Место экологии в системе естественных наук

НОУ ВПО «Московский  финансово-правовой институт»

Специальность: Финансы 
 
 
 
 
 
 

Реферат по экологии

на тему: «Место экологии в системе естественных наук» 

Москва

2009 г. 
 
 
 

  Место экологии  в системе естественных  наук. 

    Современная экология относится к тому типу наук, которые возникли на стыке многих научных направлений. Она отражает как глобальность современных задач, стоящих перед человечеством, так  и различные формы интеграции методов направлений и научного поиска. Превращение экологии из сугубо биологической дисциплины в отрасль  знания, включившую также общественные и технические науки, в сферу  деятельности, основанную на решении  ряда сложнейших политических, идеологических, экономических, этических и других вопросов, обусловило ей значительное место в современной жизни, сделало  ее своеобразным узлом, в котором  объединяются различные направления  науки и человеческой практики. Экология, на мой взгляд, все больше становится одной из наук о человеке и интересует многие научные направления. И хотя этот процесс еще весьма далек  от завершения, его основные тенденции  уже достаточно отчетливо просматриваются  в наше время.

           В центре внимания современного  человечества стоят проблемы  взаимодействия человека с окружающей  природной средой, экологической  устойчивости планеты.

Экология – наука, исследующая функционирование систем и структур надорганизменного уровня (экосистем, или биогеоценозов) в их взаимодействии друг с другом и со средой обитания. Отсюда вытекают и задачи экологии - выявить возможные взаимосвязи различных технологий, и в первую очередь химических, биохимических, агрохимических, энергетических, разрушающих или вредно воздействующих на природную сферу, для создания общей экологической безопасности окружающей среды, в том числе и химической, биохимической, радиационной.

      Экология как наука включает  в себя весь комплекс взаимодействия  факторов - как природных и технологических,  так и социальных, моральных, нравственных. Более того, социальные факторы  в настоящее время становятся  определяющими, ведущими, представляют  собой сознательную деятельность  людей, активно отстаивающих свои  цели, интересы, часто далеки от  интересов общества и человечества  в целом, идущие иногда в  разрез с этими интересами. Обязанность  науки и общества – остановить  процесс ухудшения состояния  биосферы, вернуть природе способность  к саморегуляции на основе  естественных процессов. 

      Современное понятие  экологии как науки  об экосистемах  и биосфере. 

    Экология  рассматривает взаимодействие живых  организмов и неживой природы. Это  взаимодействие,  во-первых, происходит в рамках определенной системы (экологической  системы, экосистемы) и, во-вторых, оно  не хаотично, а определенным образом  организовано, подчинено законам.

    Экосистемой называют совокупность продуцентов, консументов и детритофагов, взаимодействующих друг с другом и с окружающей их средой посредством обмена веществом, энергией и информацией таким образом, что эта единая система сохраняет устойчивость в течение продолжительного времени.  

    Таким образом, для естественной экосистемы характерны три признака:

    1) экосистема обязательно представляет  собой совокупность живых и  неживых компонентов;

    2) в рамках экосистемы осуществляется  полный цикл, начиная с создания  органического вещества и заканчивая  его разложением на неорганические  составляющие;

    3) экосистема сохраняет устойчивость  в течение некоторого времени,  что обеспечивается определенной  структурой биотических и абиотических  компонентов. 

      Примерами природных экосистем являются озеро, лес, пустыня, тундра, суша, океан, биосфера.

      Как видно из примеров, более простые  экосистемы входят в более сложно организованные. При этом реализуется  иерархия организации систем, в данном случае экологических.

    Таким образом, устройство природы следует  рассматривать как системное  целое, состоящее из вложенных одна в другую экосистем, высшей из которых  является уникальная глобальная экосистема - биосфера. В ее рамках происходит обмен энергией и веществом между всеми живыми и неживыми составляющими в масштабах планеты. Грозящая всему человечеству катастрофа состоит в том, что нарушен один из признаков, которым должна обладать экосистема: биосфера как экосистема деятельностью человека выведена из состояния устойчивости. В силу своих масштабов и многообразия взаимосвязей она не должна от этого погибнуть, она перейдет в новое устойчивое состояние, изменив при этом свою структуру, прежде всего неживую, а вслед за ней неизбежно и живую. Человек как биологический вид меньше других имеет шанс приспособиться к новым быстро изменяющимся внешним условиям и скорее всего исчезнет первым. Поучительным и наглядным тому примером является история острова Пасхи.

    На  одном из полинезийских  островов, носящем  название острова  Пасхи, в результате сложных миграционных процессов в VII веке возникла замкнутая  изолированная от всего мира цивилизация. В благоприятном  субтропическом климате  она за сотни лет  существования достигла известных высот  развития, создав само-бытную культуру и письменность, до наших дней не поддающуюся расшифровке. А в XVII веке она  без остатка погибла, уничтожив вначале  растительный и животный мир острова, а  затем погубив  себя в прогрессирующей  дикости и каннибализме. У последних островитян не осталось уже воли и материала, чтобы  построить спасительные "ноевы  ковчеги" - лодки  или плоты. В память о себе исчезнувшее  сообщество оставило полупустынный остров с гигантскими  каменными фигурами - свидетелями былого могущества.

    Итак, экосистема является важнейшей структурной  единицей устройства окружающего мира. Основу экосистем составляют живое  вещество, характеризующееся биотической структурой, и среда обитания, обусловленная совокупностью экологических факторов. Рассмотрим их более подробно.

    Биотическая структура экосистем

    Экосистема  основана на единстве живого и неживого вещества. Суть этого единства проявляется  в следующем. Из элементов неживой  природы, главным образом молекул CO2 и H2O, под воздействием энергии  солнца синтезируются органические вещества, составляющие все живое  на планете. Процесс создания органического  вещества в природе происходит одновременно с противоположным процессом - потреблением и разложением этого вещества вновь на исходные неорганические соединения. Совокупность этих

процессов протекает в рамках экосистем  различных уровней иерархии. Чтобы  эти процессы были уравновешены, природа  за миллиарды лет отработала определенную структуру живого вещества системы.

    Движущей  силой в любой материальной системе  служит энергия. В экосистемы она  поступает главным образом от Солнца. Растения за счет содержащегося  в них пигмента хлорофилла улавливают энергию излучения Солнца и используют ее для синтеза основы любого органического вещества - глюкозы C6H12O6.

    Кинетическая  энергия солнечного излучения преобразуется  таким образом в потенциальную  энергию, запасенную глюкозой. Из глюкозы  вместе с получаемыми из почвы  минеральными элементами питания - биогенами - образуются все ткани растительного мира - белки, углеводы, жиры, липиды, ДНК, РНК, то есть органическое вещество планеты.

    Кроме растений продуцировать органическое вещество могут некоторые бактерии. Они создают свои ткани, запасая  в них, как и растения, потенциальную  энергию из углекислого газа без  участия солнечной энергии. Вместо нее они используют энергию, которая  образуется при окислении неорганических соединений, например, аммиака, железа и особенно серы (в глубоких океанических впадинах, куда не проникает солнечный  свет, но где в изобилии скапливается сероводород, обнаружены уникальные экосистемы). Это так называемая энергия химического  синтеза, поэтому организмы называются хемосинтетиками.

    Таким образом, растения и хемосинтетики  создают органическое вещество из неорганических составляющих с помощью энергии  окружающей среды. Их называют продуцентами или автотрофами. Высвобождение запасенной продуцентами потенциальной энергии обеспечивает существование всех остальных видов живого на планете. Виды, потребляющие созданную продуцентами органику как источник вещества и энергии для своей жизнедеятельности, называются консументами или гетеротрофами.

    Консументы - это самые разнообразные организмы (от микроорганизмов до синих китов): простейшие, насекомые, пресмыкающиеся, рыбы, птицы и, наконец, млекопитающие, включая человека.

    Консументы, в свою очередь, подразделяются на ряд  подгрупп в соответствии с различиями в источниках их питания.

    Животные, питающиеся непосредственно продуцентами, называются первичными консументами или  консументами первого порядка. Их самих  употребляют в пищу вторичные  консументы. Например, кролик, питающийся морковкой, - это консумент первого  порядка, а лиса, охотящаяся за кроликом, - консумент второго порядка. Некоторые  виды живых организмов соответствуют  нескольким таким уровням. Например, когда человек ест овощи - он консумент  первого порядка, говядину - консумент  второго порядка, а употребляя в  пищу хищную рыбу, выступает в роли консумента третьего порядка.

    Первичные консументы, питающиеся только растениями, называются растительноядными или фитофагами. Консументы второго и более высоких порядков - плотоядные. Виды, употребляющие в пищу как растения, так и животных, относятся к всеядным, например, человек.

    Мертвые растительные и животные остатки, например опавшие листья, трупы животных, продукты систем выделения, называются детритом. Это органика! Существует множество организмов, спе-циализирующихся  на питании детритом. Они называются детритофагами. Примером могут служить грифы, шакалы, черви, раки, термиты, муравьи и т.п. Как и в случае обычных консументов, различают первичных детритофагов, питающихся непосредственно детритом, вторичных и т. п.

    Наконец, значительная часть детрита в  экосистеме, в частности опавшие  листья, валежная древесина, в своем  исходном виде не поедается животными, а гниет и разлагается в  процессе питания ими грибов и  бактерий.

    Поскольку роль грибов и бактерий столь специфична, их обычно выделяют в особую группу детритофагов и называют редуцентами. Редуценты служат на Земле санитарами и замыкают биогеохимический круговорот веществ, разлагая органику на исходные неорганические составляющие - углекислый газ и воду.

    Таким образом, несмотря на многообразие экосистем, все они обладают структурным сходством. В каждой из них можно выделить фотосинтезирующие растения - продуценты, различные уровни консументов, детритофагов и редуцентов. Они и составляют биотическую структуру экосистем.  

   Введение термина  «Экология» Эрнстом  Геккелем для обозначения  науки о взаимоотношениях  организмов между  собой и с окружающей  средой. 

    Слово "экология" образовано из двух греческих слов: "oicos", что означает дом, жилище, и "logos" - наука и дословно переводится как наука о доме, местообитании. Впервые этот термин использовал немецкий зоолог Эрнст Геккель в 1886 году, определив экологию как область знаний, изучающую экономику природы, - исследование общих взаимоотношений животных как с живой, так и с неживой природой, включающей все как дружественные, так и недружественные отношения, с которыми животные и растения прямо или косвенно входят в контакт. Такое понимание экологии стало общепризнанным и сегодня классическая экология - это наука об изучении взаимоотношений живых организмов с окружающей их средой.

    Живое вещество настолько многообразно, что  его изучают на разных уровнях  организации и под разным углом  зрения. 

    Уровни  организмов, популяций и экосистем  являются областью интересов классической экологии.

    В зависимости от объекта исследования и угла зрения, под которым он изучается, в экологии сформировались самостоятельные научные направления.

    По  размерности объектов изучения экологию делят на аутэкологию (организм и его среда), популяционную экологию (популяция и ее среда), синэкологию (сообщества и их среда),  биогеоцитологию (учение об экосистемах) и глобальную экологию ( учение о биосфере Земли).