РАЗДЕЛ 1 ЭКОЛОГИЯ КАК НАУЧНАЯ ДИСЦИПЛИНА. ЭКОЛОГИЯ КАК НАУЧНАЯ ДИСЦИПЛИНА. Экология как научная дисциплина введение Ойкос жилище (греческий), логос наука Экология комплексная наука, изучающая среду обитания живых существ и человека. Термин экология

• Название: Экология как научная дисциплина введение Ойкос жилище (греческий), логос наука Экология комплексная наука, изучающая среду обитания живых существ и человека. Термин экология
• Анкор: РАЗДЕЛ 1 ЭКОЛОГИЯ КАК НАУЧНАЯ ДИСЦИПЛИНА
• Дата: 16.12.2022
• Размер: 1.98 Mb.
• Имя файла: ЭКОЛОГИЯ КАК НАУЧНАЯ ДИСЦИПЛИНА.doc
• Тип: Документы; #848292

РАЗДЕЛ 1 ЭКОЛОГИЯ КАК НАУЧНАЯ ДИСЦИПЛИНА

Введение
Ойкос – жилище (греческий), логос – наука

Экология – комплексная наука, изучающая среду обитания живых существ и человека.

Термин «экология» впервые предложил в 1866 году немецкий биолог Эрнест Геккель (1834 – 1919). Своему происхождению экология обязана сочетанию двух греческих слов ойкос – жилище, дом, родина и логос – наука и дословно означает «наука о местообитании». Но проблемы взаимоотношений среды обитания и живых организмов привлекали ученых еще в далекой древности. Аристотель (384 – 322 до н.э.) описал в своей «Истории животных» различая между разными животными и их отношение к месту обитания. Плиний Старший (79 – 23 до н.э.) рассматривал вопросы жизни организмов в знаменитом труде «Естественная история».

Особую роль в мировой науке принадлежит Владимиру Ивановичу Вернадскому (1863 – 1945). Оценить его вклад в нее поистине невозможно. Минералог, кристаллограф, создатель биогеохимии , учения о биосфере и истории науки. Пионерными являются представления В.И. Вернадского о роли человека в эволюции природы. Он убедительно доказал, что живое на Земле не просто влияет, но и создает неживую природу, а развитие человеческой цивилизации является частью и следствием планетарного прогресса.

В настоящее время экология – это изучение живых организмов в окружающей среде, включающей в себя действующие на организм внешние условия и факторы как живые так и неживые. Экология – это изучение взаимодействий между организмами и окружающей их живой (биотической) и неживой (абиотической) средой.

Классическая экология разделяется на три подраздела: Аутэкология – раздел науки, изучающий взаимодействие индивидуального организма или вида с окружающей средой (жизненные циклы и поведение как способ приспособления к окружающей среде). Демэкология – раздел науки, изучающий взаимодействие популяций особей одного вида внутри популяции и с окружающей средой. Синэкология – раздел науки, изучающий функционирование сообществ и их взаимодействия с биотическими и абиотическими факторами. Глобальная экология разрабатывает проблемы биосферы в целом. Также выделяют геоэкологию, биоэкологию, гидроэкологию, ландшафтную экологию, этноэкологию, социальную экологию, химическую экологию, радиоэкологию, экологию человека и др.

Задачи экологии

1. 
   Исследование закономерностей организации жизни
   
2. 
   Влияние деятельности человека на природные системы
   
3. 
   Создание научной основы разумной эксплуатации ресурсов в природопользовании
   
4. 
   Прогнозирование изменений природной среды под воздействием деятельности человека
   
5. 
   Сохранение среды обитания человека и всего живого
   

1 Раздел. ЭКОЛОГИЯ КАК НАУКА

1. ЗАРОЖДЕНИЕ ЖИЗНИ НА ЗЕМЛЕ

Одна из больших планет Солнечной системы Земля находится на расстоянии 149,6 млн. километров от Солнца. Диаметр Солнца по современным представлениям составляет 1392000 километров, а средний радиус Земли, имеющий форму геоида, равен 6371,032 километров, то есть более чем в 109 раз меньше. Солнце состоит, в основном, из газообразных водорода (72%) и гелия (28%) и в определенном смысле представляет собой беспрерывный прогресс термоядерного синтеза водорода в гелий с выделением гигантского количества энергии, которая излучается в космос в виде различных форм лучистой и электромагнитной энергии: гамма – излучение, рентгеновские лучи, ультрафиолетовые лучи, инфракрасное и световое излучения, космические лучи.

Наша Солнечная система принадлежит Галактике, содержащей не менее 100млрд. звезд общей массой около 1011 масс Солнца. В свою очередь, звездных систем, подобных Галактике, множество в пространстве Вселенной.

Возраст Земли составляет 4,7 млрд. лет.

3-3,5 млрд. лет – практически вся поверхность земного шара море, существует только один материк – древняя Пангея.


Перепады температур от +100 днем до –100 градусов ночью, постоянно идут дожди, грозы, отмечается активная горообразовательная деятельность. Первобытная атмосфера содержала только 1% кислорода, и ультрафиолетовое космическое излучение беспрепятственно проникало на Землю.

Архейская эра


В первобытном океане под воздействием грозовых электрических разрядов и ультрафиолетового излучения началось образование первых органических соединений в виде капель раствора с повышенной концентрацией. Некоторые органические молекулы, объединяясь, стали образовывать капли, увеличивающие свои размеры за счет веществ, входящих в раствор.

2 млрд. лет в ходе эволюции возникают простейшие одноклеточные организмы, имеющие в клетке ядро, способные к росту воспроизведения себе подобных. Зародилась жизнь.

Первые организмы питались окружающим раствором, запасы которого не бесконечны, так как кислорода в атмосфере практически не было реакции окисления – восстановления отсутствовали, жизнь была обречена на голодную смерть. Единственная возможность превращения конечного вещества в бесконечный – круговорот. Природа нашла выход – фотосинтезирующие организмы.

1 млрд. лет назад появились многоклеточные организмы, не питающиеся готовым органическим веществом, а создающие его сами, используя солнечный свет, углекислый газ, воду и минеральные соли. Отходом этого способа питания стал кислород.

Решающим достижением Природы стали фотосинтез и круговороты веществ, сопровождаемые однонаправленным потоком энергии.

Процесс фотосинтеза заключается в том, что солнечные лучи поглощаются пигментом растений – хлорофиллом (он и придает листьям зеленый цвет), а затем растения, используя воду из почвы и углекислый газ из атмосферы, получают углеводороды – сахар (глюкозу), крахмал и целлюлозу, при этом выделяется кислород.

Фотосинтез – единственный биологический процесс, который идет с увеличением свободной энергии, при этом энергия излучения Солнца связывается в ходе создания органического вещества.

Появление большого количества кислорода в атмосфере сделало возможным:

1. 
   появление сложных многоклеточных организмов, питающихся органическим веществом;
   
2. 
   в атмосфере сформировался озоновый (О₃) слой (экран), служащий защитой всех белковых соединений от смертоносного для них ультрафиолетового коротковолнового излучения;
   
3. 
   жизнь стала возможной сначала на мелководье, а затем на суше. Это позволило начать бурный процесс развития многообразных форм жизни и активный обмен веществом и энергией между живой и неживой природой.
   

Протерозойская эра 700 млн. лет назад – появились первые бактерии, водоросли, примитивные беспозвоночные.


Палеозойская эра 365 млн. лет назад – первые наземные растения, распространение живых организмов на суше.





Мезозойская эра 185 млн. лет назад – расцвет неземных растений и пресмыкающихся, появляются первые птицы и млекопитающие.





Кайнозойская эра 70 млн. лет назад – формируются современные группы флоры и фауны.

5,5 (3,5) млн. лет назад – появился человек.

2. 
   БИОСФЕРА – ОБЪЕКТ ИЗУЧЕНИЯ ЭКОЛОГИИ
   

Термин «биосфера» ввёл австрийский ученый Эдуард Зюсс и этим термином он назвал то пространство геосферы, где встречаются живые организмы. Русский ученый В.И. Вернадский вложил в термин «биосфера» более глубокий смысл, подчеркнув роль живых организмов в формировании самой среды обитания. По Вернадскому биосфера – это всё пространство (оболочка Земли), где существует или когда-либо существовала жизнь, то есть где встречаются живые организмы или продукты их жизнедеятельности.

Биосфера (сфера жизни)– оболочка Земли, включающая в себя область распространения живого вещества и само живое вещество. В нее входят: верхняя часть литосферы (до 3-х км), гидросфера, нижняя часть атмосферы (до 25 км) и все живые организмы.

Т.о. в биосфере можно выделить 2 компонента: неживая природа (атмосфера, гидросфера, литосфера) – абиотическая часть (абиота) и живая природа – биотическая часть (биота) – все живые организмы.

2. АБИОТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ БИОСФЕРЫ

АТМОСФЕРА

Атмосфера (атмос-пар) – воздушная среда вокруг Земли, вращающаяся вместе с ней. Через а/с осуществляется обмен вещества и энергии с Космосом.

А). Состав и строение

Состав атмосферы у поверхности Земли – 78% - азот

21% - кислород

0,9 – аргон

0,1 –СО2, водород, гелий, водяной пар

На высоте от 10 до 50 км, с наибольшей концентрацией на высоте 25 км находится слой озона (озоносфера, озоновый экран), поглощающий солнечное ультрафиолетовое излучение, что вызывает разогрев а/с и защищающий все живое от вредного коротковолнового космического излучения.

Б) функции и свойства

1. 
   Регулирует тепловой режим Земли, перераспределяя тепло по всему земному шару (t днем +100^о, ночью –100^о).
   
2. 
   Определяет световой режим земли: рассеивает, перераспределяет свет, создает равномерное освещение (голубое небо).
   
3. 
   Защищает все живое на земле от ультрафиолетового излучения и космических осколков.
   
4. 
   Среда, распространение звука (была бы тишина).
   
5. 
   Атмосферный кислород воздуха – источник жизни. Все окислительно-восстановительные реакции в организме человека идут при наличии кислорода, который очищает, питает клетки. Без воздуха человек может прожить 5 минут.
   
6. 
   Восстанавливает утраченные свойства (самоочищение) характерны высокие скорости циркуляции.
   
7. 
   Звено в круговороте веществ.
   
8. 
   Здесь образуются все виды осадков, происходят явления природы, которые мы называем погодой.
   

ГИДРОСФЕРА

ГИДРОСФЕРА – водная среда, совокупность всех вод земного шара, объединяет все свободные воды, которые могут передвигаться под влиянием солнечной энергии и сил гравитации.

А) Состав и строение.

Вода – химическое соединение водорода и кислорода. При 0⁰ С жидкость воды превращается в лед, при 100⁰ С – в пар. В природе находятся в трех фазах.

Определяют следующие виды вод:

1. 
   Воды Мирового океана (94 % всех вод). Воды морей и океанов с концентрацией растворенных солей в воде – 3,5 (соленые воды). Соотношение ионов натрия, хлора, фтора и др. остается постоянным на протяжении миллионов лет.
   
2. 
   Континентальные воды.
   
   • 
     поверхностные – воды речного стока, озер, болот и т.п. По составу, в основном пресные, речные воды – основной источник водоснабжения;
     
   • 
     подземные воды – воды в толщах земных горных пород. По составу, в зависимости от геологической обстановки, могут быть как пресными, так и минерализованными (минеральные источники).
     
3. 
   Криогенные воды – воды в твердом состоянии: снег, лед, вечная мерзлота. Основная масса сосредоточена в Антарктиде 97 % всех запасов пресных вод.
   
4. 
   Водяные пары – воды в газообразном состоянии – туманы, пары горячих источников, облака, дождь, снег и т.п.
   

Б) Функции и свойства.

1. 
   Среда обитания многих организмов;
   
2. 
   Звено в круговороте веществ;
   
3. 
   Источник жизни – служит для поддержания водного баланса (человека на 80 % состоит из воды). Без воды можно прожить 5 дней;
   
4. 
   Способна к самоочищению;
   
5. 
   Часть климатической системы с высокими скоростями циркуляции (ниже атмосферных).
   

ЛИТОСФЕРА- твердая среда

ЛИТОСФЕРА – внешняя среда твердой земли, включающая земную кору и часть верхней мантии до глубины трех километров.

А) Состав и строение.

1. 
   Верхний слой литосферы (несколько сантиметров) представлен почвой (педосфера). Он создан под воздействием внешних условий: тепла, воды, воздуха, растительных и живых организмов. Почвообразующих пород, состоящие из различных минеральных компонентов, составляют 60 – 90 % состава почв. Они предопределяют химический состав, водный и тепловой режим, генетический тип (пески, черноземы, сероземы, красноземы и т.д.).
   
2. 
   Горные породы (недра земли) – природные агрегаты минералов более или менее постоянного состава, (химического или минералогического) слагающие земную кору. К ним в основном приурочены месторождения полезных ископаемых.
   

Б) Свойства и функции.

1. 
   Литосфера в целом – зона обитания живых организмов и человека.
   
2. 
   Основное свойство почвы – плодородие, т.е. способность обеспечивать растения необходимым количеством питательных элементов. Широко используются человеком, «кормит» его. (Без воды человек может прожить 5 недель).
   
3. 
   Регулирует водный баланс планеты.
   
4. 
   Очищает гидросферу, являясь неотделимой часто круговорота веществ в природе.
   
5. 
   Источник полезных ископаемых.
   
6. 
   Скорость самоочищения не велика, накапливает осажденное вещество.
   
7. 
   Подвергается разрушению (эрозия почв).
   

4.БИОТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ БИОСФЕРЫ

В экологии выделяют различные уровни организации живой материи. Самым простейшим элементом в биосфере является живой организм. Но в экологии организм не является объектом исследования.

Варианты надорганизменных систем:

1.Популяция.

Термин «популяция» происходит от лат. populus (народ) и означает население вида на определенной территории. Понятие о популяции возникло в 1903 г., когда Бодо Иоганзен определил популяцию как совокупность генетически неоднородных особей.

Под популяцией понимается группировка особей одного вида, населяющих определенную территорию и характеризующихся общностью морфобиологического типа, генофонда и устойчивыми функциональными взаимодействиями.

Границы популяции определяются не столько физическими факторами среды, сколько степенью тесноты связей между особями, а эти связи динамичны и зависят от многих факторов (дистанция между особями, их физиологическое состояние и др.).

2. Сообщество – система совместно живущих в пределах некоторого естественного объема пространства автотрофных и гетеротрофных организмов (иногда лишь одних из них).

Термин сообщество часто используется как синоним биоценоза. Выделяют сообщества растений (фитоценоз), животных (зооценоз), микроорганизмов (бактериоценоз).

Сообщества животных или растений классифицировать по следующим принципам:

1. Форма роста и структура растительного сообщества. Сообщества можно охарактеризовать на основании жизненных форм растительности: деревья, кустарники, травы, мхи, водоросли составляют физическую структуру разных сообществ.

2. Видовое разнообразие. Это число видов в сообществе («видовое богатство» или «плотность видов»), относительное число особей каждого вида, а также степень равномерности распределения. Доминантные виды могут оказывать определяющее влияние на сообщество за счет своих размеров, числа особей или их активности.

3. Трофическая структура. Взаимодействие в пределах подсистем и между подсистемами по цепи питания.

Популяции, заселяющие общие места обитания, неизбежно вступают в определенные взаимоотношения в области питания, использования пространства, влияния на особенности микро- и мезоклимата и т. д.

Длительное совместное существование лежит в основе формирования межвидовых сообществ – биоценозов (от греч. bios – жизнь и koinos – общий). Термин «биоценоз» ввел немецкий зоолог Карл Мебиус в 1877 г.

Биоценоз – исторически сложившиеся группировки живого населения биосферы, заселяющие общие места обитания, возникшие на основе биогенного круговорота и обеспечивающие его в конкретных природных условиях.

Основные типы взаимоотношений видов в биоценозах – это пищевые (питание одних видов другими, конкуренция за пищу), пространственные (распределение в пространстве, конкуренция за место поселения или убежища) и средообразующие (формирование структуры биотопа, микроклимата). Все формы биоценотических отношений осуществляются в определенных условиях абиотической среды.

Рельеф, климат, геологическое строение, гидрографическая сеть и др. факторы оказывают влияние на состав и биологические особенности видов, формирующих биоценоз, служат источником неорганических веществ, аккумулируют продукты обмена веществ.

Неорганическая среда – биотоп – представляет собой необходимую часть биоценотической системы, обязательное условие ее существования.

А) Виды питания.

Автотрофное – самостоятельное. Основано на преобразование в процессе питания неорганических веществ в органические в процессе фотосинтеза. Отходом этого вида питания является кислород.

Гетеротрофное – питание готовым органическим веществом.

Б) Трофические цепи (трофое - питание)

В процессе эволюции сформировались три группы организмов, объединенных трофическими цепями:

Автотрофы – продуценты (производители) – растения

Гетеротрофы – консументы (потребители)

Консументы I порядка – растительноядные животные

Консументы II порядка – хищники

Редуценты – восстановители – грибы, микроорганизмы





П

К I

К II

P




На каждом трофическом уровне теряется 90 % энергии (энтропия), количество биомассы уменьшается.

Количество живого вещества всех групп растительных и животных организмов называется биомассой.

Продуктивного биомассы – скорость воспроизводства. Первичная продуктивность – биомасса растений. Вторичная продуктивность – биомасса животных.

Организмы последующего звена поедают организмы предыдущего звена, осуществляется цепной перенос вещества и энергии, лежащей в основе малого круговорота. Сущность этого круговорота состоит в образовании живого вещества из неорганических соединений в процессе фотосинтеза и в превращении органического вещества при разложении вновь в неорганические соединения. При этом часть вещества исключается из биотического круговорота, и с помощью геохимических процессов закрепляется в осадочных отложениях или переносится в океан.

Агробиоценоз – неустойчивые сельскохозяйственные искусственные системы, созданные человеком в процессе искусственного отбора и направленные на удовлетворение собственных нужд.

Большой круговорот веществ в природе (геологический) обусловлен взаимодействием солнечной энергии с глубинной энергией Земли и осуществляет перераспределение вещества между биосферой и более глубокими горизонтами Земли.

Большой и малый круговороты образуют биогеохимический круговорот.

Академик Владимир Николаевич Сукачев создал учение о биогеоценозе как единстве биоценоза и его биотопа (1964 г.). Биогеоценоз пространственно определяется границами растительного сообщества (фитоценоза). Биогеоценоз – это совокупность однородных природных явлений, имеющая свою специфику взаимодействия слагающих ее компонентов и определенный тип обмена веществом и энергией между собой и другими явлениями природы и представляющая собой внутренне противоречивое единство, находящееся в постоянном движении и развитии.

5.ЭКОСИСТЕМА (БИОГЕЦЕНОЗ)
Экосистема (биогеоценоз) – комплекс (космический корабль) живых и неживых компонентов, связанных между собой обменом вещества и энергии (экосистема озера, пустыни и т.п.) с определенными условиями обитания.

Пример экосистемы – пруд с обитающими в нём растениями, рыбами, беспозвоночными животными, микроорганизмами, составляющими живую компоненту системы, биоценоз.

Иерархия экосистем образует биосферу.

А) структура экосистемы

Биоценоз + Биотоп = Экосистема


Э нергия Вещество

Солнечная энергия
CO₂ О₂



Н еорганическое продуценты дыхание

в ещество


Р едуценты




Мертвое Консументы

органическое

вещество




Захороненное

органическое

вещество (полезные ископаемые)

Таким образом, функционирование экосистемы обусловлено 3 факторами:

1. 
   биогеохимический круговорот вещества и энергии;
   
2. 
   постоянный приток энергии;
   
3. 
   баланс между производством и потреблением (снижение биомассы на каждом трофическом уровне).
   

Каждое предыдущее звено трофической цепи является одновременно цепью передачи энергии, причем каждый последующий уровень получает все меньше энергии, расходуемой на поддержание обменных процессов и энтропию. Поэтому, биомасса каждого последующего уровня уменьшается. Каждой экосистеме необходим постоянный приток энергии.

6.ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ФАКТОРЫ

Жизнь любого организма зависит от окружающих его веществ и процессов экологических факторов абиотическими и биотическими:

А) абиотические факторы характеризует состояние атмосферы, гидросферы и литосферы:

• 
  климатические:
  

а) солнечная энергия и освещенность;

б) влажность воздуха и количество осадков;

в) газовый состав атмосферы;

г) температура;

д) ветер и атмосферное давление;

• 
  почвенно-грунтовые:
  

состав воды и почвы

Б) биотические факторы - влияние одних живых организмов на другие внутри одного или между видами:

Нейтрализм – взаимодействие отсутствует;

Конкуренция – один вид стремится выжить другой;

Симбиоз – сотрудничество или взаимопомощь;

Паразитизм – гибель жертвы: пожирание одних видов другими.

В) лимитирующие факторы – факторы, (абиотические или биотические) ограничивающие развитие живых систем.

Для нормального развития организмов необходимо наличие различных факторов строго определенного количества, каждый из которых должен быть в определенном количестве. Причем, недостаток одного вещества не компенсируется избытком другого. Крайние границы выживаемости определяется толерантностью.

Толерантность – степень устойчивости к изменению различных факторов. Внутри этих границ каждый вид приспосабливается к определенным видам пищи и способом ее добычи.

7.ЭВОЛЮЦИЯ ЭКОСИСТЕМЫ

А) Экологическая ниша, экологическое дублирование.

Экологическая ниша – это совокупность условий, необходимых для существования того или иного вида.

Каждый вид в природе занимает экологическую нишу, завоеванную в процессе естественного отбора. В случае исчезновения одного вида, его экологическую нишу займет другой, способный выполнять те же функции, т.е. происходит экологическое дублирование. Пустующая ниша всегда будет заполнена. Природа не терпит пустоты.

Так, за 13 лет до открытия вируса иммунодефицита человека (ВИЧ) — возбудителя синдрома приобретенного иммунного дефицита (СПИД) — была предсказана вероятность появления «гриппоподобного заболевания с высокой летальностью». Организм человека — это место жизни многих, в том числе болезнетворных, организмов. Когда многие болезни были побеждены и уничтожены их возбудители, появилась свободная экологическая ниша. Ее и заполнил вирус СПИДа, соответствующий приведенным свойствам: мелок, примитивен, относительно быстро размножается и очень изменчив.

Дублирование — один из природных механизмов поддержания надежности биоценозов. При экологическом дублировании исчезнувший или уничтоженный вид, как правило, заменяется функционально близким, или его место количественно замещается экологически аналогичными другими видами (например, паразиты могут сменить хищников, а грызуны — копытных). принцип экологического дублирования широко используется в технические устройствах.

Правило экологического дублирования: исчезающий вид сменит другой, аналогичный по схеме: мелкий сменяет крупного, эволюционно ниже организованный более высокоорганизованного, более генетически мутабельный менее генетически изменчивого.

Поскольку экологическая ниша в биоценозе не может пустовать, экологическое дублирование происходит обязательно. В результате на месте прежней системы мы получаем функциональный аналог, который мельче, ниже организованный и более изменчивый.

Несколько позже правила смены видов в биоценозах Н. Ф. Реймерс сформулировал в более популярной форме:

• 
  * «свято место пусто не бывает»;
  
• 
  * крупные организмы исчезают раньше, и их сменяют мелкие;
  
• 
  * как правило, более эволюционно высокоорганизованные виды бывают вытеснены менее высокоорганизованными, быстрее размножающимися существами;
  
• 
  * всегда побеждают те, кто легче и быстрее изменяется, в том числе генетически.
  

Б) Равновесие экосистемы.

Согласованность места, времени и скорость процессов в природе называется экологическим равновесием (гомеостаз), что означает сохранение в экосистеме постоянного видового состава, числа особей, потребление и освобождение вещества и энергии. В нормальном состоянии любая экосистема находится в гомеостазе, при неблагоприятном внешнем воздействии отдельные организмы исчезают, связи нарушаются.

Основной закон экологии: развиваются не только организмы и виды, но и экосистемы. В результате экологического дублирования пустующие ниши заполняются, один биоценоз, сменят другой, связи восстанавливаются, и система опять становится равновесной.

Процесс смены биоценозов называется сукцессией.

Различают первичную сукцессию – заполнение пустующей ниши, смена экосистемы (зарастающее озеро - болото).

Вторичная сукцессия – восстановление первичной экосистемы (вырубленный лес - лес), стратегия экосистемы – максимум защиты в биосфере.

8.НООСФЕРА

Учение Вернадского о биосфере (20-е годы 20 века).

Основные положения:

1. 
   Принципы целостности биосферы, единство живого и неживого. Строение земли – целостный организм.
   
2. 
   Принципы гармонии биосферы, ее организованность.
   
3. 
   Лик Земли сформирован жизнью.
   
4. 
   Космическая роль биосферы в трансформации энергии.
   
5. 
   Постоянство количества живого вещества
   

Концепция ноосферы, связанная с появлением человека и его воздействием на природу, введена русским геохимиком В.И. Вернадским в 20-е года XX века в учении о биосфере.

Ноосфера – сфера разума, новое геологическое явление на нашей планете. Человек по своему воздействию на биосферу впервые становится крупнейшей геологической силой. Человечество и окружающая среда образуют ноосферу. Идея В. И. Вернадского о Ноосфере – сфере Разума, получившая развитие в работах французских ученых Э. Леруа и П. Тейяра де Шардена, стала основой учения о Ноосфере, которое сегодня активно развивается в России и может дать качественно новые пути решения проблем, связанных с «глобальными угрозами» – экологической, ресурсной, энергетической, демографической, ориентируя вектор геополитики на защиту интересов человечества как единого целого. Целостное ноосферное мировоззрение, опирающееся на представления не только о Правах, но и об Обязанностях Человека и единстве Человечества, необходимо для создания реальной стратегии решения глобальных проблем современности, способной объединить усилия представителей науки, религии и философии с возможностями политиков и бизнесменов разных стран мира.

В последнее время проявляется не только глобальность воздействия человека на среду, но и противоречивость этого воздействия. Антропогенные (человеческие) воздействия разрушают естественные системы природы. С выходом человека в космос, область взаимодействия его с природной средой не ограничивается биосферой.

Понятие ноосистемы – более точное в наше время, чем ноосфера. Человек в концепции ноосферы рассматривается как разумное существо, но общество в целом и отделенные индивиды редко ведут себя по-настоящему разумно.

Пока человечество движется отнюдь не к ноосфере.

9.ЗАКОНЫ ПРИРОДЫ В СИСТЕМЕ ЧЕЛОВЕК – ОКРУЖАЮЩАЯ СРЕДА

Человечество на Земле подчиняется законам биологическим и социальным, поэтому человек на Земле – единственный биосоциальный вид.

У экологии, как и у любой другой науки, есть свои законы. Наиболее ярко, в виде афоризмов, они были сформулированы американским экологом Барри Коммонером:

- Всё связано со всем – в законе отражён экологический принцип холизма (целостности).

- Всё должно куда-то деваться – закон говорит о необходимости замкнутого круговорота веществ и обеспечения стабильного существования биосферы.

- Природа знает лучше – закон имеет двойной смысл – одновременно призыв сблизиться с природой и призыв крайне осторожно обращаться с природными системами.

- Ничто не даётся даром – закон говорит о том, что каждое новое достижение неизбежно сопровождается утратой чего-то прежнего.

Второй и четвёртый законы по сути являются перефразировкой основного закона физики – сохранения вещества и энергии. Первый и третий законы – действительно основополагающие законы экологии, на которых должна строиться парадигма данной науки. Основным законом является первый, который может считаться основой экологической философии.

Отсюда следует:

1. 
   Человек взял от природы все, что мог за счет сукцессионного омоложения.
   
2. 
   Закон бумеранга – что извлечено из биосферы человеком, должно быть возвращено ей.
   
3. 
   Биосфера незаменима.
   
4. 
   Закон шагреневой кожи – глобальный природный потенциал существенно истощается.
   
5. 
   Принципы неполноты информации – неизвестно, какие будут результаты от вмешательства человека в будущем.
   
6. 
   Принцип обманчивого благополучия – сегодняшние успехи заставляют забыть о возможных отрицательных последствиях.
   
7. 
   Принцип удаленности события – потомки что-нибудь придумают.
   

10.ЭВОЛЮЦИЯ ЧЕЛОВЕКА И ЧЕЛОВЕЧЕСКОГО ОБЩЕСТВА

Антропогенез (от греч. anthropos — человек + genesis — происхождение) — процесс исторического формирования человека. Сегодня существуют три основные теории антропогенеза.

Теория креационизма, самая древняя из существующих, утверждает, что человек является творением сверхъестественного существа. Например, христиане верят, что человек был сотворен богом в единовременном акте «по образу и подобию божьему». Схожие идеи присутствуют и в других религиях, а также в большинстве мифов.

Эволюционная теория утверждает, что человек произошел от обезьяноподобных предков в процессе длительного развития под воздействием законов наследственности, изменчивости и естественного отбора. Основания этой теории впервые предложил английский естествоиспытатель Чарльз Дарвин (1809-1882).

Космическая теория утверждает, что человек имеет внеземное происхождение. Он — или прямой потомок инопланетных существ, или плод экспериментов внеземного разума. По мнению большинства ученых, это наиболее экзотическая и наименее вероятная из основных теорий.

Эволюционная теория 

Австралопитек (Australopithecus) считается наиболее близким к предковой форме человека; он жил на территории Африки 4,2-1 млн лет назад. Тело австралопитека покрывал густой волосяной покров, и по внешнему виду он был ближе к обезьяне, чем к человеку. Однако он уже ходил на двух ногах и пользовался разными предметами как орудиями, чему способствовал отстоящий большой палец кисти. Объем его мозга (по отношению к объему тела) был меньше человеческого, но больше, чем у современных человекообразных обезьян.

Человек умелый (Homo habilis) считается самым первым представителем человеческого рода; он жил 2,4-1,5 млн лет назад в Африке и назван так из-за умения изготовлять простейшие каменные орудия. Его мозг на треть превосходил мозг австралопитека, а биологические особенности мозга свидетельствуют о возможных зачатках речи. В остальном человек умелый более походил на австралопитека, чем на современного человека.

Человек прямоходящий (Homo erectus) расселился 1,8 млн — 300 тыс. лет назад по Африке, Европе и Азии. Он делал сложные орудия и уже умел использовать огонь. Его мозг по объему близок к мозгу современного человека, что позволяло ему организовывать коллективную деятельность (охоту на крупных животных) и использовать речь.

В период от 500 до 200 тыс. лет назад происходил переход от человека прямоходящего к разумному человеку (Homo sapiens). Довольно трудно обнаружить границу, когда один вид сменяет другой, поэтому представителей этого переходного периода иногда именуют древнейшим человеком разумным.

Неандерталец (Homo neanderthalensis) жил 230-30 тыс. лет назад. Объем мозга неандертальца соответствовал современному (и даже немного превосходил его). Раскопки также свидетельствуют о достаточно развитой культуре, включавшей ритуалы, зачатки искусства и морали (забота о соплеменниках). Ранее считалось, что неандерталец — прямой предок современного человека, но сейчас ученые склоняются к версии, что он — тупиковая, «слепая» ветвь эволюции.

Человек разумный новый (Homo sapiens sapiens), т.е. человек современного типа, появился около 130 тыс. (возможно, больше) лет назад. Ископаемых «новых людей» по месту первой находки (Кро-Маньон во Франции) назвали кроманьонцами. Кроманьонцы внешне мало отличались от современного человека. После них остались многочисленные артефакты, которые позволяют судить о высоком развитии их культуры — пещерная живопись, миниатюрная скульптура, гравировки, украшения и т.д. Человек разумный благодаря своим способностям 15- 10 тыс. лет назад заселил всю Землю. В ходе совершенствования орудий труда и накопления жизненного опыта человек перешел к производящему хозяйству. В период неолита возникли крупные поселения, и человечество во многих районах планеты вступило в эпоху цивилизаций.

11.ЭВОЛЮЦИЯ ЧЕЛОВЕЧЕСКОГО ОБЩЕСТВА

В ЕГО ВЗАИМОДЕЙСТВИИ С ПРИРОДОЙ
Рассмотрим, как складывались отношения человека с природой в процессе его исторического развития.

До 10 тысячелетия до н. э - охотничье – собирательное общество.

Охота и собирательство – основное занятие человека. Человек воспринимает природу как живое существо, одухотворят ее. В конце этого периода наступает экологический кризис, связанный с ограниченностью природных ресурсов для массовой охоты на крупных животных. Став охотником – человек вступил, на путь разрыва с природой. Безраздельное хозяйничанье человека в течение очень длительного времени привело к возникновению целого ряда крупнейших экологических кризисов, следы которых имеются на всех континентах Земли. По этой причине во многих регионах мира создались предпосылки для кризиса общества охотников и собирателей, присваивающего природные, биологические ресурсы без сознательного их возобновления. Человек вследствие резкого обнищания природных ресурсов вынужден был перейти к принципиально новому типу хозяйствования, преобразующего окружающую природную среду.

До 10 тысячелетия до н.э. - человек является частью природы, находится в непосредственном единстве с ней.

С 10 тысячелетия до н.э. - земледельческо-скотоводческое общество

Человек начинает одомашнивать диких животных, выращивает первые сельскохозяйственные культуры, ведет оседлый образ жизни, строя жилище. Переход к цивилизации – выход из кризиса. Человек начинает истреблять леса, преобразовывает ландшафты, ведет первые мелиоративные работы. Зарождаются ремесла. Рушится единство с природой. К этому периоду приурочена гибель нескольких цивилизаций (майя – интенсивная обработка нестойких почв). Пустыня Сахара – результат мелиоративных работ.

С середины 16 века н.э. – индустриальное общество

Этот период связан с появлением развития капиталистического способа производства. Появляются машины, что сопровождается значительным увеличением размеров добычи и выработки сначала угля, а позднее нефти. С возрастанием потребностей в металлах для создания машин и товаров увеличивается масштаб добычи полезных ископаемых. Появляются новые материалы.  Растет численность городского населения, что, в конечном итоге приводит к урбанизации. Индустриальная революция принесла с собой загрязнение воздуха, воды и почвы такого типа и в таком масштабе, которых ранее не существовало. До индустриальной революции большинство отходов производства были биологическими по своей природе. Индустриальные отходы зачастую имеют природу, отличную от природы естественных биологических отходов, именно поэтому их вли­яние на окружающую среду является более существенным.

В последние 4 века человечество развернуло крупномасштабную войну с природой, результатом которой стал глобальный (планетарный) экологический кризис.

Главными чертами этого кризисного состояния являются:

• 
  изменение климата Земли на основе усиления тепличного эффекта, выбросов метана и других газов;
  
• 
  возникновение вторичных химических реакций во всех средах био­сферы с образованием токсических веществ;
  
• 
  загрязнение атмосферы с образованием кислотных осадков;
  
• 
  загрязнение океана, захоронение в нем ядовитых и радиоактивных веществ, поступление в него антропогенных нефтепродуктов, тяжелых металлов и сложноорганических соединений;
  
• 
  истощение и загрязнение поверхностных вод суши, континентальных водоемов и водостоков, подземных вод;
  
• 
  опустынивание планеты в новых регионах, расширение существую­щих пустынь;
  
• 
  сокращение площади лесов, что ведет к дисбалансу кислорода и усилению процесса исчезновения видов животных и растений;
  
• 
  освобождение и образование новых экологических ниш и заполнение их нежелательными организмами –вредителями, паразитами, возбудителями новых заболеваний;
  
• 
  абсолютное перенаселение Земли и относительное демографическое переуплотнение в отдельных ее регионах.
  

И с таким отрицательным экологическим грузом современное человечество начало переход к новому постиндустриальному этапу развития общества.
С середины 20 века - постиндустриальное общество

Термин "постиндустриальное общество" появился в США еще в 50-е годы. Все сводилось к экономическому росту, повышению благосостояния и технизации труда. На первый план выдвинулась промышленность. В ней была занята основная масса людей. Общество развивалось по пути накопления материальных благ. Постиндустриальный город - расширенный индустриальный город, характеризующийся более высокой численностью населения и значительно большим потреблением энергии, особенно электричества, на душу населения. Новые материалы, такие как пластик, металлы, прошедшие сложную обработку, а также переработанные органические химические соединения, требуют при производстве больших затрат энергии, чем предметы массового потребления индустриального города.  Рост населения Земли значительно опережает возможности производства пищи. Объем выбросов и стоков загрязняющих веществ превосходит способности природной среды к самовосстановлению.

Процессы глобализации мировой экономики не снимают экологической напряженности, а лишь усугубляют ее

Характеристика антропогенных экологических кризисов

Итак, история биосферы изобилует примерами экологических кризисов, вызванных антропогенными воздействиями. Таковыми принято считать следующие.

1.Первый антропогенный экологический кризис произошёл примерно 10 тыс. лет назад и был кризисом перепромысла животных, когда в результате развития охоты произошло массовое снижение поголовья крупных животных. Это был кризис консументов. 

Выход из кризиса был найден в ходе неолитической сельскохозяйственной революции, ознаменовавшейся переходом к производящему хозяйству.

Позже, около 2 тыс. лет тому назад, произошёл кризис, связанный с повышением производительности сельского хозяйства и появлением излишков продукции, которые уже можно было менять или продавать. Истощение плодородия почв вызвало кризис примитивного поливного земледелия, т.е. кризис продуцентов. Этот кризис был промежуточным и не привел к коренным изменениям во взаимоотношениях человека и природы. Решить проблему удалось в результате второй сельскохозяйственной революции, перейдя к использованию оросительных систем и широкому освоению неполивных земель.

2. Следующий кризис, который принято считать вторым антропогенным кризисом, произошёл около 300 лет назад. Это был кризис перепромысла растительного материала, связанный с активным истреблением лесов (т.е. кризис продуцентов). Выходом из кризиса стала промышленная революция, в ходе которой человечество начало интенсивное использование ископаемых минеральных источников энергии.

3. Около 60 лет назад в связи с развитием научно-технической революции начался и продолжается в настоящее время третий антропогенный кризис или глобальный кризис физического и химического загрязнения биосферы. Третий кризис стал кризисом редуцентов, которые уже не в состоянии справляться с разложением всего постоянно растущего «антропогенного букета загрязнений». Особые проблемы возникают с теми впервые синтезированными человеком веществами, которые не имеют природных аналогов, а следовательно, для которых в природе нет организмов, способных редуцировать эти вещества до исходных химических элементов.

4. В наши дни третий антропогенный кризис дополнился четвёртым глобальным тепловым кризисом. Водяные пары, углекислота, метан и другие газы, пропуская на землю высокочастотное излучение Солнца, задерживают тепловое излучение планеты. В результате средняя температура планеты повышается. Растущее потребление энергии и выделение парниковых газов уже привели к тому, что средняя температура приземного слоя воздуха за последние 25 лет возросла почти на 1 °С. В экваториальной зоне она не изменилась, но, чем ближе к полюсам, тем потепление заметнее. Температура подледной воды в районе Северного полюса возросла почти на два градуса, вследствие чего началось подтаивание льда снизу. Вряд ли в обозримом будущем произойдёт повышение уровня Мирового океана и затопление прибрежных земель. Но уже сейчас наблюдаются локальные разрушительные климатические ситуации, связанные с возникновением торнадо, цунами, резкими перепадами погоды, наводнениями,  всё это результат нарушения термодинамического режима нашей планеты.

В результате нарастания самоускоряющихся негативных процессов год за годом человечество неуклонно приближается к краю, за которым загрязнение природы становится необратимым. По подсчетам специалистов, до этой роковой черты остаются считанные десятилетия — разное число десятилетий у разных авторов, но именно десятилетий, а не веков.

Современное развитие отношений человеческого сообщества с окружающей его природой можно охарактеризовать как период необходимости перехода к следующей революции и пересмотру современного типа взаимоотношений человека и природы. И здесь важно – способно ли человечество оценить результаты предыдущих кризисов и предотвратить приближение очередного. В противном же случае к новой форме взаимодействия с окружающей средой общество заставят перейти болезни, голод, войны, этнические и религиозные конфликты, природные и техногенные катастрофы.