Проблемы взаимодействия общества и природы

Проблемы взаимодействия общества и природы

Лекция 1.2

1. Предмет, цель и содержание дисциплины «экология».

2. Структура экологии, ее системность.

3. Биосфера и ее составляющие.

4. Учение В.И. Вернадского о биосфере и средах жизни.

5. Классификация живого вещества

6. Термодинамика экологических систем.

7. Эволюция биосферы. Понятие о ноосфере.

Экология как наука рассматривает си­стемы, звенья и члены которых находятся в тесной взаимосвязи и взаимозависимости. Из этого вытекает необходимость учета мно­жества с изучения, оценки и решения тех или иных экологических задач. Обычно различают три вида систем: 1) изолированные, которые не обмениваются с соседними ни веществом, ни энергией, 2) закрытые, которые об­мениваются с соседними энергией, но не веществом (например, космический корабль), и 3) открытые, которые обмениваются с соседними и веществом, и энергией. Практически все природные (экологические) системы относятся к типу открытых.

Основными задачами экологии можно считать следующие:

• исследование закономерностей организации жизни, в том числе в связи с антропогенным воздействием на природные системы;
• создание научной основы рациональной эксплуатации биологических ресурсов;
• прогнозирование изменений в природе, возникающих под влиянием хозяйственной деятельности человека;
• определение допустимых пределов воздействия человека на окружающую среду;
• сохранение среды обитания живых организмов, в том числе и человека;
• разработка рекомендаций путей развития человеческого общества.

Связи экологии с другими науками

Экология обычно рассматривается как подотрасль биологии, общей науки о живых организмах. Живые организмы могут изучаться на различных уровнях, начиная от отдельных атомов и молекул и кончая популяциями, биоценозами и биосферой в целом. Экология также изучает среду в которой они живут и её проблемы. Экология связана со многими другими науками именно потому, что она изучает организацию живых организмов на очень высоком уровне, исследует связи между организмами и их средой обитания. Экология тесно связана с такими науками, как биология, химия, математика, география, физика, эпидемиология.

В последнее время активно о себе заявляют междисциплинарные комплексные области исследования. В частности, на стыке экологии и классической этики сформировалась экологическая этика, а на пересечении интересов этнографии, культурологии и экологии — этноэкология.

Методы исследований в экологии подразделяются на полевые, экспериментальные и методы моделирования. Полевые методы представляют собой наблюдения за функционированием организмов в их естественной среде обитания. Экспериментальные методы включают в себя варьирование различных факторов, влияющих на организмы, по выработанной программе в стационарных лабораторных условиях. Методы моделирования позволяют прогнозировать развитие различных процессов взаимодействия живых систем между собой и с окружающей их средой.

Ученые

Эрнст Геккель, Владимир Вернадский, Барри Коммонер, Виктор Горшков, Юджин Одум, Бьорн Ломборг, Альберт Гор, Валдас Адамкус, Фредерик Клементс, Выговский, Александр Эдвинович, Кочуров, Борис Иванович, Лачинов Дмитрий Александрович, Мёбиус, Карл Август, Мюри Адальберт-Адольф, Малышев, Артемий Вадимирович, Орлов, Александр Иванович, Панаев, Федор Николаевич, Раменский, Леонтий Григорьевич, Реймерс, Николай Фёдорович, Скоу Йоаким Фредерик, Сукачёв, Владимир Николаевич, Уиттекер Роберт Хардинг, Шварц Станислав Семёнович

Научной основой экологии является учение Ч. Дарвина о борьбе организмов за существование. В это учение он включил не только конкуренцию организмов за жизненные ресурсы, но и их реакции на факторы окружающей среды, посредством которых живые организмы приспосабливаются к существованию в конкретных условиях. В основе теории Дарвина - свойство организмов повторять в ряду поколений сходные типы обмена веществ и индивидуального развития в целом – свойство наследственности.
Наследственность вместе с изменчивостью обеспечивает постоянство и многообразие форм жизни и лежит в основе эволюции живой природы.
Одно из основных понятий своей теории эволюции - понятие "борьба за существование" - Дарвин употреблял для обозначения отношений между организмами, а также отношений между организмами и абиотическими условиями, приводящих к гибели менее приспособленных и выживанию более приспособленных особей.

Понятие "борьба за существование" отражает те факты, что каждый вид производит больше особей, чем их доживает до взрослого состояния, и что каждая особь в течение своей жизнедеятельности вступает в множество отношений с биотическими и абиотическими факторами среды.

Живое вещество -это совокупность предметов и его свойство является свойством совокупности. Предметом совокупности ж. в-ва является организм. В совокупности организмов-ж. в-ве, - проявляются новые свойства заметные или несущественные, если мы будем изучать отдельных организм.

Здесь мы встречаемся с новым проявлением природных процессов, охватываемых человеком статистическим путем законами больших чисел. Здесь уместна аналогия между ж. в-вом и газовой массой, законы которой как совокупности атомов, изучены точно. Однако мало известны законы, связанные со свойствами отдельной частицы. К отдельным газовым частицам не приложимы всеохватывающие обобщения статистического характера, как второй закон термодинамики.

Начало и вечность в геологии и геохимии (В.И. Вернадский)

В пределах геологического времени жизнь должна считаться извечной и что в эти времена всегда на Земле существовало живое в-во. История всех химических элементов, которые изучены, указывает нам на самое энергичное участие ж. в-ва в их геохимических процессах. Те или иные минералы получаются биосфере благодаря участию ж. в-ва, которое связано не только с привносом тех или иных элементов в эти минералы, но и являются источником энергии, необходимой для их образования.

Особенность ж. в-ва сказывается в том, что химические соединения, в них образующиеся, обычно не могут получаться вне их в обычных условиях косной среды биосферы. В последней никогда не может идти разложение молекул углекислоты и воды - один из основных биохимических процессов.

Свойства живого вещества

1. Химическая автономность – образование химических соединений не свойственных косной среде.

2. Способность разлагать молекулы углекислоты и воды (в косной среде это осуществляется при больших температурах и давлении в магмосфере вне биосферы).

3. Изменения атомных систем в живом веществе – новая форма нахождения химических элементов (твердые породы, вязкие или жидкие магмы, рассеянные элементы).

4. Живое вещество может существовать только в присутствии воды и растворенного в ней кислорода.

А)Все живое вещество состоит из воды (водных растворов и водных золей). В живом веществе идут процессы ионизации

Б) живое вещество может наблюдаться в любой фазе: твердой, жидкой, газообразной, но необходимое условие – газовый обмен – граница раздела сред.

Формы существования жизни

Живое вещество планеты существует в неклеточной и клеточной.

Неклеточная форма – вирусы, представляют собой белковую оболочку и молекулу ДНК или РНК, лишены раздражимости и собственного синтеза белка, могут размножаться внутри живых клеток. Описано около 500 вирусов поражающих млекопитающих и 300 –высшие растения. Причина более половины болезней человека - вирусы.

Клеточная форма. Прокариоты (бактерии) и эукариоты – высшие животные и растения, одноклеточные и многоклеточные грибы, водоросли простейшие.

 

Значение живого вещества

Работа живого вещества в биосфере достаточно многообразна. По Вернадскому, работа живого вещества в биосфере может проявляться в двух основных формах:

а) химической (биохимической) – I род геологической деятельности; б) механической – II род транспортной деятельности.

Биогенная миграция атомов I рода проявляется в постоянном обмене вещества между организмами и окружающей средой в процессе построения тела организмов, переваривания пищи. Биогенная миграция атомов II рода заключается в перемещении вещества организмами в ходе его жизнедеятельности (при строительстве нор, гнезд, при заглублении организмов в грунт), перемещении самого живого вещества, а также пропускание неорганических веществ через желудочный тракт грунтоедов, илоедов, фильтраторов.

Для понимания той работы, которую совершает живое вещество в биосфере очень важными являются три основных положения, которые В. И. Вернадский назвал биогеохимическими принципами:

1. Биогенная миграция атомов химических элементов в биосфере всегда стремится к максимальному своему проявлению.
2. Эволюция видов в ходе геологического времени, приводящая к созданию устойчивых в биосфере форм жизни, идет в направлении, усиливающем биогенную миграцию атомов.
3. Живое вещество находится в непрерывном химическом обмене с космической средой, его окружающей, и создается и поддерживается на нашей планете лучистой энергией Солнца.

Выделяют пять основных функций живого вещества:

1. Энергетическая. Заключается в поглощении солнечной энергии при фотосинтезе, а химической энергии – путем разложения энергонасыщенных веществ и передаче энергии по пищевой цепи разнородного живого вещества.
2. Концентрационная. Избирательное накопление в ходе жизнедеятельности определенных видов вещества. Выделяют два типа концентраций химических элементов живым веществом: а) массовое повышение концентраций элементов в среде, насыщенной этими элементами, например, серы и железа много в живом веществе в районах вулканизма; б) специфическую концентрацию того или иного элемента вне зависимости от среды.
3. Деструктивная. Заключается в минерализации необиогенного органического вещества, разложении неживого неорганического вещества, вовлечении образовавшихся веществ в биологический круговорот.
4. Средообразующая. Преобразование физико-химических параметров среды (главным образом за счет необиогенного вещества).
5. Транспортная. Пищевые взаимодействия живого вещества приводят к перемещению огромных масс химических элементов и веществ против сил тяжести и в горизонтальном направле­нии.

Живое вещество охватывает и перестраивает все химические процессы биосферы. Живое вещество есть самая мощная геологическая сила, растущая с ходом времени. Воздавая должное памяти великого основоположника учения о биосфере, следующее обобщение А. И. Перельман предложил назвать «законом Вернадского»:

«Миграция химических элементов на земной поверхности и в биосфере в целом осуществляется или при непосредственном участии живого вещества (биогенная миграция) или же она протекает в среде, геохимические особенности которой (О₂, СО₂, H₂S и т. д.) преимущественно обусловлены живым веществом как тем, которое в настоящее время населяет данную систему, так и тем, которое действовало на Земле в течение всей геологической истории».

 

Проблемы взаимодействия общества и природы

Лекция 1.2

1. Предмет, цель и содержание дисциплины «экология».

2. Структура экологии, ее системность.

3. Биосфера и ее составляющие.

4. Учение В.И. Вернадского о биосфере и средах жизни.

5. Классификация живого вещества

6. Термодинамика экологических систем.

7. Эволюция биосферы. Понятие о ноосфере.

Экология как наука рассматривает си­стемы, звенья и члены которых находятся в тесной взаимосвязи и взаимозависимости. Из этого вытекает необходимость учета мно­жества с изучения, оценки и решения тех или иных экологических задач. Обычно различают три вида систем: 1) изолированные, которые не обмениваются с соседними ни веществом, ни энергией, 2) закрытые, которые об­мениваются с соседними энергией, но не веществом (например, космический корабль), и 3) открытые, которые обмениваются с соседними и веществом, и энергией. Практически все природные (экологические) системы относятся к типу открытых.

Основными задачами экологии можно считать следующие:

• исследование закономерностей организации жизни, в том числе в связи с антропогенным воздействием на природные системы;
• создание научной основы рациональной эксплуатации биологических ресурсов;
• прогнозирование изменений в природе, возникающих под влиянием хозяйственной деятельности человека;
• определение допустимых пределов воздействия человека на окружающую среду;
• сохранение среды обитания живых организмов, в том числе и человека;
• разработка рекомендаций путей развития человеческого общества.