Хрестоматия экологии

Владимирский институт туризма  и гостеприимства

 

 

 

 

 

Н.Н. Наумова, И.С. Шварева

 

 

 

 ХРЕСТОМАТИЯ  ПО ЭКОЛОГИИ

  Методическое  пособие  для самостоятельной  работы по общей экологии, экологии  человека и природопользованию

для студентов  туристских вузов  и колледжей

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Владимир, 2009

 

ББК

УДК

ISBN

 

 

 

Рецензент:  доцент кафедры  методики обучения биологии и экологии РГПУ им. А.И. Герцена, к.п.н. Г.Д. Сидельникова

 

 

Н.Н. Наумова, И.С. Шварева

Хрестоматия по экологии  Методическое пособие  для самостоятельной работы по общей экологии, экологии человека и природопользованию для студентов  туристских вузов и колледжей - Владимир: Маштекс, 2009.

   Хрестоматия  по экологии  предназначена для  студентов очного и заочного  отделения туристских вузов и  колледжей  в качестве дополнения к базовому учебнику и практикуму. Хрестоматия позволит познакомится со взглядами крупнейших экологов, материалами крупнейших конференций по проблемам окружающей среды и развития, нормативными документами. Тексты подобраны в соответствии с разделами учебника (темами учебной программы) и сопровождаются блоком заданий для самостоятельной работы. Данное пособие способствует подготовке к семинарским занятиям и итоговому тестированию по курсам «Общая экология», «Экология человека», «Основы рационального природопользования», «Концепции современного естествознания».

 

ОГЛАВЛЕНИЕ

 

Введение…………………………………………………………………….4

 Тема 1. Общее представление  об экологии. Понятие экосистемы. Принципы экологии………………………………………………………..5

Тема 2. История экологии………………………………………………….22

Тема 3. Общее представление об экосистеме…………………………….30

Тема 4. Развитие экосистемы………………………………………………42

Тема 5. Динамика популяций………………………………………………59

Тема 6. Факториальная экология…………………………………………..69

Тема 7. Эволюция биосферы. Биосфера и ноосфера……………………..79

Тема 8.  Роль личности в эволюции биосферы………………….………..96

Тема 8. Глобальные проблемы человечества…………………………….111

Тема 9. Устойчивое развитие природы и общества……………………..143

Тема 10. Экология человека……………………………………………….162

Тема 11. Экологическая  этика…………………………………………….181

 Список используемой литературы

 

 

ВВЕДЕНИЕ

     «Знает ли образованный  человек, что он только винтик  в экологическом механизме? Что,  если он будет работать в  лад с этим механизмом, его  духовное богатство и материальное благополучие могут возрастать до бесконечности, но что в противоположном случае этот механизм, в конце концов, сотрет его в порошок. Если образование не объясняет нам этого, к чему тогда образование».

                                                            О. Леопольд Календарь песчаного графства

 

       Данное  методическое пособие предназначается  для самостоятельной работы студентов,  изучающих курсы «Основы общей  экологии», «Экология человека»,  «Концепции современного естествознания», «Основы рационального природопользования», «Экологический туризм». По мнению авторов-разработчиков, экологическое мышление формируется не только во время изучения учебников по экологии и выполнения самостоятельных экологических исследований в лабораториях и живой природе, но и во время чтения художественной, публицистической и философской литературы, имеющей экологическое содержание или экологический подтекст. Как показывают беседы с учеными и натуралистами-любителями, чтение подобной литературы в детстве и юности иногда оказывает более сильный эффект в становлении экоцентрического мировоззрения и в профессиональном самоопределении, чем другие источники знания.

      В Хрестоматии   собраны тексты различной сложности  от коротких рассказов до достаточно  обширных и сложных философских произведений. Формируя книгу таким образом, мы надеялись привить вкус к работе с любыми текстами, научить нашего читателя  выделять основные мысли авторов, размышлять над ними и приходить к своим собственным выводам.  

ТЕМА 1. Общее представление об экологии. Понятие экосистемы. Принципы экологии

 

     Методическое указание:

       Вашему вниманию  предлагаются тексты из книги  Б. Коммонера «Замыкающийся круг».  В этой книге впервые были  сформулированы основные принципы  экологии, «Законы Б. Коммонера». Интересно, что Б. Коммонер не профессиональный эколог, он журналист. Данные принципы – итог его многолетних раздумий, тревоги за будущее Земли и анализа многочисленных литературных источников.

       При работе  с текстом Вам может встретиться много незнакомых слов. Значения терминов приводится в конце каждой темы.

 

     Вопросы к текстам:

1. Какие науки, кроме экологии, по мнению Б. Коммонера, призваны изучать  природные экосистемы?
2. Какова функция отрицательных обратных связей в экосистеме? Проиллюстрируйте свой ответ примером из текста.
3. Какие факторы определяют динамику экосистемы?
4. От чего зависит устойчивость экосистемы?
5. В чем,  считает Б. Коммонер, заключается причина экологического кризиса?
6. Какие аргументы приводит Б. Коммонер в защиту тезиса «любое крупное антропогенное вмешательство вредно для экосистемы»?
7. Как, по мнению Б. Коммонера, следует относится к новых химическим соединениям, искусственно полученным человеком?
8. Какое интегральное определение экосистемы можно вывести на основе законов Барри Коммонера ?

 

                  ПЕРВЫЙ ЗАКОН ЭКОЛОГИИ:

«все  связано со всем»

 

Текст воспроизводится  по изданию:

  Коммонер Б. Замыкающийся круг - природа, человек, технология.-Л.: Гидрометеоиздат, 1974

Некоторые из доводов, на которых построено это обобщение, уже обсуждались. Оно отражает существование колоссальной сети связей в экосфере: между различными живыми организмами, между популяциями, видами, а также между отдельными организмами и их физико-химическим окружением. То положение, что экосистема состоит из множества взаимосвязанных частей, где одна воздействует на другую, имеет несколько удивительных следствий. Наша способность представить себе поведение таких систем в значительной степени обязана развитию не столько экологии, сколько науки кибернетики. Ее основные понятия и даже само название — заслуга изобретательного ума Норберта Винера.

Слово «кибернетика»  происходит от греческого слова «рулевой»; оно обозначает цепочку событий, которые управляют поведением системы. Рулевой — это часть системы, в которую входят также компас, рулевое устройство и корабль. Если корабль отклоняется от фиксированного компасом курса, стрелка компаса показывает это. Это явление, отмеченное рулевым, влечет за собой другое: рулевой поворачивает штурвал, который возвращает корабль к прежнему курсу. После этого стрелка компаса занимает свое прежнее положение, по курсу, и цикл завершен. Если при небольшом отклонении стрелки компаса рулевой поворачивает штурвал слишком далеко, отклонение корабля от курса опять фиксируется компасом, который сигнализирует рулевому о необходимости дополнительной коррекции, которая производится обратным движением. Таким образом, реализация этого цикла стабилизирует курс корабля.

Точно так  же построены стабилизирующие кибернетические  связи в  экологическом цикле. Возьмем, например, пресноводный экологический цикл: рыба — органические отбросы — разлагающие бактерии — неорганические продукты — водоросли — рыба. Предположим, что необычно теплая летняя погода обусловила быстрый рост водорослей. Это влечет за собой истощение запаса неорганических питательных веществ; таким образом, два сектора круга, водоросли и питательные вещества, выходят из равновесного состояния, но в противоположных направлениях. Механизм экологического цикла, аналогично тому, как это было с кораблем, вскоре возвращает систему к равновесию. Увеличившись в количестве, водоросли становятся более доступной пищей для рыбы, это уменьшает популяцию водорослей, увеличивает количество отбросов у рыб и, следовательно, приводит к увеличению содержания питательных веществ в воде после разложения отбросов. Таким образом, количество водорослей и питательных веществ возвращается к своему первоначальному, равновесному соотношению.

В подобных кибернетических  системах правильный курс поддерживается не жестким контролем, но гибкостью. Корабль, например, не движется все время прямолинейно, а совершает синусоидальное движение, попеременно отклоняясь в обе стороны от правильного курса. Частота этих отклонений зависит от относительных скоростей на разных стадиях цикла, таких, например, как скорость, с которой корабль слушается руля.

Экологические системы подчиняются подобным же циклам, хотя они часто смазываются суточными или сезонными вариациями погоды или другими факторами окружающей среды. Наиболее типичным примером подобных экологических колебаний могут послужить периодические флуктуации численности популяций пушного зверя. Например, по данным  охотничьего промысла в Канаде известно, колебания численности кроликов имеют 10-летнюю цикличность. Когда кроликов много, рысь процветает; рост популяции рыси влечёт за собой уменьшение популяции кроликов; когда она уменьшается значительно, для возросшего числа рысей начинает не хватать пищи; когда рыси начинают вымирать, их охота на кроликов становится менее интенсивной и последних становится больше. И так далее. Эти колебания являются следствием простой замкнутой связи, когда численность популяции рыси есть возрастающая функция от количества кроликов и когда численность популяции кроликов есть убывающая функция от количества рысей.

Подобные  осциллирующие системы всегда подвержены опасности гибели: когда колебания достигают слишком большой амплитуды, система уже не может их компенсировать. Допустим, к примеру, что в одном из колебаний связи кролики — рысь рыси уничтожили всех кроликов (или, что то же самое, всех, кроме одного). Теперь популяция кроликов уже не может быть восстановлена. Рыси начинают вымирать, так как отсутствует пища; но на этот раз уменьшение численности рысей не влечет за собой восстановление численности кроликов. Рыси вымирают полностью. Система кролики — рыси приходит к гибели.

То, что мы называем «эвтрофикацией», также напоминает экологический упадок. Если содержание питательных веществ в воде становится настолько высоким, чтобы стимулировать быстрый рост водорослей, плотная популяция водорослей не может существовать долго. Поскольку толщина слоя водорослей растет, резко уменьшается поступление в нижние слои воды света, необходимого для фотосинтеза; поэтому любой скачок в развитии водорослей сопровождается быстрой их гибелью и появлением органических останков. Содержание их в воде может достичь настолько высокого уровня, что на их разложение уйдет весь кислород, растворенный в воде. Но тогда погибнут разлагающие бактерии, так как без кислорода они не могут существовать. Совершенный механизм водной экосистемы приходит в упадок.

Динамика  поведения кибернетической системы  — например, частота её собственных колебаний, быстрота ее реакции на внешние изменения и общая скорость ее функционирования — зависят от относительных скоростей, характерных для отдельных ее звеньев. В корабельной системе реакция стрелки компаса длится доли секунды, рулевого — несколько секунд, корабля — минуты. Эти различия в быстроте реакции порождают, например, характерную частоту колебаний курса корабля около правильного его значения.

В водной экосистеме каждому биологическому звену также  свойственна своя характерная скорость реакции, которая зависит от скорости метаболических процессов и размножения соответствующих организмов. Так, для появления нового поколения рыбы необходимо несколько месяцев, водорослей — несколько дней, разлагающие бактерии способны размножаться за несколько часов. Скорость метаболизма этих организмов, то есть скорость, с которой они усваивают питательные вещества, используют кислород или продуцируют отбросы, связана обратной зависимостью с их размерами. Если скорость метаболизма рыбы принять за единицу, то для водорослей эта скорость будет составлять около 100, а для бактерий — порядка 10 000 единиц.

Для того, чтобы  вся циклическая система в  целом оставалась в равновесии, необходимо, чтобы общая скорость ее внутренних процессов управлялась наиболее медленным звеном, в данном случае — ростом и метаболизмом рыб. Любое внешнее воздействие, которое ускоряет часть цикла и тем самым заставляет какую-то одну часть системы работать быстрее, чем система в целом, приводит к неблагоприятным последствиям. Так, например, скорость продуцирования рыбой отбросов определяет скорость метаболизма разлагающих бактерий и скорость потребления кислорода в процессе разложения. При равновесном состоянии системы кислород, который необходим для поддержания жизнедеятельности разлагающих бактерий, продуцируется водорослями и приходит из атмосферы. Предположим, что скорость поступления в систему органических отбросов резко возросла, например, за счет сброса сточных вод. Теперь бактерии имеют дело с намного большим количеством органических отбросов, чем обычно; при большой скорости своего метаболизма они быстро расширяют свою активность на возросших запасах органических веществ. В результате скорость потребления кислорода разлагающими бактериями легко может превысить скорость продуцирования кислорода водорослями (а также скорость его поступления из атмосферы), содержание кислорода в воде приблизится к нулю и система погибнет. Таким образом, скорости отдельных процессов цикла соответствуют естественному равновесию, которое достигается и поддерживается лишь при условии отсутствия внешних вмешательств в систему. Когда в цикл вторгается новый фактор, он не контролируется внутренними самоуправляющими связями и представляет угрозу для стабильности всей системы.