Первое начало термодинамики: энергия не откуда не берется и некуда не исчезает, она превращается из одной формы в другую.

Экология, как наука

Экология как наука возникла в середине прошлого столетия когда возникло понимание, что не только строение и развитие организмов, но и их взамоотношения с окружающей средой подчиняются определенным закономерностям. В 1866 немецкий естествоиспытатель Эрнст Геккель в монографии «Общая морфология» назвал экологией науку об условиях обитания организмов в окружающей среде и выделил ее как один из разделов биологии. Таким образом экология как оформленное научное направление имеет относительно недолгую историю - чуть больше 130 лет.

Большую часть этого времени экология развивалась как биологическая наука. И в классическом понимании биоэкология - наука о взаимоотношениях организмов между собой и с окружающей их средой и о взаимовлияниях организмов на среду и друг на друга и среды на организмы. Человек в этих отношениях как правило не рассматривался полагалось, что его отношения со средой носят подчиняются не биологическим закономерностям, а социальным и должны рассматриваться в рамках общественно-философских наук.

Практический интерес к экологии стал возрастать во второй половине 20-го столетия по мере того как активное внедрение достижений научно-технического прогресса стало оказывать ощутимое воздействие на среду обитания человека. Где-то с 60-х годов на повестке дня встал вопрос о глобальном загрязнении окружающей среды. Как Вы думаете почему именно с этого времени? (Методы исследования именно с этого периода позволили выяснять и обосновать причины кислотных дождей трансграничных переносов и т.д.)

Именно с этого периода меняются подходы в направлениях исследования экологии. Акценты в экологических исследованиях смещаются в сторону изучения экологических систем и закономерностей функционирования биосферы в целом. Понимание этих закономерностей позволяет определить обществу механизмы обеспечения устойчивости природной среды как среды своего существования, вне которой человек существовать не сможет.

Именно в этот период появляется другая трактовка определения науки экологии. Экология - наука о закономерностях функционировании экосистем. Или наука закономерностях функционирования надорганизменных систем.Чтобы более четко представить себе предмет изучения экологии в такой трактовке. Давайте вспомним какие уровни организации жизни вообще существуют в природе, точнее выделяет современная биология.

Экосистема - (биогеоценоз) - комплекс живых организмов, взаимодействующих с неорганической средой, находящихся в материально-энергетической зависимости от нее. Это динамически уравновешенная система, сложившаяся в результате длительной и глубокой адаптации ее компонентов, между которыми осуществляется круговорот веществ.

Небел (1993) определяет экосистему как совокупность живых организмов, взаимодействующих между собой и с окружающей их средой таким образом, что вся эта совокупность может сохраняться неопределенно долгое время.

Термин «экосистема» был предложен английским экологом Тенсли в 1935 году, который рассматривал экосистемы как единицы природы на поверхности Земли, хотя они не имеют определенного объема и могут охватывать пространство любой протяженности.

В зависимости от порядка размеров экосистемы делят на микроэкосистемы (капля дождевой воды, человек), мезоэколсистемы (лес, луг, озеро), макроэкосистемы(крупные биомы) и глобальную экосистему - биосферу.

Биосферапо В.И. Вернадскому - область планеты, охваченная влиянием живых организмов.

Для всех экосистем характерны следующие свойства:

1) экосистемы - термодинамически открытые системы. Следовательно, для всех для них действует законы (начала) термодинамики.

Первое начало термодинамики: энергия не откуда не берется и некуда не исчезает, она превращается из одной формы в другую.

Второе начало термодинамики: при этих превращениях часть энергии теряется в виде тепла.

Основным свойством нормально функционирующих экосистем - является способность извлекать из внешней среды солнечную энергию для поддержания негэнтропии (порядка связей между элементами системы).

2) Круговорот веществ.

3) Способность производить биологическую продукцию.

4) Эмерджентность - приобретение новых качеств, не характерных для каждого из элементов системы в отдельности. Н-р, экосистема лес характеризуется наличием определенного микроклимата, ярусности, связей и т.д., которые не могут быть характерны для ее элемента - дерева в отдельности.

5) Наличие сложных связей между живыми организмами: трофических, топических, форических и фабрических.

Для биосферы характерны следующие свойства:

1) Саморегуляция - способность возвращаться в исходное состояние после некоторого воздействия из вне. Нарушение энергетики системы на величину порядка более 1% выводит систему из стационарного состояния и может привести к ее разрушению или переводу в иное качество. Человечество уже изменило энергетику биосферы более чем на 1 %. И последствия сегодня мы уже можем видеть. Так н-р, вместо того, чтобы под влиянием антропогенного воздействия увеличить сопротивляемость некоторые системы начали саморазрушаться следствием чего является процесс опустынивания, размножение отдельных видов.

2) Большое видовое разнообразие. По разным оценкам от 5 до 10 миллионов видов.

? Почему нет единого мнения в оценках? (Труднодоступность сред обитания отдельных организмов, отсутствие критериев для создания единой универсальной системы классификации.)

Для любой экосистемы разнообразие - одно из важнейших ее свойств. Это - возможность подстраховки, дублирования, замены одних звеньев другими. Разнообразие - основное условие устойчивости экосистемы. К сожалению, деятельность человека в основном направлена уничтожение разнообразия. Н-р, до появления человека леса занимали 70 % территории суши, а сейчас только 20%. Практически полностью исчез такой вид экосистем как степи. НЕ случайно проблема сокращения биологического разнообразия отнесена Конференцией ООН по окружающей среде и развитию в Рио-де-Жанейро (1992) в число трех важнейших экологических проблем, по которым приняты специальные заявления и Конвенции.

3) Эволюция живых организмов. С момента появления жизни на планете видовой состав обновился на 95 %. Если в среднем каждый вид имеет продолжительность жизни на планете 10 - 30 миллионов лет, число видов принимавших участие в становлении биосферы исчисляется сотнями миллионов.

Структура современного экологического знания чрезвычайно сложна. Достаточно сказать, что по некоторым оценкам, на сегодняшний день насчитывается около 100 экологических дисциплин. На пример, у Реймерса (1993) в его классификации насчитывается около 70 дисциплин.

Одной из простых и удобных классификаций экологических наук является деление экологии на общую(биологическую ) экологию и прикладную экологию. (Понятно, что данная система классификации как и все другие модели основана на условных критериях и несколько искусственна)

Общая экология имеет следующую структуру:

n факториальная экология - наука о факторах среды и закономерностях их действия на организмы.

n Аутэкология - наука о взаимодействии отдельных организмов и факторов среды.

n Популяционная экология (демэкология ) - наука о взаимоотношениях между организмами одного вида в пределах популяции и с окружающей их средой. Изучает экологические закономерности существования популяции.

n Синэкология (учение об экосистемах) - наука о взаимоотношениях организмов разных видов и среды их обитания как единого целого.

n Учение о биосфере - изучает роль живых организмов и продуктов их жизнедеятельности в формировании и функционировании различных оболочки Земли (различных сред: гидросферы, атмосферы и литосферы).

Прикладная экология включает:

n технологическую или промышленную экологию - воздействие хозяйственных объектов на природу и человека и влияние природной и измененной человеком среды на функционирование предприятий и их комплексов.

n Сельскохозяйственная экология - экология всех культивируемых организмов.

n Медицинская экология - воздействие неблагоприятных факторов среды на здоровье человека.

n Эколого-экономические науки (экологическая экономика, экономика природопользования)

n Эколого-юридические науки (Экологическое право, экологический менеджмент)

? Почему Тенсли называл экосистемы единицей природы?