Этапы развития экологии как науки. Лекция № 1

1.

Лекция № 1
Этапы развития экологии
как науки

2.

План
1. История развития экологических
знаний.
2. Законы и правила экологии.
3. Основы общей и прикладной экологии,
принципы рационального
природопользования и охраны природы.

3.

1 этап.
Зарождение и становление экологии
как науки
До 60-х г.г. XIX века
На этом этапе накапливались данные о
взаимосвязи организмов со средой их
обитания, делались первые научные
обобщения.

4.

С первых шагов своего развития человек
неразрывно связан с природой.
Представления
древнего
человека
об окружающей среде не носили
научного характера и не были
осознанными, но с течением времени
они послужили источником накопления
экологических знаний.
Уже в самых древних из известных нам
письменных источниках не только
упоминаются
различные
названия
животных и растений, но сообщаются
некоторые сведения об их образе жизни.

5.

Аристотель (384-322 до н.э.)
В «Истории животных»
различал водных и
сухопутных животных,
плавающих, летающих,
ползающих.
Интересовали такие
вопросы, как
приуроченность
организмов
к местообитаниям,
одиночная или стайная
жизнь, различия питании
и т. д.

6.

Вопросы строения и жизни
организмов рассматривались
в трудах таких античных
мыслителей и философов, как
Теофраст (372–287 гг. до н.э.)
«История растений»
Плиний Старший 923-79 н.э.)
«Естественная история»

7.

Удивительные открытия, которые
принесли с собой путешествия
в отдаленные страны и великие
географические
открытия
эпохи
Возрождения, послужили толчком
для развития биологии.
Описание животных сопровождалось
сведениями
об их поведении,
повадках, местах обитания.

8.

Роберт Бойль (1627-1691)
Первым осуществил
экологический
эксперимент
Изучал
влияние
низкого атмосферного
давления
на
различных животных

9.

Карл Линней (1707-1778 гг.)
«Экономия природы»
«Общественное устройство
природы».
Под «Экономией» Линней
понимал взаимные
отношения всех
естественных тел.
Сравнивал природу
с человеческой общиной,
живущих по
определенным законам.

10.

Важные наблюдения, оказавшие влияния
на развитие экологии, были выполнены
учеными Российской академии наук в ходе
экспедиционных исследований, проводимых
со второй половины 18 века.:
Степан Петрович Крашенинников (17131755) – «Описание земли Камчатки»,
Иван Иванович Лепёхин (1740-1802) –
«Дневные записки путешествия доктора и
Академии наук адьюнкта Ивана Лепехина по
разным
провинциям
Российского
государства»
Петр Симон Паллас (1741-1811) –
«Описание животных российско-азиатских».

11.

Жан Батист Ламарк (1744-1829)
Автор первого
эволюционного учения.
Считал, что важнейшей
причиной
приспособительных
изменений организмов,
эволюции растений и
животных является
влияние внешних условий
среды.

12.

Карл Францевич Рулье
(1814-1858)
Профессор Московского
университета.
В своих трудах и
публичных лекциях
настоятельно подчеркивал
необходимость изучения
эволюции живых
организмов и объяснения
жизни, развития и строения
животных в зависимости от
изменений их среды.

13.

2 этап.
Оформление экологии
в самостоятельную отрасль знаний
60-е гг. XIX в. – 50-е гг. XX в.

14.

Чарльз Дарвин (1809-1882)
Основатель учения
об эволюции
органического мира.
Вывод Ч. Дарвина
о существующей
в природе постоянной
борьбе за
существование
принадлежит к числу
центральных проблем
экологии.

15.

Эрнст Геккель (1834-1919)
Предложил термин «экология».
Дал определение науки «экологии».
Экология - познание экономики
природы,
одновременное
исследование
всех
взаимоотношений
живого
с
органическими и неорганическими
компонентами
среды,
включая
непременно неантогонические и
антогонические взаимоотношения
животных
и
растений
контактирующих друг с другом.
Одним словом, экология – это наука,
изучающая
все
сложные
взаимосвязи и взаимоотношения в
природе,
рассматриваемые
Дарвином как условия борьбы за
существование».

16.

В XX В. БОЛЬШОЙ ВКЛАД
В РАЗВИТИЕ ЭКОЛОГИИ ВНЕСЛИ
ТАКИЕ ВСЕМИРНО ИЗВЕСТНЫЕ
УЧЕНЫЕ, КАК
Климент Аркадьевич Тимирязев
(1843-1920)
Василий Васильевич Докучаев
(1846-1903)
Владимир Николаевич Сукачев
(1880-1967)

17.

Владимир Иванович Вернадский
(1863-1945)
Создавал учение о биосфере.
Показал, какую огромную
роль
играют
живые
организмы в геохимических
процессах на нашей планете.
Приходит к выводу, что
биосфера тесно связана
с деятельностью человека;
от
этой
деятельности
зависит
сохранность
равновесия
состава
биосферы.
Вводит новое понятие –
ноосфера, что означает
«мыслящая
оболочка»,
т .е. сфера разума.

18.

3 этап.
Превращение экологии
в комплексную науку, включающую
в себя науки об охране природной
и окружающей человека среды
50-е гг. XX в. – до настоящего
времени

19.

Прогрессирующее
загрязнение
окружающей среды и резкое усиление
воздействия человека на природу.
Осознание роли экологических знаний.
Понимание
того, что деятельность
человека
угрожает
самому
существованию человечества.
Экология
становится
теоретической
основой
для
рационального
использования природных ресурсов.

20.

Методы исследования в экологии
Натуральные наблюдения
Эксперименты в естественных
условиях
Лабораторные опыты
Математический анализ
(моделирование)

21.

В период своего возникновения
экология была составной частью
биологии.
Современная
экология
тесно
переплетается
с
целым
рядом
смежных наук (биология, география,
геология, физика, химия, генетика,
математика, медицина, агрономия,
архитектура и т.д.).

22.

2. Законы и правила экологии
Установлено около 250 законов экологии, рассмотрим
основные из них (Реймерс, 1994 г.)
Законы Коммонера
Первый закон. Все связано со всем.
Второй закон. Все должно куда-то
деваться.
Третий закон. Природа «знает» лучше.
Четвертый закон. Ничто не дается даром.

23.

Закон незаменимости биосферы
биосфера – это единственная система,
обеспечивающая устойчивость среды
обитания при любых возникающих
возмущениях.
Нет никаких оснований надеяться на
построение искусственных сообществ,
обеспечивающих
стабилизацию
окружающей среды в той же степени, что
и естественные сообщества.

24.

Закон биогенной миграции атомов
(В. И. Вернадский)
миграция
химических
элементов
земной
поверхности и в биосфере в целом осуществляется
при непосредственном участии живого вещества –
биогенная миграция.
Закон физико-химического
единства живого вещества
общебиосферный закон – живое вещество
физико-химически
едино;
при
всей
разнокачественности живых организмов они
настолько физико-химически сходны, что
вредное для одних не безразлично для других
(например, загрязнители).

25.

Закон однонаправленности потока
энергии
энергия, получаемая сообществом и усваиваемая
продуцентами, рассеивается или вместе с их
биомассой передается консументам, а затем
редуцентам с наделением потока на каждом
трофическом уровне; поскольку в обратный поток
(от редуцентов к продуцентам) поступает
ничтожное количество изначально вовлеченной
энергии (максимум 0,35 %), говорить «о
круговороте энергии» нельзя; существует лишь
круговорот веществ, поддерживаемый потоком
энергии.

26.

Закон (правило) 10 процентов
Р. Линдемана
среднемаксимальный переход с одного трофического
уровня экологической пирамиды на другой 10 % энергии
(или вещества в энергетическом выражении), как
правило, не ведет к неблагоприятным последствиям для
экосистемы и теряющего энергию трофического уровня
Закон ограничивающего фактора
(закон минимума Ю. Либуха)
наиболее значим тот фактор, который больше всего
отклоняется от оптимальных для организма значений;
от него зависит в данный момент выживание особей;
веществом, присутствующим в минимуме, управляется
рост.

27.

Закон (принцип) исключения
Гаузе:
два вида не могут существовать в одной и
той же местности, если их экологические
потребности идентичны, т. е. если они
занимают одну и ту же экологическую
нишу.
Закон оптимума:
любой экологический фактор имеет
определенные пределы положительного
влияния на живые организмы.

28.

Закон толерантности В. Шелфорда
лимитирующим
фактором
процветания
организма (вида) может быть как минимум, так
и максимум экологического воздействия,
диапазон между которыми определяет величину
выносливости (толерантности) организма к
данному фактору.
Принцип Реди
живое происходит только от живого, между
живым и неживым веществом существует
непроходимая граница, хотя и имеется
постоянное взаимодействие.

29.

Закон единства «организм-среда»
жизнь развивается в результате постоянного
обмена веществом и информацией на базе
потока энергии в совокупном единстве среды
и населяющих ее организмов.
Закон обратимости биосферы
(Дансеро)
Биосфера после прекращения воздействия
на
её
компоненты
антропогенных
факторов
обязательно
стремится
восстановить свое прежнее состояние, то
есть сохранить (восстановить) свое
экологическое равновесие и устойчивость.

30.

Закон необратимости эволюции
(Л. Долло)
организм (популяция, вид) не может
вернуться к прежнему состоянию, уже
осуществленному в ряду его предков, даже
вернувшись в среду их обитания.
Закон минимума видов (Ремане)
Минимум морских и пресноводных видов
животных наблюдается в солоноватой
(близкой к пресной воде) зоне (при
солености 5-8 промиле).

31.

Закон убивающего плодородия почв
На культивируемых землях происходит
снижение плодородия почвенного покрова
после каждого изъятия урожая и нарушения
процессов почвообразования.
Правило Бергмана (1847г.)
В пределах вида или близких видов
гомойотермные животные с более крупными
размерами тела встречаются в более
холодных областях.
У более крупных животных отношение
площади поверхности тела к его объему
меньше, чем у мелких. (Поэтому меньше
расход энергии для поддержания той же
температуры тела).

32.

Правило Уоллеса
Видовое разнообразие увеличивается по
мере продвижения от полюсов к экватору.
Правило Аллена
Выступающие части тела (конечности,
хвост, ушные раковины) у теплокровных
животных в холодном климате короче,
чем в теплом.

33.

Правило Депере
В каждой филогенетической линии
наблюдается тенденция к увеличению
размеров тела организмов, т. е. развитие
идёт от мелких предковых к крупным.
После достижения критических размеров
начинается вымирание из-за нарушений
основных пропорций тела.

34.

Правило Джордана
Согласно ему ареалы близкородственных
форм животных (видов или подвигов)
обычно занимают смежные территории и
существенно не перекрываются.
(Правило
викариата,
одно
из
основоположений теории географического
видообразования).
Правило 1%
Изменение
энергетики
природой
системы в среднем на 1% выводит
систему из состояния равновесия.

35.

К правилу Шелфорда
(применение на практике)
Организм может иметь широкие границы
устойчивости в отношении одного фактора
и узкие в отношении другого. Если условия
по одному фактору не оптимальны, то
может снизиться предел устойчивости к
другому экофактору.
Пример: при низком содержании азота в
почве
снижается
засухоустойчивость
злаков.

36.

Правило Жордана
У рыб, обитающих в водоёмах с
повышенной солёностью и низкими
температурами
возрастает
число
позвонков в хвостовой части.
Правило Глогера
Животные в теплых и влажных регионах
пигментированы сильнее (т.е. особи
темнее), чем в холодных и сухих.

37.

Принцип Ле Шателье-Брауна
При действии на систему сил, выводящих
её из состояния устойчивого равновесия,
последнее смещается в том направлении,
при котором эффект этого воздействия
ослабляются.
Правило Тинеманна
Чем беднее видами сообщество, тем
выше может быть численность каждого
отдельного вида в нём.

38.

3. Основы общей и прикладной экологии,
принципы рационального
природопользования и охраны природы
Термин
“экология”
образовано
от
греческого “ойкос”, что означает дом, и
“логос” наука. Предложен немецким
биологом Эрнстом Геккелем в 1869 г.
Экология - это наука о взаимоотношениях
между живыми организмами и средой их
обитания.

39.

Структура современной экологии
Общая экология изучает принципы строения и
функционирования различных надорганизменных систем.
Популяционная
экология
изучает
динамику
численности и структуру популяций, конкуренцию,
хищничество
Экологию
сообществ
изучение
закономерностей организации сообществ или биоценозов,
их структуру и функционирование, проявляющееся,
прежде всего, как биогенный круговорот веществ и
трансформация энергии в цепях питания.
Частная
экология
изучает
весь
комплекс
взаимоотношений со средой какой либо конкретной
группы организмов (экология животных, экология
млекопитающих, экология растений или какого либо
отдельного биологического вида).
Экология человека, или социальная экология,
изучающая закономерности взаимодействия человеческого
общества и окружающей среды.

40.

Общую экологию можно
подразделить на четыре основных
раздела:
Биоэкология
Геоэкология
Экология человека
Прикладная экология

41.

Биоэкология
состоит из экологий естественных
биологических систем: особей, видов (аутоэкология),
популяций и сообществ (синэкология) и экологии
биоценозов. Подразделение биоэкологии составляет
эволюционная экология, рассматривающая экологические
аспекты эволюции.
Геоэкология изучает биосферные оболочки Земли, в том
числе
подземную
гидросферу,
как
компоненты
окружающей среды, минеральную основу биосферы и
происходящие в них изменения под влиянием природных и
техногенных процессов.
Экология человека изучает взаимодействие человека как
биологической особи (биоэкология человека) и личности с
окружающей его природной, социальной и культурной
средами. Здоровье людей напрямую связано с
экологической обстановкой и образом жизни (медицинская
экология).

42.

Прикладная экология комплекс дисциплин, связанных с
различными
областями
человеческой
деятельности
и
взаимоотношений между человеком и природой. Она исследует
механизмы техногенных и антропогенных воздействий на
экосистемы, формирует экологические критерии и нормативы в
промышленности, транспорте и сельском хозяйстве.
Задачи прикладной экологии:
прогнозирование и оценка возможности отрицательных
последствий для окружающей среду, проектирование и
конструирование предприятий;
оптимизация
инженерных,
технологических
и
проектно
конструкторских
решений,
исходя
из
минимального ущерба окружающей среде;
улучшение качества окружающей среды;
сохранение,
воспроизводство
и
рациональное
использование природных ресурсов;
стратегическая
задача
развитие
теории
взаимоотношения природы и общества на основе нового
взгляда, рассматривающего человеческое общество как
неотъемлемую часть биосферы.

43.

Принципы рационального
природопользования и охраны природы
Выделяют два типа природопользования:
рациональное - это система деятельности,
призванной
обеспечить
экономное использование природных ресурсов
и их воспроизводства с учетом перспективных
интересов развивающегося народного хозяйства и
сохранения здоровья людей.
нерациональное - как правило ведет к
исчерпанию природных ресурсов, подрыву
восстановительных сил биосферы, снижению
оздоровительных и эстетических качеств, то есть
это
система
деятельности
человека,
не
обеспечивающая
сохранение
природноресурсного потенциала природы.

44.

Рациональное
природопользование
и
охрана природы должны основываться на
следующих принципах(правилах):
1. Правило прогнозирования: использование и
охрана
природных
ресурсов
должны
осуществляться на основе предвидения и
максимально
возможного
предотвращения
негативных последствий природопользования.
2. Правило повышения интенсивности освоения
природных ресурсов: использование природных
ресурсов должно производиться на основе
повышения интенсивности освоения природных
ресурсов, в частности с уменьшением или
устранением потерь полезных ископаемых при их
добыче,
транспортировке,
обогащении
и
переработке.

45.

3. Правило множественного значения объектов и
явлений природы: использование и охрана природных
ресурсов должны осуществляться с учетом интересов
разных отраслей хозяйства.
4. Правило комплексности: использование природных
ресурсов должно реализовываться комплексно, разными
отраслями народного хозяйства.
5. Правило региональности: использование и охрана
природных ресурсов должны осуществляться с учетом
местных условий.
6. Правило косвенного использования и охраны:
использование или охрана одного объекта природы может
приводить к косвенной охране другого, а может
приносить ему вред.
7. Правило единства использования и охраны природы:
охрана природы должна осуществляться в процессе ее
использования. Охрана природы не должна быть
самоцелью.
8. Правило приоритета охраны природы над ее
использованием: при использовании природных ресурсов
должен
соблюдаться
приоритет
экологической
безопасности над экономической выгодностью.

46.

Литература
1.
Третьякова, Н. А. Основы общей и прикладной
экологии : учеб. пособие / Н. А. Третьякова ; [науч.
ред. М. Г. Шишов] ; М-во образования и науки Рос.
Федерации, Урал. федер. ун-т. Екатеринбург : Изд-во
Урал. ун-та, 2015. - 112 с.