Главные проблемы и задачи экологии
КАФЕДРА ПЕДАГОГІКИ та ПСИХОЛОГІЇ
Лекція № 1
Тема:
«ВВЕДЕНИЕ, ПРЕДМЕТ, ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ЭКОЛОГИИ»
для студентів 3 курсу денної форми навчання факультетів « спорт», « здоров’я людини»
Затверджено на засіданні кафедри
Пр. №___1____ від”__30_____”___08________2012р.
Завідувач кафедри_________________________
ВВЕДЕНИЕ: ПРЕДМЕТ, ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ЭКОЛОГИИ
В наше время об экологии знают все. И при этом почти каждый человек понимает это слово по-своему. В подавляющем большинстве случаев под экологией подразумевают негативные последствия, которые вносит человек в окружающую его среду. Переэксплуатация природных ресурсов, различные формы загрязнения воды и воздуха рассматриваются с позиций их отрицательного влияния на здоровье человека и условия его жизни. Такой антропоцентрический подход к экологии оправдан в современных условиях кризисного состояния биосферы, ликвидация вредных для человека последствий неправильного ведения хозяйства – важная задача сегодняшнего дня.
Преподавание курса «Общая экология» как естественнонаучной общеобразовательной дисциплины представляет собой реализацию концепции непрерывного экологического образования в соответствии с государственной программой «Экологическое образование в высших и средних специальных учебных заведениях Украины на период до 2005 года».
Причиной наступления цивилизации на природу является в первую очередь демографический «взрыв» - резкое увеличение численности населения в мире в XX веке, увеличение потребностей человека и человечества и как следствие усиление давления на окружающую среду. Не менее важную роль играет и потребительский характер нашей цивилизации: исходное представление, что природа бесконечно богата и ее единственная задача – служить людям, а также чрезмерное потребление ресурсов природы и загрязнение окружающей среды в первую очередь богатыми развитыми странами.
Однако в последнее время происходит изменение мировоззрения человечества: все большему числу людей становится ясно, во-первых, что человек как существо биологическое – не царь природы, а только ее часть, причем всецело зависящая от состояния биосферы в целом, и, во-вторых, что ресурсы природы конечны и близки к исчерпанию. Изменить отношение к природе, бережно относится ко всему живому: и к природе, и к человеку, экономить природные ресурсы, перерабатывать отходы – вот задачи, которые выходят сегодня на передний план.
СОДЕРЖАНИЕ ЭКОЛОГИИ И ЕЕ МЕСТО В СИСТЕМЕ
НАУЧНЫХ ДИСЦИПЛИН
Начала. У экологии есть множество определений. Чаще всего она определяется как наука о взаимоотношениях живых организмов и среды их обитания. Термин «экология» (от греч. oikos – жилище, обитель, дом и logos – слово, учение) ввел научный обиход выдающийся немецкий биолог Эрнст Геккель (1866).
После Геккеля в понятие экологии вносились различные смысловые оттенки, которые расширяли или сужали предмет этой области знания.
Наиболее распространенным является такое определение : экология – это фундаментальная синтетическая биологическая наука о взаимодействии между живыми организмами и средой обитания. Экология исследует фундаментальные особенности жизни надорганизменного уровня организации. Основной предмет экологии – изучение в совокупности живых организмов, которые взаимодействуют между собой и образуют с окружающей средой единую систему, в пределах которой происходят процессы трансформации энергии и органического вещества.
Постепенно экологические закономерности стали относить к совокупностям организмов – популяциям, видам, многовидовым сообществам, наконец, к живой природе в целом. Экология приобрела статус науки об организации и функционировании надорганизменных биологических систем всех уровней.
В последние 30-40 лет XX в. внимание общества к проблемам взаимодействия человеческой цивилизации с окружающей средой резко усилилось. Если до 1960 г. слово «экология» знало небольшое количество специалистов-биологов, то после 1960 г. экологическим проблемам уделяется все больше внимания, в том числе и средствами массовой информации. Это и понятно: над биосферой Земли нависла угроза со стороны маленькой части этой биосферы – человечества. Актуальной стала проблема охраны природы. Однако охранять природу, пользоваться ею невозможно, не зная, как она устроена, как реагирует на воздействие человека, какие предельно допустимые нагрузки на природные системы может позволить себе общество.
Понятие «природа» часто определяется как окружающий нас мир во всем бесконечном многообразии своих проявлений. По другому определению природа – весь материально-энергетический и информационный мир Вселенной, совокупность условий существования человеческого общества. Согласно этим определениям к природе относится не только живые организмы, обитающие на Земле, но все неживые компоненты природы, включая литосферу – твердую оболочку Земли, в которой сосредоточены важнейшие энергетические и сырьевые ресурсы, а также человеческое общество с его производством как естественный и закономерный этап эволюции живой материи во Вселенной.
В последние десятилетия, когда угроза глобального экологического кризиса коснулась самого человека, произошло быстрое расширение экологии. Вобрав в себя проблемы окружающей среды, она не только использует достижения других разделов биологии, но и вторгается в смежные с биологией дисциплины – в науки о Земле, в физику и химию, в различные инженерные отрасли, предъявляет новые требования к информатике и вычислительной технике, находит положения за пределами естественных наук – в экономике, политике, социологии, этике. Экология становится гипернаукой. Этот процесс проникновения идей и проблем экологии в другие области знания получил название экологизации.
Экологизация отвечает потребности общества в объединении науки и практики для предотвращения экологической катастрофы. Обращение разных наук к проблемам экологии и окружающей человека среды содержит постановку и решение многих практических задач. Экологизация отражает также важную тенденцию современной науки: переход многих ее отраслей к отказу от дальнейшей дифференциации («мир един», «природа не знает факультетов») и поискам синтеза, в том числе между естественными и гуманитарными науками.
Известный американский эколог Ю.Одум еще в 1963г. назвал экологию наукой о строении и функциях природы в целом, а в его фундаментальной «Экологии» (1986) она трактуется уже как – междисциплинарная область знания об устройстве и функционировании многоуровневых систем в природе и обществе в их взаимосвязи.Это очень широкое определение. Но оно больше других соответствует сегодняшнему широкомупониманию экологии.
Основные разделы современной экологии:
- общая экология;
- биоэкология;
- геокология;
- экология человека;
- социальная экология;
- прикладная экология.
Источником первичных экологических представлений была непосредственная практическая деятельность человека. Уже деятельность первобытного охотника была бы невозможной без его осведомленности о повадках, местах обитания, сезонных кочевках, миграции животных. Исторические данные свидетельствуют, что в далеком прошлом уже были известны биологические формы борьбы с вредителями. Интересные экологические сведения содержат поэмы Гомера. Материал, имеющий отношение к экологии, содержится в работах первых философов-натуралистов – Анаксагора, Демокрита, Аристотеля, Теофраста, Лукреция. Описание мест обитания, образа жизни и «нравов» животных и человека, благоприятных и неблагоприятных условий их жизнедеятельности и другие факты, составившие позже содержание экологии, занимают значительное место в работах, представляющих учение о развитии природы и в особенности органического мира. К работам такого рода можно отнести врачебные наставления Гиппократа, тридцатисемитомную «Естественную историю» Плиния Старшего, а также труды многих мыслителей средневековья и Нового Времени.
Задачи экологии весьма многообразны.
- Исследование закономерностей организации жизни, в том числе в связи с антропогенными воздействиями на природные системы и биосферу в целом;
- Разработка концептуальных представлений и рекомендаций относительно путей развития общества, которые гарантировали бы соблюдение пределов воздействия на окружающую среду и ее гармоническое существование и развитие;
- Создание научной основы рациональной эксплуатации биологических ресурсов, прогнозирование изменений природы под влиянием деятельности человека и управления процессами, протекающими в биосфере, и сохранение среды обитания человека;
- Разработка теории и методов оценки устойчивости экологических систем на всех уровнях, включая биосферный;
- Разработка и совершенствование методов управления качеством окружающей среды; определение допустимых пределов воздействия человеческой цивилизации на окружающую среду;
- Экологическая индикация загрязненеия природных сред;
- Восстановление нарушенных природных систем, в том числе рекультивация выведенных из использования сельскохозяйственных угодий, восстановление пастбищ, плодородия истощенных почв, продуктивности водоемов и др.;
- Формирование биосферного мышления и экологического сознания у людей, выработка норм экологической этики и морали;
- Оптимизация экономических, социальных и иных решений для обеспечения экологической безопасности устойчивого развития общества и государства.
- Сохранение (консервация) эталонных участков биосферы.
Стратегической задачей экологии считается развитие теории взаимодействия природы и общества на основе нового взгляда, рассматривающего человеческое общество как неотъемлемую часть биосферы; выработать новый тип экологического сознания, уйти от технократической парадигмы мышления.
Главные проблемы и задачи экологии
Главнейшая цель экологии – вывести человечество из глобального экологического кризиса на путь устойчивого развития, при котором достигается удовлетворение жизненных потребностей нынешнего поколения без лишения такой возможности будущих поколений.
Безудержный экономический рост и техногенный тип мирового хозяйства привели к возникновению глобальных экологическихпроблем: опустыниванию, обезлесению, истощению природных ресурсов, разрушению озонового слоя, парниковому эффекту, кислотным дождям, дефициту пресной воды, загрязнению Мирового океана, исчезновению видов животных и растений, деградации земель и др. Все эти проблемы так или иначе связаны с будущим человеческой цивилизации.
Природа в целом сама по себе не знает экологических проблем. Если они и возникали у некоторых групп организмов, то решались, как правильно, медленным эволюционным путем на протяжении очень больших промежутков времени, когда замена одних форм другими для всей природы была почти незаметна. В отличие от этого экологические проблемы человека стали заметными проблемами всей природы на Земле.
1. Объем антропогенного воздействия на природу и окружающую человека среду в ХХ веке стал слишком велик и приблизился к пределу устойчивости биосферы, а по некоторым параметрам и превзошел его. Проявления и свидетельства этого многообразны.
В геологической истории Земли и раньше происходили значительные изменения растительного покрова, ландшафтной структуры суши, химического состава атмосферы и климата. Негативное воздействие человека на природу также имеет длительную историю. Но никогда еще эти изменения и нарушения не наступали с такой быстротой, как в наше время. Все это означает наступление глобального экологического кризиса.
2. Природа отвечает на возрастающее антропогенное давление часто непредвиденными изменениями, создающими экологическую опасность.
3. Человек оказался в ловушке противоречия между своей консервативной биологической сущностью и нарастающим отчуждением от природы. Используя изобретенные им технологии и средства жизнеобеспечения, человек в большой степени освободился от давления естественного отбора и межвидовой конкуренции. Он на несколько порядков превысил биологическую видовую численность и еще в десятки раз – объем использования веществ и энергии для удовлетворения надбиологических потребностей.
Экологические проблемы человечества тесно сопряжены с экономическими и социальными, Региональные экологические проблемы часто становятся прямым источником имущественного неравенства, социальных и геополитических коллизий.
Главной задачей современной экологии как науки является консолидация различных ее разделов и огромного фактического материала, на единой теоретической платформе, сведение их в систему, отражающую все стороны реальные взаимоотношений природы и человеческого общества.
Это необходимо для понимания современных экологических проблем планеты, выработки новой экологической идеологии и методологии, правильной организации экологического образования и практической деятельности в области природопользования.
Современные исследования являются научной базой для разработки стратегии и тактики поведения человечества в природной среде, рационального природопользования, охраны и восстановления окружающей среды.
Уровни биологической организации. Мир живого чрезвычайно сложен и разнообразен,он представлен и очень простыми одноклеточными организмами, и очень сложными многоклеточными организмами, обладающими высокой специализацией клеток. В начале 20 века была обоснована теория «структурных уровней» в биологии и медицине. Согласно этой теории структурные уровни организации живого отличаются не только сложностью и закономерностями функционирования, но и являются иерархически соподчиненными, т.е. каждый нижележащий биологический уровень входит в содержание вышележащего уровня, являясь базовой основой его формирования. Обычно выделяют шесть главных уровней организации живой материи, образующих формальную иерархию: молекулярно генетический, клеточный, организменный, популяционный (популяционно-видовой), экосистемный, биосферный (экосферный).
Все основные свойства живых систем реализуются уже на клеточном уровне. Однако полнота всех естественных проявлений жизни представлена только на двух последних – экосистемных уровнях (или даже только на экосферном), так как ни одна клетка, ни один организм, ни один вид не могут существовать без множества других клеток, организмов, видов и создаваемых ими условий среды. Каждая наука изучает определенный уровень организации живой материи : генетика – ген, цитология – клетку, гистология – ткани, анатомия – органы и т.д.
Содержание современной экологии наиболее точно определяется именно из концепции уровней организации, которые составляют своеобразный «биологический спектр». Ген, органелла, клетка, ткань, орган, организм, популяция, сообщество – основные уровни организации жизни. Теоретически этот спектр уровней может быть продолжен до бесконечности в обе стороны. Расположен этот спектр в иерархическом порядке. Иерархия – это расположение ступенчатым рядом. На каждой ступени, или уровне, в результате взаимодействия с окружающей физической средой (энергией и веществом) возникают характерные функциональные системы. Под системой подразумеваются «упорядоченно взаимодействующие и взаимозависимые компоненты, образующие единое целое».
Молекулярно- генетический уровень –именно с него начинают проявляться свойства живого вещества. Его системы представляют собой активные крупные молекулы : липиды, белки, углеводы, нуклеиновые кислоты, в которых идут процессы обмена веществ, связанные с фотосинтезом, формируются ДНК и РНК, отвечающие за наследственность. Предметом изучения на этом уровне являются законы передачи наследственности, а изучает их наука генетика. Сами по себе, вне органа и организма эти молекулы функционировать не могут.
Клеточный уровень. Молекулы объединяются в клетки, и только тогда в них формируются вещества, необходимые для жизнедеятельности органов и организмов. Законы превращения энергии и вещества внутри клеток изучает наука цитология. Однородные, одинакового происхождения клетки, взаимодействуя между собой, образуют ткани. Изучает ткана наука гистология.
Организменный уровень.На низшей ступени иерархии объектом экологии находится организм (особь, индивидуум) в качестве представителя биологического вида – генетически, морфологически и экологически однородной группы живых существ, обособленной от других видов по этим же критериям. Этот уровень представляет собой целостность функций, рост, онтогенетическое развитие. Отдельные организмы – представители разных видов используются в экспериментальных сравнительно-экологических исследованиях. При этом выявляют видовые особенности поведения и физиологических реакций организма при воздействии различных факторов среды, а на основе этих данных – видовые экологические потребности организма. Например, оптимальные значения и допустимые минимумы и максимумы температуры, влажности, освещенности, концентрации веществ в среде, взаимодействий с другими организмами и т.п. Раздел экологии, изучающий влияние различных факторов окружающей среды на живые организмы называется аутэкология. Формой существования жизни является вид.
Популяционный уровень.Каждый биологический вид в природе представлен почти всегда несколькими, часто многими популяциями. Популяция – элементарная форма существования вида в природе. Популяции эволюционируют и являются единицами эволюции и видообразования. Обладая всеми признаками биологической системы, популяция, тем не менее, представляет собой совокупность организмов, как бы выделенную из природной системы, так как в природе особи одного вида всегда сожительствуют с особями других видов. Только в искусственных условиях или в специальном эксперименте можно иметь дело с «чистой» популяцией, например, культурой микроорганизмов, посевом растений, приплодом животных и т.п. Раздел экологии, который изучает популяционный уровень организации живого, называется демэкологией.
Экология изучает фундаментальные свойства жизни надорганизменного уровня организации. Или, иными словами, экология изучает совокупность живых организмов, взаимодействующих друг с другом и образующих с окружающей средой обитания некое единство (т.е. систему), в пределах которого осуществляется трансформация энергии, органического вещества и информации. Что же такое система? Это любой реальный или мыслимый объект, целостные свойства которого могут быть представлены как результат взаимодействия слагающих его частей. Главной функциональной единицей экологии является экосистема. Основная область компетенции экологии – уровень экосистем, а также последующий и два предыдущих. Это уровень обеспечивает эволюцию, продолжительность существования, таксономические характеристики.
Экосистемный уровень.Основной объект экологии – экологическая система, или экосистема – пространственно определенная совокупность организмов разных видов и среды их обитания, объединенных вещественно-энергетическими и информационными взаимодействиями. Это – трофические, химические, энергетические связи круговорот химических элементов, преобразование энергии. Экосистема – это ограниченное во времени и пространстве единство, включающее все обитающие в нем организмы, климат, почвы, все взаимодействия между организмами и физическими условиями. Раздел экологии, изучающий экосистемы, называется синэкология.
Биосферный уровень –На высшей ступени иерархии биосистем находится глобальная экосистема – биосфера – совокупность всех живых организмов и их экологической среды в пределах планеты. Это форма жизни, которая вне биосферы не существует. Взаимодействие живого вещества ( материи) с другим веществом ( или энергией ) на каждом уровне организации обуславливает формирование и существование определенных упорядоченных систем. Все эти системы взаимозависимы одна от другой и между уровнями организации нет резких разрывов.