организмы попадают случайно;
- абиосфера - лежит под метабиосферой - живые организмы не встречаются.
Аэробиосфера - включает нижнюю часть атмосферы. В состав аэробиосферы входят:
а) тропобиосфера - до высоты 6...7 км;
б) альтобиосфера - до нижней границы озонового экрана (20...25 км).
Озоновый экран - это слой атмосферы с повышенным содержанием озона. Озоновый экран поглощает жесткое ультрафиолетовое излучение Солнца, которое губительно действует на все живые организмы. В последние десятилетия в приполярных областях наблюдаются «озоновые дыры» - области с пониженным содержанием озона.
Гидробиосфера - включает всю гидросферу. Нижняя граница гидробиосферы. 6...7 км, в отдельных случаях - до 11 км. К гидробиосфере относятся:
а) аквабиосфера - реки, озера и другие пресные воды;
б) маринобиосфера - моря и океаны.
Террабиосфера - поверхность суши. К террабиосфере относятся:
а) фитосфера - зона обитания наземных растений;
б) педосфера - тонкий слой почвы.
Литобиосфера. Нижняя граница литобиосферы. 2...3 км (реже - до 5...6 км) на суше и. 1...2 км ниже дна океана. Живые организмы в составе литобиосферы встречаются редко, однако осадочные породы в составе биосферы возникли под влиянием жизнедеятельности организмов.
В.И. Вернадский выделил в составе биосферы 7 типов веществ: живое вещество, биогенное вещество (ископаемое горючее, известняки), косное вещество (изверженные горные породы), биокосное вещество (почва), радиоактивноевещество, рассеянные атомы и вещество космического происхождения.
Функции живого вещества в биосфере разнообразны:
- Энергетическая - аккумуляция солнечной энергии в ходе фотосинтеза; за счет солнечной энергии протекают все жизненные явления на Земле.
- Газовая - состав современной атмосферы (в частности, содержание кислорода и углекислого газа) сложился, в значительной мере, под воздействием жизнедеятельности организмов.
- Концентрационная - в результате жизнедеятельности организмов сложились все виды ископаемого топлива, многих руд, органическое вещество почвы и т.д.
- Окислительно-восстановительная - в ходе жизнедеятельности живых организмов постоянно протекают окислительно-восстановительные реакции, обеспечивающие круговорот и постоянные превращения углерода, водорода, кислорода, азота, фосфора, серы, железа и других элементов.
- Деструкционная - в результате разрушения погибших организмов и продуктов их жизнедеятельности происходит превращение живого вещества в косное, биогенное и биокосное.
- Средообразующая - организмы различным образом преобразуют физико-химические факторы среды.
- Транспортная - перенос вещества против силы тяжести и в горизонтальном направлении.

Взаимосвязь между компонентами биосферы
Растения являются продуцентами органического вещества, поэтому именно с них в экосистемах всегда начинаются цепивыедания, или пастбищные цепи. Микроорганизмы-редуценты осуществляют перевод элементов из органической формы внеорганическую. Хемосинтезирующие организмы изменяют степени окисления элементов, переводят их из нерастворимой формы в растворимую, и наоборот.
Таким образом, с помощью растений и микроорганизмов осуществляется круговорот углерода, кислорода и элементов минерального питания.
Общая масса живого вещества биосферы составляет 2.500.000.000.000 тонн (или 2,5 триллиона тонн). Ежегодная продукция растений Земли превышает 120 млрд. тонн (в пересчете на сухое вещество). При этом поглощается примерно 170 млрд. тонн углекислого газа, расщепляется 130 млрд. тонн воды, выделяется 120 млрд. тонн кислорода и запасается 400·1015 килокалорий солнечной энергии. В процессы синтеза и распада ежегодно вовлекается около 2 млрд. тонн азота и около 6 млрд. тонн фосфора, калия, кальция, магния, серы, железа и других элементов. За 2 тысячи лет весь кислород атмосферы проходит через растения.
Перемещение элементов по цепям (сетям) питания называется биогенная миграция атомов. Подвижные животные (птицы, рыбы, крупные млекопитающие) способствуют перемещению элементов на значительные расстояния.

Основные законы экологии популярно сформулированы американским экологом Б. Коммонером.
Первый закон: «Всё связано со всем». Небольшой сдвиг в одном месте экологи-
ческой сети может вызвать значительные и долговременные последствия совсем в другом.
Второй закон: «Всё должно куда-то деваться». В сущности, это переформулировка хорошо известного закона сохранения материи. Б. Коммонер пишет: «Одна из главных причин нынешнего кризиса окружающей среды состоит в том, что огромные количества разных веществ извлечены из земли, где они были в связанном виде, преобразованы в новые, часто весьма активные и далекие от природных соединений» («Замыкающий круг», 1974).
Третий закон: «Природа знает лучше». Устойчивые при- родные экологические системы — сложнейшие образования, и организация их произошла в результате эволюционного развития, отбора из множества вариантов. Поэтому логично предположить, что природный — лучший вариант и каждый новый вариант будет хуже. Но это не значит, что природу нельзя изменять, улучшать, приспосабливать к интересам человека, просто делать это необходимо грамотно, опираясь на строгие научные знания о природе и предусмотрев все возможные отрицательные последствия.
Четвертый закон: «Ничто не дается даром» или «За всё надо платить». Смысл этого закона в том, что мировая экосистема представляет собой единое целое и, изменяя ее в какой-то незначительной мере в одном
месте, мы должны научно предусмотреть, какие сдвиги могут произойти в других местах. То, что человек отнял у природы или испортил, он должен исправить и вернуть. Иначе начнутся такие сдвиги, которые трудно не только исправить, но даже предвидеть. Могут развиться изменения, которые будут угрожать существованию человеческой цивилизации.

Подробное решение параграф § 74 по биологии для учащихся 10 класса, авторов Каменский А.А., Криксунов Е.А., Пасечник В.В. 2014

• Гдз рабочая тетрадь по Биологии за 10 класс можно найти

1. Что такое экология?

Ответ. Эколо́гия (от греч. οικος - дом, хозяйство, обиталище и λόγος - учение) - наука, изучающая взаимоотношения живой и неживой природы. Термин впервые предложил в книге «Общая морфология организмов» («Generalle Morphologie der Organismen») в 1866 году немецкий биолог Эрнст Геккель.

Экология обычно рассматривается как подотрасль биологии, общей науки о живых организмах. Живые организмы могут изучаться на различных уровнях, начиная от отдельных атомов и молекул и кончая популяциями, биоценозами и биосферой в целом. Экология также изучает среду в которой они живут и её проблемы. Экология связана со многими другими науками именно потому, что она изучает организацию живых организмов на очень высоком уровне, исследует связи между организмами и их средой обитания. Экология тесно связана с такими науками, как биология, химия, математика, география, физика.

2. Какие экологические проблемы вам известны?

Ответ. Экологических проблем на планете множество:

1. Парниковый эффект. Озоновая дыра над Арктикой разрастается, что ведет еще и к таянию ледников и поднятию уровня Мирового океана, и как следствие -затопление некоторых островов, суши и непригодность ее для дальнейшего проживания.

2. Загрязнение воздуха.

3. Загрязнение почвы отходами жизнедеятельности человека.

4. Загрязнение воды, все больше воды становится непригодной для питья и употребления в пищу.

5. Вымирание многих видов животных и растений.

6. Уменьшение количества полезных ископаемых.

7. Опустынивание больших территорий, вырубка лесов.

8. Обмеление рек и озер.

9. Замещение натуральных продуктов генномодифицированными.

3. Почему экологические знания необходимы каждому члену общества?

Ответ. Экологическое образование не только дает научные знания из области экологии, но и является важным звеном экологического воспитания будущих специалистов. Это предполагает привитие им высокой экологической культуры, способности бережного отношения к природным богатствам и др. Иными словами, у специалистов, в нашем случае инженерно-технического профиля, должно сформироваться новое экологическое сознание и мышление, суть которого в том, что человек ¾ часть природы и сохранение природы ¾ это сохранение полноценной жизни человека.

Экологические знания необходимы каждому человеку, чтобы сбылась мечта многих поколений мыслителей о создании достойной человека среды, для чего надо построить прекрасные города, развить настолько совершенные производительные силы, чтобы они смогли бы обеспечить гармонию человека и природы. Но эта гармония невозможна, если люди враждебно настроены друг к другу и, тем более, если идут войны, что, к сожалению, имеет место.

Как справедливо отметил американский эколог Б. Коммонер в начале 70-х гг.: «Поиски истоков любой проблемы, связанной с окружающей средой, приводят к неоспоримой истине, что коренная причина кризиса заключена не в том, как люди взаимодействуют с природой, а в том, как они взаимодействуют друг с другом… и что, наконец, миру между людьми и природой должен предшествовать мир между людьми».

В настоящее время стихийное развитие взаимоотношений с природой представляет опасность для существования не только отдельных объектов, территорий стран и т. п., но и для всего человечества.

Это объясняется тем, что человек тесно связан с живой природой происхождением, материальными и духовными потребностями, но, в отличие от других организмов, эти связи приняли такие масштабы и формы, что это может привести (и уже приводит!) к практически полному вовлечению живого покрова планеты (биосферы) в жизнеобеспечение современного общества, поставив человечество на грань экологической катастрофы.

Остановить стихийное развитие событий могут лишь знания о том, как ими управлять и, в случае с экологией эти знания должны «овладеть массами», по крайней мере, большей частью общества, что возможно лишь через всеобщее экологическое образование людей начиная со школьной скамьи и заканчивая вузом.

Экологические знания позволяют осознать всю пагубность войны и распрей между людьми, ведь за этим кроется не просто гибель отдельных людей и даже цивилизаций, потому что это приведет к всеобщей экологической катастрофе, к гибели всего человечества. Значит, важнейшее из экологических условий выживания человека и всего живого ¾ это мирная жизнь на Земле. Именно к этому должен и будет стремиться экологически образованный человек.

Но было бы несправедливо строить всю экологию «вокруг» только человека. Уничтожение природной среды влечет за собой пагубные последствия для жизни человека. Экологические знания позволяют ему понять, что человек и природа ¾ единое целое и представления о господстве его над природой довольно призрачны и примитивны.

Экологически образованный человек не допустит стихийного отношения к окружающей его среде жизни. Он будет бороться против экологического варварства, а если в нашей стране таких людей станет большинство, то они обеспечат нормальную жизнь своим потомкам, решительно став на защиту дикой природы от алчного наступления «дикой» цивилизации, преобразуя и совершенствуя саму цивилизацию, находя наилучшие «экологически чистые» варианты взаимоотношения природы и общества.

В России, странах СНГ уделяется большое внимание экологическому образованию. Межпарламентской Ассамблеей государств-участников СНГ принят Рекомендательный законодательный акт об экологическом образовании населения (1996) и другие документы, в том числе и Концепция экологического образования.

Экологическое образование, как указывается в преамбуле Концепции, предназначено развить и закрепить более совершенные стереотипы поведения людей, направленного на:

1) экономию природных ресурсов;

2) предотвращение неоправданного загрязнения окружающей среды;

3) повсеместное сохранение естественных экосистем;

4) уважение к принимаемым международным сообществом нормам поведения и сосуществования;

5) формирование сознательной готовности к активному личному участию в осуществляемых природоохранных мероприятиях и посильной их финансовой поддержке;

6) содействие проведению совместных природоохранных действий и осуществлению единой экологической политики в СНГ.

В настоящее время нарушение экологических законов можно остановить, только подняв на должную высоту экологическую культуру каждого члена общества, а это возможно сделать, прежде всего, через образование, через изучение основ экологии, что особенно важно для специалистов в области наук технического направления, в первую очередь для инженеров-строителей, инженеров в области химии, нефтехимии, металлургии, машиностроения, пищевой и добывающей промышленности и т. д. Настоящий учебник и предназначен для широкого круга студентов, обучающихся по техническим направлениям и специальностям вузов. По замыслу авторов он должен дать основные представления по главным направлениям теоретической и прикладной экологии и заложить основы экологической культуры будущего специалиста, основанной на глубоком понимании высшей ценности ¾ гармоничного развития человека и природы.

Вопросы после § 74

1. Что изучает экология?

Ответ. В более общем смысле экология – это наука, изучающая взаимоотношения организмов и их сообществ с окружающей средой обитания.

В качестве самостоятельной науки экология сформировалась лишь в XX в., хотя факты, составляющие ее содержание, как уже отмечалось, с давних времен привлекали внимание человека. Значение экологии как науки по-настоящему стали понимать лишь недавно. Этому есть объяснение, которое связано с тем, что рост численности населения Земли и усиливающееся воздействие человека на природную среду поставили его перед необходимостью решать ряд новых жизненно важных задач. Для удовлетворения своих потребностей в воде, пище, чистом воздухе человеку надо знать, как устроена и как функционирует окружающая его природа во всех ее взаимосвязях. Экология как раз и изучает эти проблемы.

Следует помнить, что экология – фундаментальная научная дисциплина. И надо научиться правильно пользоваться ее законами, понятиями, терминами. Ведь они помогают людям определять свое место в окружающей их среде, правильно и рационально использовать природные богатства.

Во второй половине XX столетия происходит своего рода «экологизация» всей современной науки. Это связано с осознанием огромной роли экологических знаний, с пониманием того, что деятельность человека зачастую не просто наносит вред окружающей среде, но и, воздействуя на нее негативно, изменяя условия жизни людей, угрожает самому существованию человечества.

Если в период своего возникновения экология была составной частью биологии, то современная экология охватывает чрезвычайно широкий круг вопросов и тесно переплетается с целым рядом смежных наук, прежде всего таких, как биология (ботаника и зоология), география, геология, физика, химия, генетика, математика, медицина, агрономия, архитектура и др.

В настоящее время в экологии выделяют ряд научных отраслей и дисциплин: популяционная экология, географическая экология, химическая экология, промышленная экология, экология растений, животных, человека.

2. Какова роль экологии в настоящее время и почему ее необходимо изучать?

Ответ. Природа не только более сложна, чем мы о ней думаем, она гораздо сложнее, чем мы можем себе это представить. Первый закон экологии гласит: «Что бы мы ни делали в природе, все вызывает в ней те или иные последствия, часто непредсказуемые».

Следовательно, результаты нашей деятельности можно предвидеть, только всесторонне проанализировав, какое влияние они окажут на природу. Для экологического анализа, дающего понимание, каким образом происходит воздействие человека на окружающую среду и обнаружение тех пределов изменения условий, которые позволяют не допустить экологического кризиса, необходимо привлечь знания различных наук. Таким образом, экология становится теоретической основой для рационального использования природных ресурсов.

Современная экология – универсальная, бурно развивающаяся, комплексная наука, имеющая большое практическое значение для всех жителей нашей планеты. Экология – наука будущего, и, возможно, само существование человека будет зависеть от прогресса этой науки.

3. Какие научные направления в экологии вам известны?

Ответ. Основные направления современной экологии:

Прикладная экология;

Биоэкология;

Геоэкология;

Экология человека (социальная экология).

Используя знания, имеющиеся у вас, подготовьте рассказ о том, какие отношения складывались между человеком и природой на различных этапах развития человеческой цивилизации.

Ответ. Сложные взаимоотношения человека и общества с окружающей средой сложились исторически. Если на заре человеческой цивилизации любые воздействия на природу компенсировались действиями мощнейших структур биосферы, то с течением времени антропогенные воздействия стали наносить большой ущерб. По данным Э. В. Гирусова (1976) и Е. Я. Режабека (1986), в истории взаимоотношений человека, природы и общества выделяются три основных этапа:

ручное производство с применением естественных источников энергии;

машинное производство с применением искусственных источников энергии;

автоматизированное производство с применением искусственных способов переработки и использования информации.

Первый этап связан с так называемой «неолитической революцией», в ходе которой человечество научилось использовать огонь и орудия воздействия на природу, позволившие менять среду обитания. Этот период длился около 5 тысяч лет. В это время осуществлялся постепенный переход от присваивающего хозяйства (собирательство и охота) к производящему (земледелие и скотоводство). История цивилизаций изобилует экологическими кризисами и революциями.

Переход к приготовлению пищи, производству одежды и строительству культовых и жилых помещений с применением искусственных орудий труда был очень длительным. Он дал возможность человечеству изменить свое социальное положение. В это время были созданы сравнительно несложные механические приспособления, приводимые в движение физической силой людей, домашними животными, ветряными и водяными двигателями. Тем не менее, несмотря на определенную примитивность техники, в это время были созданы крупнейшие сооружения такие, как египетские пирамиды, античные дворцы и храмы. Потребность в большом количестве энергии реализовывалась в основном путем использования армии рабов и в меньшей степени разнообразными механическими приспособлениями. Необходимость освоения новых площадей под земледелие и скотоводство приводила к необходимости широкомасштабной и интенсивной вырубки лесных массивов и использованию подсечно-огневого способа земледелия. Вырубка лесов в областях переменно-влажного тропического и субтропического климата - областей, наиболее благоприятных для проживания человека, - вызвала быстрое опустынивание территорий. С этим периодом связано возникновение и расширение ирригационных работ.

Второй этап взаимодействия человека и природы связан с промышленной революцией XVIII-XIX вв. и характеризуется переходом к машинному производству с применением техники искусственных энергоносителей (пар, затем электроэнергия). Благодаря этому интенсивно развивались металлургия, фабричное производство, механический транспорт. Расширение площадей под земледелие и скотоводство, вызванное ростом народонаселения, также сопровождалось опустыниванием одних территорий и освоением новых. Развитие горного дела и металлургии связано с интенсивными вырубками лесных массивов (лес расходовался на производство древесного угля, использовался в качестве крепежного и строительного материала). В дальнейшем древесный уголь был заменен на каменный, и это вновь потребовало расширения горнодобывающей промышленности. Спустя некоторое время для получения тепловой энергии стали использовать каменный уголь, а затем жидкие горючие ископаемые. Таким образом, в этот период в отношении природы человечеством был совершен новый качественный переход от «эксплуатации» только ее поверхности к «эксплуатации» недр Земли в значительных масштабах (С. В. Клубов, Л. Л. Прозоров, 1993).

Третий этап, начавшийся в первой четверти XX в., связан с современной научно-технической революцией. Он характеризуется преобразованием производительных сил на основе превращения науки в ведущий фактор развития производства. Это не только развитие атомной энергетики и атомной промышленности, но и поиск нетрадиционных источников энергии, развитие химической промышленности, в том числе производство полимеров, композиционных и иных материалов с заданными свойствами, неизвестными в природе, комплексная автоматизация производства, широкое применение информационно-вычислительной и микропроцессорной техники, использование широкого спектра электронных устройств, создание новых видов транспорта и связи, освоение новой лазерной, плазменной и мембранной технологий, развитие биотехнологии, широкое использование Космоса в интересах производства, связи, целенаправленный поиск месторождений полезных ископаемых и разработка комплекса мер по охране окружающей среды.

В конце XX в. многие традиционные ресурсы человеческого прогресса утратили свое первостепенное значение. Главным ресурсом научно-технического прогресса и социально-экономического развития мирового сообщества становится информация. Хорошо налаженная сеть информационно-вычислительных систем и компьютеров сегодня играет такую же роль, какую в свое время сыграли электрификация, телефонизация, радио и телевидение. Информация не только влияет на ускорение развития науки и техники, но и играет огромную роль в процессах обеспечения общественного порядка, культурного общения людей и охраны окружающей среды. Информация - это неисчерпаемый ресурс мирового сообщества. Согласно И. И. Юзвишину (1996), информация - всеобщий бесконечный законно процесс фундаментальных отношений, связей, взаимодействий и взаимозависимостей энергии, движения, массы, микро- и макроструктур Вселенной. Необходимость в обработке резко возросших информационных потоков выявила определенные ограничения возможностей человеческой психики. Они стали преодолеваться в результате изобретения и широкого применения электронных кибернетических устройств (компьютеров).

На каждом этапе взаимодействия с природой человечество во все возрастающих размерах использовало ее как объект добычи и приобретения материальных ценностей и удовлетворения своих материальных потребностей. Разногласия между природой и человеком, или, как принято называть эти конфликты, экологические кризисы, начались задолго до неолитической революции. Причиной возникновения одного из первых в истории человечества экологических кризисов послужила неразумная деятельность первобытного человека, которая вызвала ускоренное вымирание и исчезновение многих крупных млекопитающих позднего палеолита. Мамонты, мастодонты, бизоны, овцебыки и другие крупные животные были в то время главным объектом охоты (И. П. Герасимов, 1985; М. И. Будыко, 1977). В последующие годы уничтожение животных и вырубка лесных массивов происходили во все возрастающих размерах. Это не только обширная и красиво обставленная охота ассирийских царей на слонов, медведей, кабанов и страусов в бассейне р. Евфрат, но и также многочисленные, часто масштабные охоты на крупных млекопитающих, вырубка лесов на склонах гор в странах Средиземноморья (Греция, Италия). Начиная с 1600 г. по настоящее время человеком истреблено более 160 видов и подвидов птиц, и еще 400 видам угрожает полное исчезновение. Уничтожено более 100 видов млекопитающих, и еще 225 видам также грозит полное исчезновение (С. В. Клубов, Л. Л. Прозоров, 1993).

Первобытный человек обладал орудием огромной уничтожающей силы - огнем. Классическим примером истребления лесов и возникновения пустынных ландшафтов является пустыня Сахара. Одной из причин гибели государства Майя в Новом Свете считают истощение земель в результате применения подсечно-огневой системы земледелия. Земледелие речных цивилизаций повлекло за собой глубокое видоизменение ландшафтов. Уже в начале V тысячелетия до н.э. в Месопотамии стали проводиться ирригационные и мелиоративные работы. В III тысячелетии до н. э. аналогичные работы проводились в Китае и Индии, во II и I тысячелетиях до н.э. - в долине Амударьи. Это привело к тому, что развивавшееся земледелие ухудшало состояние природных ландшафтов. Античные цивилизации опустошили природные ресурсы Средиземноморья, а крупнейшие античные войны и крушение великих империй способствовали деградации почвенного покрова и развитию эрозии. По свидетельству некоторых экологов, только по вине человека на земном шаре в общей сложности было потеряно около 5 млн. км2 культурных земель.

Деградация природной среды усилилась в глубокой древности с возникновением, дальнейшим развитием и усовершенствованием горного дела. Уже в VII веке до н. э. в Греции стали разрабатывать свинцово-серебряные рудники, причем глубина некоторых шахт нередко достигала 100 м. Поражает масштабность горных выработок, произведенных на заре палеолита. Они располагаются на территории Нидерландов. В толщах меловых пород имеются включения разнообразных по форме и размерам кремниевых конкреций. Именно они служили объектом добычи. Рядом с первобытными шахтами добытые кремниевые конкреции расщепляли и из них изготовляли кремниевые орудия труда и оружие. В своеобразных первобытных мастерских было обнаружено более 500 тыс. заготовок каменных топоров. Все это свидетельствует о том, что в раннем палеолите велись целенаправленные поиски и добыча определенного вида каменного сырья. Скорее всего добыча каменного сырья на первобытной шахте производилась не одно столетие. С XIII в. в Европе, а затем и в других странах для проходки горных выработок стали применять порох. А это ускорило деградацию природной среды в местах добычи. С одной стороны, отходы от добычи и переработки да и сам порох загрязняли ручьи и реки, а с другой - вокруг мест добычи росли отвалы пустых пород.

Однако кроме негативных воздействий на природную среду имеются и положительные стороны развития горного дела. Большой толчок для развития металлургии дал повсеместный переход от использования древесного угля к применению каменного. Разработки угольных месторождений в XVII в. в Англии поистине спасли многие лесные массивы от полной вырубки. Но огромнейшие по площади открытые карьеры угольных месторождений стали во все возрастающих размерах наносить большой ущерб ландшафтам и подземным водам.

Исторически так сложилось, что до сих пор сосуществуют и противостоят друг другу различные представления о взаимоотношении человека и общества с окружающей средой. Это концепции природоохранной деятельности, технократического оптимизма, экологического алармизма и паритета между природой и обществом (С. В. Клубов, Л. Л. Прозоров, 1993).

Природоохранная концепция. Наблюдающееся ухудшение природной среды и, как следствие, ухудшение материального состояния человеческого общества требовали определенных противодействий. На плохое состояние природной среды, особенно лесных массивов, обратил внимание еще Петр I, который издал специальный указ об охране лесов. В самом конце XIX в. в России стала реализовываться идея защиты территорий дикой природы. Начали создаваться первые заповедники и заповедные территории. Уже в начале XX в. в России были предприняты попытки наладить «мировую охрану природы». При Русском географическом обществе была создана специальная так называемая Природоохранительная комиссия. Природоохранное движение возникло и в связи с тревогой научной общественности о судьбах диких животных и растений. Во главе этого движения стоял географ, антрополог, этнограф и археолог профессор Московского университета Д. Н. Анучин (1843-1923). Он понимал всю сложность взаимоотношения человека и природы, с научной точки зрения обосновал это новое направление и ввел в научный оборот термин «антропосфера». Большую роль в сохранении природы сыграли исследования, которые проводились под эгидой КЕПС (Комиссии естественных производительных сил).

В последние десятилетия XX в. противостояние и столкновения между природой и обществом стали настолько сильными, а урон, наносимый природе, настолько огромным, что и в современном обществе развернулось широкое экологическое движение. Оно, как и движение в начале XX в., ставит своей целью сохранить природу, уберечь ее от пагубного воздействия человека, техническая оснащенность которого с каждым годом увеличивается. Ярким представителем этого направления является американский ученый и убежденный оптимист Р. Дюбо. По его мнению, путь к ликвидации противоречий между человеком и природой состоит в определенном «одомашнивании» биосферы. Речь идет о сохранении природных ландшафтов в их первозданном состоянии и обеспечении жизнедеятельности всех систем биосферы только возобновляемыми ресурсами.

Реальные успехи движения за сохранение природы сводятся к разработке и применению разрозненных мероприятий по охране исчезающих видов животных и растений, превращению определенных территорий в заповедники, к сокращению вредных выбросов и отдельных загрязнений. Речь в данном случае идет об образовании заповедников и особо охраняемых территорий, которые сегодня занимают только несколько процентов земель. Но до сих пор отсутствуют системные и глобальные мероприятия, хотя разрабатываются многочисленные программы по защите или отдельных территорий, или даже отдельных частей геосфер. К их числу относятся мероприятия по предотвращению выбросов хлор- и фторсодержащих элементов (фреонов), снижению выбросов углекислого газа и целый ряд других мероприятий, связанных с выбросами антропогенных газов в атмосферу и загрязнениями водных систем.

Концепция технократического оптимизма. В основе этой концепции лежит представление о неисчерпаемости природных ресурсов, их возобновляемое и полном господстве человека над природой. Несмотря на полную очевидность негативных последствий научно-технического прогресса, когда на глазах одного-двух поколений антропогенная деградация экосистем достигла огромных масштабов и периодически перерастает из локальных кризисов в межрегиональные катастрофы, эта концепция пользуется большой популярностью. Ухудшение экологической обстановки все разрушительнее действует на огромных территориях и отражается на жизнедеятельности многочисленных экосистем. Исходя из этого часть научной общественности разных стран, осознав необходимость и неизбежность прогрессирующего использования природы во имя процветания человека, обосновала свое положительное отношение к нему.

В течение нескольких десятилетий в советской науке господствовала идея о прямом использовании природных ресурсов на благо населения. Эта идея была ориентирована на теоретическое обоснование и осуществление разработанного перспективного плана преобразования природы. Частичное осуществление данного плана вызвало локальные и региональные экологические кризисы. Примерами такого негативного преобразования являются не только проекты «регулирования стока северных и сибирских рек» путем строительства в их долинах каскада электростанций и систем крупнейших водохранилищ, но и проект переброски части стока северных рек на юг, строительство плотин и крупных водохранилищ в низовьях крупнейших сибирских рек, в частности в низовьях Оби и Енисея, которые по площади затопления намного превосходили площади любых европейских государств, и другие подобные проекты.

В то же время надо отметить и некоторые положительные стороны этого плана. Так, в планах покорения природы речь идет и о создании систем лесозащитных полос на юге европейской части России, благодаря которым удалось спасти урожаи от действия суховеев, предотвратить масштабную эрозию почв, осуществить некоторые мелиоративные работы и т. д.

Идеи преобразования природы были распропагандированы настолько широко, что даже один из зачинателей природоохранного движения в нашей стране А. Д. Арманд поддался их соблазну и стал пропагандировать идеи «конструктивного преобразования природы». Он считал возможным и даже необходимым глобальное изменение природных ландшафтов во имя блага человечества. На Земле, по его мнению, не должно быть неиспользованных территорий. Преобладающая часть, или около 90% земной поверхности, должна использоваться для производственных нужд человека. Примерно 9 % необходимо отвести под рекреации, создав в них обстановку, приближающуюся к естественной. И только 1% надо оставить под заповедники и национальные парки.

Технократические взгляды на преобразование природы и взаимодействие природы, общества и человека свойственны в основном американским ученым. Они преклоняются перед могуществом техники и подводят теоретическую базу под это.

По мнению американского ученого Д. Эллула (1974), техника подчиняется собственным законам, существуют технологические законы и закономерности, которые глубоко отличаются от природных.

Для осуществления концепции технократического оптимизма вместо прежнего подхода с лозунгом о «покорении природы» стали раздаваться новые призывы к ее преобразованию и управлению ею, которые способны привести к облагораживанию окружающей среды. И. Р. Пригожин и И. Стенгерс (1986) генезис и содержание такого технооптимизма раскрывают следующим образом: «К лейтмотиву мира, переставшего вызывать благоговейное поклонение, примешивается отзвук другого лейтмотива - господства над окружающим миром. Миром, перед которым не испытываешь благоговения, управлять легче. Любая наука об окружающем мире действует по единому теоретическому плану и низводит неисчерпаемое богатство и разнообразие явлений природы к унылому однообразию приложения общих законов, тем самым становится инструментом доминирования, а человек, чуждый окружающему миру, выступает хозяином этого мира».

Фактическое следование концепции технократического оптимизма привело к разработке и частичной реализации таких глобальных проектов, как освоение газовых месторождений на Ямале, разработка нефтяных месторождений на шельфе Баренцева моря и сахалинском шельфе, освоение крупнейших нефтяных месторождений Западной Сибири, железорудных месторождений Северного Казахстана и юга Западной Сибири, а также к разработке гигантских месторождений Курской магнитной аномалии, к строительству целлюлозно-бумажных комбинатов на Байкале и Ангаре и др.

Концепция паритета между природой и обществом

Эта концепция в настоящее время находится в стадии разработки и ее нередко называют концепцией устойчивого развития. Впервые призыв к устойчивому развитию был сформулирован на конференции по окружающей среде и развитию в Рио-де-Жанейро в 1992 г. Единство природы и человека неоднократно отражалось научными разработками начиная с XVIII в., а в настоящее время это многократно подтверждается практикой. Французский зоолог Ж. Дорст (1968) писал: «Симптоматично, что человечество расходует все больше и больше энергии и средств на защиту от последствий своей же собственной деятельности, в сущности защищаясь от самого себя. Иной раз кажется, что мы живем в абсурдном мире, иначе мы бы не обратили против себя некоторые законы природы». Ж. Дорст неоднократно обращал внимание на необходимость охраны ландшафтов для обеспечения гармоничного фона жизни. Для решения проблемы надо преодолеть постоянный антагонизм между «охранителями природы» и «экономистами». Первые должны, по его мнению, смириться с тем, что для своего жизнеобеспечения человеку необходимо вести интенсивное земледелие, длительное время и глубоко преобразовывать некоторые естественные среды.

Поборникам технической цивилизации следует признать, что человек не может не считаться с биологическими законами и что рациональная эксплуатация природных ресурсов не должна преследовать цель их расхищения. По мнению Ж. Дорста, только достигнув истинного взаимоотношения между экономистами и биологами, можно прийти к здравому решению проблемы и обеспечить рациональное развитие человечества в полной гармонии с законами природы.

Сторонники гармоничного развития природы и общества считают совершенно недостаточным и в корне ошибочным мнение сторонников концепции технократического оптимизма о том, что только одного процента нетронутой заповедной территории Земли вполне достаточно для существования человечества. Основатель Римского клуба А. Печчеи предлагает территорию земной поверхности разделить в следующей пропорции: 80% оставить на долю природы, 10% - на сельское хозяйство и 10% - на долю урбанизированных промышленных комплексов. Среди других предложений большую поддержку находит мнение разделить всю поверхность Земли на три равные части. Одну оставить за природой, другую - за сельским хозяйством и остальную отдать урбанизированным территориям -промышленным комплексам и населенным пунктам.

В настоящее время в перечне основных экологических проблем доминирующей как в глобальном, так и в региональном плане остается проблема загрязнения. Это не только загрязнение воздушной и водной среды, но и изменения глобального и регионального климата, истощение озонового слоя.

В 1991 г. была опубликована книга «Сохранение Земли. Стратегия устойчивой жизни», в подготовке которой принимали участие более 300 представителей разных стран со всех континентов. В данной работе предлагается оригинальное определение понятия «устойчивое развитие». Это - «улучшение качества жизни людей, проживающих в пределах несущей емкости поддерживающих экосистем. Устойчивая экономика - продукт устойчивого развития, она поддерживается ресурсной базой и развивается путем адаптации и через развитие знания, организацию, техническую эффективность и мудрость».

В заключение отметим, что в последней четверти XX в. мировое научное сообщество все большее внимание обращает на такие проблемы, как разрушение экосистем, выявление их роли в биосфере, приходит к осознанию необходимости сохранения биоразнообразия экосистем, рассматривает проблемы пределов роста и устойчивого развития, синэнергически изучает биосферу и геосферу Земли в целом как системы и одновременно в их взаимной связи и действии. Указывает на необходимость смены взглядов на разумность и осторожность действий по отношению к природе, а также рассматривает существующие технологии только как один из элементов решения экологических проблем и устойчивого развития (К. С. Лосев, 2001).

Во взаимодействии человека с природой выделяют три неравновеликих этапа: этап ручного производства с применением естественных источников энергии, этап машинного производства с применением искусственных источников энергии и этап автоматизированного производства с применением искусственных способов получения и использования информации. Экологические кризисы начались с момента возникновения человеческой цивилизации и усиливались по мере возникновения и усиления мощи государств, развития промышленности и науки. В настоящее время существуют четыре группы концепций взаимодействия человека, природы и общества: природоохранная концепция, концепция технократического оптимизма, концепция экологического алармизма и концепция паритета между природой и обществом. Все концепции имеют как положительные, так и отрицательные стороны. Большую роль в природоохранной политике сыграли исследования Римского клуба и особенно серия докладов супругов Медоуз. Ими даны три сценария развития природной среды, каждый из которых заканчивается кризисной ситуацией, за которой может последовать катастрофическое развитие событий. В настоящее время все большее внимание привлекает концепция паритета между природой и обществом, которая иногда именуется «устойчивым развитием», хотя было бы правильнее назвать ее гармоничным развитием.

Экология

ЭКОЛО́ГИЯ -и; ж. [от греч. oikos - дом, жилище и logos - учение]

1. Наука об отношениях растительных и животных организмов и образуемых ими сообществ между собой и окружающей средой. Э. растений. Э. животных. Э. человека.

2. Экологическая система. Э. леса.

3. Природа и вообще среда обитания всего живого (обычно о плохом их состоянии). Заботы об экологии. Нарушенная э. Удручающее состояние экологии. Э. северо-запада России.

◁ Экологи́ческий (см.).

эколо́гия

(от греч. óikos - дом, жилище, местопребывание и ...логия), наука об отношениях организмов и образуемых ими сообществ между собой и с окружающей средой. Термин «экология» предложен в 1866 Э. Геккелем. Объектами экологии могут быть популяции организмов, виды, сообщества, экосистемы и биосфера в целом. С середины XX в. в связи с усилившимся воздействием человека на природу экология приобрела особое значение как научная основа рационального природопользования и охраны живых организмов, а сам термин «экология» - более широкий смысл. С 70 -х гг. XX в. складывается экология человека, или социальная экология, изучающая закономерности взаимодействия общества и окружающей среды, а также практические проблемы её охраны; включает различные философские, социологические, экономические, географические и другие аспекты (например, экология города, техническая экология, экологическая этика и др.). В этом смысле говорят об «экологизации» современной науки. Экологические проблемы, порождённые современным общественным развитием, вызвали ряд общественно-политических движений («Зелёные» и др.), выступающих против загрязнения окружающей среды и других отрицательных последствий научно-технического прогресса.

С небольшой задержкой проверим, не скрыл ли videopotok свой iframe setTimeout(function() { if(document.getElementById("adv_kod_frame").hidden) document.getElementById("video-banner-close-btn").hidden = true; }, 500); } } if (window.addEventListener) { window.addEventListener("message", postMessageReceive); } else { window.attachEvent("onmessage", postMessageReceive); } })();

ЭКОЛОГИЯ

ЭКОЛО́ГИЯ (от греч. oikos - дом, жилище, местопребывание и логос - слово, учение), наука об отношениях живых организмов и образуемых ими сообществ между собой и с окружающей средой.
Термин «экология» предложен в 1866 Э. Геккелем (см. ГЕККЕЛЬ Эрнст) . Объектами экологии могут быть популяции организмов, виды, сообщества, экосистемы и биосфера в целом. С сер. 20 в. в связи с усилившимся воздействием человека на природу экология приобрела особое значенние как научная основа рационального природопользования и охраны живых организмов, а сам термин «экология» - более широкий смысл.
С 70-х гг. 20 в. складывается экология человека, или социальная экология, изучающая закономерности взаимодействия общества и окружающей среды, а также практические проблемы ее охраны; включает различные философские, социологические, экономические, географические и другие аспекты (напр., экология города, техническая экология, экологическая этика и др.). В этом смысле говорят об «экологизации» современной науки. Экологические проблемы, порожденные современным общественным развитием, вызвали ряд общественно-политических движений («Зеленые» (см. ЗЕЛЕНЫЕ (движение)) и др.), выступающих против загрязнения окружающей среды и др. отрицательных последствий научно-технического прогресса.
* * *
ЭКОЛО́ГИЯ (от греч. oikos - дом, жилище, местопребывание и...логия ), наука, изучающая взаимосвязи организмов с окружающей средой, т. е. совокупностью внешних факторов, влияющих на их рост, развитие, размножение и выживаемость. До некоторой степени условно факторы эти можно разделить на «абиотические», или физико-химические (температура, влажность, длина светового дня, содержание минеральных солей в почве и др.), и «биотические», обусловленные наличием или отсутствием других живых организмов (в том числе, являющихся объектами питания, хищниками или конкурентами).
Предмет экологии
В центре внимания экологии - то, что непосредственно связывает организм с окружающей средой, позволяя жить в тех или иных условиях. Экологов интересует, например, что потребляет организм и что выделяет, как быстро он растет, в каком возрасте приступает к размножению, сколько потомков производит на свет, и какова вероятность у этих потомков дожить до определенного возраста. Объектами экологии чаще всего являются не отдельно взятые организмы, а популяции (см. ПОПУЛЯЦИЯ) , биоценозы (см. БИОЦЕНОЗ) , а также экосистемы (см. ЭКОСИСТЕМА) . Примерами экосистем могут быть озеро, море, лесной массив, небольшая лужа или даже гниющий ствол дерева. Как самую большую экосистему можно рассматривать и всю биосферу (см. БИОСФЕРА) .
В современном обществе под влиянием средств массовой информации, экология часто трактуется как сугубо прикладное знание о состоянии среды обитания человека, и даже - как само это состояние (отсюда такие нелепые выражения как «плохая экология» того или иного района, «экологически чистые» продукты или товары). Хотя проблемы качества среды для человека, безусловно, имеют очень важное практическое значение, а решение их невозможно без знания экологии, круг задач этой науки гораздо более широкий. В своих работах специалисты-экологи стараются понять, как устроена биосфера, какова роль организмов в круговороте различных химических элементов и процессах трансформации энергии, как разные организмы взаимосвязаны между собой и со средой своего обитания, что определяет распределение организмов в пространстве и изменение их численности во времени. Поскольку объекты экологии - это, как правило, совокупности организмов или даже комплексы, включающие наряду с организмами неживые объекты, ее определяют иногда как науку о надорганизменных уровнях организации жизни (популяциях, сообществах, экосистемах и биосфере), или как науку о живом облике биосферы.
История становления экологии
Термин «экология» был предложен в 1866 году немецким зоологом и философом Э. Геккелем (см. ГЕККЕЛЬ Эрнст) , который, разрабатывая систему классификации биологических наук, обнаружил, что нет никакого специального названия для области биологии, изучающей взаимоотношения организмов со средой. Геккель определял также экологию как «физиологию взаимоотношений», хотя «физиология» понималась при этом очень широко - как изучение самых разных процессов, протекающих в живой природе.
В научную литературу новый термин входил довольно медленно и более или менее регулярно стал использоваться только с 1900-х годов. Как научная дисциплина экология формировалась в 20-м столетии, но предыстория ее восходит к 19, и даже к 18 веку. Так, уже в трудах К. Линнея (см. ЛИННЕЙ Карл) , заложившего основы систематики организмов, было представление об «экономии природы» - строгой упорядоченности различных природных процессов, направленных на поддержание некоторого природного равновесия. Понималась эта упорядоченность исключительно в духе креационизма (см. КРЕАЦИОНИЗМ) - как воплощение «замысла» Творца, специально создавшего разные группы живых существ для исполнения разных ролей в «экономии природы». Так, растения должны служить пищей травоядным животным, а хищники должны не позволять травоядным размножаться в слишком большом количестве.
Во второй половине 18-го в. на смену представлениям естественной истории, неотделимым от церковных догматов, стали приходить новые идеи, постепенное развитие которых привело к той картине мира, которая разделяется и современной наукой. Важнейшим моментом был отказ от чисто внешнего описания природы и переход к выявлению внутренних, порой скрытых, связей, определяющих ее естественное развитие. Так, И. Кант (см. КАНТ Иммануил) в своих лекциях по физической географии, прочитанных в университете Кенигсберга, подчеркивал необходимость целостного описания природы, которое учитывало бы взаимодействие процессов физических и тех, что связаны с деятельностью живых организмов. Во Франции, в самом начале 19 в. Ж. Б. Ламарк (см. ЛАМАРК Жан Батист) предложил свою, в значительной мере умозрительную концепцию круговорота веществ на Земле. Живым организмам при этом уделялась очень важная роль, поскольку предполагалось, что только жизнедеятельность организмов, приводящая к созданию сложных химических соединений, способна противостоять естественным процессам разрушения и распада. Хотя концепция Ламарка была довольно наивной и не всегда соответствовала даже тогдашнему уровню знаний в области химии, в ней были предугаданы некоторые идеи о функционировании биосферы, получившие развитие уже в начале 20-го столетия.
Безусловно, предтечей экологии можно назвать немецкого естествоиспытателя А. Гумбольдта (см. ГУМБОЛЬДТ Александр) , многие работы которого сейчас с полным правом считаются экологическими. Именно Гумбольдту принадлежит заслуга в переходе от изучения отдельных растений к познанию растительного покрова, как некоторой целостности. Заложив основы «географии растений (см. ГЕОГРАФИЯ РАСТЕНИЙ) », Гумбольдт не только констатировал различия в распределении разных растений, но и пытался их объяснить, связывая с особенностями климата.
Попытки выяснить роль тех иных факторов в распределении растительности предпринимались и другими учеными. В частности, этот вопрос исследовал О. Декандоль (см. ДЕКАНДОЛЬ) , подчеркнувший важность не только физических условий, но и конкуренции между разными видами за общие ресурсы. Ж. Б. Буссенго (см. БУССЕНГО Жан Батист) заложил основы агрохимии (см. АГРОХИМИЯ) , показав, что все растения нуждаются в азоте почвы. Он же выяснил, что для успешного завершения развития растению необходимо определенное количество тепла, которое можно оценить, суммируя температуры за каждый день для всего периода развития. Ю. Либих (см. ЛИБИХ Юстус) показал, что разные химические элементы, необходимые растению, являются незаменимыми. Поэтому если растению не хватает какого-либо одного элемента, например, фосфора, то недостаток его никак не может быть компенсирован добавлением другого элемента - азота или калия. Данное правило, ставшее потом известным как «закон минимума Либиха», сыграло важную роль при внедрении в практику сельского хозяйства минеральных удобрений. Свое значение оно сохраняет и в современной экологии, особенно при изучении факторов, ограничивающих распределение или рост численности организмов.
Выдающуюся роль в подготовке научного сообщества к восприятию в дальнейшем экологических идей имели работы Ч. Дарвина (см. ДАРВИН Чарлз Роберт) , прежде всего его теория естественного отбора как движущей силы эволюции. Дарвин исходил из того, что любой вид живых организмов может увеличивать свою численность в геометрической прогрессии (по экспоненциальному закону, если пользоваться современной формулировкой), а поскольку ресурсов для поддержания растущей популяции вскоре начинает не хватать, то между особями обязательно возникает конкуренция (борьба за существование). Победителями в этой борьбе оказываются особи, наиболее приспособленные к данным конкретным условиям, т. е. сумевшие выжить и оставить жизнеспособное потомство. Теория Дарвина сохраняет свое непреходящее значение и для современной экологии, нередко задавая направление поиска определенных взаимосвязей и позволяя понять суть разных «стратегий выживания», используемых организмами в тех или иных условиях.
Во второй половине 19 века исследования, которые по сути своей были экологическими, стали проводиться во многих странах, причем как ботаниками, так и зоологами. Так, в Германии, в 1872 г. выходит капитальный труд Августа Гризебаха (1814-1879), впервые давшего описание основных растительных сообществ всего земного шара (эти работы были изданы и на русском языке), а в 1898 г. - крупная сводка Франца Шимпера (1856-1901) «География растений на физиологической основе», в которой приведено множество подробных сведений о зависимости растений от различных факторов среды. Еще один немецкий исследователь - Карл Мебиус (см. МЕБИУС Карл Август) , изучая воспроизводство устриц на отмелях (так называемых устричных банках) Северного моря, предложил термин «биоценоз (см. БИОЦЕНОЗ) », которым обозначил совокупность различных живых существ, обитающих на одной территории и между собой тесно взаимосвязанных.
На рубеже 19 и 20 столетий само слово «экология», почти не использовавшееся в первые 20-30 лет после того, как оно было предложено Геккелем, начинает употребляться все чаще и чаще. Появляются люди, называющие себя экологами и стремящиеся развивать именно экологические исследования. В 1895 г. датский исследователь Й. Э. Варминг (см. ВАРМИНГ Йоханнес Эугениус) публикует учебное пособие по «экологической географии» растений, вскоре переведенное на немецкий, польский, русский (1901 г.), а потом и на английский языки. В это время экология чаще всего рассматривается как продолжение физиологии, только перенесшей свои исследования из лаборатории непосредственно в природу. Основное внимание уделяется при этом изучению воздействия на организмы тех или иных факторов внешней среды. Иногда, однако, ставятся совсем новые задачи, например, выявить общие, регулярно повторяющиеся черты в развитии разных природных комплексов организмов (сообществ, биоценозов).
Важную роль в формировании круга проблем, изучаемых экологией, и в становлении ее методологии сыграло, в частности, представление о сукцессии (см. СУКЦЕССИЯ) . Так, в США Генри Каульс (1869-1939) восстановил детальную картину сукцессии, изучая растительность на песчаных дюнах около озера Мичиган. Дюны эти образовались в разное время, и потому на них можно было найти сообщества разного возраста - от самых молодых, представленных немногими травянистыми растениями, которые способны расти на зыбучих песках, до наиболее зрелых, являющих собой настоящие смешанные леса на старых закрепленных дюнах. В дальнейшем концепцию сукцессии детально разрабатывал другой американский исследователь - Фредерик Клементс (1874-1945). Сообщество он трактовал как в высшей мере целостное образование, чем-то напоминающее организм, например, как и организм, претерпевающее определенное развитие - от молодости до зрелости, а потом и старости. Клементс полагал, что если на начальных этапах сукцессии разные сообщества в одной местности могут сильно различаться, то на более поздних они становятся все более и более сходными. В конце концов, оказывается так, что для каждой области с определенным климатом и почвой характерно только одно зрелое (климаксное) сообщество.
Растительным сообществам немало внимания уделялось и в России. Так, Сергей Иванович Коржинский (1861-1900), изучая границу лесной и степной зон, подчеркнул, что помимо зависимости растительности от климатических условий, не менее важно и воздействие самих растений на физическую среду, их способность делать ее более пригодной для произрастания других видов. В России (а потом и в СССР) для развития исследований растительных сообществ (или иначе говоря - фитоценологии) важное значение имели научные труды и организаторская деятельность В. Н. Сукачева (см. СУКАЧЕВ Владимир Николаевич) . Сукачев одним из первых начал экспериментальные исследования конкуренции и предложил свою классификацию разных типов сукцессии. Он постоянно разрабатывал учение о растительных сообществах (фитоценозах), которые трактовал как целостные образования (в этом был близок к Клементсу, хотя идеи последнего очень часто критиковал). Позже, уже в 1940-х годах, Сукачев сформулировал представление о биогеоценозе (см. БИОГЕОЦЕНОЗ) - природном комплексе, включающем не только растительное сообщество, но также почву, климатические и гидрологические условия, животных, микроорганизмы и т. д. Исследование биогеоценозов в СССР нередко считали самостоятельной наукой - биогеоценологией. В настоящее время биогеоценология обычно рассматривается как часть экологии.
Для превращения экологии в самостоятельную науку очень важными были 1920-1940-е годы. В это время публикуется ряд книг по разным аспектам экологии, начинают выходить специализированные журналы (некоторые из них существуют до сих пор), возникают экологические общества. Но самое главное - постепенно формируется теоретическая основа новой науки, предлагаются первые математические модели и вырабатывается своя методология, позволяющая ставить и решать определенные задачи. Тогда же оформляются два достаточно разных подхода, существующие и в современной экологии: популяционный - уделяющий основное внимание динамике численности организмов и их распределению в пространстве, и экосистемный - концентрирующийся на процессах круговорота вещества и трансформации энергии.
Развитие популяционного подхода
Одной из важнейших задач популяционной экологии было выявление общих закономерностей динамики численности популяций - как отдельно взятых, так и взаимодействующих (например, конкурирующих за один ресурс или связанных отношениями «хищник-жертва»). Для решения этой задачи использовались простые математические модели - формулы, показывающие наиболее вероятные связи между отдельными, характеризующими состояние популяции величинами: рождаемостью, смертностью, скоростью роста, плотностью (числом особей на единицу пространства), и др. Математические модели позволяли проверять следствия разных допущений, выявив необходимые и достаточные условия для реализации того или иного варианта популяционной динамики.
В 1920 г. американский исследователь Р. Перль (1879-1940) выдвинул так называемую логистическую модель популяционного роста, предполагающую, что по мере увеличения плотности популяции скорость ее роста снижается, становясь равной нулю при достижении некоторой предельной плотности. Изменение численности популяции во времени описывалось таким образом S-образной кривой, выходящей на плато. Перль рассматривал логистическую модель как универсальный закон развития любой популяции. И хотя вскоре выяснилось, что это далеко не всегда так, сама идея о наличии некоторых основополагающих принципов, проявляющихся в динамике множества разных популяций, оказалась очень продуктивной.
Внедрение в практику экологии математических моделей началось с работ Альфреда Лотки (1880-1949). Свой метод он сам называл «физической биологией» - попыткой упорядочить биологическое знание с помощью подходов, обычно применяемых в физике (в том числе - математических моделей). В качестве одного из возможных примеров он предложил простую модель, описывающую сопряженную динамику численности хищника и жертвы. Модель показала, что если вся смертность в популяции жертвы определяется хищником, а рождаемость хищника зависит только от обеспеченности его кормом (т. е. числа жертв), то численность и хищника, и жертвы совершает правильные колебания. Затем Лотка разработал модель конкурентных отношений, а также показал, что в популяции, увеличивающей свою численность по экспоненте, всегда устанавливается постоянная возрастная структура (т. е. соотношение долей особей разного возраста). Позднее им же были предложены методы расчета ряда важнейших демографических показателей. Примерно в эти же годы итальянский математик В. Вольтерра (см. ВОЛЬТЕРРА Вито) , независимо от Лотки, разработал модель конкуренции двух видов за один ресурс и показал теоретически, что два вида, ограниченных в своем развитии одним ресурсом, не могут устойчиво сосуществовать - один вид неизбежно вытесняет другой.
Теоретические исследования Лотки и Вольтерры заинтересовали молодого московского биолога Г. Ф. Гаузе (см. ГАУЗЕ Георгий Францевич) . Он предложил свою, гораздо более понятную биологам, модификацию уравнений, описывающих динамику численности конкурирующих видов, и впервые осуществил экспериментальную проверку этих моделей на лабораторных культурах бактерий, дрожжей и простейших. Особенно удачными были опыты по конкуренции между разными видами инфузорий. Гаузе удалось показать, что виды могут сосуществовать только в том случае, если они ограничены разными факторами, или, иначе говоря, - если они занимают разные экологические ниши. Данное правило, получившее название «закона Гаузе», долгое время служило отправной точкой в обсуждении межвидовой конкуренции и ее роли в поддержании структуры экологических сообществ. Результаты работ Гаузе были опубликованы в ряде статей и книге «Борьба за существование» (1934), которая при содействии Перла вышла на английском языке в США. Книга эта имела громадное значение для дальнейшего развития теоретической и экспериментальной экологии. Она несколько раз переиздавалась и до сих пор часто цитируется в научной литературе.
Изучение популяций происходило не только в лаборатории, но и непосредственно в полевой обстановке. Важную роль в определении общей направленности таких исследований сыграли работы английского эколога Чарлза Элтона (1900-1991), особенно его книга «Экология животных», опубликованная впервые в 1927, а потом не раз переиздававшаяся. Проблема динамики численности выдвигалась в этой книге как одна из центральных для всей экологии. Элтон обратил внимание на циклические колебания численности мелких грызунов, происходившие с периодом в 3-4 года, а, обработав многолетние данные о заготовке пушнины в Северной Америке, выяснил, что зайцы и рыси тоже демонстрируют циклические колебания, но пики численности наблюдаются примерно раз в 10 лет. Много внимания Элтон уделял изучению структуры сообществ (предполагая, что структура эта строго закономерна), а также цепям питания и так называемым «пирамидам чисел» - последовательному уменьшению численности организмов по мере перехода от нижних трофических уровней к более высоким - от растений к травоядным, а от травоядных к хищникам. Популяционный подход в экологии долгое время развивался преимущественно зоологами. Ботаники же больше исследовали сообщества, которые чаще всего трактовали как целостные и дискретные образования, между которыми довольно легко провести границы. Тем не менее, уже в 1920-е годы отдельные экологи высказывали «еретические» (для того времени) взгляды, согласно которым разные виды растений могут по-своему реагировать на определенные факторы внешней среды, а их распределение вовсе не обязательно должно совпадать с распределением других видов того же сообщества. Из этого следовало, что границы между разными сообществами могут быть весьма размытыми, а само выделение их условно.
Наиболее четко такой, опережающей свое время, взгляд на растительное сообщество был развит российским экологом Л. Г. Раменским (см. РАМЕНСКИЙ Леонтий Григорьевич) . В 1924 в небольшой статье (ставшей потом классической) он сформулировал основные положения нового подхода, подчеркнув, с одной стороны, экологическую индивидуальность растений, а с другой - «многомерность» (т. е. зависимость от многих факторов) и непрерывность всего растительного покрова. Неизменными Раменский считал только законы сочетаемости разных растений, которые и следовало изучать. В США совершенно независимо сходные взгляды примерно в те же годы развивал Генри Аллан Глисон (1882-1975). В его «индивидуалистической концепции», выдвинутой в качестве антитезы представлениям Клементса о сообществе как об аналоге организма, также подчеркивалась независимость распределения разных видов растений друг от друга и непрерывность растительного покрова. По-настоящему работы по изучению популяций растений развернулись только в 1950-х и даже 1960-х годах. В России бесспорным лидером этого направления был Тихон Александрович Работнов (1904-2000), а в Великобритании - Джон Харпер.
Развитие экосистемных исследований
Термин «экосистема» был предложен в 1935 видным английским экологом-ботаником Артуром Тенсли (1871-1955) для обозначения естественного комплекса живых организмов и физической среды, в которой они обитают. Однако исследования, которые с полным основанием можно назвать экосистемными, начали проводиться значительно раньше, а бесспорными лидерами здесь были гидробиологи. Гидробиология, а особенно - лимнология (см. ЛИМНОЛОГИЯ) с самого начала были комплексными науками, имевшими дело сразу со многими живыми организмами, и с их средой. Изучались при этом не только взаимодействия организмов, не только их зависимость от среды, но и, что не менее важно, - влияние самих организмов на физическую среду. Нередко объектом исследований для лимнологов был целый водоем, в котором физические, химические и биологические процессы теснейшим образом взаимосвязаны. Уже в самом начале 20-го века американский лимнолог Эдвард Бердж (1851-1950) с помощью строгих количественных методов изучает «дыхание озер» - сезонную динамику содержания в воде растворенного кислорода, которая зависит как от процессов перемешивания водной массы и диффузии кислорода из воздуха, так и от жизнедеятельности организмов. Существенно, что среди последних как производители кислорода (планктонные водоросли), так и его потребители (большинство бактерий и все животные). В 1930-х годах большие успехи в изучении круговорота вещества и трансформации энергии были достигнуты в Советской России на Косинской лимнологической станции под Москвой. Возглавлял станцию в это время Леонид Леонидович Россолимо (1894-1977), предложивший так называемый «балансовый подход», уделяющий основное внимание круговороту веществ и трансформации энергии. В рамках этого подхода начал свои исследования первичной продукции (т. е. создания автотрофами органического вещества) и Г. Г. Винберг (см. ВИНБЕРГ Георгий Георгиевич) , используя остроумный метод «темных и светлых склянок». Суть его в том, что о количестве образовавшегося при фотосинтезе органического вещества судят по количеству выделившегося кислорода.
Спустя три года аналогичные измерения были осуществлены в США Г. А. Райли. Инициатором этих работ был Джордж Эвелин Хатчинсон (1903-1991), который своими собственными исследованиями, а также горячей поддержкой начинаний многих талантливых молодых ученых, оказал значительное влияние на развитие экологии не только в США, но и во всем мире. Перу Хатчинсона принадлежит «Трактат по лимнологии» - серия из четырех томов, представляющая собой самую полную в мире сводку по жизни озер.
В 1942 в журнале «Эколоджи» вышла статья ученика Хатчинсона, молодого и, к сожалению, очень рано умершего эколога - Раймонда Линдемана (1915-1942), в которой была предложена общая схема трансформации энергии в экосистеме. В частности, было теоретически продемонстрировано, что при переходе энергии с одного трофического уровня на другой (от растений к травоядным животным, от травоядных - к хищникам) количество ее уменьшается и организмам каждого последующего уровня оказывается доступной только малая часть (не более 10%) от той энергии, что была в распоряжении организмов предыдущего уровня.
Для самой возможности проведения экосистемных исследований очень важным было то, что при колоссальном разнообразии форм организмов, существующих в природе, число основных биохимических процессов, определяющих их жизнедеятельность (а следовательно - и число основных биогеохимических ролей!), весьма ограничено. Так, например, самые разные растения (и цианобактерии (см. ЦИАНОБАКТЕРИИ) ) осуществляют фотосинтез (см. ФОТОСИНТЕЗ) , при котором образуется органическое вещество и выделяется свободный кислород. А поскольку конечные продукты одинаковы, то можно суммировать результаты активности сразу большого числа организмов, например, всех планктонных водорослей в пруду, или всех растений в лесу, и таким образом оценить первичную продукцию пруда или леса. Ученые, стоявшие у истоков экосистемного подхода, хорошо это понимали, а разработанные ими представления легли в основу тех крупномасштабных исследований продуктивности разных экосистем, которые получили развитие в разных природных зонах уже в 1960-1970-х годах.
К экосистемному подходу примыкает по своей методологии и изучение биосферы. Термин «биосфера» для обозначения области на поверхности нашей планеты, охваченной жизнью, был предложен в конце 19-го века австрийским геологом Эдуардом Зюссом (1831-1914). Однако в деталях представление о биосфере, как о системе биогеохимических циклов, основной движущей силой которых является активность живых организмов («живого вещества»), было разработано уже в 1920-30-х годах российским ученым Владимиром Ивановичем Вернадским (1863-1945). Что касается непосредственных оценок этих процессов, то их получение и постоянное уточнение развернулось только во второй половине 20-го века, и продолжается до сих пор.
Развитие экологии в последние десятилетия 20-го века
Во второй половине 20-го в. завершается становление экологии как самостоятельной науки, имеющей собственную теорию и методологию, свой круг проблем, и свои подходы к их решению. Математические модели постепенно становятся более реалистичными: их предсказания могут быть проверены в эксперименте или наблюдениями в природе. Сами же эксперименты и наблюдения все чаще планируются и проводятся так, чтобы полученные результаты позволяли принять или опровергнуть заранее выдвинутую гипотезу. Заметный вклад в становление методологии современной экологии внесли работы американского исследователя Роберта Макартура (1930-1972), удачно сочетавшего в себе таланты математика и биолога-натуралиста. Макартур исследовал закономерности соотношения численностей разных видов, входящих в одно сообщество, выбор хищником наиболее оптимальной жертвы, зависимость числа видов, населяющих остров, от его размера и удаленности от материка, степень допустимого перекрывания экологических ниш сосуществующих видов и ряд других задач. Констатируя наличие в природе некой повторяющейся регулярности («паттерна»), Макартур предлагал одну или несколько альтернативных гипотез, объясняющих механизм возникновения данной регулярности, строил соответствующие математические модели, а затем сопоставлял их с эмпирическими данными. Свою точку зрения Макартур очень четко сформулировал в книге «Географическая экология» (1972), написанной им, когда он был неизлечимо болен, за несколько месяцев до своей безвременной кончины.
Подход, который развивали Макартур и его последователи, был ориентирован прежде всего на выяснение общих принципов устройства (структуры) любых сообществ. Однако, в рамках подхода, получившего распространение несколько позже, в 1980-х гг., основное внимание было перенесено на процессы и механизмы, в результате которых происходило формирование этой структуры. Например, при изучении конкурентного вытеснения одного вида другим, экологи стали интересоваться прежде всего механизмами этого вытеснения и теми особенностями видов, которые предопределяют исход их взаимодействия. Выяснилось, например, что при конкуренции разных видов растений за элементы минерального питания (азот или фосфор) победителем часто оказывается не тот вид, который в принципе (при отсутствии дефицита ресурсов) может расти быстрее, а тот, который способен поддерживать хотя бы минимальный рост при более низкой концентрации в среде этого элемента.
Особое внимание исследователи стали уделять эволюции жизненного цикла и разным стратегиям выживания. Поскольку возможности организмов всегда ограничены, а за каждое эволюционное приобретение организмам приходится чем-то расплачиваться, то между отдельными признаками неизбежно возникают четко выраженные отрицательные корреляции (так называемые «трейдоффы»). Нельзя, например, растению очень быстро расти и в то же время образовывать надежные средства защиты от травоядных животных. Изучение подобных корреляций позволяет выяснить, как в принципе достигается сама возможность существования организмов в тех или иных условиях.
В современной экологии по-прежнему сохраняют свою актуальность некоторые проблемы, имеющие уже давнюю историю исследований: например, установление общих закономерностей динамики обилия организмов, оценка роли разных факторов, ограничивающих рост популяций, выяснение причин циклических (регулярных) колебаний численности. В этой области достигнут значительный прогресс - для многих конкретных популяций выявлены механизмы регуляции их численности, в том числе и тех, которые порождают циклические изменения численности. Продолжаются и исследования взаимоотношений типа «хищник-жертва», конкуренции, а также взаимовыгодного сотрудничества разных видов - мутуализма.
Новым направлением последних лет является так называемая макроэкология - сравнительное изучение разных видов в масштабах больших пространств (сопоставимых с размерами континентов).
Громадный прогресс в конце 20-го столетия достигнут в изучении круговорота веществ и потока энергии. Прежде всего это связано с совершенствованием количественных методов оценки интенсивности тех или иных процессов, а также с растущими возможностями широкомасштабного применения этих методов. Примером может быть дистанционное (со спутников) определение содержания хлорофилла в поверхностных водах моря, позволяющее составить карты распределения фитопланктона для всего Мирового океана и оценить сезонные изменения его продукции.
Современное состояние науки
Современная экология - это быстро развивающаяся наука, характеризующаяся своим кругом проблем, своей теорией и своей методологией. Сложная структура экологии определяется тем, что объекты ее относятся к очень разным уровням организации: от целой биосферы и крупных экосистем до популяций, причем популяция нередко рассматривается как совокупность отдельных особей. Масштабы пространства и времени, в которых происходят изменения этих объектов, и которые должны быть охвачены исследованиями, также варьируют чрезвычайно широко: от тысяч километров до метров и сантиметров, от тысячелетий до недель и суток. В 1970-е гг. формируется экология человека. По мере давления на окружающую среду возрастает практическое значение экологии, ее проблемами широко интересуются философы и социологи.

Краткое определение экологии как науки заключается в изучении взаимодействия всех живых организмов на планете. Впервые термин встречается в книге немецкого биолога Эрнста Геккеля в 1866 году, хотя сама наука появилась намного раньше. Экологические исследования встречались в античные времена в работах Аристотеля, Плиния-старшего, Теофраста и в нескольких индийских трактатах.

В настоящее время термины и определения слова «экология» все чаще означают загрязнение окружающей среды, хотя эти вопросы больше относятся к проблемам, возникшим в результате человеческого и природного влияния.

Экологические исследования в учебных заведениях России

По всему миру создаются сотни учебных заведений, связанных с экологией, изучением окружающей среды и соответствующих проблем. Россия далеко не последняя в списке стран по количеству и , направленных на улучшение общего экологического состояния страны.

• Гуманитарно-экологический институт (ГЭИ). Создан в 1992 году, а в 1994 уже начал первую деятельность в ряде экологических проектов. На протяжении нескольких лет ГЭИ – организатор конференций по проблемам экологического образования. Также ежегодно проводятся исследования заповедных территорий Тульской области. В настоящее время основной задачей институт ставит для себя и своих студентов сохранение и поддержание уникальных природных сообществ.
  Еще одна задача учреждения – экологизация образования, вследствие чего проводится немалое количество экскурсий и исследований.
• Институт проблем экологии и эволюции им. А. Н. Северцова. В основе большинства лежит изучение организации, динамики и эволюции популяции также изучаются фундаментальные проблемы охраны природы.
• Казанский Федеральный Университет способствовал появлению ООО НПП «КазанЮниверстиЭколоджи», которое занимается производством специального, запатентованного теста, определяющего опасность содержимого окружающей среды и отходов человеческой жизнедеятельности. Организация оказывает услуги по оценке качества воды, почвы и отходов с помощью своего теста.
  Основные сферы деятельности компании:

1. Разработка методик оценки качества окружающей среды.
2. Наблюдение за состоянием экологии.
3. Создание специальных технологий для безопасной утилизации органических отходов, представляющих опасность для окружающей среды.
4. Разработка методик оценки опасности отходов.

Необходимо добавить, что с проблемами экологии начинают знакомить детей в 4-5 – летнем возрасте, в детских садах. Затем, уже более углублённо, изучают это понятие в школе. Различные акции, конференции, слёты, конкурсы рисунков, всё это призвано формировать у детей бережное отношение к окружающей их среде. Ведь буквально экология, это наука о месте их пребывания, их доме, природе.

Политика России по развитию экологии как науки и повышению её уровня

Для улучшения экологического состояния в России создано немалое количество программ и законов, которые регламентируют введение специальных налогов, создание экологических фондов и подключение государственных структур для решения проблемы загрязнения окружающей среды.

Эмиссионный налог и платежи

Один из способов защитить окружающую среду заключается во введении специального налога на её загрязнение. Создание его связано с тем, что невозможно издать закон, который запрещал бы загрязнение окружающей среды, так как все виды деятельности так или иначе приводят к образованию отходов, но эмиссионный налог ограничивает количество отходов, попадающих в природу.
Эмиссионный налог имеет также ряд недостатков и некоторые сложности в подсчете суммы, которую должно получать государство. Причины:

• ошибки в расчете количества отходов;
• сложность и дороговизна точного расчета стоимости налога;
• невозможность применить формулу к регулированию количества опасных отходов и шумового загрязнения;
• маленькая эффективность налога в ряде случаев, например, при возникновении экстренных ситуаций.

Экологические фонды

Эти организации играют немаловажную роль, а их основное назначение – распределение средств, поступивших от загрязнителей, и возврат их же на мероприятия, которые проводятся для повышения уровня экологии. Состоят экологические фонды из ряда налогов, включая эмиссионный. Вырученные средства могут возвращаться не полностью – часть их резервируется в качестве страхового фонда, предназначенного для ликвидации последствий, вызванных деятельностью того или иного предприятия.

Закон «Об охране окружающей природной среды»

Согласно этому документу любая деятельность, оказывающая негативное воздействие на экологию, должна руководствоваться следующими принципами:

• экономия истощаемых природных ресурсов;
• в приоритете охрана жизни и здоровья всех людей и обеспечение благоприятных условий для жизни и деятельности населения, а также предоставление гарантии на благоприятную для существования человека среду;
• ответственность за соблюдение пунктов природоохранного законодательства;
• кооперативная работа с общественными организациями для решения природоохранных задач;
• международное сотрудничество в области охраны окружающей среды.

Проблемы экологии – это проблемы, решение которых не может быть осуществлено силой одной организации или отдельного государства.

Для устранения всех негативных факторов, влияющих на состояние окружающей среды, необходима совместная работа всех стран, требуется создание законов, ограничивающих количество выбросов опасных веществ, а также внедрение технического оснащения, которое позволит точно рассчитывать количество отходов.

По словам врио губернатора города, текущая ситуация вызывает раздражение жителей САНКТ-ПЕТЕРБУРГ, 15 июля. Врио губернатора Санкт-Петербурга Александр Беглов на заседании с членами городского правительства в Смольном в понедельник поручил активизировать работу по ликвидации стихийных свалок. “Поступает очень много обращений, которые касаются стихийных свалок. Я часто езжу по районам и вижу, что у нас огромное количество свалок, которые раздражают жителей, и потом есть соответствующие санитарные установки. На сегодняшний день это вызывает вопросы и беспокойство, поэтому надо на это обратить самое жесткое внимание, разобраться”, – сказал Беглов. Как сообщил журналистам вице-губернатор Николай…

Московским врачам-хирургам удалось с минимальными вмешательствами спасти пациента от агрессивного рака желудка. Хирурги Городской клинической онкологической больницы № 1 Департамента здравоохранения Москвы спасли 78-летнего пациента, страдающего перстневидноклеточным раком желудка. Пожилой пациент поступил на операцию в плановом порядке. Проведя все необходимые исследования, врачи решили применить лапароскопический метод — удалить опухоль через небольшой разрез, несмотря на ее сложную локализацию в центральной части желудка. Операция длилась 5 часов, а объем кровопотери составил всего 100 мл, благодаря применению ультразвукового гармонического скальпеля. В ходе вмешательства врачи удалили семисантиметровую опухоль, лимфатические узлы. Кроме того, удалось провести…

Врио губернатора Северной столицы Александр Беглов потребовал в течение семи дней убрать мусорные свалки с территории города и привлечь организации, которые не следят за своими участками к административной ответственности. Об этом сообщила пресс-служба Смольного. Выступая на рабочем совещании в городском правительстве Александр Беглов отметил, что получает очень много сообщений о незаконных свалках на свою страницу “Вконтакте”. О том, что проблема есть, говорят и общественные организации. На совещании в правительстве было сказано, что в городе насчитывается 36 несанкционированных свалок. Действующий глава города не исключил, что фактическое число свалок может быть выше.…

✅Мир не делится на пассивных агрессоров и их жертв. Почти каждый из нас бывал и в той, и в другой ипостаси. Когда я замечаю, что разговариваю как пассивный агрессор – значит, что-то случилось раньше. Что-то болезненное, что вызвало смесь обиды, недоумения, чувства несправедливости. Пассивная агрессия – это яд. Он просачивается в речь, делая её токсичной для собеседника. И хоть я очень не люблю слово “токсичный”, тут по-другому и не скажешь. Вроде разговор как разговор, но сразу начинает мутить. Почему, с чего – непонятно. Токсичный диалог “Хотя бы” в просьбе. “Ты хотя…

✅Вы вправе уйти оттуда и от того, что делает вас действительно несчастными. Ведь жизнь только одна – не нужно растрачивать её так по глупому. Уходите, если вам не дают ни единого повода остаться … Просто уходите. Мы так часто придумываем себе то, чего и в помине нет. Отношения там, где есть только удобство и хорошее времяпровождение. Видим любовь там, где есть только желание обладать и страх снова остаться одиноким. Мы так часто остаемся даже тогда, когда нам не оставляют никакого повода это делать. А потом очень страдаем от этого. Уходите…

Шиес, ставший международным символом «экологического сопротивления», уже влияет на формирование региональной политики: с ним связывают прогнозируемую отставку губернатора Архангельской области Орлова. Кроме того Шиес уже успел оставить свой след в искусстве – о нём слагают песни, снимают клипы, он находит отражение в изобразительном творчестве. Переосмысление живописи Винсента Ван Гога. Аналитики заявляют, что отставка губернатора Архангельской области неизбежна, и связывают это с мусорными протестами, бушующими в регионе. Расходятся лишь в оценке роли Шиеса – главная ли это причина или дополнительная ко всем прочим: принижая роль борцов с московским мусором, политологи говорят…

Эксперты и политики предупреждают, что реализация законов Европейского Союза об утилизации фотоэлектрических панелей в Словении показывает недостатки существующего регулирования и необходимость улучшения системы сбора и переработки отходов солнечной энергетики. Директива ЕС от 2012 года об отходах электрического и электронного оборудования (WEEE) предусматривает применение принципа «расширенной ответственности производителя», согласно которому производитель или импортер должен нести ответственность и расходы за утилизацию панелей с истекшим сроком эксплуатации. Эта норма была перенесена в словенский закон об отходах электрического и электронного оборудования, вступивший в силу 8 августа 2015 года. Данный закон регулирует обращение с отходами,…

Фото: ICRA Art Международная команда палеонтологов описала окаменелые останки динозавра, обнаруженного в штате Техас (США), и идентифицировала его как новый род и вид. Статья об открытии опубликована в журнале Journal of Systematic Palaeontology, а коротко о нем рассказывает Eurek Alert. Сообщается, что в руки ученых попал наиболее полный череп утконосого динозавра из когда-либо найденных. Новый вид получил название Aquilarhinus palimentus. Ученые определили, что он относится и к ранее неизвестному роду. Его пасть оказалась странной и удивила ученых. По строению она напоминает утиный клюв, однако верхняя челюсть представляет собой изогнутый носовой…

Разбираемся, что такое диета кето, ищем подводные камни и составляем примерный план питания по принципу самой популярной диеты Голливуда Кетогенная диета (или сокращено кето-диета) - это диета с низким содержанием углеводов и высоким содержанием жиров, которая, как показывают исследования, приносит много пользы для организма. Такой тип питания способен помочь не только похудеть, но и улучшить собственное здоровье. Кетоновая диета имеет преимущества против диабета, рака, эпилепсии и болезни Альцгеймера. Однако, несмотря на многочисленные плюсы и широкую известность (входит в 10-ку самых популярных диет современности), она остается самой спорной из всех. Редакция…

Одноклеточным организмам, живущим в сообществах, нужно как-то общаться друг с другом. Но как они могут это делать? Нервной системы, общей на всех, у них нет. Конечно, они могут выделять в окружающую среду какие-то сигнальные вещества, которые по воде доплывут до соседей. А можно использовать в качестве передатчика сигнала саму воду. Исследователи из Стэнфорда изучали простейшее под названием Spirostomum ambiguum, чьи вытянутые и довольно крупные (до 1,3 мм) клетки похожи на микроскопических червей. Все виды рода Spirostomum известны своими сократительными способностями: S. ambiguum укорачивается на 40% от своей длины, причём чрезвычайно быстро, всего на 5 миллисекунд; а вот…

Ретейлер X5 Retail Group и компания Coca-Cola в России запустили пилотный проект по сбору использованной пластиковой и алюминиевой тары через фандоматы, принимающие ПЭТ-бутылки. Об этом говорится в совместном сообщении компаний. В рамках пилота фандоматы установлены на территории 10 московских магазинов сети "Пятерочка". По результатам тестирования будет принято решение о возможности масштабирования проекта. За сданные бутылки будет предоставляться скидка в магазине. Обслуживание фандоматов, вывоз собранной тары на пункты переработки и вторичная переработка пластика и алюминия будут осуществляться компанией "Экотехнологии". Источник

Известно, что риск слабоумия во многом определяется генетикой. А можно ли скомпенсировать наследственность здоровым образом жизни? Ученые из Медицинской школы при Эксетерском университете провели ретроспективное когортное генетическое исследование на основании данных почти 200 тысяч человек старше 60 лет. Среди участников был также проведен опрос, включающий вопросы об образе жизни и наличии вредных привычек. За последующие 8 лет наблюдения было зарегистрировано 1769 новых случаев деменции. Результаты анализа показали, что благоприятный образ жизни был связан с более низким риском развития старческого слабоумия независимо от генетической предрасположенности. К понятию «благоприятного образа жизни» были отнесены:…

В связи с ростом числа сосудистых заболеваний, УЗИ сосудов нижних конечностей приобретает все большую популярность. Совсем недавно таким болезнями страдали преимущественно люди пожилого возраста. Но статистика обращений показывает, что с подобной проблемой обращается все больше молодых людей. Для успешного диагностирования и выявления патологии используется ультразвук. Проведенные процедуры с помощью этого метода позволяют вовремя узнать о болезни и провести успешное лечение. Принцип использования На современном этапе на УЗИ вен и сосудов нижних конечностей цена минимальна. Это самый информативный и безопасный метод обнаружения дисфункции кровообращения. Ультразвуковые волны, проникая в мягкие ткани организма,…