Лекция_1_Презентация_экология_для_ядерщиков

1.

Э кология
старший преподаватель каф едры
Производственная безопасность,
экология и химия
Гриднева Вера Валерьевна
кандидат биологичес ких наук

2.

Три различных смысла
1. Состояние окружающей среды
2. Система общественных отношений в
области охраны и использования
окружающей среды
3. Научная дисциплина
«ЭКОЛОГИЯ»:
Слово образовано “oikos” дом,
“logos” знание.
ЭКОНОМИКА – однокоренное.

3.

Объем экологии
(в прямом и переносном смысле
слова)
90 разделов
Структура экологии согласно
по 10 страниц
The Princeton Guide to Ecology: = 2 кг макулатуры
аутэкология – отдельные особи
демэкология - популяции
синэкология - сообщества и экосистемы
макроэкология - ландшафты и биомы
глобальная экология - биосфера
охрана природы (conservation biology)
какую пользу экосистемы приносят человеку
(ecosystem services)
управление биосферой (biosphere
management)
The Princeton Guide to Ecology
Edited by
Simon A. Levin
Associate editors: Stephen R.
Carpenter, H. Charles J. Godfray,
Ann P. Kinzig,
Michel Loreau,
Jonathan B. Losos, Brian Walker &
David S. Wilcove.
Princeton Univ. Press, 2009. 848
pp.

4.

Как устроена экология
Пример зрелой науки физика
Экология ближе к незрелой науке …
Hard Science
(зрелая наука)
Образ:
(филогенетическое)
дерево
Soft Science
(незрелая наука)
Образ:
(филогенетический) газон

5.

Глобальная экология – раскрывает единство и
целостность биосферы как глобальной
экосистемы.
Геоэкология – изучает геосистемы разного
уровня, разного типа среды, а также их
антропогенные изменения.
Биоэкология – изучает живые организмы на
разных уровнях их организации от особей до
популяций и сообществ.
Экология человека – изучает среду обитания
человека, экологические факторы влияющие на
здоровье.
Социальная экология – рассматривает
взаимосвязи в системе «общество-окружающая
среда».

6.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЭКОЛОГИИ
(многое ли мы узнаём из определения науки?)
Теория вероятностей – пример зрелой науки?
Что же мы узнаем из определения теории вероятностей?
Обратимся к Советскому энциклопедическому словарю
(1982):
«Вероятностей теория, раздел математики, в котором по
данным вероятностям одних случайных событий находят
вероятности других событий, связанных каким-либо образом
с первыми.»
Теория вероятностей – это наука о вероятностях!
Не следует слишком многого ждать от
определений …

7.

Э. Ф. Геккель
"Всеобщая морфология: Общие основы науки об
органических формах, механически основанной на
теории эволюции, реформированной Чарлзом
Дарвиным"
Экология
«Термин экология был введен Э. Геккелем в 1866 г.
Биологический энциклопедический словарь (1989)
определяет экологию как «биологическую науку,
изучающую организацию и функционирование
надорганизменных систем различных уровней:
популяций, биоценозов (сообществ), биогеоценозов
(экосистем) и биосферы» … Это определение может
нравиться или нет, но в самом существенном оно
бесспорно: экология – это биологическая наука,
изучающая надорганизменные системы. С другой
стороны, в печати или в устной речи мы постоянно
сталкиваемся со словосочетаниями типа «экология
памятников»,
«экология
языка»,
«экология
культуры», даже «экология нашего двора». … Еще
смешнее
выглядят
словосочетания
«плохая
экология» или «хорошая экология». Этак можно
договориться до чего угодно. Скажем, в моем
любимом городе Феодосии «плохая геометрия»;
евклидовы законы там не соблюдаются, поскольку
город расположен на подковообразном склоне.» (Е.А.
Нинбург. Введение в общую экологию. М. 2005, с. 6)

8.

Экология стала наукой к
середине ХХ в.
1866
Геккель много
философствовал
Термин долго
входил в науку
до 1900-х
Исследования
неупорядочены и
обширны
Обобщения не появлялись до
1900-х
Первые научные
1920-1950
Золотойгг.
«век»
общества
теоретической
В 1913 г. - Британское
экологическое
общество
В 1915 г –
Американское
начало 1990-х
экологии
концепции биосферы,
экосистемы,
экологической ниши

9.

Экология
комплексная наука,
изучающая законы
существования живых
систем и их взаимодействие
с окружающей средой
(экосистемный подход)
Экология – наука о взаимоотношениях
организмов и их популяций между собой
и с окружающей средой (популяционный

10.

Экология разномасштабная
наука
Локальный
масштаб –
почти полное
отсутствие
усреднения
Популяционная
экология
Эта схема не отрицает
возможности создания
теории экологических
явлений как в локальном,
так и, тем более, в
глобальном масштабе.
Она лишь пытается
расставить приоритеты:
поиск (более или менее)
универсальных
инструментов
Глобальный
масштаб –
высокая
степень
усреднения
Макроэкология
в локальном масштабе и
поиск (более или менее)
универсальных
зависимостей
Более или менее
в глобальном масштабе
Более или менее
универсальные
универсальные
инструменты
популяционног
о анализа
экологические
зависимости

11.

Специфика развития экологии –
расширение объекта исследования на
биологические системы
надорганизменного уровня
Система – совокупность элементов,
взаимосвязанных и взаимодействующих между
собой, образующих единое целое.
Элементы системы создают ее структуру, их
взаимодействие обеспечивает функции (работу)
системы.
Система обладает свойствами, не присущими
составляющим его элементам, взятым в
отдельности (эмерджентность).
Иерархичность системы означает, что каждая ее
компонента, всвоюочередь, может рассматриваться
как система, а сама исследуемая система
представляет собой лишь один из компонентов
более широкой системы.

12.

Уровни организации биологических
систем
1. Органическая молекула
2. Клетка
3. Ткань
4. Орган
5. Организм
Аутэкология
6. Популяция
Демэкология
7. Сообщество Синэкология
8. Экосистема
Биогеоценология
9. Биосфера
Глобальная экология
Не экология

13.

Современные
определения
Charles Krebs (1985):
«…Экология – наука о
взаимодействиях,
определяющих
распространение
и обилие организмов»
!

14.

Методы экологии:
Наблюдения
а) визуальное
б) инструментальное
в) дистанционное
Эксперимент
Моделирование
а) лабораторный
а) аналитическое
б) натурный
б) имитационное

15.

Информационноаналитический
подход
• Анализ и обобщение опубликованной
информации экологических исследований.
• Мета-анализ – объединение результатов
нескольких исследований методами
статистики.
• Экологическая интерпретация данных
экономической и прочей статистики

16.

Использование аппарата и достижений
математики и естественных наук
• Математика (динамика популяций)
• Физика (потоки энергии,
терморегуляция)
• Химия (биогеохимические циклы)
• Геология (строение/эволюция
литосферы)
• География (биогеография,
климатология)

17.

Критическое определение экологии:
СОВРЕМЕННАЯ ЭКОЛОГИЯ –
это гетерогенная («рыхлая, разнородная»)
наука, в которой:
• сосуществуют разные подходы к одним и тем
же проблемам;
нет унифицирующей, объединяющей теории;
теоретическая база - не набор формул,
«правил» или «констант», а скорее –
методология;
много предрассудков, пришедших из
смежных естественных наук…

18.

Продолжение критики экологии:
Экологи из рук вон плохо планируют свои
исследования – или их вообще
невозможно спланировать
«Плюрализм» экологии (параллельное
существование порой диаметрально
противоположных концепций) –
свидетельство толерантности научного
сообщества или свидетельство
элементарной неразвитости науки?

19.

«ЗАКОНЫ ЭКОЛОГИИ»
имеют крайне общий характер
Фактически это:
1. Законы термодинамики, в частности,
закон сохранения вещества и энергии;
2. Законы экспоненциальной и
логистической регрессии - простые
правила популяционной динамики
(например, неизбежность возникновения
колебаний в системе «ресурс – потребитель»);
3. Синтетическая теория эволюции.

20.

Экология –
наука о
жизни в
биосфере
Биосфера –
область
планеты,
населенная
живыми
организмам
ии
находящаяс
я под их
влиянием

21.

Эдуард Зюсс
В 1870-х годах предложил
термин «БИОСФЕРА»
Согласно Зюссу
биосфера одна из «оболочек» Земли,
та, в которой протекает жизнь
Помимо биосферы он выделял
еще три «оболочки»:
литосферу
гидросферу
атмосферу

22.

Биосфера включает
всю гидросферу,
верхнюю часть
литосферы и
нижние слои
атмосферы
Владимир
Иванович
Вернадский
(1863 – 1945)
Из более чем 100 химических
элементов земной коры в составе
вещества организмов – около 20.
Из них
присутствуют всегда:
водород (H), углерод (C),
азот (N), кислород (O),
фосфор (P), сера (S)

23.

Чтобы понять устройство
биосферы, на неё нужно
взглянуть со стороны –
отдалиться
в пространстве
и
во времени

24.

Биосфера возникла 3.5
миллиарда лет тому назад.
Она вряд ли просуществует ещё
более 1.5 миллиардов лет???
Эволюция биосферы –
необратимая
последовательность событий,
порожденная геохимической
активностью организмов…

25.

Человек (Homo sapiens) появился в ходе биологической
эволюции и долгое время существовал в соответствии с
экологическими закономерностями.
Развитие цивилизации (особенно на индустриальной стадии)
вывело человека из многих экологических ограничений.
При этом человек превысил потребление ресурсов биосферы,
что приводит к усилению ее деградации.
Экология рассматривается как способ гармонизации
отношений человека и биосферы, что формирует к ней
интерес у самых различных общественных групп.
Почему так размыто понятие
«экология»?

26.

Авария на
Чернобыльской
АЭС
пример
экологической
катастрофы
выведено из
хозяйственного
оборота 5 млн. га,
отселено около 200
тыс. человек,
умерло от облучения
около 30 человек,
погибло от отдаленных
последствий до 9000
человек.

27.

Гибель леса наблюдалась на площади 500 га. (0.1%
зоны загрязнения).
В Белоруссии на выведенных из оборота землях создан
Полесский радиационно- экологический заповедник,
ныне обладающий «невероятным обилием зверей,
рыбы и редких растений».
Присозданиизаповедникаставилась цель «мониторинг
радиоактивного воздействия на живые организмы»,
ныне она изменена на «мониторинг экосистем при
полном отсутствии хозяйственного воздействия».
Радиоактивное загрязнение крайне
неблагоприятно для человека, но слабо
воздействует на природные экосистемы

28.

Ноосферная
концепция
1
Биосфера
• человек такой же
живой организм как и
все другие
2
Техносфера
• человек значительно
изменяет биосферу,
изменяя потоки
вещества и энергии
Ноосфера3
человек, благодаря накопленным
знаниям начнет управлять
потоками вещества и энергии и
регулировать взаимодействия и
соотношение живых организмов
????
• человек, благодаря обобщению
своих ошибок и накопленных знаний
примет и перестанет пытаться
менять законы функционирования и
развития биосферы и надолго станет

29.

Глобальный экологический
кризис XXI века
0
1
Кризис
консументов
• уничтожение
человеком
мегафауны - крупных
диких травоядных
02
Кризис
продуцентов
• истощение почв и
биоразнообразия
экстенсивным
землепользованием
03
Кризис
редуцентов
• высокоотходное
производство и
неограниченное
изъятие ресурсов
04
Термодинамический
кризис
• энергетический
дисбаланс

30.

ПУТИ ВЫХОДА
из глобального экологического кризиса
1.
2.
3.
4.
5.
совершенствование технологий
(создание экологически чистых
технологий, внедрение безотходных и
малоотходных производств…);
массовое становление гармоничного
экологического мышления;
совершенствование экономических
механизмов охраны биосферы;
неотвратимость ответственности за
экологические правонарушения;
унификация международного
экологического законодательства и
его соблюдение.

31.

Прикладная
экология Охрана
Муниципальная
1
экология
• Обращение с
отходами
• Озеленение
3
Охрана
природы
• Сохранение
биоразнообразия
• Обеспечение постоянства
связей в экосистемах
2окружающей
среды
• Нормирование вредных
факторов
• Снижение вредных факторов
4
Промышленная
экология
• Техносфера как окружающая
среда
• Влияние отдельных
промышленных предприятий и

32.

Задачи
применительно к области
промышленного
экологии
производства:
• оптимизация технологических и конструкторских
решений, исходя из минимального ущерба
биосфере окружающей среде;
• прогнозирование
и
оценка
возможных
отрицательных последствий действующих и
проектируемых предприятий на биосферу и
окружающую среду;
• своевременное выявление и корректировка
технологических процессов, наносящих ущерб
биосфере и окружающей среде;
• совершенствование систем переработки отходов
промышленности.