Андреев М. В.
"ОСНОВЫЭКОЛОГИИ"
г. Днепропетровск
СОДЕРЖАНИЕ
СОДЕРЖАНИЕ.. 3
ПРЕДИСЛОВИЕ.. 5
1. ПРЕДМЕТ ЭКОЛОГИИ.. Ошибка! Закладка не определена.
1.1. ПРЕДМЕТ ЭКОЛОГИИ И ЕГО МЕСТО В СИСТЕМЕ ДРУГИХ ДИСЦИПЛИН.. Ошибка! Закладка не определена.
1.1.1. Актуальность изучения экологии. Ошибка! Закладка не определена.
1.1.2. Предмет экологии. Ошибка! Закладка не определена.
1.1.3. Генезис экологической мысли. Ошибка! Закладка не определена.
1.1.4. Объекты изучения экологии. Ошибка! Закладка не определена.
1.1.5. Системность в экологии. Ошибка! Закладка не определена.
1.1.6. Классификация в экологии. Ошибка! Закладка не определена.
1.1.7. Задачи экологии. Ошибка! Закладка не определена.
1.1.8. Экология и охрана природы, экология как научная база природопользования. Ошибка! Закладка не определена.
1.1.9. Необходимость и особенности экологического образования. Ошибка! Закладка не определена.
1.1.10. Роль и место экологического образования в системе подготовки радиофизиков. Ошибка! Закладка не определена.
1.1.11. Основные экологические определения и понятия. Ошибка! Закладка не определена.
2. Понятие об экосистемах и их место в организации биосферы... Ошибка! Закладка не определена.
2.1. КОНЦЕПЦИЯ ЭКОСИСТЕМЫ... Ошибка! Закладка не определена.
2.1.1. Определение экосистемы.. Ошибка! Закладка не определена.
2.1.2. Краткая история термина «экосистема». Ошибка! Закладка не определена.
2.1.3. Гомеостаз и открытость экосистем.. Ошибка! Закладка не определена.
2.1.4. Структура биогеоценоза и экосистемы.. Ошибка! Закладка не определена.
2.1.5. Структура водной и наземной экосистем.. Ошибка! Закладка не определена.
2.1.6. Кибернетическая природа и стабильность экосистем.. Ошибка! Закладка не определена.
2.2. ЭНЕРГИЯ В ЭКОСИСТЕМАХ И ПРОДУКТИВНОСТЬ ЭКОСИСТЕМ... Ошибка! Закладка не определена.
2.2.1. Поток энергии в экосистемах и жизнь как термодинамический процесс. Ошибка! Закладка не определена.
2.2.2. Универсальная модель потока энергии. Ошибка! Закладка не определена.
2.2.3. Энергетические характеристики биосферы.. Ошибка! Закладка не определена.
2.2.4. Концепция энергетической субсидии. Ошибка! Закладка не определена.
2.2.5. Использование первичной продукции человеком.. Ошибка! Закладка не определена.
2.2.6. Пищевые цепи, пищевые сети и трофические уровни. Ошибка! Закладка не определена.
2.2.7. Концентрация токсичных соединений при продвижении по пищевым цепям.. Ошибка! Закладка не определена.
2.2.8. Качество энергии. Ошибка! Закладка не определена.
2.2.9. Метаболизм и размеры особей. Ошибка! Закладка не определена.
2.3. ТРОФИЧЕСКАЯ СТРУКТУРА И ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ПИРАМИДЫ... Ошибка! Закладка не определена.
2.3.1. Трофическая структура экосистемы.. Ошибка! Закладка не определена.
2.3.2. Теория сложности. Закон уменьшения отдачи и концепция поддерживающей ёмкости среды.. Ошибка! Закладка не определена.
2.3.3. Энергетическая классификация экосистем.. Ошибка! Закладка не определена.
2.4. КРУГОВОРОТ ВЕЩЕСТВ В БИОСФЕРЕ. БИОгеохИмиЧЕСКИЕ ЦИКЛЫ... Ошибка! Закладка не определена.
2.4.1. Круговорот веществ в биосфере. Ошибка! Закладка не определена.
3. Экологические факторы и понятие об экологической нише.. Ошибка! Закладка не определена.
3.1. ПОНЯТИЕ ЭКОЛОГИЧЕСКОГО ФАКТОРА.. Ошибка! Закладка не определена.
3.1.1. Понятие экологического фактора и их классификация. Ошибка! Закладка не определена.
3.1.2. Пространство экологических факторов и функция отклика организмов на совокупность экологических факторов Ошибка! Закладка не определена.
3.1.3. Закон лимитирующего фактора. Ошибка! Закладка не определена.
3.1.4. Некоторые основные абиотические факторы.. Ошибка! Закладка не определена.
3.1.5. Биотические факторы.. Ошибка! Закладка не определена.
3.2. ПОНЯТИЕ ОБ ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ НИШЕ И ЖИЗНЕННОЙ ФОРМЕ.. Ошибка! Закладка не определена.
3.2.1. Понятие экологической ниши. Ошибка! Закладка не определена.
3.2.2. Адаптация живых организмов к экологическим факторам.. Ошибка! Закладка не определена.
4. Популяция как компонент экосистемы... Ошибка! Закладка не определена.
4.1. ПОПУЛЯЦИЯ, ЕЕ СТРУКТУРА И ДИНАМИКА.. Ошибка! Закладка не определена.
4.1.1. Понятие популяции в экологии. Ошибка! Закладка не определена.
4.1.2. Плотность и численность популяций. Ошибка! Закладка не определена.
4.1.3. Возрастной состав популяции. Ошибка! Закладка не определена.
4.1.4. Пространственная структура популяции. Ошибка! Закладка не определена.
4.1.5. Закономерности динамики популяций. Описание популяций на уровне полного внуприпопуляционного агрегирования Ошибка! Закладка не определена.
4.2. БИОЦЕНОЗ ЭКОСИСТЕМЫ... Ошибка! Закладка не определена.
4.2.1. Динамика биоценоза как результат межвидовых взаимодействий. Ошибка! Закладка не определена.
4.2.2. Видовое разнообразие стационарных биоценозов. Ошибка! Закладка не определена.
4.2.3. Динамика популяций в биоценозах. Ошибка! Закладка не определена.
4.2.4. Классификация биотических взаимодействий. Ошибка! Закладка не определена.
4.2.5. Аменсализм (-, 0) Ошибка! Закладка не определена.
4.2.6. Комменсализм (+, 0) Ошибка! Закладка не определена.
4.2.7. Мутуализм (+, +) Ошибка! Закладка не определена.
4.2.8. Конкуренция в широком смысле или интерференция (-, -) Ошибка! Закладка не определена.
4.2.9. Понятие экологической ниши и уравнения конкуренции. Ошибка! Закладка не определена.
4.2.10. Отношения типа «жертва-эксплуататор» (+, -) Ошибка! Закладка не определена.
4.2.11. Управление численностью видов в экосистемах. Ошибка! Закладка не определена.
5. Развитие и эволюция экосистем... Ошибка! Закладка не определена.
5.1. СТРАТЕГИЯ РАЗВИТИЯ ЭКОСИСТЕМЫ... Ошибка! Закладка не определена.
5.1.1. Экологическая сукцессия. Ошибка! Закладка не определена.
5.1.2. Тенденции изменения основных характеристик экосистем.. Ошибка! Закладка не определена.
5.1.3. Концепция климакса. Ошибка! Закладка не определена.
5.2. Основные экологические законы.. Ошибка! Закладка не определена.
6. БИОСФЕРА и ее эволюция.. Ошибка! Закладка не определена.
6.1. Биосфера Земли.. Ошибка! Закладка не определена.
6.1.1. Общие свойства биосферы.. Ошибка! Закладка не определена.
6.1.2. Состав и функционирование биосферы.. Ошибка! Закладка не определена.
6.2. Эволюция биосферы.. Ошибка! Закладка не определена.
6.3. Природная среда и природные ресурсы.. Ошибка! Закладка не определена.
7. Электромагнитные поля И ПРИРОДНЫЕ СИСТЕМЫ... Ошибка! Закладка не определена.
7.1. ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ ПОЛЯ КАК ОДИН ИЗ АБИОТИЧЕСКИХ И АНТРОПОГЕННЫХ ЭКОЛОГИЧЕСКИХ ФАКТОРОВ Ошибка! Закладка не определена.
7.2. ЕСТЕСТВЕННЫЕ И ИСКУССТВЕННЫЕ ИСТОЧНИКИ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ПОЛЕЙ В СРЕДАХ ОБИТАНИЯ ОРГАНИЗМОВ.. Ошибка! Закладка не определена.
7.2.1. Электрическое поле Земли. Ошибка! Закладка не определена.
7.2.2. Магнитное поле Земли. Ошибка! Закладка не определена.
7.2.3. Атмосферики. Ошибка! Закладка не определена.
7.2.4. Радиоизлучения Солнца и галактик. Ошибка! Закладка не определена.
7.2.5. ЭМП промышленных источников. Ошибка! Закладка не определена.
7.2.6. «Радиофон». Ошибка! Закладка не определена.
7.2.7. Компьютерное электромагнитное загрязнение. Ошибка! Закладка не определена.
7.3. ДЕЙСТВИЕ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ НА ВЕЩЕСТВО И ТКАНИ ЖИВЫХ ОРГАНИЗМОВ.. Ошибка! Закладка не определена.
7.3.1. Свойства тканей в постоянных полях. Ошибка! Закладка не определена.
7.3.2. Дисперсия свойств тканей в переменных полях. Ошибка! Закладка не определена.
7.3.3. Поглощение энергии ЭМП в тканях и преобразование ее в тепловую.. Ошибка! Закладка не определена.
ПРЕДИСЛОВИЕ
Экология – слово которое лет пять назад мало кто знал, и слово которое сейчас у всех на устах. Но наверное мало кто знает что в действительности знает истинное значение этого слова. Данный курс не только раскроет всю глубину этого понятия, но и позволит по-новому взглянуть на мир, на окружающие нас явления, на которые до сих пор не обращали внимания, или считали их недостойными внимания. Этот курс будет полезен не только специалистам из области экологии и стыкающихся с экологией областей, но и любому рядовому человеку.
Глобальный масштаб и общемировая значимость экологических проблем в настоящее время общепризнанны. Устойчивость земной биосферы нарушена в результате экологически непродуманной деятельности человечества. Значительная часть природных и подавляющее большинство искусственных экосистем находятся в неустойчивом, кризисном состоянии. Нарушаются условия нормального функционирования различных подсистем биосферы, их "сосуществования" и совместимости. Обострение кризиса может обернуться экологической катастрофой, реально угрожающей развитию человечества в XXI веке. Активная экологическая политика государств всего Мирового сообщества, направленная на ликвидацию этой угрозы и стабилизацию экологической ситуации, является насущной потребностью современности. При этом одинаковую важность имеют как глобальные, так и локальные аспекты экологических проблем.
Одним из важнейших компонентов экологической политики является подготовка специалистов, способных решать экологическую задачу самого разного масштаба. Предотвратить экологическую катастрофу возможно лишь при условии, что на Земле сформируется "критическая масса" людей, воспитанная в духе критического императива, то есть осознающих наличие угрозы, знающие пути ее предотвращения и готовых к адекватным действиям. Очевидно, ключевая роль в подготовке таких специалистов в XXI веке должна принадлежать техническим университетам, располагающим достаточным для этого интеллектуальным потенциалом. Это диктуется всей логикой решения экологических проблем, требующих не только фундаментального ученого подхода, но и практического технического воплощения.
Экологическое образование в техническом университете перестает быть элементом сопровождения, "фоновым компонентом" существующей образовательной схемы и становится доминантной во всех разделах образовательных стандартов и технологиях обучения. Новая образовательная цель, в соответствии с необходимостью формирования экоцентристкого мировоззрения может быть сформулировано как "от образования об окружающей среде - к образованию для окружающей среды". Достижение новой образовательной цели невозможно с помощью одних лишь косметических мер; оно требует введение экологического императива в оболочку общеобразовательных программ. Таким образом, данный курс по основам экологии, читаемый студентам радиофизических специальностей, направлен на обеспечение и поддержку идеи устойчивого развития, не разрушающего окружающую среду, а сохраняющего земную биосферу как общий дом человечества, то есть на развитие без разрушения.
1. ПРЕДМЕТ ЭКОЛОГИИ
1.1. ПРЕДМЕТ ЭКОЛОГИИ И ЕГО МЕСТО В СИСТЕМЕ ДРУГИХ ДИСЦИПЛИН
1.1.1. Актуальность изучения экологии
Последняя сотня лет развития человеческого общества характеризуется все более интенсивным и ускоряющимся ростом по всем показателям. Резко выросла численность населения Земли, которое на данный момент больше, чем 6 млрд. человек (в 1992 г. – 5.4 млрд., в 1997 г. – 5.8 млрд.). Чтобы удовлетворить потребности всей этой массы людей ещё более быстрыми темпами росло промышленное производство и сельское хозяйство. Кроме экстенсивного роста численности населения наблюдается и интенсивное возрастание потребностей человека. Там, где раньше человек мог быть удовлетворён малым, сегодня ему требуется значительно больше. Выросли стандарты жизни. Современное постиндустриальное общество можно характеризовать как общество потребления. Современное производство максимально ориентировано на то, чтобы в полном объёме удовлетворить любую потребность человека.
Такой экстенсивный рост человеческого общества и промышленного производства неизбежно столкнулся с проблемой ограниченности планеты Земля и её ресурсов. Удовлетворяя всё больше новых потребностей человека, производство незаметно и необратимо при этом уничтожала природные ресурсы, которые необходимы для удовлетворения естественных потребностей человека, к которым человек привык, не замечая их, и без которых человек индустриального общества не может обойтись. И на то, что раньше человек индустриального общества мог не обращать внимание, человек постиндустриального общества вынужден был обратить внимание. Он вынужден был остановить свой взгляд на окружающей его природе, по сути его природном доме.
Всем известно: невозможно жить, не поддерживая порядок в доме, иначе, несмотря на внешние успехи, наша жизнь придет в упадок. А природный дом оказался очень сложным в своём устройстве. Науки об окружающей среде не было в наличие. Поэтому человечество обратило свой пристальный взгляд на бурно развивающийся раздел биологии – экологию, сделав из неё самостоятельную дисциплину, даже отчасти переведя её из разряда естественных наук в науку гуманитарную.
1.1.2. Предмет экологии
Невозможно охранять природу, пользоваться ею, не зная, как она устроена, по каким законам существует и развивается, как реагирует на воздействие человека, какие предельно допустимые нагрузки на природные системы может позволить себе общество, чтобы не разрушить их. Всё это и является предметом экологии.
Термин «экология » предложен в 1869 г. немецким ученным Э. Геккелем. Слово «экология » образовано от греческого «ойкос », что означает дом, и «логос » - наука. Таким образом, экология – наука о том "доме", в котором мы все живем, то есть о нашей планете. Под экологией Геккель понимал сумму знаний, относящихся к экономии природы: изучение всей совокупности взаимоотношений животного с окружающей средой, как с органической, так и неорганической, и прежде всего – его дружественных или враждебных отношений с теми животными и растениями, с которыми оно прямо или косвенно вступает в контакт.
В буквальном смысле по словарю Вебстера экология – это наука об организмах "у себя дома", наука, в которой особое внимание уделяется "совокупности или характеру связей между организмами и окружающей их средой". Слово «экономика» (от греческого oikonomike) также образовано от греческого корня «ойкос » и буквально означает искусство ведения домашнего хозяйства; поэтому совершенно очевидно, что экология и экономика должны идти рука об руку. Однако очень часто экологи и экономисты выступают противниками с непримиримыми взглядами.
В современном понимании экология – это наука об отношениях организмов или группы организмов к окружающей их среде или наука о взаимоотношениях между живыми организмами и средой их обитания.
Существуют и другие определения экологии. Иногда различают аутэкологию и синэкологию. Аутэкология изучает взаимодействие со средой отдельной особи (или групп особей одного вида). Синэкология изучает взаимоотношения со средой целостной группы организмов, составляющих определённое единство.
1.1.3. Генезис экологической мысли
Экология приобрела практический интерес ещё на заре развития человечества. В примитивном обществе каждый индивидуум, для того чтобы выжить, должен был иметь определённые знания об окружающей среде, то есть о силах природы, растениях и животных. Благодаря достижениям техники, мы теперь, казалось бы, меньше зависим от природы в своих насущных потребностях и поэтому склонны забывать, что зависимость эта сохранилась. Пока не наступит какой-либо кризис, мы склонны принимать даровые блага и услуги природы как нечто само собой разумеющееся; нам кажется, что они никогда не иссякнут или что их смогут заменить технические изобретения, хотя опыт свидетельствует, что это не так.
Парадокс заключается в том, что индустриально развитые страны добились процветания, временно освободив человека от подчинения законам природы, используя конечный и быстро иссекаемый запас горючих ископаемых, накопленный самой природой. И всё же цивилизация продолжает зависеть от окружающей среды, причём не только от энергетических ресурсов, но и от её жизненно важных процессов, таких, как круговороты воздуха и воды.
И теперь сохранение цивилизации зависит от наших знаний о природе и разумных действий, направленных на сохранение и улучшение окружающей среды.
Подобно всем другим областям знания, экология развивалась непрерывно, но неравномерно на протяжении истории человечества. Труды Гиппократа, Аристотеля и других древнегреческих философов содержат сведения явно экологического характера. Большой вклад в развитие экологии внесли деятели «биологического Возрождения» ХVIII – ХIХ веков, такие как, например: Левенгук, один из первых микроскопистов, являющийся пионером в изучении пищевых цепей и регуляции численности организмов; или, например, английский ботаник Ричард Брэдли, который ввёл представление о биологической продуктивности.
Ввёл понятие экологии немецкий биолог Эрнст Геккель, который писал, что к сфере экологии относятся "крайне сложные и запутанные явления, которые определяются отношениями организмов к окружающей среде, к органическим и неорганическим условиям жизни; это так называемая «экономия природы», взаимоотношения между всеми организмами, которые живут совместно на одном и том же месте…".
Если Геккеля можно считать основателем экологии как особой дисциплины, то Чарльз Дарвин – создатель её биологического фундамента. Действительно, взгляд Дарвина на борьбу за существования не только как на борьбу организмов друг с другом, но и с окружающей абиотичекой средой послужил тем научным фундаментом, на котором Геккель возвёл здание своей науки об «экономии природы».
В конце 80-х годов ХIХ столетия экология сформировалась как самостоятельная биологическая дисциплина и оставалась такой до 50-х годов ХХ столетия. К наиболее выдающимся экологам этого периода принадлежат такие зарубежные ученные, как Г. Бердон-Сандерсон, У. Элтон и А Тенсли (Англия), С. Форбс и В. Шелфорд (США), а также отечественные - Д. Кашкаров, А. Парамонов, В. Вернадский, С. Северцев, В. Сукачев.
Как признанная самостоятельная научная дисциплина экология возникла вначале ХХ века, но её название «экология» вошло в общий лексикон в 70–80-х годах ХХ века. Движение, которое лучше всего назвать как «всеобщая озабоченность проблемами окружающей среды », внезапно развернулось в течении двух лет, с 1968 по 1970 г. Рост общественного интереса оказал глубокое влияние на академическую экологию.
Если до 1970 г. на экологию смотрели как на одно из подразделений биологии, то сейчас она уже вышла из рамок биологии, оформившись в принципиальную новую интегрированную дисциплину, связывающую физические и биологические явления и образующую мост между естественными и общественными науками.
Среди выдающихся экологов более поздних времен следует назвать Ю. Одума, Б. Коммонера, Д. Медоуза, Р. Риклефса, Р. Дажо, В. Ковду, М. Будико, М. Реймерса, С. Шварца, Ю.В. Новикова, Ю. Израэля, О. Яблокова, В. Горшкова, К. Лосева, К. Кондратьева. Методы исследований современной экологии очень разнообразны. Это новые физические, химические, биофизические, биоиндикационные, биохимические, радиобиологические, метеорологические и кибернетические методы, наземный, воздушный и космический экомониторинги, современные ЭВМ с их возможностями анализа, систематики, моделирования экосистем, прогноза. Основными задачами будущих экологических исследований большинство ученых считает решение таких проблем: глобальной конверсии сознания человечества, выработка абсолютно новых моральных основ, полной перемены жизненной парадигмы, превращение человечества в единый биосоциальный организм с коллективным интеллектом и чрезвычайно высокой системой информации; народонаселения; парникового эффекта; кислотных дождей и озоновой дыры; полной утилизации отходов промышленности; экологически "чистой" энергетики; дехимизации сельского хозяйства; экологически чистого транспорта; демилитаризации; ресурсосбережения и рекультивации литосферы; достижение планетарного консенсуса взаимоотношений человечества с природой.
Следует отметить, что, начиная с прошлого века, и по сей день вокруг вопроса о предмете и статусе экологии среди других дисциплин велась оживлённая, а порой и весьма острая полемика. И действительно, изучение отношений организмов с окружающей средой – слишком общая формулировка, не позволяющая выделить специфику экологии как самостоятельной дисциплины.
Известный эколог Э. Макфедьен выразил эту проблему в следующем полемическом заключении: "Приходиться признать, что эколог – это некто вроде дипломированного вольнодумца. Он самовольно бродит по законным владениям ботаника и зоолога, систематика, зоопсихолога, метеоролога, геолога, физика, химика и даже социолога; он браконьерствует во всех названных и во многих других уже сложившихся и уже почтенных дисциплинах".
Среди биологов до сих пор преобладает твёрдое мнение, что экология – это биологическая наука, один из подразделов общей биологии. Вот как об этом писал, например, один из американских экологов Р. Маргалеф: "Я утверждаю, что экология является исследованием систем на таком уровне, когда особи могут рассматриваться как элементы взаимодействия друг с другом, или со свободно организованной матрицей окружающей среды. Системы на этом уровне называются экосистемами, и экология, несомненно, является биологией экосистем ".
Иное мнение у географов: они считают, что раз экология объединяет большой набор природных наук, то ею должны заниматься геоэкологи.
Однако вряд ли можно согласиться с мнениями и биологов, и географов. В современном обществе начала ХХI в. экология стала больше, чем наука. Она стала своего рода идеологией современного развитого постиндустриального общества, что, кстати, очень вредит экологии как науке и ведёт к различного рода спекуляциям.
Поэтому при рассмотрении экологии нельзя забывать об этих двух тенденциях: рассматривать экологию как научное обоснование программных целей различных политических партий, спекулирующих на борьбе за охрану окружающей среды, или всё же рассматривать экологию как науку, функционирующую на стыке нескольких естественных наук и позволяющую обеспечить рациональное поведение современного человека в окружающем его мире с учётом проблем взаимодействия промышленного производства и природы. В качестве характерного примера можно привести точку зрения видного американского эколога Юджина Одума, согласно которому экология имеет дело специально с биологией групп организмов и функциональными процессами на земле, в океане и пресных водах, вследствие чего лучше рассматривать её как науку о структуре и функциях природы. Существует и более обобщающая позиция, согласно которой содержание науки экологии составляет совокупность всех проблем взаимодействия общества и природы, взятая в их научном отражении. По этому поводу можно привести следующее замечание советского эколога С. С. Шварца, который писал, что экология, возникшая более 100 лет назад как учение о взаимосвязи "организм – среда… на наших глазах становится теоретической основой поведения человека индустриального общества в природе".
1.1.4. Объекты изучения экологии
Лучше всего можно определить содержание современной экологии, исходя из концепции уровней организации, которые составляют своеобразный «биологический спектр » (см. рис. ниже).
Ген, клетка, орган, организм, популяция и сообщество – основные уровни организации жизни; в «биологическом спектре » они расположены в иерархическом порядке – от малых систем к крупным. Причём теоретически этот спектр можно продолжить до бесконечности в обе стороны.
На каждом уровне в результате взаимодействия с окружающей физической средой (энергией и веществом) возникают характерные функциональные системы. Под системой понимается упорядочено взаимодействующие и взаимозависимые компоненты, образующие единое целое.
 |
Экология изучает, главным образом, те системы, которые расположены в правой части этого спектра, то есть системы выше уровня организма.
В экологии значение термина « популяция », первоначально обозначавшего группу людей, расширено и обозначает группу особей любого вида организмов. Сообщество в экологическом смысле включает все популяции, занимающие данный участок. Сообщество и неживая среда функционируют совместно, образуя экологическую систему, или экосистему. Сообществу и экосистеме приблизительно соответствуют часто употребляемые в европейской и русской литературе термины биоценоз и биогеоценоз (жизнь и земля, функционирующие вместе):
сообщество » биоценоз
экосистема » биогеоценоз.
Биом – удобный и широко используемый термин, обозначающий крупную региональную или субконтинентальную биосистему, характеризующуюся каким-либо основным типом растительности или другой характерной особенностью ландшафта, например, "биом лиственных лесов умеренного пояса".
Самая крупная и наиболее близкая к идеалу в смысле «самообеспечения » биологическая система, которую мы знаем, – это биосфера, или экосфера. Она включает все живые организмы Земли, находящиеся во взаимодействии с физической средой Земли как единое целое, которая поддерживается как система в состоянии устойчивого равновесия, получая поток энергии от Солнца и переизлучая эту энергию в космическое пространство.
Под устойчивым равновесием понимается способность саморегулируемой системы возвращаться в исходное положение, по крайней мере после небольшого отклонения.
1.1.5. Системность в экологии
Экология – это системная дисциплина, она изучает природные системы. Система каких-либо компонент отличается от тривиального механистического объединения этих же компонентов тем, что в системе у этих компонентов возникают качественно новые свойства, отсутствующие у этих компонент, рассмотренных поодиночке. Эти новые системные свойства принято называть эмерджентными.
Эмерджентные свойства, свойства экологического уровня или экологической единицы нельзя предсказать, исходя из свойств компонентов, составляющих этот уровень или единицу. Отсюда следует принцип эмерджентности, заключающийся в том, что свойства целого невозможно свести к сумме свойств его частей. Хотя данные, полученные при изучении какого либо уровня, помогают при изучении следующего, с их помощью никогда нельзя полностью объяснить явления, происходящие на этом следующем уровне; он должен быть изучен непосредственно.
В принципе эмерджентности смысл экологии. Экология изучает надорганизменные образования, и она не может быть заменена чистой биологией, изучающей отдельные организмы и более низшие уровни жизни.
Однако необходимо различать эмерджентные свойства и совокупные свойства, представляющие собой сумму свойств компонентов. И те, и другие – свойства целого, но совокупные свойства не включают новых или уникальных особенностей, возникающих при функционировании системы как целого.
1.1.6. Классификация в экологии
Экология классифицируется по конкретным объектам и средам исследования. Например, выделяют экологию человека и животных, экологию растений, экологию микроорганизмов. По средам различают гидроэкологию и экологию суши.
Экология как наука опирается на большое число других естественных наук, используя их аппарат и терминологию. В связи с этим в последние годы введены понятия «географическая экология », «химическая экология », «математическая экология », «радиофизическая экология », «глобальная экология » (экология для биосферы) и т. п.
В настоящее время интенсивно развивается направление экологических исследований, связанных с загрязнением природной среды. Особый статус имеет экология человека и человеческого общества. Под экологией человека понимают комплексную дисциплину, исследующую общие законы взаимоотношения биосферы и антропосистемы, влияние природной среды на человека и группы людей.
В связи с выходом человека за пределы Земли, что порождает совершенно новые экологические проблемы, возникла космическая антропоэкология.
Сложны и многообразны взаимоотношения человека и промышленного производства, где возникают своеобразные режимы температуры, шума, освещенности, облучения и других экологических факторов. Наука о взаимодействии человека и машины получила название эргономики и является частью охраны труда.
Некоторые гуманитарные экологи выделяют специфические подразделы экологии. «Экология души» исследует вопросы экологичной этики. «Экология культуры» занимается экологизацией искусства, дипломатии. «Экология науки» вводит экологическое мышление в научное творчество. И так далее, аналогичным образом вводятся экологии и других разделов гуманитарной деятельности человека. Гуманитарные экологи, поддерживаемые влиятельными политическими деятелями, заговорили вообще об экологизации мышления, то есть о навязывании человечеству определенного образа мышления в связи с тем, что напряженность отношений "человек-природа" достигла предельного уровня и в интересах всего человечества снизить это напряжение совместными усилиями всех людей. Они считают, что ядром экологичного образования должна стать социальная экология – междисциплинарная отрасль знаний про отношения в системе "природа-человек".
Все эти перечисленные, казалось бы, отдаленные отрасли знаний объединяет одно общее: их экологичность. Все они базируются на своеобразной «азбуке», включающей ряд терминов, понятий, их определений, общих законов и их формулировок. Знание этой азбуки, умение ею пользоваться в своей работе сегодня обязательно для каждого специалиста.
1.1.7. Задачи экологии
Из приведенных выше определений очевидны и многообразные задачи экологии как науки:
1) исследование закономерностей организации жизни, в том числе в связи с антропогенными воздействиями на природные системы и биосферу в целом;
2) создание научной основы рациональной эксплуатации биологических и земных ресурсов, прогнозирования изменений природы под влиянием деятельности человека и управления процессами, протекающими в биосфере, и сохранение среды обитания человека;
3) регуляция численности популяций;
4) разработка системы мероприятий, обеспечивающих минимум применения отрицательно влияющих на человека средств борьбы с вредными видами;
5) экологическая индикация при определении свойств тех или иных компонентов и элементов ландшафта, в том числе индикация загрязнения природных сред;
6) восстановление нарушенных природных систем;
7) переход от промысла к хозяйству;
8) сохранение (консервация) эталонных участков биосферы.
Для радиофизиков задачи экологии как учебной дисциплины несколько видоизменяются. Поскольку в процессе своей профессиональной деятельности радиофизик неизбежно будет влиять на живые организмы и окружающую среду, он должен понимать структуру и законы природы, чтобы свести к минимуму негативные последствия своей деятельности.
Задачи экологического образования во многом определяются Примерной программой дисциплины "Экология" и могут быть сформулированы следующим образом:
- развить представление о человеке как о части природы, о единстве и самоценности всего живого и невозможности выживании человека без сохранения биосферы с определенным запасом экологического разнообразия;
- обучить грамотному восприятию явлений, связанных с жизнью человека в природной среде, в том числе и его профессиональной деятельность;
- внедрить новые перспективные "экологически чистые" ресурсов- и энергосберегающие технологии и методы природопользования.
Должны быть созданы условия для формирования экологического мышления, основанного на экологическом императиве. Представление о биосфере как о гаранте жизни человечества должно определять все виды человеческого общества и ее пределы.
Целью экологического образования для радиофизиков в техническом университете является формирование специалиста, который может решить проблемы устойчивого развития и охраны окружающей среды научными и инженерными способами. Это возможно только при интеграции знаний об окружающей среде и предмете профессиональной подготовки специалистов, позволяющей предвидеть экономические коллизии и решать экологические проблемы в рамках их индивидуальной специализации. Предполагается, что выпускник технического университета сможет в ходе своей профессиональной деятельности осуществлять интеллектуальное, образовательное и инженерное обеспечение сохранения устойчивого состояния окружающей среды, экологического разнообразия и природно-ресурсного потенциала государства.
Мировой опыт показал, что разработка и реализация сценария устойчивого развития невозможны с использованием только лишь инженерно-технических средств и методов. Необходимо коренное преобразование самого общества, изменение его ценностных ориентаций и приоритетов, что возможно лишь при качественном повышении уровня экологического образования.
Экологическое образование радиофизиков должно быть комплексным, непрерывным и последовательным, строиться на знании основных законов взаимодействия природы и общества и на понимании глобальных экологических задач. Образовательный процесс в техническом университете должен осуществляться по двум основным направлениям. Первое из них — общетеоретическое (мировоззренческое). Оно дает будущему специалисту философский фундамент его профессиональной деятельности. Данное направление способствует формированию у студентов технического университета экологического мышления. Второе направление - инженерно-техническое. Оно определяет экономических профессионализм будущего технического специалиста в той или иной отрасли промышленности. Данное направление знакомит студентов с арсеналом средств и методов практической экологии.
Объем и соотношение общетеоретической и практической информации могут в существенной степени различаться на факультетах традиционно сложившихся в техническом университете "научно-исследовательского" и "инженерно-практического" направлений, не говоря уже о факультетах и кафедрах экономического и гуманитар