Экология, как наука. Эрнст Геккель

1.

Экология.

2.

Экология – это наука о
взаимодействиях живых
организмов друг с другом и с
окружающей средой.
В буквальном переводе слово
«экология» означает учение о
«доме» (от греч. «ойкос» –
местообитание, жилище, дом, и
«логос» – учение).

3.

Экология
Термин ввел Эрнст Геккель в 1866г.
Экология – это познание экономики природы,
одновременное исследование
взаимоотношений всего живого с
органическими и неорганическими
компонентами среды, включая непременно
неантагонистические и антагонистические
взаимоотношения животных и растений,
контактирующих друг с другом.

4.

Эрнст Геккель
Ernst Haeckel
(1834-1919)
c ассистентом Н.Н.МиклухоМаклаем
(1846-1888)
Канарские о-ва,
1866 г.
Год выхода «Всеобщей
морфологии», где был
введен термин
«экология»

5.

Экология
Предмет – связи между организмом и
средой, организация и функционирование
надорганизменных систем: популяции,
биоценозы, экосистемы, а также вся
биосфера.

6.

Популяция
- совокупность особей одного вида,
занимающих определенный ареал,
свободно скрещивающихся друг с
другом, имеющих общее
происхождение, генетическую
основу и в той или иной степени
изолированных от других популяций
данного вида.

7.

Биоценоз
-
это совокупность популяций всех
видов живых организмов,
населяющих определённый участок
пространства
Ввёл понятие в 1877г.
Карл Мёбиус.

8.

Биоценоз
В природе биоценозы бывают
разного масштаба:
биоценоз моховой кочки
биоценоз разрушающегося пня
биоценоз луга
биоценоз болота
биоценоз леса
Могут быть рукотворные: биоценоз
аквариума, теплицы, оранжереи

9.

Биоценоз
В сходных природных условиях и при
близком составе фауны и флоры
возникают сходные, закономерные
повторяющиеся биоценозы:
- в разных дубравах в полосе
широколиственных встречаются: липа,
клен, лещина, а среди трав – сныть,
ветреница; среди животных – белку,
кабана, синицу, мухоловку, сойку, жука
желудевого долгоносика;
- в еловых лесах уже другой набор видов.

10.

Биоценозы – не случайные собрания
различных организмов
В сходных природных условиях и при
близком составе фауны и флоры
возникают сходные, закономерные
повторяющиеся биоценозы:
- в разных дубравах в полосе
широколиственных встречаются: липа,
клен, лещина, а среди трав – сныть,
ветреница; среди животных – белку,
кабана, синицу, мухоловку, сойку, жука
желудевого долгоносика;
- в еловых лесах уже другой набор видов.

11.

В частности
фитоценоз
- совокупность растений
биоценоза
зооценоз – совокупность животных
микоценоз – совокупность грибов
микробоценоз – совокупность
микроорганизмов
Они заселяют относительно
однородный участок суши и
водоёма – биотоп.

12.

Биогеоценоз
-
Биогеоцено́з — система, включающая
сообщество живых организмов и тесно
связанную с ним совокупность абиотических
факторов среды в пределах одного участка
пространства, связанные между собой
круговоротом веществ и потоком энергии
(природная экосистема).

13.

Биотоп
-
-
-
относительно однородный по
физическим, химическим и
климатическим условиям участок
пространства, занятый
определённым биоценозом.
Концепцию предложил еще Эрнст
Геккель в 1866г в той же книге
«Общая морфология организмов».
Термин ввел 1908 году профессор
Берлинского зоологического музея
Ф. Даль (F. Dahl).

14.

Биотоп
-
-
-
относительно однородный по
физическим, химическим и
климатическим условиям участок
пространства, занятый
определённым биоценозом.
Концепцию предложил еще Эрнст
Геккель в 1866г в той же книге
«Общая морфология организмов».
Термин ввел 1908 году профессор
Берлинского зоологического музея
Ф. Даль (F. Dahl).

15.

Экологическая
система – это
исторически сложившееся единое
природное пространство, образованное
живыми организмами и средой их
совместного обитания, в котором
живые и неживые элементы связаны
между собой обменом вещества и
энергии.
Биогеоценоз – «маленькая»
экосистема.
Биосфера – глобальная экосистема.

16.

Биосфера
- оболочка Земли, заселённая
живыми организмами, находящаяся
под их воздействием и занятая
продуктами их жизнедеятельности
- глобальная экосистема Земли.

17.

Концепцию предложил еще
Жан-Батист Ламарк
(Jean Baptiste Lamarck)
(1744-1829)
в начале XIX в.

18.

Термин «биосфера»
был предложен
австрийским
геологом и
палеонтологом
Эдуардом Зюссом
(Eduard Suess)
(1831 – 1914)
в 1875 году.

19.

Согласно Зюссу биосфера - одна из
«оболочек» Земли, - та, в которой
протекает жизнь
Помимо биосферы он выделял еще
три «оболочки»:
литосферу – твердую оболочку
гидросферу – водную оболочку
атмосферу – воздушную оболочку

20.

Биосфера
Биосфера
включает в себя верхние
слои литосферы, в которых ещё живут
организмы, гидросферу и нижние слои
атмосферы.

21.

Биосфера
Верхняя граница в атмосфере: 15-20 км.
Определяется озоновым слоем.
Нижняя граница в литосфере: 3,5—
7,5 км. Определяется температурой
перехода воды в пар и температурой
денатурации белков.
Граница между атмосферой и
литосферой в гидросфере: 10—11 км.
Определяется дном Мирового Океана,
включая донные отложения.

22.

Целостное учение о
биосфере создал
биогеохимик и
философ
Владимир Иванович
Вернадский
(1863 – 1945)

23.

24.

Структура биосферы
Живое вещество - вся совокупность тел
живых организмов, населяющих Землю
Биогенное вещество- вещество, создаваемое
и перерабатываемое живым организмом (в
том числе уголь, нефть и т.п.)
Косное вещество - продукты, образующиеся
без участия живых организмов.
Биокосное вещество - вещество, которое
создается одновременно живыми
организмами и косными процессами (почва,
ил, кора выветривания и т.п.)
Космическое вещество, вещество в состоянии
радиоактивного распада и т.д.

25.

Активную часть биосферы,
представленную живыми организмами,
называют экосферой. Ее населяют
около 1 млн. видов животных и примерно
340 видов растений, причем 93% всех
видов животных и растений обитают на
суше.
Биомасса экосферы (около 2 трлн. тонн
органического вещества) поддерживается
на постоянном уровне в течение сотен
миллионов лет благодаря циклу синтеза
и распада ( круговороту) биогенных
элементов под воздействием потока
солнечной энергии. Тем самым
обеспечивается устойчивость биосферы в
масштабе геологического времени, что
является важнейшим условием

26.

Биосфера,
по
В.И.
Вернадскому,
это
оболочка
Земли,
в
пределах
которой
существует жизнь.
Большинство ученых в
качестве
верхней
теоретической
границы
биосферы
указывают озоновый
слой, средняя высота
которого
составляет
25 км. Выше живые
организмы
погибают
от
жесткого
космического
излучения, хотя споры
бактерий
обнаруживали и на
высоте до 70 км.

27.

Основные характеристики биосферы.
1. Биосфера обладает свойством гомеостаза –
поддержания
постоянства
физических
и
химических
параметров среды.
2. Биосфера имеет мозаичное и иерархическое строение
– состоит из экосистем различного типа и ранга.
3. Важной характеристикой биосферы является
биологическая миграция элементов и их биологический
круговорот.
4. Живые организмы заполняют все пригодные для жизни
среды. Эта закономерность отражает «всюдность жизни».
5. Относительный баланс процессов
образования органического вещества в
биосфере и его разложения обеспечивает
постоянство количества живого вещества.

28.

Важным этапом необратимой эволюции
биосферы Вернадский считал ее переход
в стадию ноосферы.
Понятие «ноосфера» было введено в
1927 г. французским философом Э.
Леруа и означало мыслящую оболочку
или сферу разума.
В современной экологии обычно
ссылаются на определение В. И.
Вернадского, в соответствии с которым
ноосфера – это такое качественное
состояние биосферы, при котором ее
развитие определяется сознательной
человеческой деятельностью.

29.

К основным предпосылкам возникновения
ноосферы Вернадский относил:
1) расселение Homo sapiens по всей
поверхности планеты и его победу в
соревновании с другими биологическими
видами;
2) развитие всепланетных систем связи,
создание единой для человечества
информационной системы;
3) открытие новых источников энергии,
включая атомную, после чего
деятельность человека становится
важной геологической силой;
4) победу демократий и доступ к
управлению широких народных масс;
5) все более широкое вовлечение людей в
научную деятельность, что также делает
человечество геологической силой.

30.

Однако,
по Вернадскому, поскольку
существование самого человека
есть функция биосферы, его
вмешательство имеет свои
пределы, выход за которые
угрожает его собственному
существованию.

31.

Основные законы и принципы
экологии
Американский эколог Б. Коммонер
сформулировал следующие
афоризмы, которые получили
название четырех законов
экологии:
– все связано со всем;
– все должно куда-то деваться;
– природа знает лучше;
– ничто не дается даром.

32.

Закон всеобщей связи предметов и
явлений в природе и обществе означает,
что природа и общество включены в
единую сеть системных взаимодействий и
изменения в одной части системы
неизбежно вызывают изменения в других
ее частях.
Любое изменение в экологической системе
вызывает цепную реакцию, направленную
на его нейтрализацию. Кроме того,
зависимость между элементами
экологических систем носит нелинейный
характер, т.е. незначительное изменение
одного из них может вызвать сильные
изменения других.

33.

Закон сохранения вещества и энергии
является одним из главных требований
рационального природопользования. Его
экологическая интерпретация включает:
1) закон развития природной системы за
счет окружающей ее среды: любая
природная система может развиваться
только за счет материальноэнергетических и информационных
ресурсов окружающей среды, поэтому
невозможно как абсолютно
изолированное развитие, так и
полностью безотходное производство;
2) закон неустранимости отходов: любая
хозяйственная деятельность ведет к
появлению отходов, которые можно лишь
перевести из одной формы в другую или
переместить в пространстве, но нельзя

34.

Закон «природа знает лучше»
определяет пределы допустимого и
недопустимого в биосфере.
На сегодняшний день на Земле обитает
лишь тысячная часть испытанных
эволюцией видов животных и растений.
Главным критерием эволюционного
отбора является вовлеченность в
глобальный биотический круговорот,
заполненность всех экологических ниш.

35.

Закон
цены развития означает, что
на уровне глобальной экологической
системы любой выигрыш обязательно
сопровождается потерей.
Этот закон имеет три следствия:
- эволюция больших систем происходит
только от простого к сложному;
- с ростом сложности организации
системы темпы эволюции возрастают;
- бесплатных ресурсов не существует.

36.

С точки зрения задач экологию
можно разделить на две ветви
Общая,
или теоретическая экология –
вскрывает общие закономерности
организации жизни.
Прикладная экология –
разрабатывает принципы охраны
природы и рационального
использования природных ресурсов.

37.

Общую экологию часто
подразделяют на следующие
дисциплины:
Аутэкология
– исследует
взаимодействия организма со средой.
Демэкология – изучает структуру,
динамику и связи со средой популяций
отдельных видов.
Синэкология – изучает структуру,
динамику и связи со средой сообществ
организмов.

38.

Экология в системе
биологических дисциплин
может разделяться также:
По
конкретным объектам
исследования.
По конкретным типам
местообитания.
Прикладная экология – по
конкретным типам задач.

39.

40.

В современном обществе
термин экология имеет еще
ряд расхожих значений:
Изучение
конкретной окружающей
среды (экология жилища,
этноэкология).
Изучение взаимодействия конкретных,
в том числе неживых, объектов со
средой (экология памятников).
Состояние окружающей среды.
«Плохая экология»= «Плохая физика»

41.

Основные методы экологии –
те же, что в биологии в целом.
Полевые
– наблюдения, сбор
материала.
Экспериментальные - в природных и в
лабораторные условиях.
Моделирование процессов и ситуаций,
встречающихся в популяциях,
биоценозах и экосистемах, с помощью
вычислительной техники.
Аналитические.

42.

Методы экологии
Общенаучные
Специальные
Экологическое моделирование
Теоретические
Эмпирические
анализ и синтез
наблюдение
дедукция и
индукция
эксперимент
(имитация экологических явлений с
помощью лабораторных,
логических, математических или
натурных моделей)
Экологический мониторинг
(система наблюдений, оценки,
контроля и прогноза состояния
окружающей среды)
Методы смежных наук:
физики, химии, географии,
геохимии и др.

43.

Задачи экологии в
общетеоретическом плане:
Изучение структуры и факторов
устойчивости экосистем.
Изучение экологических механизмов
адаптации к среде.
Исследование регуляции численности
популяций.
Изучение биологического разнообразия
и механизмов его поддержания.
Моделирование состояния экосистем.

44.

Основные прикладные задачи
экологии :
Прогнозирование
и оценка
возможных отрицательных
последствий влияния человека.
Охрана окружающей среды.
Улучшение качества окружающей
среды.
Сохранение, воспроизводство и
рациональное использование
природных ресурсов.