Экологические основы природопользования

614-03-14

Предмет: Экология

Тема: Ответы на 4 вопроса

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. Роль отечественных  и зарубежных ученых в развитии  экологии.

Экологические проблемы в той или иной мере решались человечеством стихийно на протяжении всей естественной истории. Корни экологического знания уходят в глубокую древность. Идея охраны природы и, в частности, красоты естественных лесов была близка жителям Древней Греции. Древнегреческие мыслители передали эстафету римским ученым.

Великие географические открытия эпохи Возрождения послужили толчком для развития природопользования. Ученые и путешественники не только описывали внешнее и внутреннее строение растений, но и сообщали сведения об их зависимости от условий произрастания или возделывания Описания животных сопровождались сведениями об их повадках, местах обитания.

Большой вклад в формирование экологических знаний внес шведский естествоиспытатель К. Линней (1707-1778). Он является автором сочинение «Экономия природы» и «Общественное устройство природы». Под «экономией» шведский ученый понимал взаимоотношения всех естественных тел, сравнивал природу с человеческой общиной, живущей по определенным законам.

Французский исследователь Ж. Бюффон (1707-1788) в 1749 г. предпринял попытку представить развитие Земли, животного мира и человека как единый эволюционный ряд.

Важные наблюдения, оказавшие влияние на развитие экологии, были выполнены учеными Российской Академии наук в ходе экспедиционных исследований, проводимых начиная со второй половины XVIII в. Среди организаторов и участников этих экспедиций следует отметить С.П. Крашенинникова (1711-1755), И.И. Лепехина (1740-1802), академика П.С. Палласа (1741-1811). Большое воздействие на развитие экологической науки оказал один из родоначальников эволюционного учения Ж.Б. Ламарк (1744-1829), считавший, что важнейшей причиной приспособительных изменений организмов, эволюции растений и животных является влияние внешних условий среды.

Основоположником отечественной экологии можно назвать профессора Московского университета К.Ф. Рулье (1814-1858). В своих трудах и публичных лекциях он настоятельно подчеркивал необходимость изучения эволюции живых организмов, развития и строения животных в зависимости от изменений среды их обитания. Ученый сформулировал принцип, лежащий в основе всех наук о живом, - принцип исторического единства живого организма и окружающей среды.

Большое значение для развития экологии имели труды зоолога Н.А. Северцова (1827-1885). Им впервые были предприняты попытки классификации животных по биологическим типам (жизненным формам).

Крупнейший немецкий ученый А. Гумбольд (1769-1859) заложил основы новой науки – биогеографии (преимущественно географии растений). Основатель учения о жизненных формах, Гумбольд подробно изучил основные климаты Северного полушария и составил карту его изотерм.

И все же в начале своего развития экология занималась описательным изучением природы.

Ключевым моментом в развитии экологического знания было возникновение самого термина «экология». Рождение экологии, как науки, связано с именем немецкого биолога Э. Геккеля (1834-1919). В своем фундаментальном труде «Всеобщая морфология организмов», ученый в одном из разделов употребил, впервые, термин «экология» в отношении научного знания.

Э.Геккель дал следующее определение экологии как науки: «… познание экономики природы, одновременное исследование всех взаимоотношений живого с органическими и неорганическими компонентами среды, включая непременно неантагонистические и антагонистические взаимоотношения животных и растений, контактирующих друг с другом. Одним словом, экология – это наука, изучающая все сложные взаимосвязи и взаимоотношения в природе…»1. Геккель относил экологию к биологическим наукам о природе, которых, прежде всего, интересуют все стороны существования живых организмов: «под экологией мы подразумеваем науку об экономии, о домашнем быте животных организмов. Она исследует общие отношения животных как к их неорганической, так и органической среде, их дружественные и враждебные отношения к другим животным и растениям, с которыми они вступают в прямые и непрямые контакты…»2.

К концу XIX в. термином «экология» начали пользоваться многие биологи. В России под редакцией И.И. Мечникова вышел в конспективном изложении труд Э. Геккеля «Общая морфология», где впервые упомянуто слово «экология» на русском языке.

Экология как наука возникла в середине XIX в.

Особую роль в развитии экологических идей сыграли труды великого английского ученого-естествоиспытателя Ч. Дарвина (1809-1882) – основателя учения об эволюции органического мира. Вывод Дарвина о присущей всему живому постоянной борьбе за существование принадлежит к числу центральных проблем экологии.

Важным шагом на пути экологии к изучению целостных природных комплексов стало введение в 1877 г. немецким гидробиологом К. Мебиусом (1825-1908) понятия о биоценозе. Он сформулировал его в книге «Устрицы и устричное хозяйство», где описал комплексы донных животных, образующих так называемые устричные банки. Такие комплексы Мебиус назвал биоценозами, имея в виду объединения живых организмов, которые соответствуют по составу, числу видов и особей средним условиям среды и в которых организмы связаны взаимной зависимостью и сохраняются благодаря постоянному размножению в определенных местах.

Таким образом, К. Мебиус один из первых применил к исследованию объектов живой природы особый подход, который получил название системного подхода. Этот подход ориентирует исследователя на раскрытие целостных свойств объектов и механизмов, их обеспечивающих, на выявление многообразных связей в биологической системе и разработку эффективной стратегии ее изучения.

Как признанная самостоятельная научная дисциплина экология оформилась около 1900 г.

В процессе детального исследования окружающей среды возник особый раздел экологии – аутэкология – экология отдельных видов, организмов, изучающая  их взаимоотношения с окружающей средой.

В середине 20-х гг. XX в. появляется направление синэкологии, или биоценологии, исследующей взаимоотношения популяций, сообществ и экосистем со средой.

Постепенно ученые-экологи перешли от стадии описательной к стадии осмысления собранных фактов. Интенсивное развитие получила экспериментальная и теоретическая экология. Именно на 20-40-е гг. XX в. приходятся расцвет теоретической экологии. Были сформулированы основные задачи изучения популяций и сообществ, предложены математические модели роста численности популяций и их взаимодействий, проведены лабораторные опыты по проверке этих моделей.

В тот же период появились первые основополагающие экологические концепции, такие как «пирамида чисел», в соответствии с которой численность особей снижается от растений до травоядных животных и хищников; «цепь питания»; «пирамида биомасс». Однако на данном этапе развития экологии ощущалась нехватка базовой единицы изучения.

Такой единицей стала экологическая система, или экосистема. Термин «экосистема» был предложен английским экологом А. Тенсли в 1935 г. Ее можно определить как ограниченное во времени и пространстве единство, природный комплекс, образованный живыми организмами (биоценоз) и средой их обитания, связанными между собой обменом веществ и энергии3. Экосистема – одно из основных понятий экологии, применимое к объектам разной сложности и размеров.

Огромное влияние на развитие экологии оказали работы выдающегося русского геохимика В.И. Вернадского (1863-1945). Он изучал процессы, протекающие в биосфере, и разработал теорию, названную им биогеохимией, которая легла в основу современного учения о биосфере. Появление и развитие учения о биосфере стало новой вехой в естествознании.

В 1926 г. В.И. Вернадский опубликовал труд «Биосфера», который ознаменовал рождение новой науки о природе и связи с ней человека.

Во второй половине XX в. в экологии сложились такие школы и направления, как: ботаника, зоология, геоботаника, почвоведение и т.п.

 

2. Биосфера, ноосфера. Учение В.И. Вернадского.

Сложный природный процесс, протекавший и протекающий на Земле, непосредственно связан с взаимодействием трех оболочек планеты: литосферы, гидросферы и атмосферы. Область существования живых организмов на Земле называют биосферой.

Впервые к понятию «биосфера» подошел французский естествоиспытатель Ж.Б. Ламарк в XVIII в. Работы ученого положили начало представлениям о существовании на нашей планете определенного пространства, заселенного живыми существами.

Австрийский геолог Э.-Ф. Зюсс в 1875 г. ввел в науку понятие и определение биосферы. Он писал: «В области взаимодействия верхних сфер и литосферы и на поверхности материков можно выделить самостоятельную биосферу. Она простирается теперь как над сухой, так и над влажной поверхность, но ясно, что раньше она была ограничена только гидросферой».4

Биосфера (от греч. bios – жизнь и sphaira - шар) – оболочка Земли, населенная живыми организмами, область обитания живых организмов планеты.

Одним из выдающихся естествоиспытателей, посвятивших себя изучению процессов, протекающих в биосфере, был академик Владимир Иванович Вернадский (1864-1945). Он является основоположником научного направления, названного им биогеохимией, которое легло в основу учения о биосфере.

Исследования В.И. Вернадского привели к осознанию роли жизни и живого вещества в геологических процессах. Особую роль в становлении лика Земли Вернадский отводил человек. Он представил деятельность человечества как стихийный природный процесс, истоки которого теряются в глубинах истории.

В 1926 г. В.И. Вернадский опубликовал книгу «Биосфера», которая ознаменовала собой рождение новой науки о природе и взаимосвязи с ней человека. Биосфера впервые показана как единая динамическая система, населенная и управляемая живым веществом планеты: «Биосфера – организованная, определенная оболочка земной коры, сопряженная с жизнью»5. Ученый установил, что взаимодействие живого вещества с веществом косным есть часть большого механизма земной коры, благодаря которому происходят разнообразные геохимические и биогенные процессы, миграции атомов, осуществляется их участие в геологических и биологических циклах.

В.И. Вернадский отмечал, что пределы биосферы обусловлены прежде всего полем существования жизни. На развитие жизни, следовательно, на границы биосферы оказывают влияние многие факторы, и прежде всего наличие кислорода, углекислого газа, воды в ее жидкой фазе.

Согласно представлениям Вернадского, биосфера состоит из нескольких разнородных компонентов6. Главный и основной – это живое вещество, совокупность всех живых организмов, населяющих Землю. «Под именем живого вещества я буду подразумевать всю совокупность всех организмов, растительности и животных, в том числе и человека»7. В процессе жизнедеятельности живые организмы взаимодействуют с неживым (абиогенным) – косным веществом. Такое вещество образуется в результате процессов, в которых живые организмы не принимают участия. В.И. Вернадский отмечал, что живое вещество неотделимо от биосферы, является ее функцией и одновременно «одной из самых могущественных геохимических сил нашей планеты»8. Живые вещества обеспечивают круговорот веществ, названных ученым биогеохимическими циклами.

Следующий компонент биосферы – биогенное вещество, создаваемое и перерабатываемое живыми организмами (газы, атмосфера, каменный уголь, нефть и т.д.). Еще одно составляющее биосферы – биокосное вещество – результат совместной деятельности живых организмов (вода, почва, осадочные породы) и косных (абиогенных) процессов.

В.И. Вернадский сформулировал пять постулатов, относящихся к функциям биосферы:

1. Первый постулат: «С самого  начала биосферы жизнь, в нее  входящая, должна была быть уже  сложным телом, а не однородным  веществом, поскольку связанные  с жизнью ее биогеохимические  функции по разнообразию и  сложности не могут быть уделом какой-нибудь одной формы жизни»9.

2. Второй постулат: «Организмы проявляются  не единично, а в массовом эффекте…  Первое появление жизни… должно  было произойти не в виде  проявления одного какого-нибудь  вида организмов, а их совокупности, отвечающей геохимической функции жизни. Должны были сразу появиться биоценозы»10.

3. Третий постулат: «В общем монолите  жизни, как бы ни менялись его  составные части, их химические  функции не могли быть затронуты  морфологическими изменениями»11.

4. Четвертый постулат: «Живые организмы… своим дыханием, своим питанием, своим метаболизмом… непрерывной сменой поколений… порождают одно из грандиознейших планетных явлений… - миграцию химических элементов в биосфере», поэтому «на все протяжении протекших миллионов лет мы видим образование тех же минералов, во все времена шли те же циклы химических элементов, какие мы видим и сейчас»12.

5. Пятый постулат: «Все без исключения  функции живого вещества в  биосфере могут быть исполнены  простейшими одноклеточными организмами»13.

Таким образом, В.И. Вернадский пришел к выводу, что главным трансформатором космической энергии является зеленое вещество растений. Только они способны поглощать энергию солнечного излучения и синтезировать первичные органические соединения.

Разрабатывая свое учение, В.И. Вернадский обратил внимание на мощное воздействие человека на окружающую среду и преобразование современной биосферы. Человечество как элемент биосферы, считал он, неизбежно придет к пониманию необходимости сохранения всего живого на Земле и охватит разумным управлением живую оболочку планеты, превратив ее в единую сферу – ноосферу (сферу разума). «В геологической истории биосферы перед человеком открывается огромное будущее, если он это поймет и не будет употреблять свой разум и свой труд на самоистребление»14.