Периоды становления и развития экологии
История экологии
История экологии
История экологии
История экологии
История экологии
История экологии
История экологии
Федеральный закон от 10.01.2002 N 7-ФЗ «Об охране окружающей среды»
Федеральный закон от 10.01.2002 N 7-ФЗ «Об охране окружающей среды»
Предмет экологии
Предмет экологии
Предмет экологии
Популяционные системы
Популяционные системы
Популяционные системы
Популяционные системы
Популяционные системы
Популяционные системы
Динамика народонаселения
Динамика народонаселения
Динамика народонаселения
Динамика народонаселения
Динамика народонаселения
Динамика народонаселения
Экосистема
Состав экосистемы
Состав экосистемы
Состав экосистемы
Состав экосистемы
Состав экосистемы
Состав экосистемы
Состав экосистемы
Состав экосистемы
Пространственная структура экосистем
Пространственная структура
Пространственная структура
8.24M
Category: ecologyecology

История развития экологии. Предмет экологии

1.

Санкт-Петербургский государственный
архитектурно-строительный университет
кафедра водопользования и экологии
ЭКОЛОГИЯ
Лекция 1
История развития
экологии.
Предмет экологии
Макарова Светлана Витальевна
к.б.н., доцент

2.

Часть 1
ИСТОРИЯ ЭКОЛОГИИ
2

3. Периоды становления и развития экологии

I период – накопление эмпирических знаний о природе в
эпоху древних цивилизаций
II период (XV-XVIII вв.) - изучение влияния природных
условий на живые организмы и систематизация
накопленных знаний
III период (XIX – начало XX в.) появление
и развитие науки экологии
IV период (первая половина ХХ века) – формирование
системной концепции в экологии
V период (вторая половина ХХ века – настоящее время) –
современная экология
3

4. История экологии

Экология как самостоятельная
наука возникла в XIX веке
Ее основатель -
Эрнст Геккель
(1834-1919)
В 1866 г. ввел термин
«экология» и сформулировал
содержание новой науки
«Экология – это экономика
природы»
(οikos греч.— жилище, дом)
4

5. История экологии

Чарльз Дарвин
(1809-1882)
1859 г. – выход книги
«Происхождение видов путем
естественного отбора и
сохранение
благоприятствующих рас в
борьбе за жизнь»,
в которой раскрыты движущие
силы эволюции – борьба за
существование и естественный
отбор
5

6. История экологии

• «Экология — это 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»
Э.Геккель
6

7. История экологии

Формирование системной концепции в экологии
(первая половина XX в.) –
Представления о целостности природных систем,
объединяющих сообщества живых организмов и условия их
обитания в единую функциональную структуру,
сформулированные в трудах некоторых ученых, не стали
господствующими взглядами в XIX веке, получили свое
развитие в первой половине ХХ в.
• Учение о биосфере (В.И.Вернадский, 1926)
• Концепция экосистемы (А.Тенсли, 1935)
• Учение о биогеоценозе (В.Н.Сукачев, 1942)
7

8. История экологии

В.И.Вернадский
(1863-1945)
1926 г. – выход книги
«Биосфера»
Биосфера - глобальная
система, функционирование которой основано
на динамическом единстве
и взаимодействии
«косных», «живых» и
«биокосных» компонентов
8

9. История экологии

• А. Тэнсли (1935) - ввел термин «экосистема»
Экосистемы – целостные функциональные единицы природы, в
которых как организмы, так и неорганические компоненты
находятся в относительно устойчивом равновесии
• В. Н. Сукачев (1942 ) – создал учение о биогеоценозе
Идеи о единстве организмов с физическим окружением, о
закономерностях, которые лежат в основе таких связей, об
обмене веществами и энергией между ними
9

10. История экологии

Современная экология
(вторая половина ХХ в. – начало XXI в.) • Накопление экологических проблем (загрязнение среды,
истощение ресурсов и др.) и озабоченность мирового
сообщества угрозой экологического кризиса
• Переход от антропоцентризма к биоцентризму в экологии.
Осознана роль человека как части природы и зависимость его
от природных процессов
• Экологическое образование и воспитание - неотъемлемая
часть культуры
Экология становится комплексной междисциплинарной
прикладной наукой, решающей задачи сохранения
биосферы
10

11.

Международная конференция ООН в Рио-де-Жанейро
«Окружающая среда и развитие» (июнь 1992 г.)
• Принята Концепция устойчивого развития, согласно которой
прогресс и удовлетворение потребностей нынешнего
поколения должно происходить не в ущерб будущим
поколениям
• «Повестка дня на XXI век» - стратегия перехода к
устойчивому развитию
• Одно из основных условий устойчивого развития – всеобщее
экологическое образование
11

12.

Л.И.Цветкова, М.И. Алексеев,
Ф.В.Кармазинов, Е.В.НевероваДзиопак
ЭКОЛОГИЯ
Учебник для технических вузов
(1999, 2001, 2012)
12

13. Федеральный закон от 10.01.2002 N 7-ФЗ «Об охране окружающей среды»

Статья 71. Всеобщность и комплексность экологического
образования
В целях формирования экологической культуры и
профессиональной подготовки специалистов в области
охраны окружающей среды устанавливается система
всеобщего и комплексного экологического образования,
включающая в себя общее образование, среднее
профессиональное образование, высшее образование и
дополнительное профессиональное образование
специалистов, а также распространение экологических
знаний, в том числе через средства массовой информации,
музеи, библиотеки, учреждения культуры, природоохранные
учреждения, организации спорта и туризма
13

14. Федеральный закон от 10.01.2002 N 7-ФЗ «Об охране окружающей среды»

Статья 74. Экологическое просвещение
Ч.1. В целях формирования экологической культуры в
обществе, воспитания бережного отношения к природе,
рационального использования природных ресурсов
осуществляется экологическое просвещение посредством
распространения экологических знаний об экологической
безопасности, информации о состоянии окружающей
среды и об использовании природных ресурсов.
14

15.

Академик А.Ф.Алимов
(1933-2019)
«В наше время экология стала
популярной. К сожалению, в нашей
стране слово «экология» с легкой руки
непрофессионалов широко
употребляется для обозначения всех
форм взаимоотношений человека и
окружающей среды, в том числе, им
же созданной.
Часто науку экологию и
окружающую среду рассматривают
как синонимы и связывают с
проблемами взаимоотношений
человека и природы…
Непрофессиональное использование
понятия «экология» приводит к
размыванию представления о науке,
которая имеет специфический
предмет, метод и цель исследования»
(Алимов А.Ф. Об экологии всерьез// Вестник Росс. Акад.
Наук, т.72, №12, 2002, с.1075-1080)

16.

Необходимо запомнить:
• Экология - это НЕ синоним понятия «окружающая среда»
• Экология – это НЕ характеристика состояния окружающей
среды, поэтому она не может быть «плохой» или
«хорошей»
• Экология – это НЕ синоним понятия «охрана природы»
• Экология – это НЕ общественная деятельность. Эколог – это
человек, получивший специальное образование
ЭКОЛОГИЯ – ЭТО НАУЧНАЯ ДИСЦИПЛИНА,
ИЗУЧАЮЩАЯ БИОСИСТЕМЫ НАДОРГАНИЗМЕННОГО
УРОВНЯ
16

17.

Часть 2
ПРЕДМЕТ ЭКОЛОГИИ
17

18. Предмет экологии

• Биосфера состоит из биологических систем, т. е. биосистем
разного уровня сложности и организации
• Биосистемы — это природные системы, в которых живые
компоненты, называемые биотическими, упорядоченно
взаимодействуют с неживой физической средой
(абиотическими компонентами), составляя с ними единое
целое.
• Все абиотические компоненты в конечном итоге
представляют собой вещества и энергию
• Биосистемы, составляющие биосферу, связаны между собой
иерархической структурой, образуя «служебную лестницу
жизни»
18

19. Предмет экологии

Биотические и абиотические компоненты вместе образуют
соответствующие биосистемы, расположенные в
следующем порядке:
1) генетические системы
2) клеточные системы
3) системы органов
4) системы организмов
5) популяционные системы
6) экологические системы, или экосистемы
19

20.

Биосистемы
20

21. Предмет экологии

• Биосистемы разных уровней являются предметом изучения
различных дисциплин: генетические системы изучает
генетика, клеточные - цитология, органы - физиология,
организмы - разнообразные разделы ботаники, зоологии,
микологии, микробиологии
• Предметом экологии являются биосистемы
надорганизменного уровня — популяционные,
экологические и биосфера
Экология – это наука о закономерностях существования и
развития надорганизменных биологических систем
21

22. Популяционные системы

В популяционных системах биотический компонент
представлен популяциями
• Популяция — это совокупность разновозрастных
особей
одного
вида,
обменивающихся
генетической
информацией,
объединенных
общими условиями существования, необходимыми
для поддержания численности в течение
длительного
времени:
общностью
ареала,
происхождением, свободным скрещиванием и др.
22

23. Популяционные системы

Основные характеристики популяции:
• Численность, биомасса
• Плотность – это величина численности и биомассы
популяции, отнесенная к единице площади или объема
пространства
• Рождаемость – число новых особей, появившихся за
единицу времени в результате размножения
• Смертность – показатель, отражающий количество
погибших в популяции особей за определенный отрезок
времени;
• Прирост популяции – разница между рождаемостью и
смертностью; прирост может быть как положительным, так и
отрицательным
23

24. Популяционные системы

• Кривые выживания изменение численности в
зависимости от возраста
1- смертность повышается с
возрастом
2- смертность не зависит от
возраста
3- высокая смертность на ранних
стадиях
1
2
3
Форма кривой определяется:
- степенью заботы о потомстве
- плотностью популяции
Возраст, % продолжительности жизни
(по Крискунову, 1995)
24

25. Популяционные системы

• Пространственная структура популяции – характер
распределения организмов в пространстве
Пространственная структура популяции
(А – случайное, Б – равномерное, В – групповое распределение,
по Ю.Одуму, 1986)
25

26.

Виды, живущие группами
26

27. Популяционные системы

• Возрастная структура популяции – соотношение
различных возрастных групп, в популяции, определяющее ее
способность к размножению
в развивающихся популяциях значительная доля приходится на молодые
особи;
в стабильных популяциях возрастное распределение
относительно равномерно,
в вымирающих популяциях молодые особи составляют меньшую долю
от общей численности
Анализ возрастной структуры позволяет прогнозировать
численность популяций на ряд ближайших лет, что важно
для сохранения биоразнообразия, решения социальных
задач и промысла
27

28.

Возрастная структура популяции
28

29. Популяционные системы

• Динамика популяций
Межгодовая динамика численности популяций
(по Крискунову и др., 1995)
29

30. Динамика народонаселения

• Динамика народонаселения определяется, главным образом,
социальными и экономическими факторами
• Для оценки демографической ситуации используются:
коэффициенты рождаемости (КР) и коэффициенты
смертности (КС)
КР =
Число рожденных детей в год × 1000
Численность населения*
КС =
* - на середину года
30
Число умерших за год × 1000
Численность населения*

31. Динамика народонаселения

• Коэффициент прироста населения (КП) - ежегодный
прирост населения (%)
КП = (КР – КС)/10
• Средний коэффициент фертильности (СКФ) – среднее
число детей у одной женщины
• Коэффициенты рождаемости и средний коэффициент
фертильности зависит от одних и тех же факторов
31

32. Динамика народонаселения

• Уровень образованности и обеспеченности - снижение КР
и СКФ при повышении уровня образования и
экономического благосостояния
• Урбанизация – у городского населения коэффициенты ниже
• Высокая стоимость воспитания и образования снижает
коэффициенты в тех странах, где детский труд запрещен
• Возраст вступления в брак – чем он выше, тем ниже
коэффициенты
32

33. Динамика народонаселения

• Пенсионное обеспечение – при высоком уровне
пенсионного обеспечения коэффициенты снижаются
• Культурные традиции и религиозные убеждения
• Коэффициент детской смертности – чем он выше, тем
КР и СКФ выше
• Использование детского труда – повышает
коэффициенты
33

34.

Средний коэффициент фертильности
https://www.cia.gov/the-world-factbook/
34

35.

Динамика роста населения за 10 000 лет,
млрд. чел.
35

36. Динамика народонаселения

• В первые миллионы лет истории человечества
численность населения росла экспоненциально,
но медленно (0,002% в год)
• В настоящее время динамика роста численности
населения на планете описывается J-образной
кривой
• Самый большой прирост населения Земли был в
1970 г. (2.06%)
• В настоящее время прирост населения снизился
до 1.1% в год
36

37. Динамика народонаселения

Неуклонный рост численности населения земли
приводит к:
• повышению нагрузки на биосферу
• росту загрязнения окружающей среды
• истощению природных ресурсов
• возрастанию энергетических потребностей,
поэтому демографические проблемы в современном мире
становятся предметом не только таких наук как
демография и социология, но и экологии
37

38. Экосистема

• Термин «экосистема» предложил Артур Тенсли (1935 г.)
• Экосистема – это биосистема надорганизменного
уровня, в которой биотические компоненты
представлены биоценозом, а абиотические биотопом
Биоценоз (от греч. bios - «жизнь» и koinos - «сообщество») –
сообщество живых организмов, совокупность популяций
различных видов
Биотоп (от греч. bios — жизнь и topos — место) –
определенное пространство абиотической среды, в
котором обитает биоценоз
38

39. Состав экосистемы

Экосистема
39

40. Состав экосистемы

I.
40
Абиотические компоненты (биотоп) – физические и
химические компоненты неживой природы
неорганические вещества и химические элементы,
участвующие в обмене веществ между живой и неживой
материей: СО2, Н2О, О2, Са, Mg, K, Na, Fe, N, P, S и др.
органические вещества, связывающие абиотическую и
биотическую части экосистем: углеводы, жиры,
аминокислоты, белки и др.
поток энергии
среда обитания (наземно-воздушная или водная)
климатический режим
гидрологические условия (течения) и т.д.

41. Состав экосистемы

II. Биотические компоненты (биоценоз) – компоненты живой
природы (живые организмы)
Структура биоценоза
41

42. Состав экосистемы

1. Продуценты
(лат. producens – cоздающий, производящий)
• Основная функция в экосистеме – синтез органических
веществ из неорганических
• В качестве питательного материала используют
неорганические вещества (воду, углекислый газ, нитраты,
фосфаты и др.)
• В качестве источников энергии используют солнечный свет
(фотоавтотрофы) или энергию химических реакций
(хемоавтотрофы)
42

43.

Состав экосистемы
• Фотоавтотрофы –
используют энергию
солнечного света в
процессе фотосинтеза
- Зеленые растения
- Цианобактерии
(синезеленые водоросли)
- Пурпурные и зеленые
серобактерии
43

44. Состав экосистемы

• Хемоавтотрофы используют энергию химических реакций
в процессе хемосинтеза
Например:
- Нитрифицирующие бактерии
- Железобактерии
- Тионовые бактерии
44

45. Состав экосистемы

2. Консументы (лат. consume – потреблять)
• Потребляют готовое органическое вещество в качестве
источника пищи и энергии (животные, человек) – являются
гетеротрофами
• В экосистеме осуществляют начальную стадию разложения
органических веществ
• Подразделяются в зависимости от потребляемого
органического вещества:
- Фаготрофы (греч. phagos – пожирающий) – питаются
другими организмами (хищники, травоядные)
- Cапротрофы (греч. sapros – гнилой) - питаются мертвым
органическим веществом (дождевые черви, грифы и др.)
45

46.

Фаготрофы и сапротрофы
46

47. Состав экосистемы

3. Редуценты (лат. reductio – возвращение, восстановление)
• Основная функция в экосистеме – минерализация
органических веществ (разложение мертвых органических
веществ до неорганических ):
- очищение природной среды от отходов
- возвращение веществ в круговорот
К редуцентам относятся: бактерии, низшие грибы
47

48. Состав экосистемы

Неорганические
вещества
Отмирание
Продуценты
Консументы
Редуценты
Взаимодействие организмов в биоценозе
48

49. Пространственная структура экосистем

С точки зрения пространственной структуры, в природных
экосистемах можно выделить два яруса:
• Верхний, автотрофный ярус, или «зеленый пояс» Земли надземная часть экосистемы, или толща воды в водоеме, куда
проникает солнечный свет и где присутствуют зеленые
растения. Преобладает синтез органических веществ
(фотосинтез)
• Нижний, гетеротрофный ярус, или «коричневый пояс»
Земли - почвы в наземных экосистемах и донные отложения в водных. Преобладают процессы разложения мертвых
органических остатков (минерализация)
49

50. Пространственная структура

Граница между лесом и болотом (фото В.В.Горшкова)
50

51. Пространственная структура

Экотон
Экосистема 1
Экосистема 2
Переходная зона между двумя экосистемами
называется экотон
51

52.

Санкт-Петербургский государственный
архитектурно-строительный университет
кафедра водопользования и экологии
Автор
Макарова Светлана Витальевна
[email protected]
English     Русский Rules