Некоторые общие свойства систем. Эмерджентность.
Свойства системы невозможно постичь лишь на основании свойств составляющих ее частей. Решающее значение имеет именно взаимодействие между элементами. По отдельным деталям машины перед сборкой нельзя судить о ее действии. Изучая по отдельности некоторые формы грибов и водорослей, нельзя предсказать существование их симбиоза в виде лишайника. Степень несводимости свойств системы к свойствам отдельных элементов, из которых она состоит, определяет эмерджентность системы.
Принцип необходимого разнообразия элементов.Система не может состоять из абсолютно идентичных элементов. Никакая система не может быть организована из элементов, лишенных индивидуальности. Нижний предел разнообразия – не менее двух элементов (болт и гайка, белок и нуклеиновая кислота, он и она), верхний – бесконечность.
Устойчивость.Преобладание внутренних взаимодействий в динамической системе над внешними определяет ее устойчивость и способность к самосохранению. Внешнее воздействие на биологическую систему, превосходящее энергетику ее внутренних взаимодействий, приводит к необратимым изменениям и гибели системы. Устойчивость (стационарное состояние) динамической системы поддерживается непрерывно выполняемой ею внешней циклической работой («принцип велосипеда»). Для этого необходимо проток и преобразование энергии в системе.
По виду обмена веществом и /или энергиейс окружающей средой различают: а) изолированные системы (никакой обмен не возможен); б) замкнутые системы (невозможен обмен веществом, но обмен энергией возможен в любой форме); в) открытые системы (возможен любой обмен веществом и энергией).
С помощью каких условий и механизмов реализуются основные свойства живых систем?
Живой может быть названа динамическая система, которая активно воспринимает и преобразует молекулярную и сигнальную информацию с целью самосохранения. Информация возникает в результате взаимодействия потока энергии с материализованной программой. Программы могут создавать только биологические системы. Молекулярная информация – это совокупность сигналов, передаваемых для восприятия и преобразования сигналов обеспечивающих реакции и самосохранения системы.
Методологические особенности современной экологии.
Учитывая иерархическую соподчиненность и функциональную взаимозависимость уровней организации живой материи, главные задачи экологии определяются в изучении организменного, популяционно-видового уровня, уровня экосистем и биосферного.
Методологической основой современной экологии является комплексное использование натурных наблюдений, измерений и исследование, экспериментальных лабораторных исследований, экологического моделирования. Большинство экологических исследований основано на системном подходе. Используются методы сбора информации о состоянии экологических объектов; методы обработки информации и методы интерпретации информации. В современных экологических исследованиях широко используются методы других наук – химии, физики, биологии, математики, геологии.
Методы экологии
1. Методы регистрации и оценки качества окружающей среды, разные типы экологического мониторинга (биомониторинг, биоиндикация, дистанционный аэрокосмический мониторинг).
2. Методы количественного учета организмов и методы оценки биомассы и продуктивности растений и животных.
3. Изучение особенностей влияния различных экологических факторов на жизнедеятельность организмов (в т.ч. сложные и продолжительные наблюдения в природе, а также эксперименты в лабораторных условиях – токсикологические, биохимические, биофизические, физиологические и т.д.).
4. Методы изучения взаимосвязей между организмами в многовидовых сообществах.
5. Методы математического моделирования экологических явлений и процессов, а также экосистем, имитационное моделирование, моделирование от локальных до региональных и глобальных экологических процессов и ситуаций. Моделирование – это общенаучное понятие, принятое в математике, физике, экономике и др. Под экологическим моделированием понимают процесс построения, изучения и применения моделей экологических систем и процессов. Основная задача экологического моделирования – экспериментальная проверка гипотез относительно структуры и функций экосистем. Вместе с изучаемой реальной системой или процессом изучается их искусственно созданное подобие – модель.
6. Создание геоинформационных систем и технологий для решения экологических вопросов разных масштабов и в разных сферах деятельности.
7. Комплексный эколого-экономический анализ состояния разных объектов территорий отраслей производства.
8. Геоэкологические методы исследования, геоэкологический мониторинг с целью уменьшения негативного влияния загрязнителей на окружающую среду.
9. Технологические методы экологизации различных производств для уменьшения их негативного влияния на окружающую среду.
10. Медико-экологические методы изучения влияния разных факторов на здоровье людей.
11. Методы экологического контроля состояния окружающей среды: экологическая экспертиза, экологический аудит, экологическая паспортизация.
Методы регистрации и оценки состояния среды являются необходимой частью любого экологического исследования. К ним относятся метеорологические наблюдения; измерения температуры, прозрачности, солености и химического состава воды; определения характеристик почвенной среды, измерения освещенности, радиационного фона, напряженности физических полей, определение химической и бактериальной загрязненности среды и т.п.
К этой же группе методов следует отнести периодическое или непрерывное слежение – мониторинг – за состоянием экологических объектов и за качеством среды. Большое практическое значение имеет регистрация состава и количества вредных примесей в воде, воздухе, почве, растениях в зонах антропогенного загрязнения, а также исследования переноса загрязнителей в разных средах.
Важным средством экологического мониторинга, позволяющим в ряде случаев получить интегральную оценку качества среды, является биомониторинг и биоиндикация – использование для контроля состояния среды некоторых организмов, особо чувствительных к изменениям среды и к появлению в ней вредных примесей.
Методы количественного учета организмов и методов оценки биомассы и продуктивности растений и животных лежат в основе изучения природных сообществ. Все это необходимо для овладения управлением экосистемами, для предотвращения гибели видов и сохранением биологического разнообразия и биопродуктивности экосистем.
Исследования влияния факторов среды на жизнедеятельность организмов составляют наиболее разнообразную группу методов экологии. Методы этой категории важны также при определении устойчивости экосистем и изучении адаптации – приспособлений растений, животных и человека к различным условиям среды.
Методы изучения взаимоотношений между организмами во многовидовых сообществах составляют важную часть системной экологии. Здесь также важны натуральные наблюдения и лабораторные исследования. Особо следует упомянуть экспериментальную методику создания и исследования искусственных сообществ и экосистем, т.е. по существу лабораторное натурное моделирование взаимодействий организмов друг с другом и с окружающей средой. В ряде случаев для этих целей создают искусственные частично замкнутые и самоподдерживающиеся многовидовые системы – микрокосмы.
Методы математического моделирования приобретают все большее значение в экологии. Потребность в них для целей управления и прогнозирования очень велика. Математическое моделирование позволяет произвести количественную оценку изучаемых процессов и явлений, прогнозировать возможное развитие тех или иных процессов и ситуаций в экологических системах.
Заключение. Экологические знания необходимы каждому человеку , чтобы сбылась мечта многих поколений мыслителей о создании достойной человека среды , обеспечении гармонии природы и человека. Важнейшее из экологических условий выживания человека и всего живого – это мирная жизнь на Земле.
Использованная литература :
1 . Одум Ю. Экология : Пер. с англ. / Ю. Одум- М.: Мир ,1986.- 465 с.
2. Потапов А.Д. Экология : Учебник / А.Д.Потапов.- М.: Высш. шк., 2000.-
270 с.
3. Горелов А.А. Экология :Учеб. пособ. / А.А. Горелов.- М.: Центр, 2000.-
240 с.
4. Батлук В.А. Основи екології:Підручник/В.А. Батлук.-К.: Знання, 2007.-
519 с.
План лекции.
1 .Содержание экологии и ее место в системе научных дисциплин .
2 . Основные разделы современной экологии.
3. Задачи экологии.
4. Главные проблемы экологии .
5. Уровни биологической организации.
6 . Некоторые общие свойства систем .
7. Методологические особенности современной экологии.
8. Методы экологии.
9. Заключение.
Лекция подготовлена доцентом Повх В.Н. ______________