Определение науки экология: Экология как наука — Ураловед
ЧТО ТАКОЕ ЭКОЛОГИЯ?
Экология — наука, изучающая взаимоотношения живой и неживой природы. Термин впервые предложил в книге «Общая морфология организмов» («Generalle Morphologie der Organismen») в 1866 году немецкий биолог Эрнст Геккель.
Современное значение слова экология имеет более широкое значение, чем в первые десятилетия развития этой науки. Даже более того, чаще всего под экологическими вопросами понимаются, прежде всего, вопросы охраны окружающей среды (см. также энвайронментализм). Во многом такое смещение смысла произошло благодаря все более ощутимым последствиям влияния человека на окружающую среду, однако за рубежом, например, часто разделяют понятия ecological (англ., относящееся к науке экологии) и environmental (англ., относящееся к окружающей среде). Всеобщее внимание к экологии повлекло за собой расширение первоначально довольно четко обозначенной
АЛЬТЕРНАТИВНЫЕ ОПРЕДЕЛЕНИЯ
Экология — познание экономики природы, одновременное исследование всех взаимоотношений живого с органическими и неорганическими компонентами среды… Одним словом, экология — это наука, изучающая все сложные взаимосвязи в природе, рассматриваемые Дарвином как условия борьбы за существование. (Это определение Э. Геккеля написано в те времена, когда экология была ещё исключительно биологической наукой. Нынешнее понимание экологии шире.)
Экология — биологическая наука, которая исследует структуру и функционирование систем надорганизменного уровня (популяции, сообщества, экосистемы) в пространстве и времени, в естественных и измененных человеком условиях. Это определение дано на 5-м Международном экологическом конгрессе (1990) с целью противодействия размыванию понятия экологии, наблюдаемому в настоящее время.
Материал из Википедии — свободной энциклопедии
|
Определение экологии как науки
В буквальном переводе слово «экология» означает учение о «доме» (от греч. «ойкос» — местообитание, жилище, дом и «логос» —учение). Впервые этот термин и общее определение экологии было сделано немецким биологом Э. Геккелем в 1866 г. В своем капитальном труде «Всеобщая морфология организмов» он писал: «Под экологией мы понимаем сумму знаний, относящихся к экономике природы: изучение всей совокупности взаимоотношений животного с окружающей его средой,как органической, так и неорганической, и прежде всего —его дружественных или враждебных отношений с теми животными и растениями, с которыми он прямо или косвенно вступает в контакт». Как видно из определения, зоолог Э. Геккель рассматривал в качестве предмета экологии взаимоотношения животного с окружающей средой, что к настоящему времени существенно изменилось.[ …]
Следует заметить, что как научная дисциплина экология сформировалась лишь в начале XX в., а в качестве широкого научного направления стала рассматриваться лишь с середины 60-х годов нашего столетия. В это время для человека впервые стали ощутимы последствия его деятельности на Земле и, как оказалось, далеко не всегда положительные, когда даже в обиходе под словом экология стали понимать обширные сведения, характеризующие состояние окружающей природной среды и ее влияние на здоровье человека. Особенно ярко это проявляется сейчас на рубеже III тысячелетия, в условиях развивающегося кризиса во взаимоотношениях человека со средой его обитания. На данном этапе человек уже не рассматривается как биологический вид, как животное, что во многом соотносилось бы с определением экологии по Э. Геккелю, а как социотип, что заставляет рассматривать предмет экологии как науки более широко. Это значит, что за полтора столетия своего существования экология как наука ощутимо трансформировалась.[ …]
На настоящий момент при накопленном значительном экспериментальном и теоретическом материале экологию необходимо рассматривать как комплексное научное направление, которое обобщает, синтезирует данные естественных и социальных наук о природной среде и взаимодействии ее с человеком и человеческим обществом. Такое широкое толкование предмета экологии позволяет применять для научных обобщений широкие возможности и методологии научного поиска многих научных направлений, что весьма важно в современных условиях, но в то же время является источником околонаучного использования самой экологии. Мы имеем в виду появившиеся в последние годы различного рода рассуждения об «экологии культуры», «экологии языка» и т. п. Естественно разработанные в экологии методы исследований могут быть использованы и при изучении других предметов научных исследований, что кстати успешно применяет и сама экология, широко используя достижения химии, физики, геологии, климатологии, социологии и других естественных и общественных дисциплин. Тем не менее есть области человеческих отношений и человеческой деятельности, которые не имеют никакого отношения к предмету экологической науки, в частности, языкознание, что присуще только человеку, или культура — столь широкое общественное понятие, которое само по себе стоит выше и экологии, и многих других наук.[ …]
В связи с этим можно рассматривать лишь использование методов экологии в других науках, т. е. говорить об экологическом подходе, общенаучном подходе к исследованию проблем взаимодействия организмов, биосистем, различных объектов природного и техногенного происхождения, элементов среды и собственно окружающей среды.[ …]
Современный мир, окружающий значительно выросшее в своей численности человечество, выявил множество проблем во взаимоотношениях природы и общества, что вполне отвечает рассмотрению этих проблем как экологических. Поэтому, в определенном смысле, экология рассматривается как метод изучения научных и практических проблем взаимоотношений человека и природы.[ …]
Рассматривая экологию как биологическую науку, кратко остановимся на истории ее становления. Еще в античные времена философы и врачи Гиппократ, Аристотель, Гален пытались познать закономерности в живой природе. В их трудах были впервые описаны растения и животные в окружающем их мире, что послужило началом для ботаники и зоологии, а изучение человека заложило основы анатомии и физиологии.Экологические аспекты здесь прослеживаются в описании поведения растений и животных в различных условиях Земли. Описание английским врачом XVI в. Уильямом Харви кровообращения имело не только физиологическое значение, но во многом заложило основы понимания принципов движения биогенов. В определенной степени знаменитый шведский биолог Карл Линней —создатель «Системы природы» и «Философии ботаники» является экологом, так как построил наиболее удачную классификацию растений и животных и при описании более чем 1500 видов растений систематизировал сведения об условиях жизни разных видов. Значительный вклад в биологию, а затем и в основы экологии заложил Жан Батист Ламарк, которым в начале XIX в. создана первая целостная картина эволюции живой природы. Надо отметить, что именно Ж.Б. Ламарк одновременно с немецким ученым Г.Р. Тревиранусом ввел термин «биология». Чрезвычайно важны для формирования экологических представлений о развитии человечества и природы работы Томаса Роберта Мальтуса, которым в начале XIX в. описаны математические закономерности возрастания численности организмов одного вида и отставания от него пищевых ресурсов. Длительное время работы Т. Р. Мальтуса в нашей стране считались ненаучными и были отвергнуты, хотя известно, что Чарльз Роберт Дарвин, великий английский ествоиспытатель XIX века в создании всемирно известного труда «Происхождение видов путем естественного отбора» опирался именно на идеи Мальтуса. В этой работе Ч. Дарвин заложил основы «дарвинизма», который является одним из базисных положений экологии.[ …]
Общая экология, которая иногда именуется глобальной экологией, мегаэкологией, панэкологией, являет собой научное направление, рассматривающее определенную и необходимую для живого организма или фактора среды (в рассмотрении это так называемый центральный объект или объект изучения) совокупность природных и социальных явлений, предметов, организмов, оказывающих на них большое воздействие. Это достаточно громоздкое определение тем не менее позволяет в рамках общей экологии не ограничиваться интересами лишь живых организмов, но и анализировать «интересы» неживой составляющей среды, подвергающейся воздействию живого организма. Некоторые специалисты при трактовке предмета общей экологии считают, что им является изучение взаимоотношений и закономерностей на надорганизменном уровне организации, т. е. характерных как для прокариот, грибов и растений, так и для животных, в том числе и для человека как представителя царства животных. Несмотря на некоторые разночтения в подходе, общая экология являет собой науку о принципах взаимоотношений между «живым» и «неживым» на Земле.[ …]
Аутэкология (аутоэкология) представляет собой раздел экологии, который изучает особенности реагирования и взаимодействия видов живых организмов с факторами окружающей среды. В настоящее время из аутэкологии в качестве самостоятельной научной дисциплины выделилась популяционная экология, предметом научных исследований которой является популяция живых организмов, существующих в определенных условиях среды и под влиянием которых она развивается и видоизменяется.[ …]
Синэкология — это раздел экологической науки, который изучает закономерности развития и существования сообществ живых организмов (биоценозов) в конкретных изменяющихся условиях среды обитания. В последние годы активно развивается такая отрасль экологии, как биогеоценология. Активизация научных поисков в рамках этого направления связана с выявленными значительными влияниями био-геоценотических факторов на особенности развития человеческих сообществ.[ …]
Основоположником учения о биосфере по общему признанию является В.И. Вернадский. Сам термин «биосфера» появился еще в XIX в. и был предложен австрийским геологом Э. Зюссом, правда без глубокого развития его роли и значения.[ …]
Вернуться к оглавлениюЭкология — это наука — Троицкий вариант — Наука
Святослав ГорбуновПомнится, когда я был студентом первого курса, весьма уважаемый нами (до сих пор) преподаватель физики без тени сомнения внушал нам, что такой предмет, как экология, наукой являться не может, поскольку не порождает принципиально нового знания. Надо сказать, с ним было весьма трудно не согласиться. Ведь та метаморфоза, которая, к несчастью, произошла с этим многострадальным названием, к настоящему времени привела к полной неразберихе и смешению самых разных понятий. Если сегодня спросить человека на улице о том, как он представляет себе образ эколога и то, чем, собственно, занимается экология (и что это такое вообще), то можно получить массу самых разных и порой удивительных ответов. Кто-то скажет, что эталон эколога — это «зеленый активист», забравшийся в очередной раз на мост или приковавший себя к столетнему дубу, кто-то припомнит, что главной задачей экологии является поддержание должного качества окружающей нас среды: воды, воздуха и т. д. Многие перепутают экологию с состоянием окружающей среды, сказав, что та у нас совсем испортилась (такое я как-то раз услышал из уст профильного академика РАН, впрочем, скорее всего, он сказал это по недосмотру). Иногда даже встречаются столь интересные определения, как «экологические цвета» (в одежде)1. И лишь ничтожно малая часть все-таки вспомнит, что экология — это наука, выросшая из недр биологии и являющаяся неотъемлемой ее частью.
«Ctenophorae», иллюстрация из работы Э. Геккеля «Красота форм в природе» (1904)Именно как часть биологии экология воспринималась на протяжении большей части времени существования самого термина (а появился он впервые, как известно, с легкой руки Эрнста Геккеля в 1866 году). И лишь во второй половине XX века название благородной, но весьма узкой области знания, занимающейся, как определял еще сам Геккель, изучением «взаимоотношений организмов с окружающей их внешней средой»2, стало непоправимо размываться. Да так, что позднее пришлось даже отдельно оговаривать, что́ все-таки мы понимаем теперь под этим термином. Можно долго дискутировать, является ли современная экология «сложной», «развитой» или даже «междисциплинарной» наукой, однако важно отметить тот факт, что большинство приверженцев «старой школы» определяют экологию как отрасль биологического знания, занимающуюся изучением надорганизменных живых систем. Ни больше ни меньше. А уж каковы по масштабам эти системы — популяции ли, сообщества или даже вся биосфера как глобальная экологическая система, покрывающая весь земной шар, — это уже дело десятое3. Отчего же произошла эта путаница? И почему само понятие «экология» оказалось для наших современников столь размытым?
В моем представлении это связано прежде всего с лингвистическим казусом. Всё дело в том, что, например, в английском существуют сразу два понятия, которые у нас традиционно именуются экологией. Прежде всего это непосредственно экология как биологическая наука — Ecology. Но, кроме того, существует и такое понятие, как Environmental sciences — науки, занимающиеся изучением окружающей среды и ее состояния.
Для того, чтобы прочувствовать эту разницу, я в свое время предложил студентам небольшой практический эксперимент: попросил их воспользоваться одной из крупнейших наукометрических баз данных, хранящих информацию о современных высокорейтинговых научных журналах, SJR (SCImago Journal and Сountry Rank). Предлагалось проанализировать содержание наиболее значимых журналов, отнесенных составителями базы данных к областям Ecology4 и Environmental sciences5. При этом можно было ограничиться изданиями, входящими лишь в категорию Q1.
Даже беглый обзор содержания журналов соответствующих категорий позволял сформировать определенное представление о разнице двух этих понятий.
Получается, что в английском понятие «экология» по большей части не выходит за границы биологии. В русском же языке произошла метаморфоза, в результате которой в сферу экологии включили еще и изучение состояния окружающей среды (намек на окружающую среду ведь присутствует еще в геккелевском определении). В самом деле, не называть же соответствующую область неблагозвучным калькированным понятием «энвайронметальное знание»! С таким словечком можно, как говорится, и язык сломать — попробуйте произнести его раза четыре. С «экологией»-то куда проще. В итоге получилось то самое смешение и разрастание понятия «экология», о котором мы говорили в самом начале.
Хорошо это или плохо? Конечно, большинство экологов (в классическом понимании экологии как биологической науки) придерживается мнения, что подобное размывание крайне негативно сказывается на имидже их специальности. Однако пытаться менять сложившуюся практику народного употребления термина — всё равно что сражаться с ветряными мельницами. Разве что полезно помнить: не всё, что на сегодняшний день называется экологией, на самом деле ей и является. В наиболее частом случае дело лишь в терминологии (см. выше). В конце концов, науки об окружающей среде — Environmental sciences — тоже стали важнейшей частью современного научного знания: тут и изменения климата, и «чистые технологии», и химия окружающей среды, и многое другое, действительно важное и полезное. Есть даже место для таких глобальных идей, как «устойчивое развитие» (вот уж где разгул для междисциплинарности!). Впрочем, это уже совсем другая история.
Но все-таки что представляет из себя та самая «классическая» экология, ведущая свою родословную со славных ученых мужей XIX столетия? Отвечая на вопрос преподавателя физики, который был вынесен в самое начало статьи, я придерживаюсь мнения, что экология — это наука о взаимоотношениях организмов между собой и с окружающей их внешней средой, где в широком смысле учитываются все условия их существования6. В конце концов, экологией занимался еще сам Чарлз Дарвин (изучая, например, взаимоотношения между растениями и опылителями или разбирая вопрос о возможности совместного сосуществования близких форм живых организмов в «Происхождении видов…»)7, правда, самого термина тогда еще не существовало. В свое время к формированию корпуса классической экологии напрямую были причастны столь известные ученые и естествоиспытатели, как Александр фон Гумбольдт, Юстус Либих, Юлиус Майер, Герман Гельмгольц, Карл Мёбиус, Вильгельм Пфеффер, Фридрих Даль, Фредерик Клементс, Чарлз Элтон, Артур Тэнсли, Виктор Шелфорд, Джозеф Гриннелл, Джордж Хатчинсон и многие другие. Огромный вклад в развитие экологии внесли и наши соотечественники: Карл Францевич Рулье, Николай Алексеевич Северцов, Климент Аркадьевич Тимирязев, Владимир Николаевич Сукачёв, Владимир Владимирович Станчинский, Даниил Николаевич Кашкаров, Георгий Францевич Гаузе, Николай Павлович Наумов. Многих из вышеназванных можно назвать скорее естествоиспытателями, но все они интересовались тем, как именно функционирует мир в его живом надорганизменном проявлении. Это подтверждает и замечательная красота концепций, которые на протяжении долгого времени складывались внутри экологии: идея о структуре и направленности потока вещества и энергии в живых системах, концепции пределов толерантности и экологической ниши, биологического сигнального поля и смены сообществ во времени, понятия экосистемы и др. (подробнее см. Никольский А. А. (М.: ГЕОС, 2014)). Приумножением этих удивительных знаний об окружающем мире занимаются экологи и сегодня. Достаточно лишь поинтересоваться, что происходит в полях и в лабораториях. А интересного там немало!
Святослав Горбунов
1 См., например, книгу замечательного отечественного лингвиста Ирины Левонтиной «О чем речь». — М.: Corpus, 2016. С. 19.
2 Определение Геккеля, присутствующее в XI разделе его работы «Общая морфология организмов» («Generelle Morphologie der Organismen», 1866). Пер. с нем. Д. А. Степанова. Цит. по: Никольский А. А. Великие идеи великих экологов: история ключевых концепций в экологии. М.: ГЕОС, 2014.
3 Здесь хотелось бы сделать ссылку на замечательную, пусть и небольшую статью А. М. Гилярова «Десять положений из области экологии», пять лет назад опубликованную на страницах ТрВ-Наука № 86.
4 SJR. Subject category «Ecology»: www.scimagojr.com/journalrank.php?area=0&category=2303&country=all&year=2014&order=sjr&min=0&min_type=cd. SJR. Subject category «Ecology, Evolution, Behavior and Systematics»: www.scimagojr.com/journalrank.php?category=1105
5 SJR. Subject category «Environmental Sciences (miscellaneous)»: www.scimagojr.com/journalrank.php?area=0&category=2301&country=all&year=2014&order=sjr&min=0&min_type=cd. В более общем виде SJR. Subject area «Environmental Science»: www.scimagojr.com/journalrank.php?category=0&area=2300&year=2014&country=&order=sjr&min=0&min_type=cd (туда, впрочем, входят и журналы из категории («category»): Ecology).
6 Несколько расширенное геккелевское определение «экологии».
7 В первом из приведенных примеров Дарвин, по сути, рассматривает механизмы коэволюции и коадаптации. Таковы, например, его работы «Опыление орхидей насекомыми» («On the various contrivances by which British аnd foreign orchids are fertilized by insects», 1862) и др. Изложение Дарвином основ взаимоотношений близких форм организмов в «Происхождении видов» предвосхищает формулировку экологического принципа конкурентного исключения Лотки — Вольтерры — Гаузе. Таким образом, не используя в своих трудах термина «экология», Дарвин по праву может считаться выдающимся экологом-эволюционистом (подробнее об этом см. в кн. проф. А. А. Никольского «Великие идеи великих экологов: история ключевых концепций в экологии». М.: ГЕОС, 2014).
Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.
См. также:
Современное определение «экология»
Наука о взаимодействиях живых организмов и их сообществ между собой и с окружающей средой. Термин впервые предложил немецкий биолог Эрнст Геккель
Современное значение понятия экология имеет более широкое значение, чем в первые десятилетия развития этой науки. В настоящее время чаще всего под экологическими вопросами ошибочно понимаются, прежде всего, вопросы охраны окружающей среды. Во многом такое смещение смысла произошло благодаря всё более ощутимым последствиям влияния человека наокружающую среду, однако необходимо разделять понятия ecological («относящееся к науке экологии») и environmental(«относящееся к окружающей среде»). Всеобщее внимание к экологии повлекло за собой расширение первоначально довольно чётко обозначенной Эрнстом Геккелем области знаний (исключительно биологических) на другие естественнонаучные и даже гуманитарные науки.
Классическое определение экологии: наука, изучающая взаимоотношения живой и неживой природы.
Вот некоторые возможные определения науки «экология»:
- Экология — познание экономики природы, одновременное исследование всех взаимоотношений живого с органическими и неорганическими компонентами окружающей среды… Одним словом, экология — это наука, изучающая все сложные взаимосвязи в природе, рассматриваемые Дарвином как условия борьбы за существование.
- Экология — биологическая наука, которая исследует структуру и функционирование систем надорганизменного уровня (популяции, сообщества, экосистемы) в пространстве и времени, в естественных и изменённых человеком условиях.
- Экология — наука об окружающей среде и происходящих в ней процессах.
Земля – важнейший природный ресурс. Это ресурс, который обеспечивает возможность существования жизни, является фактором ее разнообразия и.пространственным базисом. Первостепенное значение земельных ресурсов в формировании других природных сред, таких как атмосфера, гидросфера и биосфера, давно научно доказано, но в большинстве случаев не воспринимается как должное.
Согласно ст. 4 федерального закона №7-ФЗ «Об охране окружающей среды», земля является объектом охраны от загрязнения, истощения, деградации, порчи, уничтожения и иного негативного воздействия хозяйственной и иной деятельности.
В глобальном значении к главным компонентам земной природы относят землю, недра, почвы, поверхностные и подземные воды, атмосферный воздух, растительный, животный мир и иные организмы, а также озоновый слой атмосферы, которые в совокупности обеспечивают благоприятные условия для существования жизни на Земле. Ресурсами природы являются также природные силы и явления, в том числе гравитация, излучения, колебания, ветер, течения, а также природные условия.
20. Обоснования интегрирующего положения антропоэкологии в системе знаний о человеке
Внимание!
Если вам нужна помощь в написании работы, то рекомендуем обратиться к профессионалам. Более 70 000 авторов готовы помочь вам прямо сейчас. Бесплатные корректировки и доработки. Узнайте стоимость своей работы.
Антропоэкология
(«антропос» (греч.) — «человек»; «экология» (греч.) — «учение о жилище»)
— a) учение о взаимоотношениях и взаимозависимости человека с окружающим его миром.
Следует различать термины «экология человека» и «антропология». Экология человека — это учение о сохранении и развитии здоровья людей на основе выявления зависимости организма человека, его психики от состояния природной и социальной среды.
Антропология — это учение о взаимоотношениях и взаимозависимости человека с окружающим его миром: от природы, общества и культуры до биосферы и мироздания в целом.
Экология человека обращена преимущественно вовнутрь, антропология — вовне, экология человека близка к валеологии, антропология акцентирует внимание на духовном компоненте взаимоотношения человека со всем сущим.
Человек всегда стремился жить в гармонии и согласии с окружающей его природой, в дружбе и мире с другими людьми. Эти стремления нашли свое высшее выражение практически во всех религиях мира, в произведениях великих писателей, композиторов, художников. В последние десятилетия эти естественные стремления человечества были зафиксированы во многих документах международных организаций — Уставе ООН, Всеобщей декларации прав человека и т. д.
Ближайшими задачами прикладных антропоэкологических исследований, т.е. имеющих практическую значимость, также могут быть следующие:
1. Изучение человеческих общностей в конкретной экологической обстановке (оценка биологических особенностей, типов обмена веществ, генетические характеристики, процессы роста и развития и т.д.).
2. Изучение процессов роста и развития человека в различных экологических условиях (например, дифференциация по различным биологическим признакам жителей тропических и внетропических широт).
3. Изучение населения города как антропогенной экологической ниши (например, явление акселерации, характерное в основном для горожан). На основе результатов исследований городского населения могут быть разработаны системы возможных изменений в физическом облике человека.
4. Глобальное моделирование антропоэкологических связей. В этом случае в центре исследования – человеческая популяция с характерным для нее комплексом адаптивных морфофизиологических и генетических черт, а также система ее связей с климатическими и геохимическими факторами.
Знание общих проблем экологии человека необходимо представителям самых различных отраслей науки и практической деятельности — проектировщикам новых городов ( градостроительное проектирование), гигиенистам, экологам-правоведам, специалистам по охране природы, руководителям различных департаментов в органах местного и регионального управления, представителям педагогической профессии, социальным и экстремальным психологам, экопсихологам. Антропоэкологические знания необходимы для экологического благополучия населения нашей страны и ее отдельных регионов, в повседневной деятельности различных министерств, ведомств, учреждений, нуждающихся в антропоэкологической информации.
21. Причины, позволившие человеку поменять стратегию изменения численности популяции.
нынешняя почти безграничная мощь человечества конечна во времени.
Снижение численности населения может произойти в силу нескольких причин. Во-первых, решающим фактором способен стать голод, вызванный сокращением пищевых ресурсов. Этот механизм хорошо известен человечеству, он и сейчас «работает» в некоторых странах. На планете только 500 миллионов человек имеют полноценную пищу в избытке, а 2 миллиарда человек питаются плохо и голодают. Ежегодно от голода умирают 20 миллионов. Численность же человечества увеличивается на 200 миллионов в год. Если количество умирающих от голода возрастет на порядок, прирост населения остановится, а если еще больше, то начнет сокращаться. При этом люди будут умирать «где-то далеко и нечасто», поэтому широкое сообщество могло бы даже сделать вид, будто ничего не замечает. Это самый «естественный» вариант коллапса.
Второй вариант небиологический: одна из ядерных стран попытается захватить остатки невозобновляемых ресурсов, а другие начнут с ней ядерную войну. Именно к критическому моменту демографического взрыва человечество накопило атомное оружие в таком количестве, которого достаточно для того, чтобы в любой момент довести себя до сколь угодно малой численности. Случайное ли это совпадение или безжалостное проявление неких законов эволюции, пусть гадают философы. Есть надежда, что, как ни примитивно мышление политиков, они все же не допустят постановки этого сценария.
Третий вариант сугубо политический: страны сознательно вводят ограничение рождаемости и постепенно снижают численность населения. Этот путь, с точки зрения биолога, может оказаться мало эффективным. Дело в том, что плодовитость человека определяется популяционными биологическими механизмами, и поэтому до сих пор все попытки государственного стимулирования или ограничения рождаемости оказались безрезультатными, но вызывали очень сильный протест людей. Мы вернемся к этому вопросу позднее. Тут же заметим, что совсем иное дело, если бы рождаемость снизилась без принуждения, самопроизвольно, на основе действий популяционных механизмов.
Но это была бы уже четвертая форма коллапса, самая мягкая и поэтому самая желательная. Ведь биосфера подает нам все более сильные сигналы о том, что мы опасно превысили свою численность.
Поможем написать любую работу на аналогичную тему
Получить выполненную работу или консультацию специалиста по вашему учебному проекту
Узнать стоимостьЭКОЛОГИЯ В СОВРЕМЕННОМ МИРЕ | Наука и жизнь
Продолжаем цикл статей академика Никиты Николаевича Моисеева, начатый журналом в конце прошлого года. Это раздумья ученого, его философические заметки «О необходимых чертах цивилизации будущего», опубликованные в № 12, 1997 года. В первом номере нынешнего года академик Моисеев выступил со статьей, которую он сам определил, как размышления пессимистического оптимиста «Можно ли говорить о России в будущем времени?». Этим материалом журнал открыл новую рубрику «Взгляд в XXI век». Здесь мы публикуем следующую статью, ее тема — одна из острейших проблем современного мира — защита природы и экология цивилизации.Участок Большого барьерного рифа Австралии.
Полная противоположность рифу — пустыня. З
Пена синтетических моющих средств в одном из сточных каналов Чикаго. В отличие от мыла детергенты не подвержены разлагающему действию бактерий и сохраняются в воде в течение многих лет.
Сернистый газ, содержащийся в дыме, выбрасываемом производством, полностью уничтожил растительность на этой горе. Сейчас научились эти газы улавливать и использовать для промышленных нужд.
Добытая из земных недр вода оросила безжизненные барханы. И в пустыне Мойав вырос новый город.
Бой быков бизонов в брачный период — свидетельство того, что эти еще недавно почти полностью вымершие животные сейчас усилиями человека возродились и чувствуют себя вполне хорошо.
‹
›
Рождение дисциплины
Cегодня термин «экология» стал применяться очень широко, по самым различным поводам (по делу и не по делу). И процесс этот, по-видимому, необратим. Однако чрезмерное расширение понятия «экология» и включение его в жаргон все же недопустимо. Так, например, говорят, что в городе «плохая экология». Выражение бессмысленное, ибо экология — научная дисциплина и она одна для всего человечества. Можно говорить о плохой экологической обстановке, о неблагоприятных экологических условиях, о том, что в городе отсутствуют квалифицированные экологи, но не о плохой экологии. Это так же нелепо, как сказать, что в городе плохая арифметика или алгебра.
Я попытаюсь свести известные толкования этого слова в некую схему методологически связанных между собой понятий. И показать, что это может стать отправной позицией для вполне конкретной деятельности.
Термин «экология» возник в рамках биологии. Его автором был профессор Йенского университета Э. Геккель (1866 год). Экология первоначально рассматривалась как часть биологии, изучающая взаимодействие живых организмов, в зависимости от состояния окружающей среды. Позднее на Западе появилось понятие «экосистема», а в СССР — «биоценоз» и «биогеоценоз» (ввел академик В. Н. Сукачев). Эти термины почти идентичные.
Так вот — первоначально термин «экология» означал дисциплину, которая изучает эволюцию фиксированных экосистем. Даже теперь в курсах общей экологии основное место занимают проблемы главным образом биологического плана. И это тоже неверно, потому что крайне суживает содержание предмета. Тогда как сама жизнь существенно расширяет круг проблем, решаемых экологией.
Новые проблемы
Промышленная революция, начавшаяся в Европе в XVIII веке, внесла существенные изменения во взаимоотношения Природы и человека. До поры до времени человек, как и другие живые существа, был естественной составляющей своей экосистемы, вписывался в ее кругообороты веществ и жил по ее законам.
Начиная со времен неолитической революции, то есть с той поры, когда было изобретено земледелие, а затем и скотоводство, взаимоотношения человека и Природы стали качественно меняться. Сельскохозяйственная деятельность человека постепенно создает искусственные экосистемы, так называемые агроценозы, живущие по собственным законам: для своего поддержания они требуют постоянного целенаправленного труда человека. Без вмешательства человека они существовать не могут. Человек все больше и больше извлекает из земных недр полезных ископаемых. В результате его активности начинает меняться характер кругооборота веществ в природе, меняется характер окружающей среды. По мере того как растет население и растут потребности человека, свойства среды его обитания изменяются все больше и больше.
Людям при этом кажется, что их деятельность необходима для того, чтобы адаптироваться к условиям обитания. Но они не замечают, или не хотят замечать, что эта адаптация носит локальный характер, что далеко не всегда, улучшая на какое-то время условия жизни для себя, они при этом улучшают их для рода, племени, деревни, города, да и для самих себя в будущем. Так, например, выбросив отходы со своего двора, вы загрязняете чужой, что в конечном итоге оказывается вредным и для вас самих. Такое происходит не только в малом, но и в большом.
Однако до самого последнего времени все эти изменения происходили столь медленно, что о них никто серьезно не задумывался. Человеческая память, конечно, фиксировала крупные перемены: Европа еще в средние века была покрыта непроходимыми лесами, бескрайние ковыльные степи постепенно превращались в пашни, реки мелели, зверья и рыбы становилось меньше. И люди знали, что всему этому причина одна — Человек! Но все эти изменения происходили медленно. Явно заметными они оказывались лишь по прошествии поколений.
Ситуация стала стремительно меняться с началом промышленной революции. Главными причинами этих изменений сделались добыча и использование углеводородного топлива — угля, нефти, сланцев, газа. А затем — добыча в огромных количествах металлов и других полезных ископаемых. В кругооборот веществ в природе начали включаться вещества, запасенные былыми биосферами — находившиеся в осадочных породах и уже вышедшие из кругооборота. О появлении в биосфере этих веществ люди стали говорить как о загрязнении воды, воздуха, почвы. Интенсивность процесса такого загрязнения нарастала стремительно. Условия обитания начали зримо меняться.
Первыми этот процесс почувствовали растения и животные. Численность и, главное, разнообразие живого мира стали быстро сокращаться. Во второй половине нынешнего века процесс угнетения Природы особенно ускорился.
Меня поразило письмо к Герцену, написанное одним из жителей Москвы в шестидесятых годах прошлого столетия. Привожу его почти дословно: «Оскудела наша Москва-река. Конечно, пудового осетра и сейчас еще можно выловить, но вот стерлядочки, которой мой дед любил потчевать приезжих, уже не выловишь». Вот так! А прошло-то всего лишь столетие. На берегах реки пока еще можно увидеть рыболовов с удочками. И кое-кому удается выловить случайно выжившую плотвичку. Но она уже так пропитана «продуктами производственной деятельности человека», что ее отказывается есть даже кошка.
Перед человеком во весь рост поднялась проблема изучения влияния на его здоровье, на условия его жизни, на его будущее тех изменений природной среды, которые вызваны им самим, то есть неконтролируемой деятельностью и эгоизмом самого человека.
Промышленная экология и мониторинг
Итак, человеческая активность меняет характер окружающей среды, причем в большинстве (не всегда, но в большинстве) случаев, эти изменения оказывают негативное влияние на человека. И нетрудно понять, почему: за миллионы лет его организм приспособился к вполне определенным условиям обитания. Но в то же время любая деятельность — промышленная, сельскохозяйственная, рекреационная — источник жизни человека, основа его существования. Значит, человек неизбежно и дальше будет менять характеристики окружающей среды. А потом — искать способы приспосабливаться к ним.
Отсюда — одно из главных современных практических направлений деятельности экологии: создание таких технологий, которые в наименьшей степени влияют на окружающую среду. Технологии, обладающие этим свойством, называются экологичными. Научные (инженерные) дисциплины, которые занимаются принципами создания таких технологий, получили общее название — инженерная или промышленная экология.
По мере развития промышленности, по мере того, как люди начинают понимать, что существовать в среде, созданной из собственных отбросов, они не могут, роль этих дисциплин все время растет, и почти в каждом техническом вузе сейчас существуют кафедры промышленной экологии, ориентированные на те или иные производства.
Заметим, что отбросов, загрязняющих окружающую среду, будет тем меньше, чем лучше мы научимся использовать отходы одного производства в качестве сырья для другого. Так рождается идея «безотходных» производств. Такие производства, вернее, такие цепочки производств, решают и еще одну чрезвычайно важную задачу: они экономят те природные ресурсы, которые использует человек в своей производственной деятельности. Ведь мы живем на планете с очень ограниченным количеством полезных ископаемых. Об этом нельзя забывать!
Сегодня промышленная экология охватывает очень широкий круг проблем, причем проблем весьма различных и уже совсем не биологического плана. Тут уместнее говорить о целом ряде инженерных экологических дисциплин: экология горнодобывающей промышленности, экология энергетики, экология химических производств и т. д. Может показаться, что использование слова «экология» в сочетании с этими дисциплинами не вполне правомочно. Однако это не так. Подобные дисциплины — очень разные по своему конкретному содержанию, но они объединяются общей методологией и общей целью: предельно сократить влияние промышленной деятельности на процессы кругооборота веществ в Природе и загрязнения окружающей среды.
Одновременно с такой инженерной деятельностью возникает и проблема ее оценки, что составляет второе направление практической деятельности экологии. Для этого необходимо научиться выделять значимые параметры окружающей среды, разработать способы их измерений и создать систему норм допустимых загрязнений. Напомню, что незагрязняющих производств не может быть в принципе! Потому и родилась концепция ПДК — предельно допустимых норм концентрации вредных веществ в воздухе, в воде, в почве…
Это важнейшее направление деятельности принято называть экологическим мониторингом. Название не совсем удачное, поскольку слово «мониторинг» означает измерение, наблюдение. Конечно, очень важно научиться мерить те или иные характеристики окружающей среды, еще важнее свести их в систему. Но самое важное — понять, что надо мерить в первую очередь, ну и, конечно, разработать и обосновать сами нормы ПДК. Надо знать, как те или иные значения параметров биосферы влияют на здоровье человека и его практическую деятельность. И тут еще очень много нерешенных вопросов. Но нить Ариадны уже намечена — здоровье человека. Именно оно и есть конечный, Верховный судья всей деятельности экологов.
Защита Природы и экология цивилизации
Во всех цивилизациях и у всех народов издавна существует представление о необходимости бережного отношения к Природе. У одних — в большей степени, у других — в меньшей. Но то, что земля, реки, лес и обитающее в нем зверье — это непреходящая ценность, может быть, главная ценность, которой обладает Природа, человек понял давно. И заповедники возникли, вероятно, задолго до того, как появилось само слово «заповедник». Так, еще Петр Великий, который вырубил для строительства флота весь лес в Заонежье, запретил прикасаться топором к лесам, которые находятся в окрестностях водопада Кивач.
Долгое время основные практические задачи экологии сводились именно к охране окружающей среды. Но в ХХ веке этой традиционной бережливости, которая начала к тому же постепенно угасать под давлением развивающейся промышленности, уже оказалось недостаточно. Деградация Природы стала превращаться в угрозу самой жизни общества. Это привело к появлению специальных природоохранных законов, к созданию системы заповедников вроде знаменитой Аскании-Нова. Родилась, наконец, и специальная наука, изучающая возможность сохранения реликтовых участков Природы и исчезающих популяций отдельных живых видов. Постепенно люди стали понимать, что только богатство Природы, разнообразие живых видов обеспечивают жизнь и будущее самого человека. Сегодня этот принцип сделался основополагающим. Природа без человека жила миллиарды лет и теперь сможет жить без него, но человек вне полноценной биосферы существовать не может.
Перед человечеством во весь рост поднимается проблема его выживания на Земле. Под вопросом будущность нашего биологического вида. Человечеству может грозить судьба динозавров. С той лишь разницей, что исчезновение бывших властителей Земли было вызвано внешними причинами, а мы можем погибнуть от неумения разумно использовать свое могущество.
Именно эта проблема и есть центральная проблема современной науки (хотя, может быть, это и не всеми пока еще осознано).
Изучение собственного дома
Точный перевод греческого слова «экология» и означает изучение собственного дома, то есть биосферы, в которой мы живем и частью которой являемся. Для того чтобы решить проблемы выживания человечества, надо, прежде всего, знать собственный дом и научиться в нем жить! Жить долго, счастливо! А то понятие «экология», которое родилось и вошло в язык науки еще в прошлом веке, оно относилось лишь к одной из сторон жизни обитателей нашего общего дома. Классическая (точнее — биологическая) экология — лишь естественная составляющая часть той дисциплины, которую мы теперь называем экологией человека или современной экологией.
Изначальный смысл любого знания, любой научной дисциплины — постигнуть законы собственного дома, то есть того мира, той окружающей среды, от которой зависит наша общая судьба. С этой точки зрения вся совокупность наук, рожденных человеческим Разумом, есть составная часть некой общей науки о том, как человеку следует жить на Земле, чем он должен руководствоваться в своем поведении для того, чтобы не только сохранить самого себя, но и обеспечить будущее своим детям, внукам, своему народу и человечеству в целом. Экология — наука, устремленная в будущее. И она строится на принципе, что ценности будущего не менее важны, чем ценности настоящего. Это наука о том, как передать Природу, наш общий дом нашим детям и внукам, чтобы им в нем было жить лучше и удобнее, чем нам! Чтобы в нем сохранилось все необходимое для жизни людей.
Наш дом един — все в нем взаимосвязано, и надо уметь объединить знания, накопленные в разных дисциплинах, в единую целостную конструкцию, которая и есть наука о том, как человек должен жить на Земле, и которую естественно называть экологией человека или просто экологией.
Итак, экология — наука системная, она опирается на множество других дисциплин. Но это не единственное ее отличие от традиционных наук.
Физики, химики, биологи, экономисты изучают множество самых разных феноменов. Изучают ради того, чтобы понять природу самого феномена. Если угодно, из интереса, ибо человек, решая ту или иную задачу, сначала просто стремится понять, как она решается. А уж затем начинает думать о том, к чему бы приспособить изобретенное им колесо. Очень редко заранее думают о применении полученных знаний. Разве при рождении ядерной физики кто-нибудь помышлял об атомной бомбе? Или Фарадей предполагал, что его открытие приведет к тому, что планета покроется сетью электростанций? И эта отстраненность исследователя от целей исследования имеет глубочайший смысл. Он заложен самой эволюцией, если угодно, механизмом рынка. Главное познать, а дальше жизнь сама отберет то, что необходимо человеку. Ведь и развитие живого мира происходит именно так: каждая мутация существует сама по себе, она — лишь возможность развития, лишь «прощупывание путей» возможного развития. А дальше отбор делает свое дело: из бесчисленного множества мутаций отбирает только те единицы, которые оказываются для чего-то полезными. Так же и в науке: сколько невостребованных томов книг и журналов, содержащих мысли и открытия исследователей, пылятся в библиотеках. И однажды некоторые из них могут оказаться нужными.
Экология в этом совсем не похожа на традиционные дисциплины. В отличие от них она имеет вполне определенную и заранее заданную цель: такое изучение собственного дома и такое изучение возможного поведения в нем человека, которое позволило бы человеку жить в этом доме, то есть выжить на планете Земля.
В отличие от многих других наук, экология имеет многоярусную конструкцию, и каждый из этажей этого «здания» опирается на целое множество традиционных дисциплин.
Верхний этаж
В период перестройки, провозглашенной в нашей стране, мы начали говорить о необходимости избавиться от идеологии, от ее тотального диктата. Конечно, человеку для того, чтобы раскрылся его потенциал, заложенный Природой, необходима свобода поиска. Его мысль не должна быть стесненной никакими рамками: должно быть доступно видению все многообразие путей развития, чтобы иметь широкие возможности выбора. А рамки в процессе мышления, какими бы они ни были, — всегда помеха. Однако ничем не стесненной и сколь угодно революционной может быть только мысль. А действовать следует осмотрительно, опираясь на проверенные принципы. Вот почему жить без идеологии тоже нельзя, вот почему свободный выбор всегда должен опираться на мировоззрение, а оно формируется опытом многих поколений. Человек должен видеть, осознавать свое место в мире, во Вселенной. Он должен знать, что ему недоступно и запрещено — погоня за фантомами, иллюзиями, за призраками во все времена была одной из главных опасностей, подстерегающих человека.
Мы живем в доме, имя которому — биосфера. Но она, в свою очередь, лишь малая частица Великого Мироздания. Наш дом — крошечный уголок необъятного космоса. И человек обязан чувствовать себя частицей этой безграничной Вселенной. Он должен знать, что возник не в силу чьей-то потусторонней воли, а в результате развития этого бесконечно огромного мира, и как апофеоз этого развития он обрел Разум, способность предвидеть результаты своих действий и влиять на события, которые происходят вокруг него, а значит, и на то, что происходит во Вселенной! Вот эти принципы мне и хочется называть основой, фундаментом экологического мировоззрения. А значит, и основой экологии.
Любое мировоззрение имеет много источников. Это и религия, и традиции, и опыт семьи… Но все же одна из важнейших его составляющих — это конденсированный опыт всего человечества. И его мы называем НАУКОЙ.
Владимир Иванович Вернадский использовал словосочетание «эмпирическое обобщение». Этим термином он называл любое утверждение, которое не противоречит нашему прямому опыту, наблюдениям или то, которое можно вывести строгими логическими методами из других эмпирических обобщений. Так вот, в основе экологического мировоззрения лежит следующее утверждение, впервые четко сформулированное датским физиком Нильсом Бором: мы можем считать существующим лишь то, что является эмпирическим обобщением!
Только такая основа может защитить человека от неоправданных иллюзий и ложных шагов, от непродуманных и опасных действий, только она способна закрыть доступ в юные головы различным фантомам, которые на развалинах марксизма начинают путешествовать по нашей стране.
Человеку предстоит решать проблему огромной практической значимости: как выжить на оскудевающей Земле? И только трезвое рационалистическое миропредставление может служить путеводной нитью в том страшном лабиринте, куда нас загнала эволюция. И помочь справиться с теми трудностями, которые ожидают человечество.
Значит, экология начинается с мировоззрения. Я бы даже сказал больше: мировоззрение человека в современный век начинается с экологии — с экологического мышления, а воспитание и образование человека — с экологического воспитания.
Биосфера и человек в биосфере
Биосфера — это часть верхней оболочки Земли, в которой существует или способно существовать живое вещество. К биосфере принято относить атмосферу, гидросферу (моря, океаны, реки и другие водоемы) и верхнюю часть земной тверди. Биосфера не находится и никогда не находилась в состоянии равновесия. Она получает энергию Солнца и, в свою очередь, излучает определенное количество энергии в космос. Эти энергии разного свойства (качества). Получает Земля коротковолновое излучение — свет, который, трансформируясь, нагревает Землю. А в космос от Земли уходит длинноволновое тепловое излучение. И баланс этих энергий не соблюдается: Земля излучает в космос несколько меньше энергии, чем получает от Солнца. Эту разность — небольшие доли процента — и усваивает Земля, точнее, ее биосфера, которая все время накапливает энергию. Этого небольшого количества накапливаемой энергии оказывается достаточно для того, чтобы поддерживать все грандиозные процессы развития планеты. Этой энергии оказалось достаточно для того, чтобы однажды на поверхности нашей планеты вспыхнула жизнь и возникла биосфера, чтобы в процессе развития биосферы появился человек и возник Разум.
Итак, биосфера — живая развивающаяся система, система, открытая космосу — потокам его энергии и вещества.
И первая основная, практически очень важная задача экологии человека — познать механизмы развития биосферы и тех процессов, которые в ней происходят.
Это сложнейшие процессы взаимодействия атмосферы, океана, биоты — процессы принципиально неравновесные. Последнее означает, что все кругообороты веществ здесь не замкнутые: какая-то материальная субстанция непрерывно добавляется, а что-то выпадает в осадок, образуя со временем огромные толщи осадочных пород. И планета сама по себе не инертное тело. Ее недра все время выбрасывают в атмосферу и океан различные газы, прежде всего — углекисло ту и водород. Они включаются в кругооборот веществ в природе. Наконец, и сам человек, как сказал Вернадский, оказывает решающее влияние на структуру геохимических циклов — на кругооборот веществ.
Изучение биосферы, как целостной системы, получило название глобальной экологии — совершенно новое направление в науке. Существующие методы экспериментального изучения Природы для него непригодны: биосферу нельзя, как бабочку, изучать под микроскопом. Биосфера — объект уникальный, существует в единственном экземпляре. И к тому же сегодня она не такая, какой была вчера, а завтра не будет такой, как сегодня. И поэтому какие-либо эксперименты с биосферой недопустимы, просто в принципе недопустимы. Мы можем лишь наблюдать происходящее, думать, рассуждать, изучать компьютерные модели. И уж если проводить эксперименты, то только локального характера, позволяющие изучать лишь отдельные региональные особенности биосферных процессов.
Вот почему единственный путь изучения проблем глобальной экологии — это методы математического моделирования и анализ предшествующих этапов развития Природы. На этом пути уже сделаны первые значительные шаги. И за последние четверть века многое понято. А самое главное — необходимость такого изучения стала общепризнанной.
Взаимодействие биосферы и общества
Вернадский первым, еще в самом начале ХХ века, понял, что человек становится «основной геологообразующей силой планеты» и проблема взаимодействия человека и Природы должна войти в число основных фундаментальных проблем современной науки. Вернадский не случайное явление в череде замечательных отечественных естествоиспытателей. У него были учители, были предшественники и, главное, были традиции. Из учителей надо вспомнить прежде всего В. В. Докучаева, который раскрыл тайну наших южных черноземов и заложил основу почвоведения. Благодаря Докучаеву мы сегодня понимаем, что основа всей биосферы, ее связующее звено — это почвы с их микрофлорой. Та жизнь, те процессы, которые происходят в почвах, определяют все особенности круговорота веществ в природе.
Учениками и последователями Вернадского были В. Н. Сукачев, Н. В. Тимофеев-Ресовский, В. А. Ковда и многие другие. Виктору Абрамовичу Ковде принадлежит очень важная оценка роли антропогенного фактора на современном этапе эволюции биосферы. Так, он показал, что человечество производит по крайней мере в 2000 раз больше отбросов органического происхождения, чем вся остальная биосфера. Отходами или отбросами условимся называть вещества, которые надолго исключаются из биогеохимических циклов биосферы, то есть из кругооборота веществ в Природе. Другими словами, человечество кардинальным образом меняет характер функционирования основных механизмов биосферы.
Известный американский специалист в области вычислительной техники, профессор Массачусетского технологического института Джей Форрестер в конце 60-х годов разработал упрощенные методы описания динамических процессов с помощью компьютеров. Ученик Форрестера Медоуз применил эти подходы для изучения процессов изменения характеристик биосферы и человеческой активности. Свои расчеты он опубликовал в книге, которую назвал «Пределы роста».
Используя очень простые математические модели, которые никак нельзя было отнести к числу научно обоснованных, он провел расчеты, позволяющие сопоставить перспективы промышленного развития, роста населения и загрязнения окружающей среды. Несмотря на примитивность анализа (а может быть, именно благодаря этому), расчеты Медоуза и его коллег сыграли весьма важную положительную роль в становлении современного экологического мышления. Впервые на конкретных числах было показано, что человечеству уже в самом ближайшем будущем, вероятнее всего, в середине наступающего столетия, грозит глобальный экологический кризис. Это будет кризис продовольствия, кризис ресурсов, кризисная ситуация с загрязнением планеты.
Сейчас уже точно можно сказать, что расчеты Медоуза во многом ошибочны, но основные тенденции он уловил правильно. А еще важнее то, что благодаря своей простоте и наглядности результаты, полученные Медоузом, привлекли внимание мировой общественности.
По-иному развивались исследования в области глобальной экологии в Советском Союзе. В Вычислительном центре Академии наук была построена компьютерная модель, способная имитировать протекание основных биосферных процессов. Она описывала динамику крупномасштабных процессов, идущих в атмосфере, в океане, а также взаимодействие этих процессов. Специальный блок описывал динамику биоты. Важное место занимало описание энергетики атмосферы, образования облачности, выпадения осадков и т. д. Что касалось человеческой деятельности, то она была задана в форме различных сценариев. Так появлялась возможность оценить перспективы эволюции параметров биосферы в зависимости от характера деятельности человека.
Уже в конце 70-х годов с помощью подобной вычислительной системы, иными словами, на кончике пера, впервые удалось оценить так называемый «тепличный эффект». Его физический смысл достаточно прост. Некоторые газы — водяной пар, углекислота — пропускают идущий к Земле солнечный свет, и он нагревает поверхность планеты, но эти же газы экранируют длинноволновое тепловое излучение Земли.
Активная промышленная деятельность ведет к непрерывному возрастанию концентрации углекислоты в атмосфере: в ХХ веке она возросла на 20 процентов. Это служит причиной повышения средней температуры планеты, что в свою очередь меняет характер циркуляции атмосферы и распределение осадков. А эти изменения отражаются на жизнедеятельности растительного мира, меняется характер полярного и материкового оледенения — ледники начинают таять, уровень океана поднимается и т. д.
Если сохранятся современные темпы роста промышленного производства, то к тридцатым годам наступающего столетия концентрация углекислоты в атмосфере удвоится. Как все это может сказаться на продуктивности биоты — исторически сложившихся комплексов живых организмов? В 1979 году А. М. Тарко с помощью компьютерных моделей, которые к этому времени были уже разработаны в Вычислительном центре АН, впервые провел расчеты и анализ этого явления.
Оказалось, что общая продуктивность биоты практически не изменится, но произойдет перераспределение ее продуктивности по различным географическим зонам. Так, например, резко возрастет засушливость районов Средиземноморья, полупустынь и опустыненных саванн в Африке, кукурузного пояса США. Пострадает и наша степная зона. Урожаи здесь могут снизиться на 15-20, даже на 30 процентов. Зато резко возрастет продуктивность таежных зон и тех районов, которые мы называем нечерноземьем. Земледелие может продвинуться на север.
Таким образом, уже первые расчеты показывают, что производственная деятельность человека в ближайшие десятилетия, то есть при жизни нынешних поколений, может привести к значительным климатическим сдвигам. Для планеты в целом эти изменения будут отрицательными. Но для Севера Евразии, а значит, и для России, последствия парникового эффекта могут оказаться и положительными.
Однако в нынешних оценках глобальной экологической ситуации еще много дискуссионного. Окончательные выводы делать очень опасно. Так, например, по расчетам нашего вычислительного центра, к началу следующего столетия средняя температура планеты должна повыситься на 0,5-0,6 градуса. Но ведь и естественная климатическая изменчивость может колебаться в пределах плюс-минус один градус. Климатологи спорят: является ли наблюдаемое потепление результатом естественной изменчивости, или это проявление усиливающегося тепличного эффекта.
Моя позиция в данном вопросе весьма осторожная: тепличный эффект существует — это бесспорно. Учитывать его, я полагаю, безусловно надо, но говорить о неизбежности трагедии не следует. Человечество может еще очень многое предпринять и смягчить последствия происходящего.
К тому же хочется обратить внимание на то, что существует немало других крайне опасных последствий человеческой деятельности. Среди них такие непростые, как утончение озонового слоя, сокращение генетического разнообразия человеческих рас, загрязнение окружающей среды… Но и эти проблемы не должны вызывать панику. Только их ни в коем случае нельзя оставлять без внимания. Они должны быть предметом тщательного научного анализа, поскольку неизбежно станут основой для выработки стратегии промышленного развития человечества.
Опасность одного из таких процессов предвидел еще в конце XVIII века английский монах Мальтус. Он высказал гипотезу о том, что человечество растет быстрее, чем способность планеты создавать продовольственные ресурсы. Долгое время казалось, что это не совсем так — люди научились повышать эффективность сельского хозяйства.
Но в принципе Мальтус прав: любые ресурсы планеты ограничены, пищевые — прежде всего. Даже при самой совершенной технологии производства продуктов питания Земля может прокормить лишь ограниченное количество населения. Теперь этот рубеж, по-видимому, уже пройден. В последние десятилетия количество пищи, производимой в мире на душу населения, стало медленно, но неотвратимо уменьшаться. Это грозный признак, требующий незамедлительной реакции всего человечества. Подчеркиваю: не отдельных стран, а всего человечества. И думаю, что одним лишь совершенствованием технологии сельскохозяйственного производства здесь не обойтись.
Экологическое мышление и Стратегия Человечества
Человечество подошло к новому рубежу своей истории, на котором стихийное развитие производительных сил, неконтролируемый рост населения, отсутствие дисциплины индивидуального поведения могут поставить человечество, то есть биологический вид homo sapiens, на край гибели. Мы стоим перед проблемами новой организации жизни, новой организации общества, нового миропредставления. Сейчас возникло словосочетание «экологическое мышление». Оно призвано прежде всего напомнить нам, что мы дети Земли, не ее покорители, а именно дети.
Все возвращается на круги своя, и нам следует, подобно нашим далеким кроманьонским предкам, охотникам доледникового периода, снова воспринимать себя как часть окружающей Природы. Мы должны относиться к Природе, как к матери, как к собственному дому. Но есть огромное принципиальное отличие человека, принадлежащего современному обществу, от нашего доледникового предка: у нас есть знания, и мы способны ставить себе цели развития, у нас есть потенциальная возможность следовать этим целям.
Около четверти века назад я начал использовать термин «коэволюция человека и биосферы». Он означает такое поведение человечества и каждого человека в отдельности, которое способно обеспечить совместное развитие и биосферы, и человечества. Сегодняшний уровень развития науки и наших технических возможностей делает принципиально реализуемым этот режим коэволюции.
Вот только одно важное замечание, предохраняющее от разнообразных иллюзий. Сейчас часто говорят о всесилии науки. Наши знания об окружающем мире действительно невероятно расширились за последние два века, однако наши возможности остались пока еще весьма ограниченными. Мы лишены способности предвидеть развитие природных и общественных явлений на более или менее отдаленные времена. Поэтому я всегда опасаюсь широких, далеко идущих планов. В каждый конкретный период надо уметь вычленить то, что заведомо достоверно, и на это опираться в своих планах, действиях, «перестройках».
А наиболее достоверными чаще всего бывают знания о том, что именно приносит заведомый вред. Поэтому главная задача научного анализа, главная, но, конечно, далеко не единственная, — сформулировать систему запретов. Это, вероятно, было понято еще во времена нижнего палеолита нашими человекоподобными предками. Уже тогда начали возникать различные табу. Вот и нам без этого не обойтись: должна быть разработана новая система запретов и рекомендаций — как эти запреты реализовать.
Экологическая стратегия
Для того, чтобы жить в нашем общем доме, мы должны выработать не только некие общие правила поведения, если угодно — правила общежития, но и стратегию своего развития. Правила общежития носят в большинстве случаев локальный характер. Они сводятся чаще всего к разработке и внедрению малоотходных производств, к очищению окружающей среды от загрязнений, то есть — к охране Природы.
Чтобы удовлетворить этим локальным требованиям, нет необходимости в каких-либо сверхкрупных мероприятиях: все решается культурой населения, технологической и, главным образом, экологической грамотностью и дисциплиной местных чиновников.
Но тут же мы сталкиваемся и с более сложными ситуациями, когда приходится думать о благополучии не только своем, но и далеких соседей. Пример тому река, пересекающая несколько областей. В ее чистоте заинтересовано уже множество людей, и заинтересовано очень по-разному. Жители верховий не очень-то склонны заботиться о состоянии реки в ее низовьях. Поэтому, чтобы обеспечить нормальную совместную жизнь населения всего речного бассейна, уже требуются регламентации на государственном, а иногда и на межгосударственном уровне.
Пример с рекой — это тоже лишь частный случай. Ведь существуют и проблемы планетарного характера. Они требуют общечеловеческой стратегии. Для ее выработки мало одной культуры и экологической образованности. Мало и действий грамотного (что бывает чрезвычайно редко) правительства. Появляется необходимость создания общечеловеческой стратегии. Она должна охватить буквально все стороны жизнедеятельности людей. Это и новые системы промышленных технологий, которые должны быть безотходными и ресурсосберегающими. Это — и сельскохозяйственные технологии. Причем не только более совершенные обработка почв и использование удобрений. Но, как показывают труды Н. И. Вавилова и других замечательных представителей агрономической науки и растениеводства, здесь главный путь развития — это использование растений, имеющих наибольший коэффициент полезного использования солнечной энергии. То есть энергии чистой, не загрязняющей окружающую среду.
Такое кардинальное решение сельскохозяйственных задач имеет особую важность, поскольку они напрямую связаны с проблемой, которую, я убежден, неизбежно придется решать. Речь идет о численности населения планеты. Человечество уже сейчас поставлено перед необходимостью жесткой регламентации рождаемости — в разных районах Земли по-разному, но везде — ограничение.
Для того, чтобы человек и дальше вписывался в естественные циклы (кругооборот) биосферы, население планеты, при сохранении современных потребностей, должно быть уменьшено раз в десять. А это невозможно! Регламентация роста народонаселения, конечно, не даст десятикратного сокращения численности обитателей планеты. Значит, наряду с умной демографической политикой, необходимо создавать новые биогеохимические циклы, то есть новый кругооборот веществ, в который войдут прежде всего те виды растений, которые более эффективно используют чистую солнечную энергию, не приносящую планете экологический вред.
Решение проблем такого масштаба доступно только человечеству в целом. А это потребует изменения всей организации планетарного сообщества, иными словами, новой цивилизации, перестройки самого главного — тех систем ценностей, которые утверждались веками.
Принцип необходимости формирования новой цивилизации продекларирован Международным зеленым крестом — организацией, создание которой было провозглашено в 1993 году в японском городе Киото. Основной тезис — человек должен жить в согласии с Природой.
Дистанционный курс «Экология»
Актуальность | Идёт набор |
---|---|
Стоимость | 10 000 руб |
Продолжительность | 72 часа |
Начало занятий | По мере формирования группы |
Целью программы является сформировать у слушателей экологическое мировоззрение и воспитать способности оценки своей профессиональной деятельности с точки зрения охраны окружающей среды.
В курсе подробно рассматриваются основы общей экологии, учение В.И. Вернадского о биосфере и его развитие в настоящее время. Рассматриваются закономерности функционирования экологических систем, вопросы загрязнения окружающей среды, основные экологические проблемы и пути решения этих проблем.
Рассматриваются вопросы рационального природопользования и международного сотрудничества в области охраны окружающей среды, основы природоохранной деятельности в России.
В результате освоения программы слушатель должен приобрести следующие знания и умения, необходимые для качественного изменения компетенций:
- содержание таких понятий как «экология», «биосфера», «природа», «охрана окружающей среды»;
- основы учения о биосфере и биогеоценозах;
- закономерности функционирования и развития экосистем и их компонентов;
- характер экологических процессов в биосфере, их взаимосвязь;
- суть глобальных экологических проблем, основы природоохранного законодательства России, принципы экологического мониторинга и международного сотрудничества в области охраны окружающей среды.
- ориентироваться в экологических проблемах различного масштаба; уметь применять подходы к прогнозированию и оценке состояния экосистем.
- владеть представлениями о формах деятельности отечественных и международных организаций, занимающихся проблемами охраны природы, об основных международных экологических программах;
- владеть информацией об экологических принципах использования природных ресурсов и охраны природы и об основах экономики природопользования.
Целевая аудитория
Студенты технических специальностей.
Автор программы
Ассистент кафедры ИЗОС Контрош Лидия Владимировна, ассистент кафедры ИЗОС Смолова Ольга Владимировна.
Описание технологии обучения
Технология обучения включает в себя самостоятельное изучение материалов (видеолекции, электронные документы) в системе электронного обучения, прохождение тестов и выполнение практических заданий. Практические задания отправляются преподавателю на проверку.
В процессе обучения преподавателем осуществляется обратная связь со слушателями по консультированию в целом по прохождению курса, а также по выполнению практических заданий.
Компетенции
готовность принять на себя нравственные обязанности по отношению к природе, обществу, другим людям и к самому себе;
умение использовать основные законы естественнонаучных дисциплин в профессиональной деятельности, применять методы анализа и моделирования, теоретического и экспериментального исследования.
Продолжительность программы
Программа рассчитана на 72 академических часа (продолжительность видеоматериалов, доступных для изучения составляет 16 академических часов).
Длительность курса составляет 8 недель. Средняя недельная нагрузка на слушателя – 9 академических часов.
Краткое содержание программы
Курс включает в себя 6 модулей:
Модуль 1: Биосфера
- Определение науки «экология». Предмет и задачи
- Структура биосферы. Живое вещество и его функции
- Потоки вещества и энергии в биосфере
Модуль 2: Экологические системы
- Биоценозы и экологические системы
- Трофические взаимодействия в экосистемах
- Экология популяций
Модуль 3: Организм и среда
- Экологические факторы среды и их классификация
- Закономерности действия экологических факторов на организмы
Модуль 4: Глобальные экологические проблемы
- Виды и источники загрязнения окружающей среды
- Последствия загрязнения воды, воздуха и почв
- Проблемы урбанизации и народонаселения
Модуль 5: Рациональное природопользование и охрана окружающей среды
- Проблемы использования природных ресурсов
- Основы рационального природопользования
- Обеспечение населения продовольствием
Модуль 6: Социально-экономические аспекты экологии
- Экологическая политика
- Международное сотрудничество в области охраны окружающей среды
Итоговая аттестация
В рамках итоговой аттестации слушатель должен пройти:
- тестирование для самопроверки усвоенного материала после каждого раздела модуля;
- итоговое тестирование по всем разделам модуля, (выполненное практическое или творческое задание по усвоенному модулю).
Результаты тестирований и выполненных заданий оцениваются по рейтинговой системе.
Контактная информация
Запись на курс
Экологический факультет
Экологический факультет основан в 1992 году на базе кафедры «Охрана окружающей среды и охрана труда». Ставший одним из первых в России, экологический факультет РУДН уже более 25 лет ведет образовательную и научно-исследовательскую работу по направлениям: рациональное природопользование, живые системы, энергетика и энеросбережение, прикладная экология и экология человека, экологическая и радиационная безопасность.
Основная идея факультета, заложенная ещё при создании — фундаментальное образование в области экологии и по всему спектру дисциплин, необходимых экологу в его научной и практической деятельности.
Образовательная деятельность факультета ведется по 2 направлениям бакалавриата:
- «Экология и природопользование» и
- «Энерго- и ресурсосберегающие процессы в химической технологии, нефтехимии и боитехнологии»,
и по направлению магистратуры «Экология природопользования».
Магистратура включает 7 специализаций. Три — на русском языке:
- Экспертиза экологической безопасности
- Рациональное природопользование
- Рециклинг отходов производства и потребления
и две — на английском языке:
- Экономика управления природными ресурсами / Economics of natural resources management
- Прикладная экология / Applied Ecology
две — совместные с зарубежными университетами:
- Природопользование (совместно с сетевым Университетом ШОС)
- Устойчивое развитие (совместно с Università degli Studi di Palermo, Италия)
Особый приоритет в образовательной деятельности экологического факультета — сделать обучение на факультете интерактивным, интересным, практикоориентированным. Для разработки образовательных программ привлекаются не только ученые-исследователи, но и эксперты-практики и потенциальные работодатели. В итоге, образовательные программы ориентированы на практику и вместе с тем содержат значительную научно-исследовательскую составляющую.
На факультете регулярно проводятся встречи с ведущими отечественными и зарубежными специалистами в области экологии и охраны окружающей среды в формате открытых лекций, мастер-классов, семинаров.
Будущие экологи не только слушают лекции, но и воплощают в жизнь научно-исследовательские и творческие проекты: объединяются в кружки, чтобы вместе «в полях» осваивать профессию. Раздельный сбор отходов, утилизация отработанных батареек, зеленое строительство, мониторинг окружающей среды — вот только малая часть проектов, которыми увлеченно занимаются студенты.
Изучение природных богатств страны, исследование дивных природных уголков — еще одно направление практической работы на факультете. Так, в 2017 году, объявленном в РФ Годом экологии, студенты-экологи организовали увлекательные научно-исследовательские экспедиции:
- на Керченский полуостров для изучения грязевых вулканов и соленых озер Крыма;
- во Владимирскую область для сплава по реке Поля с целью изучения характеристик реки;
- в Воронежскую область для изучения меловых обнажений и пещер уникального природного заповедника «Дивногорье»;
- в Московскую область для посещения зубрового питомника и исследования экологической ситуации в
Приокско-Террасном заповеднике.
Одновременно с освоением основной профессии, студенты могут изучать иностранные языки (английский, испанский, немецкий, французский и др.)
За время учебы студенты-экологи имеют возможность участвовать в академических обменах, осваивая часть дисциплин в вузах-партнерах Италии, Китая, Казахстана. Зарубежные стажировки, в том числе по программе ЭРАЗМУС (Erasmus) Европейского союза, позволяют на практике познакомиться с опытом зарубежных коллег и войти в международное профессиональное сообщество ещё будучи студентами.
Международная деятельность
Партнеры факультета — университеты Италии, Иордании, Беларуси, Литвы, Китая, Казахстана, Индии, Бразилии, ЮАР. Благодаря усилиям экологов, РУДН сегодня координирует направление «Экология» в сетевом Университете ШОС (Шанхайская организация сотрудничества). В рамках сетевого Университета БРИКС подготовлена к реализации магистерская программа «Waste-to-Energy» по использованию твердых отходов в качестве источника энергии.
Научная работа экологического факультета охватывает приоритетные направления: «Рациональное природопользование», «Живые системы», «Энергетика и энеросбережение».
На факультете работает научно-образовательный центр Экологии человека, учебно-научный центр по радиационной и экологической безопасности «Радэко», учебно-научные лаборатории экологической безопасности, экологической медицины, экологической психологии.
На регулярной основе проводятся семинары: «Современные проблемы геоэкологии», «Влияние трансфер-факторов на иммунологическую резистентность организма при экологически обусловленной патологии», «Управление экологическими проектами», «Актуальные вопросы экологии человека», «Прикладная экология».
Знаковое событие — конференция «Актуальные проблемы экологии и природопользования», которая проводится ежегодно с 1998 года и привлекает к участию экспертов и исследователей России и зарубежных стран.
Студентов-экологов активно приобщают к научно-исследовательской деятельности факультета. Молодые ученые, объединенные в Научное студенческое общество, участвуют в конференциях, школах, семинарах,
эколого-просветительской работе, заседаниях научных студенческих кружков «Биосферная устойчивость стран мира», «Проблем современной энергетики и пути их решения», «Планета без отходов», «Экология растений и животных», «Радиоэкология», «Экология человека», «Экологическая эпидемиология», «Экологическая психофизология», «Устойчивость природных систем», «Геоэкология России».
На факультете действует диссертационный совет по специальности 03.02.08 «Экология» (биологические, медицинские науки).
РУДН — «зеленый университет» во многом благодаря усилиям экологов. Экологизация университета — еще одно интересное направление работы факультета. Круглогодично ребята проводят экологический мониторинг территории университета: собирают пробы воды, почвы, снега и растительности; измеряют качество воздуха, интенсивность шума, уровни электромагнитных полей и радиации; обрабатывают информацию с веб-камер, расположенных окрестных улицах и оценивают фактические объемы выбросов автотранспорта в зависимости от интенсивности движения. Анализируя полученные данные, экологи делят кампус на зоны «экологического комфорта» и зоны повышенных нагрузок. После чего разрабатывают рекомендации по поддержанию территории в благополучном состоянии. По инициативе
студентов-экологов РУДН в университете практикуется раздельный сбор отходов и пропагандируется сбережение ресурсов.
Активная работа студентов и преподавателей-экологов при поддержке всего университета способствует тому, что РУДН занимает высокие позиции во всемирном рейтинге «зеленых университетов» UI GreenMetric (UI GreenMetric World University Rankings) и координирует национальное движение «зеленых университетов».
Работодатели-партнеры
Научные центры Российской академии наук:
- Карадагская научая станция РАН,
- Институт теоретической и экспериментальной биофизики РАН,
- Институт неврологии РАН и пр.
Заповедники и музеи:
- Крымский природный заповедник,
- Государственный биологический музей им. Тимирязева.
Промышленные предприятия и консалтинговые компании:
- Воскресенский завод минеральных удобрений,
- Тольяттинский завод по переработке отходов «Поволжские вторичные ресурсы»,
- Московский нефтеперерабатывающий завод «Газпромнефть_МНПЗ»,
- «Huber-Technology», немецкая кампания, крупный производитель водоотчистного оборудования,
- Экологическая консалтинговая компания «ФРЭКОМ» и др.
Государственные ведомства:
- Информационно-аналитический центр поддержки заповедного дела Министерства природных ресурсов и экологии РФ,
- Департамент природопользования г.Москвы и др.
Преподаватели
На факультете работает 70 преподавателей, в том числе:
- 15 профессоров и докторов наук
- 40 доцентов и старших преподавателей — кандидатов наук
- 11 действительных членов и членов-корреспондентов различных академий наук.
Особое внимание уделяется практическому знакомству с профессией. Специалисты-практики, российские и зарубежные эксперты в области охраны окружающей среды регулярно проводят открытые лекции, мастер-классы, семинары, выступают с докладами.
Определение экологии Merriam-Webster
экология | \ i-ˈkä-lə-jē , е- \1 : раздел науки, изучающий взаимосвязь организмов и их среды обитания.
2 : совокупность или модель отношений между организмами и окружающей их средой.
4 : окружающая среда, климат моральная экология также : часто деликатная или запутанная система или сложная экология языкаЭкология — Определение, типы и примеры
Определение экологии
Экология — это раздел биологии, изучающий, как организмы взаимодействуют с окружающей средой и другими организмами.Каждый организм испытывает сложные отношения с другими организмами своего вида и организмами разных видов. Эти сложные взаимодействия приводят к различному избирательному давлению на организмы. Давление вместе приводит к естественному отбору , который заставляет популяции видов эволюционировать. Экология — это изучение этих сил, того, что их производит, а также сложных взаимоотношений между организмами и друг другом, а также между организмами и их неживой средой.
Ученый может рассматривать экологию через множество различных линз, от микроскопического молекулярного уровня до планеты в целом.Об этих различных типах экологии мы поговорим далее. На каждом уровне экологии основное внимание уделяется селективному давлению, вызывающему эволюционные изменения. Это давление возникает из множества различных источников, и существует множество методов наблюдения и количественной оценки этих данных.
В области экологии существует огромное количество дисциплин. Хотя перечисленные ниже типы экологии разделены по рассматриваемому уровню организации, некоторые экологи специализируются на конкретных аспектах каждой области.Например, когнитивная экология — это раздел экологии организма, изучающий психические процессы животных. Другие экологи изучают только взаимодействия между людьми и остальной частью биома, область, известная как экология человека или наука об окружающей среде. Третьи экологи сосредотачиваются на взаимодействиях между организмами и абиотическими факторами, влияющими на их эволюцию, такими как питательные вещества и токсины в окружающей среде. Экология — обширная область, и следующее — это лишь некоторые из множества вещей, которые ученые изучают в области экологии.
Виды экологии
Тип № 1: Молекулярная экология
На молекулярном уровне изучение экологии фокусируется на производстве белков, на том, как эти белки влияют на организм и окружающую среду, и как окружающая среда, в свою очередь, влияет на производство различных белков. Во всех известных организмах ДНК дает начало различным белкам, которые взаимодействуют друг с другом и с окружающей средой для репликации ДНК. Эти взаимодействия приводят к появлению очень сложных организмов. Молекулярные экологи изучают, как создаются эти белки, как они влияют на организм и окружающую среду и как окружающая среда, в свою очередь, влияет на них.
Тип № 2: Экология организма
Сделав шаг назад, изучение экологии организмов имеет дело с отдельными организмами и их взаимодействиями с другими организмами и окружающей средой. Организменная биология — это раздел экологии, но все же огромная область. Каждый организм за свою жизнь испытывает огромное количество разнообразных взаимодействий, и изучить их все невозможно. Многие ученые, изучающие экологию организма, сосредотачиваются на одном аспекте организма, таком как его поведение или то, как он обрабатывает питательные вещества окружающей среды.
Этология или изучение поведения также может быть изучена как экология. Вместо того, чтобы просто анализировать определенное поведение животных, поведенческие экологи изучают, как это поведение влияет на организм в эволюции и как окружающая среда оказывает давление на определенное поведение. Например, поведенческий эколог может изучить способ, которым орел охотится за добычей, отмечая, какое поведение приводит к успеху, а какое — к неудаче. Таким образом, ученый может выдвинуть гипотезу о силах, которые заставляют орлов вести себя так, как они.Эта информация может быть очень важной при разработке планов сохранения животных в дикой природе.
Тип № 3: Экология населения
Следующий уровень организации организмов — популяции — это группы организмов одного вида. Из-за большого разнообразия жизни на Земле разные виды разработали множество различных стратегий для работы со своими сородичами или организмами одного и того же вида. Некоторые виды напрямую конкурируют с аналогами, в то время как другие организмы образуют тесные социальные связи и работают сообща, чтобы обезопасить ресурсы.Раздел экологии, социальная экология, изучает такие организмы, как пчелы и волки, которые работают вместе, чтобы обеспечить колонию или стаю. Сложные взаимодействия между этими организмами и окружающей средой приводят к различным силам отбора, чем у животных, которые конкурируют с сородичами. Фактически, ученые предполагают, что возросший успех, достигнутый в человеческом обществе, мог быть причиной того, что люди стали такими коммуникативными. Эколог-популяционист изучает популяции организмов и их сложные взаимодействия с окружающей средой и другими популяциями.
Различные популяции, живущие в одной среде, создают сообщества организмов. Эти сообщества создают ниши или различные пространства, которые могут занять организмы. Например, на пшеничном поле можно найти несколько ниш. Пшеница существует за счет солнечных лучей и питательных веществ в почве. Различные насекомые питаются питательными веществами, собранными пшеницей. Некоторые бактерии занимают нишу в корнях, где они превращают азот для растений. Местные экологи изучают эти сложные взаимодействия и производимое ими давление отбора.Иногда организмы в сообществах начинают испытывать коэволюцию , когда один или несколько видов развиваются в ответ друг на друга. Это можно увидеть у многих видов, от пчел и цветов, которые они опыляют, до хищников и добычи, которую они едят.
Экология экосистемы
Экосистема — самый крупный масштаб организации организма. Экосистема — это сеть взаимосвязанных биологических сообществ. Самая большая экосистема, биосфера, включает в себя все экосистемы внутри нее.Экосистемный эколог изучает сложные закономерности, создаваемые взаимодействующими экосистемами и абиотическими факторами окружающей среды. Они могут изучать воду, питательные вещества или другие химические вещества, циркулирующие в экосистеме. Экология экосистемы — очень сложная и масштабная наука, включающая множество дисциплин.
Примеры экологии
Экология человека
Некоторые экологи изучают людей, их влияние друг на друга и другие организмы, а также на окружающую среду. Люди оказывают огромное влияние на земной шар, и некоторые сооружения можно увидеть из космоса.Некоторые экологи изучают это явление и его возможные последствия для биома. Другой эколог изучает человеческое поведение, откуда оно взялось, и связанные с ним эволюционные факторы. Экология человека также является дисциплиной, необходимой в антропологии. Это гигантская область, в которой анализируется эволюция человека и наше взаимодействие с природой.
Строительство ниши в термитах
Экологи самых разных специальностей изучают создание ниш, или процесс, с помощью которого организмы изменяют свою среду обитания.Примером этого является конструкция ниши у термитов. Термиты строят курганы высотой более 6 футов и могут уходить гораздо глубже под землю. Чтобы доставить кислород к внутренним частям следующего, термиты формируют гнездо, в котором воздух течет глубоко под землей. Такое поведение можно изучить разными способами. В рамках эволюционной экологии они будут изучать белки, которые заставляют термитов строить гнезда, и то, как они меняются с течением времени в зависимости от окружающей среды. В области общественной экологии ученый может изучить, как термитники влияют на окружающую среду и как они меняются в ответ на окружающую среду.В экосистемной экологии внимание может быть сосредоточено на питательных веществах, которые термиты перерабатывают под землей, чтобы поддерживать близлежащие деревья. Несмотря на огромные масштабы, все аспекты считаются экологией термитов.
- Первичное производство — Процесс преобразования неорганической энергии, такой как солнечный свет, в биологическую энергию, обычно глюкозу.
- Ниша — Роль или положение, которое существо может выполнять в экосистеме.
- Круговорот питательных веществ — Процесс, посредством которого различные элементы переходят от организма к организму и используются по-разному или возвращаются в окружающую среду.
- Биосфера — Сумма всех экосистем на планете, действующих как одна экосистема.
Тест
1. Ученый изучает структуру определенного белка. Он пишет о его форме и о том, какую молекулу он изменяет. Это экология?
A. Да
B. Нет
Ответ на вопрос № 1
B правильный. Говорить только о протеине — это не экология. Изучение экологии касается того, как организмы реагируют на окружающую среду.Чтобы быть экологом, ученый должен был бы обсудить, почему белок важен для организма и как он может измениться в ответ на окружающую среду.
2. Бобр срубает деревья, затаскивает их в ручей и затопляет территорию, чтобы создать пруд, в котором он может жить. Как называется это поведение?
A. Уничтожение среды обитания
B. Строительство ниши
C. Прореживание леса
Ответ на вопрос № 2
B правильный.В этом случае бобр меняет среду и создает нишу, которой раньше не было. Экологи изучают это поведение, чтобы увидеть, как оно влияет на другие организмы и окружающую среду в целом.
3. Эколог изучает вьючных гиен и их взаимодействие с местными львами. Какой тип экологии лучше всего описал бы это исследование?
A. Экология организма
B. Экология населения
C. Экология сообщества
Ответ на вопрос № 3
C правильный.Это был бы пример экологии сообщества или изучения взаимодействия различных популяций животных. Хотя им это может не нравиться, гиены и львы являются частью одного сообщества. Популяционная экология могла бы изучать поведение стаи гиен, в то время как экология организмов изучала бы взаимодействие между отдельными гиенами и окружающей их средой, включая взаимодействие с другими гиенами.
Что такое экология? — Определение и объяснение — Видео и стенограмма урока
Экология организма
Чтобы начать изучение этих уровней экологии, представьте себе американского аллигатора, болтающегося на болоте в Эверглейдс во Флориде.
Экология организма изучает, как люди взаимодействуют со своей средой, которая состоит из биотических (живых) и абиотических (неживых) компонентов. Учтите биотические и абиотические факторы, влияющие на аллигаторов.
На уровне организмов экология изучает, как организмы адаптируются к этим живым и неживым компонентам окружающей их среды. Например, поскольку аллигатор хладнокровен, ему необходимо максимально использовать световой день, поглощая тепло солнца, поэтому он болтается на берегах болота, впитывая лучи.Это поведенческая адаптация .
Теперь во время охоты — особенно в прохладные или пасмурные дни — аллигатор будет двигаться очень медленно и может почти час задерживать дыхание под водой в ожидании добычи. Это физиологическая адаптация .
У аллигаторов развиты глаза и нос на макушке, поэтому они могут прятаться чуть ниже поверхности, сохраняя при этом возможность высматривать добычу и хищников. Это морфологическая адаптация .
Итак, с экологией организма отдельные виды связаны с различными адаптациями — поведенческими, физиологическими или морфологическими. Адаптации аллигатора позволяют ему выжить в окружающей среде.
Популяционная экология
Популяция — это группа людей, принадлежащих к одному виду и живущих в одной географической области в данный момент. Они используют одни и те же природные ресурсы и подвержены влиянию схожих факторов окружающей среды. Экология популяции исследует факторы, влияющие на плотность и распространение популяции.Плотность населения — это количество особей в данной области или объеме. Распределение населения — это то, насколько разбросаны люди в этой области. В основном это то, как популяции меняются с течением времени. Например, что произойдет с популяцией аллигаторов в болоте, если популяция сома сократится из-за болезни или появится новый конкурирующий хищник?
Изучая коэффициенты рождаемости и смертности конкретных популяций, экологи могут определить вместимость (максимальное количество особей), которое может выдержать среда обитания.Это помогает определить, будет ли вид процветать в определенной области, находится ли он под угрозой исчезновения или его численность необходимо контролировать, чтобы другие виды процветали и ресурсы пополнялись. Пропускная способность Земли оценивается примерно в 12 миллиардов человек. Считалось, что в 2011 году население Земли достигло 7 миллиардов и продолжает расти в геометрической прогрессии!
Биологическое сообщество состоит из двух или более популяций разных видов, населяющих определенную географическую область. Экология сообщества рассматривает взаимодействия между популяциями — например, конкуренцию и хищничество. Один из способов представить эти отношения — использовать пищевую сеть , которая показывает хищников и жертв в биологическом сообществе. Рассмотрим для примера аллигатора и болотную пищевую сеть.
В этом болотном сообществе аллигатор — главный хищник . Он конкурирует с цаплей и щелкающей черепахой за еду, потому что все они разделяют закуски (сомы и беспозвоночные).Однако аллигатор также охотится на цаплю и черепаху. Утка, сом, беспозвоночные и змеи — все основные потребители . Это потому, что они травоядные и едят растения, являющиеся производителями в пищевых цепочках. Нематоды в нижней части пищевой сети служат детритофагами . Детритофаги убирают (поедают) мертвые тела на дне болота.
Экология экосистемы
Экосистема состоит из всех сообществ, живущих на одной территории, плюс абиотические факторы, которые на них влияют.Абиотические факторы могут включать соленость и климат. Основные экосистемы, которые определяются схожей географией, климатом и дикой природой, называются биомами . Примеры биомов включают пустыни, леса, саванны, тропические моря и водно-болотные угодья, подобные этому болоту.
Экология экосистемы охватывает аспекты всех живых организмов и неживых факторов и их взаимодействия. Он смотрит на такие вещи, как переработка питательных веществ в экосистеме, наличие воды и поток энергии в пищевых цепочках.Понимание живых и неживых компонентов, составляющих экосистему, особенно важно для природоохранной биологии и усилий по восстановлению среды обитания. Примером таких усилий является аллигатор из Флоридского Эверглейдс и его способность к процветанию благодаря защите своей среды обитания.
Понимание экологических взаимосвязей важно для сохранения разнообразных сред обитания Земли и видов, которые там обитают, включая человека. Наше выживание зависит от кислорода, производимого деревьями, морскими водорослями и пищей, которую дают животные и растения.Пока человечество использует природные ресурсы и зависит от природы, экология помогает обществу понять, как максимально использовать свои ресурсы, не истощая их.
Краткое содержание урока
Экологи изучают взаимодействия между организмами и живыми и неживыми компонентами, составляющими их окружающую среду. Таким образом, экология — это научное исследование взаимодействия организмов с окружающей их средой. Окружающая среда организма состоит из живых или биотических и неживых или абиотических компонентов его окружения.Экология разделена на различные уровни изучения, которые включают:
- Экология организма
- Экология населения
- Общественная экология
- Экология экосистемы
Экология организмов изучает, как организмы адаптировались к живым и неживым компонентам окружающей их среды. Адаптации могут быть морфологическими , поведенческими или физиологическими .
Экология населения изучает факторы, влияющие на плотность и распределение населения.Экологи изучают емкость среды обитания, чтобы определить, насколько хорошо вид может процветать.
Экология сообщества рассматривает взаимодействия между популяциями. В этой области экологии пищевая сеть — это способ визуализировать отношения хищник / жертва.
Экология экосистемы охватывает взаимодействия между живыми организмами и неживыми факторами в определенной области. Экология экосистемы дает важную информацию в области природоохранной биологии.
Все организмы взаимодействуют с другими организмами, которые находятся рядом с ними, и обширной областью науки, которой это стало, является экология.
Ключевые термины
Ключевые термины | Определения |
---|---|
Экология | научное исследование взаимодействий между организмами и окружающей их средой |
Экология организма | как люди взаимодействуют с окружающей средой |
Биотик | Окружающая среда, состоящая из живых компонентов |
Абиотический | Окружающая среда, состоящая из неживых компонентов |
Население | Группа особей, принадлежащих к одному виду, проживающих в одном географическом районе |
Экология населения | исследует факторы, влияющие на плотность и распределение населения |
Грузоподъемность | максимальное количество особей, которое может выдержать среда обитания |
Общественная экология | рассматривает взаимодействия между популяциями |
Пищевая сеть | показывает хищников и жертв в биологическом сообществе |
Высший хищник | Крупнейший потребитель пищевой сети |
Первичные потребители | съедает производителей |
Детритофаги | поедает мертвое вещество на дне окружающей среды |
Экосистема | состоит из всех сообществ, живущих на одной территории, а также влияющих на них абиотических факторов |
Экология экосистемы | охватывает аспекты всех живых организмов и неживых факторов и их взаимодействия |
Результаты обучения
Завершение этого урока должно дать вам возможность сделать следующее:
- Описать экологию
- Проиллюстрируйте различные виды экологии
- Определите абиотических и биотических участников экологии
Экология: определение, типы, значение и примеры
Понимание этих взаимодействий между организмами и окружающей их природой имеет решающее значение для понимания самих организмов, а также того, как формируются экосистемы.
Изучение всего этого называется экология .
Определение и важность экологии
Экология — это изучение взаимоотношений между организмами и их физическим окружением. Это включает в себя то, как организмы взаимодействуют друг с другом (жук ест траву, птица ест жуков, бобры рубят деревья, черви разлагают мертвые растения) и как организмы взаимодействуют со своей физической средой (сурикаты создают туннели в земле, рыбы живут в некоторые виды воды, растения растут навстречу солнечному свету).
Почему это так важно? Что ж, изучение экологии и экологических систем может научить нас тому, как организмы взаимодействуют друг с другом и с миром природы. Это может научить нас, почему организмы живут в определенных областях; он может научить нас, как изменения в физической среде (например, изменение климата, новые интродуцированные организмы, стихийные бедствия, вмешательство человека) повлияют на организмы и природный мир в экосистеме.
Короче говоря, экология — это исследование взаимосвязей между всем в биосфере .Он учит нас, как все организмы на Земле взаимодействуют друг с другом и с Землей вокруг них, что показывает:
- Как формируются экосистемы.
- Как и почему организмы действуют / ведут себя / распределяются именно так.
- Как мы, люди, влияем на мир вокруг нас.
Это может помочь нам понять биологию сохранения, инвазивные виды, изменение климата и многое другое.
Ключевые экологические термины, которые необходимо знать
В рамках научного изучения экологии необходимо знать несколько важных терминов:
Биотические факторы и абиотические факторы. Биотические факторы относятся к живым (или некогда живым) организмам в определенной среде. Это могут быть такие вещи, как:
- Деревья.
- Трава.
- Животные.
- Грибы.
- Бактерии.
Абиотические факторы, с другой стороны, относятся к неживым или физическим факторам окружающей среды. Это могут быть такие вещи, как:
- Солнечный свет.
- Наличие воды.
- Состав почвы.
- Температура.
- Качество воздуха.
И биотические, и абиотические факторы являются важными компонентами экологии, поскольку они могут влиять на то, какие организмы живут в определенных средах, на их распространение и на количество организмов, которые может поддерживать территория.
Биосфера. Биосфера, впервые придуманная геологом Эдуардом Зюссом, относится ко всему живому на Земле. Это включает литосферу (скала), атмосферу (воздух) и гидросферу (воду).
Население. Популяция — это группа отдельных организмов одного и того же вида, обитающих на одной общей территории. Примером популяции может быть вся рыба-клоун, обитающая на определенном коралловом рифе, все маргаритки в поле или все кишечные палочки, обнаруженные в луже воды.
Сообщество. Сообщество относится ко всем популяциям различных видов, которые живут в определенной среде или среде обитания в одной и той же области. К лесному сообществу, например, относятся все олени, деревья, пчелы, клещи, лисы, волки, лоси, белки, мох, плесень, грибы и цветы, которые существуют в этом лесу.
Экосистема. Сюда входят сообщества организмов и их физическая среда, а также биотические и абиотические факторы.
Экологическая ниша. Внутри экосистемы разные организмы будут выполнять определенную роль или работу, которая называется их «нишей». Он классифицирует каждый отдельный вид или организм в сообществе с определенной ролью, которая позволяет экосистеме (и этому единственному виду) существовать.
Это может зависеть от их роли в пищевой цепи или пищевой сети, условий, необходимых им для выживания (солнечный свет, тип воды, укрытие, питательные вещества) и необходимых взаимодействий с другими организмами (такими как паразиты или мутуализм).
Типы экологической науки и экологических исследований
Для каждого из вышеперечисленных ключевых экологических терминов вы найдете определенную подгруппу экологической науки, которая сосредоточена на изучении этого термина. «Экология» относится к общему исследованию взаимоотношений организмов и их взаимодействий друг с другом и с окружающей средой. Каждое из следующих экологических исследований рассматривает отдельные и специфические аспекты.
Молекулярная экология. Молекулярная экология — наименьший масштаб экологических исследований.Молекулярные экологи в основном сосредотачиваются на ДНК и белках, которые производят организмы, как они влияют на среду, в которой они живут, и как среда влияет на эту ДНК и производство белка. Эти экологи могут также учитывать такие факторы, как поток генов, генетический дрейф в популяциях, коэволюция и генетическое разнообразие внутри популяций.
Экология организмов. Органические экологические исследования сосредоточены на конкретных, индивидуальных организмах. Ученые будут изучать очень конкретные организмы и все их специфические взаимодействия с их физической средой и другими организмами.
Зоологи, например, экологи организмов, изучающие животных. Многие выберут один вид животных, как, например, ученые, которые изучают косаток конкретно, или некоторые могут рассмотреть группы видов, как ученые, изучающие акул в целом. Они могут изучать поведение животных, взаимодействие животных с биотическими и абиотическими факторами, а также то, как эти факторы изменяют или влияют на их поведение.
Однако это не только изучение животных. В рамках биологии организма можно изучать любой организм, включая бактерии, грибы и растения.
Экология населения. Популяционная экология — это исследование того, как биотические и абиотические факторы влияют на размер популяции, рост популяции, плотность популяции и дисперсию популяций организмов. Ученые часто изучают популяции и то, как эти особенности популяции меняются с течением времени и на них влияют изменения:
- климата.
- Атмосфера.
- Температура.
- Прочие группы населения.
Например, ученые изучали популяции оленей и волков в Йеллоустонском национальном парке после того, как волки были повторно введены в этот район.Они видели, как популяция волков увеличивалась с течением времени, а популяция оленей контролировалась (и уменьшалась) с течением времени.
Другой пример — ученые, изучающие популяцию определенных видов водорослей в коралловых рифах. Со временем численность и плотность населения многих видов в сообществах коралловых рифов резко сократилась, что многие связывают с изменением климата.
Общественная экология. Очень похожая на популяционную экологию, экология сообществ рассматривает общую структуру и организацию различных сообществ, включая как биотические, так и абиотические факторы.
Это часто приводит к построению пищевых цепочек и пищевых цепочек, связывающих различные популяции организмов друг с другом. Ученые также изучат видовое богатство, видовое разнообразие и различные виды взаимодействия, и эти категории помогут определить экологическую нишу каждого вида в сообществе.
Экологические исследования сообщества могут также изучить, как изменения в окружающей среде и других видах влияют на структуру сообщества, включая инвазивные виды, экологические сукцессионные события, стихийные бедствия, изменение климата и многое другое.
Экология экосистемы. Как вы могли заметить, каждый из этих подмножеств экологии становится шире с каждым из них. Экология экосистемы рассматривает самый широкий и самый широкий масштаб взаимодействий между сообществами, популяциями и видами в их экосистеме.
Часто ученые исследуют сложные циклы и системы и то, как они влияют на сообщества и популяции. Например, экологическое исследование экосистемы может изучить:
- Круговорот питательных веществ углерода и углекислого газа.
- Азотный цикл.
- Круговорот воды.
- Погодные модели.
Эти исследования и практики применяются во всем мире от Соединенных Штатов до Канады, от всей Северной Америки до Азии и т. Д.
Экология человека. Вы также могли заметить, что «изменение климата» упоминалось довольно часто. Это потому, что человеческая деятельность и наше влияние на Землю и экосистемы внутри нее во многом связаны с нашим влиянием на климат и изменение климата.
Существует подмножество экологии, называемое «экологией человека», которое более подробно рассматривает то, как люди и деятельность человека, в частности, влияют на экосистемы, сообщества и население вокруг нас. Это могло быть через:
- Наше землепользование.
- Использование природных ресурсов.
- Вырубка леса.
- Сжигание ископаемого топлива.
- Интродукция инвазионных видов.
Человеческие экологические исследования могут также относиться к изучению того, как люди эволюционировали, как эволюционировало человеческое поведение и как эти две вещи влияют и на них влияет наша среда.
Статья по экологии:
Сфера экологии | Биология для майоров II
Определить область экологии
Экология — это исследование взаимодействия живых организмов с окружающей их средой. Одна из основных целей экологии — понять распределение и численность живых существ в физической среде. Достижение этой цели требует интеграции научных дисциплин внутри и вне биологии, таких как биохимия, физиология, эволюция, биоразнообразие, молекулярная биология, геология и климатология.Некоторые экологические исследования также применяют аспекты химии и физики и часто используют математические модели.
Изменение климата может изменить место обитания организмов, что иногда может напрямую влиять на здоровье человека. Посмотрите видео PBS «Ощущение последствий изменения климата», в котором исследователи обнаруживают патогенный организм, живущий далеко за пределами своего нормального диапазона.
Цели обучения
- Определите науку об экологии
- Определите экологию и четыре уровня экологических исследований
- Определить общие отрасли экологии
Что такое экология?
Экология — это изучение взаимодействия живых существ с окружающей их средой.Экологи задают вопросы на четырех уровнях биологической организации — на уровне организма, популяции, сообщества и экосистемы. На уровне организмов экологи изучают отдельные организмы и то, как они взаимодействуют с окружающей средой. На уровне популяции и сообщества экологи изучают, соответственно, то, как популяция организмов изменяется с течением времени, и способы, которыми эта популяция взаимодействует с другими видами в сообществе. Экологи, изучающие экосистему, исследуют живые виды (биотические компоненты) экосистемы, а также неживые части (абиотические компоненты), такие как воздух, вода и почва, окружающей среды.
Экология
Рис. 1. Этот ландшафтный эколог выпускает черноногого хорька в его естественную среду обитания в рамках исследования. (Источник: USFWS Mountain Prairie Region, NPS)
Карьера в области экологии вносит свой вклад во многие аспекты человеческого общества. Понимание экологических проблем может помочь обществу удовлетворить основные потребности человека в пище, жилье и медицинском обслуживании. Экологи могут проводить свои исследования в лаборатории и на открытом воздухе в естественной среде. Эти природные условия могут быть такими же близкими к дому, как ручей, протекающим через ваш кампус, или так далеко, как гидротермальные источники на дне Тихого океана.Экологи управляют природными ресурсами, такими как популяции белохвостого оленя ( Odocoileus virginianus ) для охоты или лесоматериалы из осины ( Populus spp.) Для производства бумаги. Экологи также работают педагогами, которые обучают детей и взрослых в различных учреждениях, включая университеты, средние школы, музеи и природные центры. Экологи могут также работать на консультативных должностях, помогая местным, государственным и федеральным властям в разработке экологически безопасных законов, или они могут сами разрабатывать эту политику и законодательство.Чтобы стать экологом, требуется степень бакалавра, обычно в области естественных наук. За бакалавриатом часто следует специализированная подготовка или ученая степень, в зависимости от выбранной области экологии. Экологи также должны иметь обширный опыт в области физических наук, а также прочный фундамент в области математики и статистики.
Посетите этот сайт, чтобы увидеть, как Стивен Уинг, морской эколог из Университета Отаго, обсудит роль эколога и типы проблем, которые исследуют экологи.Уровни экологических исследований
Когда изучается такая дисциплина, как биология, часто бывает полезно разделить ее на более мелкие связанные области. Например, клеточные биологи, интересующиеся передачей сигналов клетками, должны понимать химию сигнальных молекул (которые обычно являются белками), а также результат передачи сигналов клеток. Экологи, интересующиеся факторами, влияющими на выживание исчезающих видов, могут использовать математические модели, чтобы предсказать, как текущие усилия по сохранению влияют на исчезающие организмы.Чтобы разработать надежный набор вариантов управления, биологу-экологу необходимо собрать точные данные, включая текущий размер популяции, факторы, влияющие на воспроизводство (например, физиологию и поведение), требования к среде обитания (например, растения и почвы) и потенциальное влияние человека на находящихся под угрозой исчезновения. население и среда его обитания (которые могут быть получены в результате исследований в области социологии и городской экологии). В рамках экологической дисциплины исследователи работают на четырех конкретных уровнях, иногда дискретно, а иногда частично совпадающих: организм, популяция, сообщество и экосистема (рис. 2).
Рисунок 2. Экологи изучают на нескольких биологических уровнях организации. (кредит «организмы»: модификация работы «Crystl» / Flickr; кредит «экосистемы»: модификация работы Тома Карлайла, штаб-квартира Службы охраны рыбных ресурсов и дикой природы США; кредит «биосфера»: НАСА)
Экология организма
Исследователи, изучающие экологию на уровне организма, заинтересованы в адаптациях, которые позволяют людям жить в определенных средах обитания. Эти адаптации могут быть морфологическими, физиологическими и поведенческими.Например, голубая бабочка Карнера ( Lycaeides melissa samuelis ) — редкая бабочка, которая обитает только на открытых участках с небольшим количеством деревьев или кустарников, таких как сосновые пустоши и дубовые саванны. Он считается специалистом, потому что самки преимущественно откладывают яйца (то есть откладывают яйца) на диком люпине (рис. 3). Эта предпочтительная адаптация означает, что голубая бабочка Карнера в значительной степени зависит от присутствия диких растений люпина для ее дальнейшего выживания.
Рис. 3. (a) Голубая бабочка Карнера ( Lycaeides melissa samuelis ).(b) Дикий люпин ( Lupinus perennis ) является растением-хозяином для голубой бабочки Карнера (кредит а: модификация работы J&K Hollingsworth, USFWS; кредит b: Джоэл Трик, USFWS)
После вылупления личинки гусеницы выходят и проводят от четырех до шести недель, питаясь исключительно диким люпином. Гусеницы окукливаются (претерпевают метаморфоз) и становятся бабочками примерно через четыре недели. Взрослые бабочки питаются нектаром цветов дикого люпина и других видов растений.Исследователь, заинтересованный в изучении голубых бабочек Карнера на уровне организма, может не только задавать вопросы о кладке яиц, но и задавать вопросы о предпочтительной температуре бабочек (физиологический вопрос) или о поведении гусениц, когда они находятся на разных личиночных стадиях ( поведенческий вопрос).
Экология населения
Популяция — это группа скрещивающихся организмов, которые являются членами одного и того же вида, живущими на одной территории в одно и то же время.(Организмы, которые являются членами одного и того же вида, называются conspecifics ). Популяция частично идентифицируется по месту проживания, а ареал ее проживания может иметь естественные или искусственные границы: естественными границами могут быть реки, горы и т. Д. или пустыни, в то время как примеры искусственных границ включают скошенную траву, искусственные сооружения или дороги. Изучение популяционной экологии фокусируется на количестве особей в районе и на том, как и почему размер популяции меняется с течением времени. Экологи-популяционеры особенно заинтересованы в подсчете, например, голубой бабочки Карнера, потому что она классифицируется как находящаяся под угрозой исчезновения в федеральном масштабе.Однако на распространение и плотность этого вида сильно влияет распространение и численность дикого люпина. Исследователи могут задавать вопросы о факторах, ведущих к сокращению численности дикого люпина, и о том, как они влияют на голубых бабочек Карнера. Например, экологам известно, что дикий люпин процветает на открытых участках, где деревья и кустарники практически отсутствуют. В естественных условиях периодические лесные пожары регулярно уничтожают деревья и кустарники, помогая поддерживать открытые территории, необходимые для дикого люпина.Математические модели можно использовать, чтобы понять, как подавление лесных пожаров людьми привело к упадку этого важного растения для голубой бабочки Карнера.
Общественная экология
Биологическое сообщество состоит из различных видов в пределах области, обычно трехмерного пространства, и взаимодействий внутри этих видов и между ними. Экологов сообщества интересуют процессы, управляющие этими взаимодействиями, и их последствия. Вопросы о взаимодействии сородичей часто фокусируются на конкуренции между представителями одного и того же вида за ограниченный ресурс.Экологи также изучают взаимодействия между различными видами; представители разных видов называются гетероспецифическими . Примеры гетероспецифических взаимодействий включают хищничество, паразитизм, травоядность, конкуренцию и опыление. Эти взаимодействия могут оказывать регулирующее воздействие на размеры популяций и влиять на экологические и эволюционные процессы, влияющие на разнообразие.
Например, личинки голубой бабочки Карнера образуют мутуалистические отношения с муравьями. Мутуализм — это форма долгосрочных отношений, которые развиваются одновременно между двумя видами и от которых выигрывает каждый вид.Чтобы мутуализм существовал между отдельными организмами, каждый вид должен получать некоторую выгоду от другого как следствие взаимоотношений. Исследователи показали, что вероятность выживания увеличивается, когда за личинками голубой бабочки Карнера (гусеницами) ухаживают муравьи. Это может быть связано с тем, что личинки проводят меньше времени на каждой стадии жизни, когда за ними ухаживают муравьи, что дает им преимущество. Между тем личинки голубой бабочки Карнера выделяют богатое углеводами вещество, которое является важным источником энергии для муравьев.И синие личинки Карнера, и муравьи выигрывают от взаимодействия.
Экология экосистемы
Экология экосистемы является продолжением экологии организмов, популяций и сообществ. Экосистема состоит из биотических компонентов (живых существ) в области, а также абиотических компонентов (неживых) этой области. Некоторые из абиотических компонентов включают воздух, воду и почву. Экосистемные биологи задают вопросы о том, как хранятся питательные вещества и энергия и как они перемещаются между организмами и окружающей атмосферой, почвой и водой.
Голубые бабочки Карнера и дикий люпин обитают в бесплодной среде обитания дубов и сосен. Эта среда обитания характеризуется естественными нарушениями и бедными питательными веществами почвами с низким содержанием азота. Доступность питательных веществ — важный фактор в распределении растений, обитающих в этой среде обитания. Исследователи, интересующиеся экологией экосистемы, могут задавать вопросы о важности ограниченных ресурсов и перемещении ресурсов, таких как питательные вещества, через биотические и абиотические части экосистемы.
Посмотрите это видео, чтобы еще раз познакомиться с экологией:
Разделение экологического исследования
Экология также может быть классифицирована на основе:
- основные виды исследуемых организмов (например, экология животных, экология растений, экология насекомых)
- биомы, в основном изученные (например, экология лесов, экология пастбищ, экология пустынь, бентическая экология, морская экология, городская экология)
- географический или климатический район (e.грамм. арктическая экология, тропическая экология)
- рассматриваемый пространственный масштаб (например, макроэкология, ландшафтная экология)
- философский подход (например, системная экология, основанная на целостном подходе)
- используемые методы (например, молекулярная экология)
Отрасли экологии
Экологию можно разделить на множество дисциплин, используя различные критерии. Многие из этих областей пересекаются, дополняют и информируют друг друга, и некоторые из этих дисциплин существуют изолированно.Например, методы молекулярной экологии могут использоваться для изучения населения, а все виды данных моделируются и анализируются с использованием методов количественной экологии. К специализированным отраслям экологии, среди прочего, относятся:
- прикладная экология, практика использования экологических принципов и понимания для решения реальных мировых проблем (включая агроэкологию и природоохранную биологию)
- биогеохимия, влияние биоты на глобальную химию, а также циклы вещества и энергии, которые переносят химические компоненты Земли во времени и пространстве
- биогеография, изучение географического распространения видов
- экология сохранения, изучающая, как снизить риск исчезновения видов
- экологическая сукцессия, которая фокусируется на понимании направленного изменения растительности
- эволюционная экология или экоэволюция, которая рассматривает эволюционные изменения в контексте популяций и сообществ, в которых существуют организмы
- функциональная экология, изучение ролей или функций, которые определенные виды (или их группы) играют в экосистеме
- глобальная экология, которая изучает экологические явления в максимально возможном масштабе, решая макроэкологические вопросы
- морская экология и водная экология, где доминирующей экологической средой является вода
- микробная экология, экология микроорганизмов
- палеоэкология, которая пытается понять отношения между видами в ископаемых комплексах
- экология восстановления, которая пытается понять экологическую основу, необходимую для восстановления нарушенных или поврежденных экосистем
- Экология почв, экология педосферы
- Экология города, изучение экосистем в городах
Междисциплинарные области
Экология также играет важную роль во многих междисциплинарных областях:
- экологический дизайн и экологическая инженерия
- экологическая экономика
- праздничная экология
- Экология человека и экологическая антропология
- социальная экология, экологическое здоровье и экологическая психология
Экология также вдохновила (и дала свое название) другим небиологическим дисциплинам, таким как
- промышленная экология
- медиаэкология
- Экология программного обеспечения и информационная экология
Наконец, экология используется для описания нескольких философий или идеологий, таких как
- глубокая экология
- социальная экология
Ответьте на вопросы ниже, чтобы увидеть, насколько хорошо вы понимаете темы, затронутые в предыдущем разделе.В этой короткой викторине , а не засчитываются в вашу оценку в классе, и вы можете пересдавать ее неограниченное количество раз.
Используйте этот тест, чтобы проверить свое понимание и решить, следует ли (1) изучить предыдущий раздел дальше или (2) перейти к следующему разделу.
Экология — обзор | Темы ScienceDirect
Экспериментальные исследования
На протяжении большей части своей истории изучение экологии было тесно связано с изучением естествознания, в ходе которого проводились подробные полевые наблюдения, часто в течение длительных периодов времени, для описания того, что происходило в природе. .Ключевое слово — описать, и в некотором смысле естественная история похожа на репортаж; исследователь проводит наблюдения, определяет, какие переменные стоит количественно оценить, собирает данные и составляет историю на основе информации. Когда такие исследования детализированы должным образом, «история» верна. Чего не хватает даже в хороших исследованиях естествознания, так это четких объяснений того, «как» и «почему». Короче говоря, лежащие в основе механизмы, приводящие к зачастую опрятной истории, в лучшем случае являются умозрительными. Развитие аналитических технологий, несомненно, внесло большой вклад в использование экспериментов в экологии, но основные принципы просты.На основе полевых наблюдений исследователь задает вопрос, формулирует вопрос в виде гипотезы, определяет прогнозы, основанные на гипотезе, и ставит эксперименты для проверки прогнозов. Эксперименты разработаны специально для статистической проверки, и неудача многих экспериментов стала результатом несоблюдения правильного статистического плана. Хотя многие экологи сопротивлялись экспериментальному подходу в конце 1960-х — начале 1970-х годов, элегантные эксперименты, разработанные доктором М.Генри Уилбур и другие исследователи, исследовавшие основные механизмы структурирования временных сообществ прудов с использованием личинок земноводных и водных насекомых, изменили это положение. С тех пор экспериментальные исследования были направлены на понимание почти всех аспектов сообществ водных и наземных амфибий и рептилий. То, что начиналось как относительно простые эксперименты в резервуарах для крупного рогатого скота (моделирование небольших водоемов), в которых количество особей личинок земноводных и их хищников-конкурентов могло быть введено во вложенный статистический план, превратилось в крупномасштабные полевые эксперименты с использованием вольеров в прудах или на открытом воздухе. дно пустыни воздействует как на биотические, так и на абиотические факторы.
В естественных водоемах неизвестное количество переменных влияет на выживаемость личинок, а поскольку естественные водоемы неоднородны по структуре, существуют градиенты среды обитания, которые также вносят изменения. Искусственные водоемы могут быть спроектированы так, чтобы минимизировать или исключить влияние неизмеряемых переменных, засеянные заранее определенной плотностью потенциальных конкурентов и хищников и настроены в соответствующих статистических схемах. Они особенно актуальны для исследований сообществ личинок земноводных, поскольку смертность земноводных в основном происходит на личиночной стадии, и смертность может зависеть от плотности, независимо от плотности или сочетания того и другого.Например, высыхание прудов перед метаморфозом не зависит от плотности, тогда как эффект конкуренции и / или хищничества в прудах с длинными гидропериодами (период времени, в течение которого пруд удерживает воду) обычно зависит от плотности. Более того, размер и время до метаморфоза влияют на приспособленность земноводных, потому что в конечном итоге они влияют на размер тела взрослой особи.
Ранние эксперименты изучали влияние конкуренции и хищничества на выживаемость, продолжительность личиночного периода и размер при метаморфозе у шести видов земноводных.Конкуренция между личинками трех видов Ambystoma была очевидна; каждый вид выживает лучше, метаморфизируется быстрее и достигает больших размеров при метаморфозе в отсутствие двух других видов саламандр. Дополнительные эксперименты выявили более сложные взаимодействия, когда был добавлен хищник ( A. tigrinum ) и когда для этого хищника была добавлена альтернативная жертва ( Lithobates sylvaticus головастиков). В отсутствие альтернативной добычи хищник составлял конкуренцию другой Ambystoma .Однако в присутствии головастиков L. sylvatica A. tigrinum питались личинками лягушки, быстро росли и стали хищниками других видов Ambystoma . В другом исследовании повышенная плотность хищной саламандры Notophthalmus viridescens в искусственных прудах снижала выживаемость серой квакши, Hyla versicolor , но выжившие личинки лягушки были крупнее при метаморфозе, потому что хищничество уменьшало плотность личинок и было доступно больше ресурсов. для каждого человека.В присутствии конкурента, Pseudacris crucifer , размер при метаморфозе был уменьшен в H. versicolor . Эти и многие другие исследования демонстрируют, что конкуренция и хищничество могут иметь большое влияние на приспособленность личинок амфибий (например, конкуренция может отрицательно влиять на размер тела при метаморфозе). Самки, которые превращаются в маленькие размеры, будут иметь меньший размер кладки. Конкуренция также может увеличить время метаморфоза, что увеличивает вероятность того, что пруд высохнет до метаморфоза (выбор, независимый от плотности).Хищничество может снизить плотность, что приведет к более низкой смертности, зависящей от плотности. Относительно меньшее количество выживших метаморфов выигрывает, потому что у них больше еды и они превращаются в большие размеры.
Экспериментальные исследования, связанные с манипулированием естественными сообществами, по замыслу намного сложнее. Тем не менее, несколько крупномасштабных экспериментов с использованием вольеров в естественной среде обитания дали результаты, аналогичные экспериментам с искусственным прудом. Личинка Ambystoma opacum при высокой плотности росла медленнее, метаморфизировалась при меньшем размере тела и имела более низкую выживаемость, чем те, которые были заключены в более низкую плотность.Более медленный рост в вольерах с высокой плотностью населения также увеличивал вероятность гибели всех личинок из-за высыхания пруда. Внутривидовая конкуренция в этом случае зависела от гидропериода через его влияние на плотность личинок. Интенсивность конкуренции также увеличивает риск нападения хищников, потому что личинки берут на себя больший риск, чтобы получить ресурсы, когда конкуренция выше. Влияние плотности на размер при метаморфозе выразилось в измеримом воздействии на взрослых особей. Самки, полученные от личинок, которые испытали низкую плотность, были крупнее, когда они вернулись к размножению, чем те, что были выращены с высокой плотностью, и для одной когорты имели большие размеры кладки.
Североамериканские лопатоногие жабы ( Spea ) представляют собой прекрасный пример системы, в которой экспериментальные манипуляции могут решать важные экологические вопросы. Лопатоноги стремительно размножаются, когда летние дожди заполняют временные водоемы на засушливом юго-западе. У двух видов, Spea bombifrons и S. multiplicata (рис. 12.7), головастики выходят из яиц как типичные всеядные головастики, питающиеся в основном детритом. Однако, если в прудах обитают сказочные креветки (Anostracoda), некоторые личинки изменяются морфологически, развивая укороченный кишечник, утолщенный клюв, уменьшенные сосочки и губные зубы, и становятся плотоядными.Эти плотоядные фенотипы лучше всего развиваются в эфемерных водоемах с высокой плотностью фейри-креветок, а их повышенная скорость роста сокращает время до метаморфоза, позволяя им выбраться из водоемов до того, как они высохнут. Серия связанных экспериментов, проведенных доктором Дэвидом Пфеннигом и его сотрудниками, прояснила не только механику перехода от всеядных головастиков к хищным, но и некоторые из основных генетических факторов системы. В дополнение к тому, что каждый вид обладает наследственной способностью производить хищных головастиков, оба вида встречаются вместе в некоторых прудах, что создает основу для интенсивной конкуренции между ними.Когда два вида встречаются вместе, меньшая доля S. multiplicata проявляет плотоядный фенотип, хотя S. multiplicata более многочисленны в прудах, чем S. bombifrons . Это говорит о том, что S. bombifrons эффективно снижает продуктивность плотоядных животных на S. multiplicata . Когда таполов обоих видов выращивали в смешанных экспериментальных аквариумах и кормили сказочными креветками, у S. multiplicata было меньше плотоядных, чем ожидалось случайно, тогда как у S .bombifrons произвел больше, что указывает на то, что каждый вид по-разному реагирует не только на продуктивность плотоядных, но и в противоположных направлениях. S. bombifrons оказывает отрицательное влияние на способность S. multiplicata производить плотоядных животных, тогда как S. multiplicata оказывает положительное влияние на способность S. bombifrons производить плотоядных животных.
Рисунок 12.7. Две лопатоногие жабы, которые могут производить хищных головастиков в ответ на присутствие сказочной креветки.Слева: Spea multiplicata ; справа, S. bombifrons .
Дополнительные эксперименты показали, что смещение признаков, сдвиг в пропорции продуцируемых плотоядных фенотипов, произошло у S. multiplicata в ответ на сосуществование с S. bombifrons в полевых условиях (рис. 12.8). Кроме того, предыдущие эксперименты по кормлению показывают, что фенотипическая пластичность также существует, в которой S. multiplicata усиливает образование морфов плотоядных животных у S.bombifrons и S. bombifrons подавляет продукцию плотоядных у S. multiplicata (рис. 12.8). Почему в результате фенотипической пластичности может происходить как смещение характера, так и факультативный ответ? Во-первых, из экспериментов ясно, что фенотипы плотоядных животных возникают у обоих видов в отсутствие другого только в ответ на креветок-фей, и что способность производить плотоядных животных является наследственной. Во-вторых, когда они встречаются вместе, один ( S. multiplicata ) производит в основном всеядных животных, хотя способен производить плотоядных.Это компенсирует использование ресурсов, так что оба вида могут достичь метаморфозы; S. bombifrons личинок питаются сказочными креветками, а личинок S. bombifrons питаются детритом. Личинки S. bombifrons являются лучшими конкурентами сказочных креветок. Изменение характера (сокращение производства морфов плотоядных) в S. multiplicata является смещением характера, эволюционной реакцией, и система удовлетворяет всем критериям гипотезы смещения характера. Тем не менее, фенотипическая пластичность приводит к немедленным сдвигам в производстве личинок морфов у обоих видов, когда они находятся вместе (факультативный ответ).Эти сдвиги, вероятно, опосредованы проксимальными сигналами (рис. 12.9). Признаки могут быть химическими сигналами, специфичными для каждого вида, или сигналами, связанными с быстро меняющейся плотностью креветок-фей. Поскольку S. bombifrons является лучшим конкурентом сказочных креветок, они быстро уменьшили бы плотность сказочных креветок, а S. multiplicata может обнаружить это изменение плотности и отреагировать, не создавая морфы плотоядных. Фактически, это приводит к разделению ресурсов: S. multiplicata, питаются детритом, а S.bombifrons питаются сказочными креветками, когда они встречаются в одних и тех же прудах.
Рисунок 12.8. Смена персонажа у двух видов Spea . На верхней панели S. multiplicata отвечает на присутствие S. bombifrons , производя меньшее количество фенотипов плотоядных, что указывает на то, что произошло смещение признаков. На нижней панели производство плотоядных животных с помощью S. bombifrons факультативно усилено присутствием S. multiplicata и продуктивностью плотоядных животных с помощью S.multiplicata факультативно подавляется присутствием S. bombifrons .
По материалам Pfennig and Murphy, 2000.Рисунок 12.9. Альтернативные механизмы, влияющие на образование морфов плотоядных по сравнению с всеядными в Spea multiplicata в ответ на присутствие S. bombifrons . Головастики, которые поедают сказочных креветок, имеют вероятность рождения плотоядных животных с вероятностью p и вероятность рождения всеядных животных с вероятностью 1- p (морфинг по умолчанию). S. bombifrons модифицирует морфологический переключатель в S. multiplicata путем смещения признака (A) или фенотипической пластичности (B). В (A) головастики S. multiplicata имеют фиксированный ответ на S. bombifrons , но реакция различается в тех областях, где они не встречаются вместе (аллопатрические, P все) и где они встречаются вместе ( симпатры, P сим). Фенотипическая пластичность является результатом способности S. multiplicata влиять на S.bombifrons в его реакции на химические сигналы креветок (например, конкуренция за вмешательство) или способность обнаруживать химические сигналы креветок (B. ii., эксплуатационная конкуренция).
По материалам Pfennig and Murphy, 2000.Экологи — обзор | Темы ScienceDirect
Вложенная иерархия как принцип организации
Экологи попытались организовать взаимодействие организмов с окружающей средой, используя различные принципы организации. Один из самых популярных опирается на иерархическую модель и уровни организации (рис.5.28). Хотя эти категории представляют ценность для сообщения о том, как организмы взаимодействуют с окружающей средой, категории быстро распадаются, когда мы пытаемся понять, как на самом деле функционируют эти модели и процессы.
Рисунок 5.28. Уровни организации. (Источник: Raven, Peter H., Hassenzahl, David M., Hager, Mary Catherine, Gift, Nancy Y., Environment, 9th Edition (page 42), Wiley, Kindle Edition.)
Начиная с индивидуального уровня, физиология организма определяет экологические пределы развития и воспроизводства в окружающей среде.Например, физиология рыб ограничивает температурные предпочтения воды. Взаимодействующие особи внутри вида образуют популяцию. Контроль над популяциями включает рождение, смерть и миграцию. Изучение того, как люди и их популяции взаимодействуют с окружающей средой, часто называют аутэкологией и определяют «нижние уровни» экологической иерархии.
В отличие от аутэкологии, термин «синекология» относится к изучению взаимодействующих видов в окружающей среде, включая то, как виды соревнуются за ресурсы, или трофические паттерны травоядности и хищничества.Эти типы анализов включают экологию сообщества и экологию экосистемы. Как мы оценим ниже, эти анализы предполагают некую шкалу, часто для удобства эколога. Например, лесной эколог может взглянуть на группу деревьев, участок или лесной массив, или эколог ручья может оценить участок, набор участков или часть реки. В более крупных масштабах мы могли бы начать подход к ландшафтной экологии, который может раздвинуть границы этого термина, например, включив анализ многих рек, озер или целого леса с использованием новых инструментов, таких как дистанционное зондирование с использованием спутниковых изображений.
Наконец, поскольку мы разработали более глубокое понимание процессов на земном шаре, вся биосфера может представлять интерес. Хотя термин «экология биосферы» используется нечасто, многие экологи работают в этом масштабе, особенно когда в центре внимания исследования находится изменение климата.
Мы использовали слово «среда» без определения; этот термин связан с обычным использованием слова «все, что нас окружает». Экологи используют это слово с большей точностью, когда окружающая среда включает физические и химические факторы, которые называются абиотическими факторами, и взаимодействующие организмы или биотические факторы.Сочетание биотических и абиотических факторов — это то, что экологи пытаются оценить, чтобы лучше понять, как функционируют люди, популяции, сообщества, экосистемы, ландшафты и биосфера.
Без сомнения, это вызов, но, как мы узнали в прошлом веке, устойчивость нашей планеты зависит от нашего понимания и эффективного управления этими системами.