Понятие об экологии, экосистемах и биосфере

Содержание

1.1 Понятие об экологии, экосистемах и биосфере ………………………….3

1.2 Основные законы и  термины………………………………………………5

1.3 Биота и косные вещества…………………………………………………...8

2.1 Пестициды в окружающей  среде и пище…………………………………10

2.2 Альтернативные способы  борьбы с вредителями………………………12

Список использованной литературы…………………………………………15

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.1 Понятие об экологии, экосистемах и биосфере. Экология – это наука, изучающая отношения организмов (особей, популяций, биоценозов и т.п.) между собой и с окружающей их неорганической природой; общие законы функционирования экосистем различного иерархического уровня; среду обитания живых существ (включая  человека).

Экология как наука сформировалась в середине прошлого столетия, когда возникло понимание, что не только строение и развитие организмов, но и их взаимоотношения со средой обитания подчинены определённым закономерностям. В 1866 г. немецкий естествоиспытатель Эрнест Геккель в двухтомной монографии «Общая морфология организма» назвал экологией один из разделов биологии – науку об условиях обитания организмов в окружающей их среде. От древнегреческого «oikos» (дом, жилище) образовано не только наименование этой науки, но и понятие «ойкумена» (экумена), служащее для обозначения природы, освоенной и обжитой человеком. Ныне, когда человек осваивает космос, ойкумена вышла за пределы Земли, а экология, пусть ещё не как знание, но хотя бы как термин, проникла в сознание каждого, она перестала быть отраслью, одной лишь биологии, на родство с ней претендуют и география, и политэкономия, и философия, да и весь комплекс естественных и общественных наук, Более того экология вышла за рамки научного понятия и стала предметом тревог и забот каждого государства и каждой личности. Экология, следовательно, касается всех, ибо экологический кризис, если он перерастёт в экологическую катастрофу, не пощадит никого.

Интерес к экологии в мире возрастал по мере внедрения в хозяйственную практику достижений научно-технической революции. В 60—70 гг. усилилась прикладная направленность экологии, связанная с изучением экосистем и биосферы в целом: круговорота воды и воздуха как целого с выделением остальных его компонентов; продуктивности общества; цепей питания; глобального загрязнения окружающей среды; системного анализа и управления как средой обитания, так и деятельностью человека.

Глобальная экология изучает биосферу в целом, т.е. экологическую систему, охватывающую земной шар. К числу главных задач современной глобальной экологии относятся изучение антропогенных изменений в среде обитания и обоснование методов сохранения и улучшения этой среды в интересах человечества. В связи с этим важнейшее значение приобретает прогнозирование изменений экологической ситуации в будущем и на этой основе разработка на ближайшие годы и на отдалённую перспективу мероприятий, направленных на сохранение и улучшение среды обитания людей, на предотвращение нежелательных изменений биосферы.

Термин «биосфера» впервые предложил и ввел в науку австрийский геолог Э. Зюсс в 1835 г. (Коробкин, Передельский, 2004.). Первоначально это понятие означало совокупность всех живых организмов на нашей планете. Позднее «биосферу» стали представлять как единство объектов неживой (косной) природы, вовлеченных в среду жизни. Живые организмы (растения, животные, микроорганизмы) вместе с окружающей средой образуют оболочку, которая названа «биосферой». Еще в 1926 г. В.И. Вернадский писал, что созданная в течение геологического времени, установившаяся в своих равновесиях биосфера начинает все сильнее и глубже меняться под влиянием научной мысли человечества. Биосфера находится на стыке трех геосфер Земли: литосферы, гидросферы и атмосферы и объединяет их в единое функциональное целое. Вещества, необходимые для жизни, называются биогенами, они поступают в живые организмы из литосферы, атмосферы вместе с водой. Пределы распространения жизни представлены на рисунке 1.

 

 

Рис. 1. Распространение живых организмов в биосфере (высоты и глубины, м): 1 – озоновый слой; 2 – граница снегов; 3 – почва; 4 – животные, обитающие в пещерах; 5 – бактерии в нефтесодержащих жидкостях

 

Биосфера распространяется почти на 10 км вглубь литосферы, поднимается до 23 км в атмосферу, включает всю гидросферу. Два основных компонента биосферы – живые организмы, в том числе человек как биологический вид и среда их обитания – непрерывно взаимодействуют и влияют друг на друга. Живые организмы нельзя рассматривать отдельно от неживой природы, а только в единой совокупности со средой обитания живых организмов – гидросферой, атмосферой и верхней частью литосферы, которые обеспечивают их необходимыми компонентами жизни – водой, кислородом, минеральными веществами, энергией в виде влияния совокупности полей различной природы, обладающих энергетическими и информационными характеристиками. Между неживой и живой природой происходит постоянный обмен веществом. Большинство химических элементов проходит бесчисленное количество раз через живое вещество. Этот круговорот веществ получил название биологического круговорота веществ в природе. Биологический круговорот играет важную роль в биосфере – он обеспечивает жизнь. Химические элементы извлекаются из окружающей среды, входят в состав живой протоплазмы и возвращаются в окружающую среду для повторного использования.

Ряд элементов покидают биологический круговорот и переходят в большой геологический круговорот, образуя через определенное время другие природные сырьевые ресурсы, например, полезные ископаемые, которые становятся объектами природопользования. Таким образом, биосфера – это своеобразная оболочка земли, содержащая всю совокупность живых организмов и ту часть вещества планеты, которая находится в непрерывном обмене с этими организмами.

Биосфере как месту современного обитания в естественнонаучной картине мира отводится особая роль, определяется биотической (живой) материей, которая находится в самодвижении и происходит из космического. С другой стороны, ее сущность определяется специфической структурно-функциональной организацией живых систем.

Биосфера охватывает значительные части атмосферы, литосферы и всю гидросферу.

Устойчивое функционирование биосферы как целостной системы обеспечивает условия жизни человечества как одной из составных частей глобальной экосистемы. Непонимание законов функционирования экосистем разного уровня или недостаточный их учёт стали причинами современного кризисного состояния биосферы. Проблема экологической безопасности в наши дни приобрела всеобщее, в том числе политическое, значение, став на один уровень с проблемой ядерной безопасности. Однако сложившееся представление о том, что экологические проблемы сводятся лишь к борьбе с загрязнением среды, тормозит создание глобальной системы экологической безопасности. Чтобы выйти из экологического кризиса, необходимо познать и практически использовать фундаментальные законы формирования, устойчивости и методов рациональной эксплуатации природных экологических систем.

 

1.2 Основные законы и термины. Живущие в биосфере организмы можно изучать на уровнях популяции, сообществ и экосистем.

Популяцией называют группу особей одного вида, находящихся во взаимодействии, совместно населяющих общую территорию и воспроизводящих себя в поколениях. Слово «популяция» происходит от латинского «populus» – народ, население. Экологическую популяцию, таким образом, можно определить как население одного вида на определённой территории.

Сообщества организмов связаны теснейшими материально-энергетическими связями с неорганической средой. Растения могут существовать только за счёт постоянного поступления в них углекислого газа, воды, кислорода, минеральных солей. Организмы, синтезирующие органические вещества из неорганических соединений с использованием энергии Солнца, называют автотрофами, а с использованием энергии, освобождающейся при химических реакциях,– химотрофами. Организмы, питающиеся готовыми органическими веществами, называют гетеротрофами.

Группировки совместно обитающих и взаимосвязанных организмов называют биоценозами (от латинского «bios» – жизнь и «koino's» – общий). Масштабы биоценозов различны: от сообществ от подушек лишайников на стволах деревьев или разлагающегося пня до ландшафтов: лесов, степей, пустынь и т.п.

Биогеоценоз (экосистема) – сложный природный комплекс живых существ, взаимодействующий с неорганической средой, находящийся в материально-энергетической зависимости от неё. По своей сущности это динамическая уравновешенная система, сложившаяся в результате длинной и глубокой адаптации составных компонентов, в которой осуществляется круговорот веществ. Биогеоценоз – не простая совокупность живых организмов и их среды обитания, а особая, единая форма существования организмов и окружающей среды, диалектическое единство всех экологических компонентов, обусловленное взаимозависимостью и причинно-следственными связями.

Биогеоценозы земного шара образуют биогеоценотический покров, который изучает биогеоценология. Основал эту науку выдающийся русский учёный В.Н. Сукачёв. Совокупность всех биогеоценозов нашей планеты создаёт гигантскую экосистему – биосферу.  Биогеоценозы могут формироваться на любом участке земной поверхности – на суше и на воде. Они бывают степными, болотными, луговыми и т.д. Большое значение функционирований биосферы имеет гидробиоценозы. Участки земной поверхности, покрытые культурными растениями, называются агрофитоценозами.

Каждый живой организм или их совокупность выполняют определённую биологическую функцию, которая либо начинает какой-то процесс, либо служит его промежуточным звеном, либо завершает его. Такая согласованная и взаимосвязанная деятельность живых организмов Земли находится в самой тесной связи с окружающей средой и её основными факторами физического, химического, биологического характера и создаёт сложное построение жизни в разных её проявлениях – экологическую систему.

Основные законы экологии, сформулированные Б. Коммонером в 1971 г., кратко можно представить так: 1. Всё связано со всем (всеобщая связь процессов и явлений в природе). 2. Всё должно куда-то деваться (любая природная система может развиваться только за счёт использования энергетических и информационных возможностей окружающей её среды). 3. Природа «знает» лучше (пока мы не имеем абсолютной достоверной информации о механизмах и функциях природы, мы легко можем навредить природе, пытаясь её улучшить). 4. Ничто не делается даром (глобальная экосистема представляет собой единое целое, в рамках которого ничто не может быть выиграно или потеряно, не может быть объектом всеобщего улучшения; всё извлечённое в процессе человеческого труда должно быть возмещено).

Среди других законов, принципов и правил можно отметить следующие:

- вещество, энергия, информация  и качество отдельных природных  систем взаимосвязаны настолько, что любое изменение одного  из этих факторов вызывает  функциональные, структурные, качественные  и количественные перемены всех  систем и их иерархии;

- слабые взаимодействия  могут и не вызывать ответных  реакций природной системы, но, накопившись, они приведут к развитию бурного, непредсказуемого динамического  процесса (Х. Боумен);

- жизненные возможности  лимитируются экологическими факторами, количество и качество которых  близки к необходимому экосистеме  минимуму, снижение их ведёт к  гибели организма или деструкции  экосистемы (Ю. Либих);

- экосистема, потерявшая  часть своих элементов, не может  вернуться в первозданное состояние;

- сокращение естественной  биоты в объёме, превышающем пороговое значение, лишает окружающую среду устойчивости, которая не может быть восстановлена путём создания очистных сооружений и перехода к безотходному производству (В.Г. Горшков);

- лимитирующим фактором  процветания организма (вида) может  быть как минимум, так и максимум экологического воздействия, диапазон между которыми определяет величину выносливости (толерантности) организма по отношению к данному фактору (В. Шелфод);

- любая природная система может развиваться только за счёт использования материально-энергетических и информационных возможностей окружающей среды. Абсолютно изолированное развитие невозможно;

- при внешнем воздействии, выводящем систему из состояния  устойчивого равновесия, это равновесие  смещается в том направлении, при котором эффект внешнего  воздействия ослабляется (Ле Шателье—Браун);

- явление, удалённое во  времени и пространстве, кажется  менее существенным (в природопользовании  этот принцип особенно часто  становится основой неверных  практических действий);

- неожиданное усиление  болезнетворности (способности распространять  инфекционные заболевания) возникает  при мутации нездорового организма, при введении нового болезнетворного  организма в экосистему, где нет  механизмов регуляции численности, при этом для экосистемы изменяется  среда жизни;

- виды в биоценозе приспособлены  друг к другу настолько, что  их сообщество составляет внутренне  устойчивое, но не единое и  взаимно увязанное системное целое (К.Мабиус – Г.К. Морозов);

- вид организма может  существовать до тех пор и  постольку, поскольку окружающая  его природная среда соответствует  генетическим возможностям приспособления  этого вида к её колебаниям  и изменениям;

- экологическая ниша, т.е. место вида в природе, обязательно  заполняется. Например, в бамбучниках  острова Сахалин нет мелких  хищников (эти зверьки обитают  в долинах многочисленных рек  и на водоразделы не заходят), и их экологическую нашу заполнили  серые крысы грызуны, обладающие  наклонностями хищников;

- конкурирующие в сфере  в сфере использования конкретных  природных систем отрасли хозяйства  неминуемо наносят ущерб друг  другу – и тем сильнее, чем  значительнее они изменяют совместно  эксплуатируемый экологический  компонент или всю экологическую  систему в целом;