Теоретические основы экологии и история ее предмета

Анализируя представления  В. И. Вернадского о ноосфере, Э. В. Гирусов (1986) высказал мнение, что ломка развития человеческой деятельности должна идти не вопреки, а в унисон с организованностью биосферы, ибо человечество, образуя ноосферу, всеми своими корнями связано с биосферой. Ноосфера — естественное и необходимое следствие человеческих усилий. Это преобразованная людьми биосфера соответственно познанным и практически освоенным законам ее строения и развития. Рассматривая такое развитие биосферы в ноосферу с позиций системного подхода, можно заключить, что ноосфера —  это новое состояние некоторой глобальной суперсистемы как совокупности трех мощных подсистем: «человек», «производство» и «природа», как трех взаимосвязанных элементов при I активной роли подсистемы «человек» (Прудников, 1990), Становление ноосферы, по В. И. Вернадскому, процесс длительный, но ряд ученых полагают, что человечество уже вступило период ноосферы, хотя многие считают, что пока об этом говорить рано, так как то, что сейчас происходит во взаимодействии человека и природы, трудно увязать с наступлением эпохи разума. Тем не менее прогресс человеческого разума и научной мысли ноосферы налицо: они вышли уже за пределы биосферы Земли, в космос и глубины литосферы (сверхглубокая Кольская скважина). По мнению многих ученых — ноосфера в будущем станет особой областью Солнечной системы. «Биосфера перейдет так или иначе, рано или поздно в ноосферу... На определенном этапе развития человек вынужден взять на себя ответственность за дальнейшую эволюцию планеты, иначе у него не будет будущего», — утверждал В. И. Вернадский.

7. Классификация организмов

Особое значение для  выделения экосистем имеют трофические, т. е. пищевые, взаимоотношения организмов, регулирующие всю энергетику биотических сообществ и всей экосистемы в целом.

Прежде всего все  организмы делятся на две большие группы — автотрофов и гетеротрофов.

Автотрофные организмы используют неорганические источники для своего существования, тем самым создавая органическую материю из неорганической. К таким организмам относятся фотосинтезирующие зеленые растения суши и водной среды, синезеленые водоросли, некоторые хемосинтезирующие бактерии и др.

Гетеротрофные организмы потребляют только готовые органические вещества. К ним относятся все животные и человек, грибы и др. Гетеротрофы, потребляющие мертвую органику, называются сапротрофами (например, грибы), а способные жить и развиваться в живых организмах за счет живых тканей — паразитами (например, клещи).

Поскольку организмы достаточно разнообразны по видам и формам питания, то они  вступают между собой в сложные трофические взаимодействия, тем самым выполняя важнейшие экологические функции в биотических сообществах. Одни из них производят продукцию, другие потребляют, третьи — преобразуют ее в неорганическую форму. Их называкг соответственно: продуценты, консументы и редуценты

Продуценты — производители продукции, которой потом питаются все остальные организмы, — это наземные зеленые растения, микроскопические морские и пресноводные водоросли, производящие органические вещества из неорганических соединений.

Консументы — это потребители органических веществ. Среди них есть животные, употребляющие только растительную пищу, — травоядные (корова), или питающиеся только мясом других животных — плотоядные (хищники), а также употребляющие и то и другое — «всеядные» (человек, медведь).

Редуценты (деструкторы) — восстановители. Они возвращают вещества из отмерших организмов снова в неживую природу, разлагая органику до простых неорганических соединений и элементов (например, на СО2, К02 и Н2О). Возвращая в почву или в водную среду биогенные элементы, они, тем самым, завершают биохимический круговорот. Это делают в основном бактерии, большинство других микроорганизмов и грибы. Редуценты функционально это те же самые консументы, поэтому их часто называют микроконсументами.

А. Г. Банников (1977) полагает, что и насекомые также играют важную роль в процессах разложения мертвой органики и почвообразовательных процессах.

Микроорганизмы, бактерии и другие более сложные формы в зависимости от среды обитания подразделяют на аэробные, т. е. живущие при наличии кислорода, и анаэробные — живущие в бескислородной среде.

Организм — любое живое существо. Он отличается от неживой природы определенной совокупностью свойств, присущих только живой материи: клеточная организация, обмен веществ при ведущей роли белков и нуклеиновых кислот, обеспечивающий гомеостаз организма — самовозобновление и поддержание постоянства его внутренней среды. Живым организмам присущи движение, раздражимость, рост, развитие, размножение и наследственность, а также приспособляемость к условиям существования — адаптация.

В настоящее время  на Земле насчитывается более 2,2 млн видов организмов. Систематика  их все более усложняется, хотя основной ее скелет остается почти неизменным со времени ее создания выдающимся шведским ученым Карлом Линнеем в середине XVII в.

Известно, что издавна  органический мир делился на два  царства — животных и растений. Однако в наше время его уже  следует делить на две империи  — доклеточных (вирусы и фаги) и  клеточных (все остальные организмы). Империя доклеточных состоит из единственного царства — вирусов (фаги тоже вирусы-паразиты). Империя клеточных состоит уже из двух подцарств и четырех царств, и еще семь подцарств.

Оказалось, что на Земле  существуют две большие группы организмов, различия между которыми намного более глубоки, чем между высшими растениями и высшими животными, и, следовательно, по праву среди клеточных были выделены два надцарства: прокариотов — низкоорганизованных доядер-ных и эукаритов — высокоорганизованных ядерных. Прокариоты представлены царством так называемых дробянок, к которым относятся бактерии и синезеленые водоросли, в клетках которых нет ядра и ДНК в них не отделяется от цитоплазмы никакой мембраной. Эукариоты представлены тремя царствами: животных, грибов и растений, клетки которых содержат ядро и ДНК отделена от цитоплазмы ядерной мембраной, поскольку находится в самом ядре. Грибы выделены в отдельное царство, так как оказалось, что они не только не относятся к растениям, но имеют, более тесную связь с животным миром.

Всю совокупность растительных организмов данной территории планеты любой детальности (региона, района и т.д.) называют флорой, а совокупность животных организмов — фауной.

Флора и фауна данной территорий в совокупности составляют биоту.

ТЕМА 6: Природные  ресурсы Земли

 как  лимитирующий фактор выживания  человека

1. Общие представления

В самом общем виде, применительно  к человеку «ресурсы — это нечто, извлекаемое из природной среды для удовлетворения своих потребностей и желаний» (Миллер, 1993, т. 1). Потребности человека можно разделить на материальные и духовные. Природные ресурсы в прямом их применении в какой-то части удовлетворяют духовные потребности человека, например эстетические («красота природы»), рекреационные и т. п. Но главное их назначение — удовлетворять материальные потребности, т. е. создание материальных благ.

Итак, природные (естественные) ресурсы — это природные объекты и явления, которые человек использует для создания материальных благ, обеспечивающих не только поддержание существования человечества, но и постепенное повышение качества жизни.

Природные объекты  и явления — это различные тела и силы природы, используемые человеком как ресурсы. Организмы, кроме человека и в значительной степени домашних животных, — черпают живые энергетические ресурсы непосредственно из окружающей природной среды, являясь частью биогеохимических циклов. Эти ресурсы по своему действию можно рассматривать и как экологические факторы, в том числе и как лимитирующие экологические факторы (факторы которые ограничивают развития организмов из-за недостатка или их избытка по сравнению с потребностью, оптимальным содержанием, например большая часть пищевых ресурсов).

Человек, благодаря своим все  возрастающим материальным потребностям, не может довольствоваться дарами природы только в той мере, при которой не должен нарушать ее равновесие, т. е. около 1% от ресурсов природной экосистемы, поэтому ему приходится использовать и те природные ресурсы, которые накоплены за миллиарды и миллионы лет в недрах Земли. Для создания материальных благ человеку необходимы металлы (железо, медь, алюминий и др.) и неметаллическое сырье (глина, песок, минеральные удобрения и др.), а также лесная продукция (строительный лес, для производства целлюлозы и бумаги, и т. д.) и многое другое.

Иными словами, природные  ресурсы, используемые человеком, многообразны, многообразно их назначение, происхождение, способы использования и т. п. Это требует определенной их систематизации.

 

 

2. Классификация  природных ресурсов

В основу классификации  положено три признака: по источникам происхождения, по использованию в производстве и по степени истощаемости ресурсов (Протасов, 1985).

По источникам происхождения  ресурсы подразделяются на биологические, минеральные и энергетические.

Биологические ресурсы — это все живые средообразующие компоненты биосферы: продуценты, консументы и редуценты с заключенным в них генетическим материалом (Реймерс, 1990). Они являются источниками получения людьми материальных и духовных благ. К ним относятся промысловые объекты, культурные растения, домашние животные, живописные ландшафты, микроорганизмы, т. е. сюда относятся растительные ресурсы, ресурсы животного мира и др. Особое значение имеют генетические ресурсы.

Минеральные ресурсы — это все пригодные для употребления вещественные составляющие литосферы, используемые в хозяйстве как минеральное сырье или источники энергии. Минеральное сырье может быть рудным, если из него извлекаются металлы,  и нерудным, если извлекаются неметаллические компоненты (фосфор и т. д.) или используются как строительные материалы.

Если же минеральные богатства  используются как топливо (уголь, нефть, газ, горючие сланцы, торф, древесина, атомная энергия) и одновременно как источник энергии в двигателях для получения пара и электричества, то их называют топливно-энергетическими ресурсами.

Энергетическими ресурсами называют совокупность энергии Солнца и космоса, атомно-энергетических, топливно-энергетических, термальных и других источников энергии.

Второй признак, по которому классифицируют ресурсы, — по использованию  их в производстве. Сюда относятся  следующие ресурсы:

— земельный фонд - все земли в пределах страны и мира, входящие по своему назначению в следующие категории: сельскохозяйственные, населенных пунктов, несельскохозяйственного назначения (промышленности, транспорта, горных выработок и т, п.). Мировой земельный фонд — 13,4 млрд. га.

— лесной фонд — часть земельного фонда Земли, на которой произрастает или может произрастать лес, выделенный для ведения сельского хозяйства и организации особо охраняемых природных территорий, он является частью биологических ресурсов,

— водные ресурсы — количество подземных и поверхностных вод, которые могут быть использованы для различных целей в хозяйстве (особое значение имеют ресурсы пресных вод, основным источником которых являются речные воды),

— гидроэнергетические ресурсы — те, которые способна дать река, приливно-отливная деятельность океана и т. п.,

— ресурсы фауны — количество обитателей вод, лесов, отмелей, которые может использовать человек, не нарушая экологического равновесия,

— полезные ископаемые (рудные, нерудные, топливно-энергетические ресурсы) — природное скопление минералов в земной коре, которое может быть использовано в хозяйстве, а скопление полезных ископаемых образует их месторождения, запасы которых должны иметь промышленное значение.

С природоохранной точки зрения важное значение имеет классификация  ресурсов по третьему признаку — по степени истощаемости. Истощение природных ресурсов с экологических позиций – это несоответствие между безопасными нормами изъятия природного ресурса из природных систем и недр, и потребностями человечества (страны, региона, предприятия и т.д.).

 

   Природные 

ресурсы

 

 

Неисчерпаемые -                                         Исчерпаемые -

непосредственно солнечная  энергия,                    имеют количественные ограничения

и вызванные ею природные силы,

- ветер, приливы существуют  вечно

 и в неограниченных  количествах

 

 

Возобновляемые   -                                                 Невозобновляемые -

чистый воздух, пресная  вода,                                к ним относятся такие реликты              

плодородная почва,                                                древних биосфер, как топливо и          

растения и животные                                             железная руда, а также ряд     

                                                                                  руд металлов внутриземного    

                                                                                  происхождения. Все они                     

                                                                                  имеют  ограниченные запасы 

                                                                                  в литосфере.    

                                                                                  Эти ресурсы конечны и не     

                                                                                  возобновляются.

 

 

 

Невозобновимые                                       Невозобновимые

минеральные ресурсы                            энергетические ресурсы

 

 

Оба вида этих ресурсов одинаково  важны для нас, но разделение введено  потому, что эти две большие группы ресурсов сильно отличаются друг от друга.

Невозобновимые  минеральные ресурсы. Более сотни негорючих материалов добываются из земной коры в настоящее время. Минералы образуются и видоизменяются в результате процессов, происходящих в ходе образования земных горных пород на протяжении многих миллионов лет. Использование минерального ресурса включает в себя несколько этапов. Первый из них - это обнаружение достаточно богатого месторождения. Затем - извлечение минерала путем организации некоторой формы его добычи. Третий этап - обработка руды для удаления примесей и превращение его в нужную химическую форму. Последнее - использование минерала для производства различных изделий.