Учебное пособие для студентов дневной и заочной форм обучения



жүктеу 5.01 Kb.

бет1/15
Дата07.09.2017
өлшемі5.01 Kb.
түріУчебное пособие
  1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   15

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 
ИНСТИТУТ УПРАВЛЕНИЯ, 
ИНФОРМАЦИИ 
И БИЗНЕСА
 
 
 
 
 
С.И. КВАШНИНА, 
Н.А. ФЕДОТОВА 
 
 
ОСНОВЫ  БИОЛОГИИ
 
И  ЭКОЛОГИИ
 
УЧЕБНОЕ ПОСОБИЕ 
ДЛЯ СТУДЕНТОВ ДНЕВНОЙ И ЗАОЧНОЙ ФОРМ ОБУЧЕНИЯ 
Допущено Учебно-методическим объединением вузов Российской Федерации 
по высшему образованию в качестве учебного пособия для студентов, 
обучающихся по направлению 013400 «Природопользование» 
дневного и заочного отделений 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Ухта 2003
 

УДК: 57 (075.8) 
ББК:  28
я

 
К 32 
 
Квашнина  С.И.,  Федотова  Н.А.  Основы  биологии  и  экологии:  Учебное 
пособие  для  студентов  дневной  и  заочной  форм  обучения.  –  Ухта:  Институт 
управления, информации и бизнеса, – 2004. – 259 с, ил. 
ISBN 5-9641-0002-3 
Учебное  пособие  предназначено  для  студентов  специальности  013400 
«Природопользование» дневной и заочной форм обучения. 
 
В учебном пособии отражены общие сведения о биологии, связи её с дру-
гими науками, классификация организмов, проблемы сохранения биосферы, тео-
рии возникновения жизни на планете Земля. Освещены эволюционные процессы 
последовательно на молекулярно-генетическом уровне, популяционно-видовом и 
биогеоценотическом  этапах  организации  жизни.  Дана  краткая  характеристика 
флоры, фауны и их приспособительные свойства к изменениям окружающей при-
родной  среды.  Проблемы  современного  антропогенного  влияния  на  экосистемы 
освещаются в плане наиболее общих биологических и экологических закономер-
ностей,  определяющих  научные  основы  охраны  природы  и  рационального  ис-
пользования биологических ресурсов. 
 
Учебное пособие рассмотрено и одобрено на заседании кафедры «Экология 
и природопользование» от 10.04.2003 г., протокол №6, и предложено для издания. 
 
Рецензенты:  д. г.-м. н., академик РАЕН А.И. Дьяконов; Коми государственный 
педагогический институт, зав. кафедрой Ботаники, д. б. н., профессор 
А.М. Маркаров; РАО ГАЗПРОМ, начальник комплексного отдела 
охраны  окружающей  среды  филиала  ООО  ВНИИГАЗ  –  «Север-
нипигаз», к. э. н. Н.Б. Пыстина. 
 
© Квашнина С.И., Федотова Н.А., 2004 
© Институт управления, информации и бизнеса, 2004 
ISBN 5-9641-0002-3


ОГЛАВЛЕНИЕ
 
 
Раздел I
   ................................................................................................................................................................... 
5
 
ВВЕДЕНИЕ
  ................................................................................................................................................................... 
5
 
Глава 1
 
ИСТОРИЯ РАЗВИТИЯ БИОЛОГИИ И ЭКОЛОГИИ
 ................................................ 
6
 
1.1. Историческое развитие естественных наук, отраженное в отечественных и 
зарубежных источниках
 ................................................................................................................................. 
6
 
1.2. Этапы развития биологии
 .......................................................................................................................... 
16
 
Глава 2
 
БИОЛОГИЯ - НАУКА О ЖИВЫХ ОРГАНИЗМАХ
 ................................................. 
18
 
2.1. Жизнь - как особое природное явление. Уровни организации жизни
 ................................ 
18
 
2.2. Классификация организмов и краткая их характеристика
 .................................................... 
20
 
Глава 3
 
УЧЕНИЕ О КЛЕТКЕ (ЦИТОЛОГИЯ)
 ............................................................................. 
27
 
3.1. Основные положения клеточной теории, строение клетки
 ..................................................... 
27
 
3.2. Органические и неорганические компоненты клетки
 ............................................................... 
34
 
Глава 4
 
РАЗМНОЖЕНИЕ ОРГАНИЗМОВ
 ..................................................................................... 
45
 
4.1. Бесполое размножение
 ................................................................................................................................. 
45
 
4.2. Половое размножение. Мейоз. Фазы мейоза
 .................................................................................... 
49
 
4.3. Образование половых клеток и оплодотворение. Зародышевое развитие организма
........ 
55
 
4.4. Индивидуальное развитие организмов
 ............................................................................................... 
57
 
Глава 5
 
ВОЗНИКНОВЕНИЕ ЖИЗНИ НА ЗЕМЛЕ
...................................................................... 
61
 
5.1. Теории возникновения жизни
 .................................................................................................................. 
61
 
5.2. Эволюция – процесс исторического развития органического мира
 .................................... 
66 
5.3. Вид. Критерии вида. Популяция
 ............................................................................................................ 
72
 
5.4. Некоторые характеристики эволюционного процесса
 ............................................................... 
74
 
Глава 6
 
БИОЛОГО-ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ И ОКРУЖАЮЩАЯ 
ПРИРОДНАЯ СРЕДА
 ................................................................................................................ 
77
 
6.1. Биоцентрический подход и экологические направления
 .......................................................... 
77
 
6.2. Экологические факторы, экосистемы и биоценозы
 ..................................................................... 
81 
6.3. Понятие о биоценозе
 ...................................................................................................................................... 
89 
Глава 7
 
ПРИСПОСОБЛЕНИЕ ОРГАНИЗМА К ОКРУЖАЮЩЕЙ ПРИРОДНОЙ 
СРЕДЕ
 .............................................................................................................................................. 
104
 
7.1. Уровни приспособления организма к изменяющимся условиям
 ....................................... 
104
 
7.2. Закономерности изменчивости живых организмов
 ................................................................... 
108
 
Глава 8
 
КРУГОВОРОТ ВЕЩЕСТВ В ПРИРОДЕ
 ...................................................................... 
119
 
8.1. Круговорот веществ в биосфере
 ........................................................................................................... 
119
 
8.2. Биогеохимические круговороты
 .......................................................................................................... 
121
 
8.3. Геологический круговорот
 ...................................................................................................................... 
131
 


Глава 9
 
АНТРОПОГЕННЫЕ ВОЗДЕЙСТВИЯ НА ОКРУЖАЮЩУЮ СРЕДУ
 ...... 
135
 
9.1. Нарушение озонового слоя, загрязнение почв, кислотные дожди
 ...................................... 
135
 
9.2. Загрязнение почв тяжелыми металлами
 ......................................................................................... 
140
 
9.3. Влияние некоторых загрязняющих веществ на здоровье человека
 .................................. 
145
 
Глава 10 
ПРИСПОСОБЛЕННОСТЬ ЗЕЛЕНЫХ РАСТЕНИЙ К 
ИЗМЕНЯЮЩИМСЯ УСЛОВИЯМ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ
 ...................... 
158
 
10.1.  Роль растений в природе и жизни человека
 ................................................................................ 
159
 
10.2.  Приспособление зеленых растений к факторам внешней среды
 ..................................... 
162
 
10.3.  Адаптация растений к поддержанию водного баланса
 .......................................................... 
170
 
Глава 11 
АДАПТАЦИЯ ЖИВЫХ ОРГАНИЗМОВ К ИЗМЕНЕНИЮ ПРИРОДНЫХ 
УСЛОВИЙ
 ..................................................................................................................................... 
173
 
11.1.  Приспособление животных к факторам внешней среды.
..................................................... 
173 
11.2.  Адаптация животных к изменяющемуся температурному режиму.
 .............................. 
177
 
11.3.  Приспособленность животных к водной среде.
 ......................................................................... 
187
 
Глава 12
 
ОРГАНИЗМ ЧЕЛОВЕКА. ПРОФИЛАКТИКА БОЛЕЗНЕЙ. ЗДОРОВЫЙ 
ОБРАЗ ЖИЗНИ
 ........................................................................................................................... 
195
 
12.1.  Анатомо-физиологические особенности человека  (тело человека, костно-
мышечная система)
................................................................................................................................... 
195
 
12.2. Сердечно сосудистая система (кровь и органы кровообращения)
................................... 
202
 
12.3. Защитный механизм человека. Иммунитет
 ................................................................................. 
209 
12.4. Некоторые факторы нарушения здоровья
 ................................................................................... 
212 
12.5. Образ жизни и здоровье человека
 ...................................................................................................... 
217
 
РАЗДЕЛ II
 ......................................................................................................................................................... 
233
 
Требования к оформлению реферата
 ......................................................................................................... 
233
 
Темы рефератов для студентов-экологов по циклу «Биология»
 ................................................. 
234
 
Вопросы самоконтроля
 ...................................................................................................................................... 
235
 
Приложение 1
 .......................................................................................................................................................... 
236
 
Рис. 1. Структура биоценоза и схема взаимодействия между его компонентами
 ............... 
236 
Рис. 2. Ярусность в лесу
 ..................................................................................................................................... 
237 
Рис. 3. Мозаичное строение липо-елового леса
 ..................................................................................... 
238 
Рис. 4. Консорция, синузия и парацелла
 ................................................................................................... 
239 
Рис. 5. Пищевые взаимоотношения
 
между животными тундры
 ................................................. 
240 
Рис. 6. Биоценоз пруда
 ........................................................................................................................................ 
241 
Рис. 7. Переходные пограничные зоны между биоценозами
 .......................................................... 
242 
Рис. 8. Переходная (пограничная) зона между наземными и водными биоценозами
 ....... 
243 
Приложение 2.
 
Пример оформления титульного листа
 ................................................................... 
244 
Приложение 3.
 
Важнейшие даты в развитии биологии и экологии
 ........................................... 
245 
Библиографический список
 ............................................................................................................................. 
257
 


Раздел I 
 
ВВЕДЕНИЕ 
 
Дисциплина «Биология» рассматривается как составная часть общей под-
готовки  экологов  наряду  с  другими  общеобразовательными  курсами.  В  то  же 
время она входит в состав единого блока биологических дисциплин, обеспечивая 
необходимую  преемственность  для  последующих  курсов  –  «Биогеография», 
«Общая экология», «Экология человека» и др. 
Биология – это наука о живом, являющаяся одним из естественно – науч-
ных направлений, тесно связанная с другими дисциплинами, такими как: физио-
логия, медицина, фармакология, химия, сельское хозяйство, биотехнология, пси-
хология,  геология  и  др.  В  учебном  пособии  рассматривается  ряд  основных  ве-
дущих направлений: изучение биологии как науки о живых организмах, онтоге-
нетический уровень живого; популяционно-видовая система организации жизни; 
основы изучения ноосферы и биосферы и др. 
Основной целью предлагаемого пособия мы поставили – помочь студенту, 
аспиранту  и  преподавателю  использовать  знания  основ  биологии  и  экологии  в 
изучении других направлений естественных наук. С другой стороны, учитывая, 
что  в  дальнейшем  студентам  предстоит  изучение  дисциплин  экологического 
направления,  мы  решили  в  краткой  форме  напомнить  им  базисные  понятия  по 
биологии  (без  которых  невозможно изучение  экологии),  в  определенной  степе-
ни, расширяя круг их познания. 
При  подготовке  пособия  автор  широко  использовал  учебную  и  научную 
литературу, перечень которой представлен в библиографическом списке. 
Вероятно, при ознакомлении с материалом, специалисты найдут в нем ряд 
ошибок и недочетов. Авторы будут благодарны и признательны за все замечания 
и  предложения,  которые  следует  направить  по  адресу:  169300,  Россия,  Респуб-
лика  Коми,  г.  Ухта,  ул.  Сенюкова,  д.15,  Институт  управления,  информации  и 
бизнеса, кафедра экологии.  
Профессор, д.м.н. – С.И. Квашнина. 


Глава 1 
 
ИСТОРИЯ РАЗВИТИЯ БИОЛОГИИ И ЭКОЛОГИИ 
 
1.1. Историческое развитие естественных наук, отраженное в отечественных 
и зарубежных источниках 
 
С  первых  шагов  своего  развития  человек  неразрывно  связан  с  природой. 
Он всегда находился в тесной зависимости от растительного и животного мира, 
от их ресурсов и был вынужден повседневно считаться с особенностями распре-
деления и образа жизни зверей, рыб, птиц и др. Конечно, представления древне-
го человека об окружающей среде не носили научного характера и были не все-
гда  осознанными,  но  с  течением  времени  именно  они  послужили  источником 
накопления экологических знаний. 
Уже в самых древних из известных нам письменных источников не только 
упоминаются различные названия животных и растений, но и сообщаются неко-
торые сведения об их образе жизни. Авторы этих рукописей обращали внимание 
на представителей живой природы не только из любознательности, но и под впе-
чатлением их значения в жизни людей: охоты на диких зверей и птиц, рыболов-
ства, защиты посевов от вредных животных и т.д. Соприкасаясь с первичным по-
знанием природы, люди вынуждены были учитывать значение среды обитания в 
жизни организмов. 
Большое  влияние  на  мировоззрение  ученых  современной  эпохи  оказали 
древнегреческие ученые. Так, например, Аристотель (384 – 322г. до н.э.) в своей 
«Истории животных» различал водных и сухопутных животных, плавающих, ле-
тающих и ползающих. Его внимание привлекали такие вопросы, как приурочен-
ность организмов к местообитаниям, одиночная или стайная жизнь, различия в 
питании и т.д. Он описал свыше 500 видов известных ему животных и рассказал 
об их поведении. Например, о миграциях и зимней спячке рыб, перелетах птиц, 
строительной  деятельности  животных.  Ученик  Аристотеля,  «отец  ботаники»  – 
Теофраст Эрезийский (371 – 280
 
г. до н.э.) привел сведения о своеобразии расте-
ний в разных условиях, зависимости их формы и особенностей роста от почвы и 


климата. Вопросы строения и жизни организмов рассматривал и Плиний Стар-
ший (23 – 79г. до н.э.) в своей знаменитой «Естественной истории».  
Впоследствии интерес к изучению природы ослабевает, заменяясь господ-
ством богословия и схоластики. 
Удивительные  открытия,  которые  принесли  с  собой  путешествия  в  отда-
ленные  страны  и  великие  географические  открытия  эпохи  Возрождения,  послу-
жили толчком для развития биологии. Описание растений и животных, их внеш-
него и внутреннего строения, разнообразие форм - главное содержание биологи-
ческой науки на ранних этапах ее развития. Первые систематики – А. Цезальпин 
(1519 – 1603), Д. Рей (1623 – 1705), Ж. Турнефор (1656 – 1708) не только описы-
вали внешнее и внутреннее строение растений, но и сообщали сведения о зависи-
мости  растений  от  условий  произрастания  или  возделывания.  Описание  живот-
ных  сопровождалось  сведениями  об  их  поведении,  повадках,  местах  обитания. 
Известный  английский  химик  Роберт  Бойль  (1627  –  1691)  оказался  первым,  кто 
осуществил экологический эксперимент; он опубликовал результаты сравнитель-
ного изучения влияния низкого атмосферного давления на различных животных. 
Большой  вклад  в  формирование  экологических  знаний  внесли  такие  вы-
дающиеся ученые, как Карл Линней (1707 – 1778) и французский исследователь 
природы  Жорж  Бюффон  (1707  –  1788).  В  его  трудах  подчеркивалось  ведущее 
значение  климатических  факторов.  Особенно  большой  интерес  представляют 
сочинения  Линнея  «Экономия  природы»  и  «Общественное  устройство  приро-
ды».Под «экономией» Линней понимал взаимные отношения всех естественных 
тел, при этом он сравнивал природу с человеческой общиной, живущей по опре-
деленным  законам.  Жорж  Бюффон  считал,  что  основными  причинами  превра-
щения  одного  вида  в  другой  –  это  есть  влияние  таких  внешних  факторов  как 
температура климата, качество пищи и гнёт одомашнивания. 
В  XVII  –  ХVIII  веках  экологические  сведения  составляли  нередко  значи-
тельную  часть  в  работах,  посвященных  отдельным  группам  живых  организмов. 
Например, в трудах А. Реомюра о насекомых (1734), Л. Трамбле о гидрах и мшан-
ках (1744), или в описаниях путешествий, предпринимаемых натуралистами. 


Важные наблюдения, оказавшие влияние на развитие экологии и биологии, 
были  выполнены  учеными  Российской  Академии  наук  в  ходе  экспедиционных 
исследований,  проводимых со второй половины XVIII в.  Среди организаторов и 
участников этих экспедиций следует отметить Степана Петровича Крашенинни-
кова (1713 – 1755) с его «Описанием земли Камчатки», Ивана Ивановича Лепе-
хина (1740 – 1802) – автора четырехтомных «Дневных записок путешествия док-
тора  и  Академии  наук  адъюнкта  Ивана  Лепехина  по  разным  провинциям  Рос-
сийского государства», академика Петра Симона Палласа (1741  – 1811), подго-
товившего капитальный труд «Описание животных российско-азиатских». П. С. 
Паллас в своем капитальном труде подробно описал образ жизни 151 вида мле-
копитающих  и  425  видов  птиц  и  такие  биологические  явления,  как  миграции, 
спячка, взаимоотношения родственных видов и т.д. 
Большое влияние на развитие экологической и биологической науки ока-
зал  французский  автор  первого  эволюционного  учения  Жан  Батист  Ламарк 
(1744  –  1829),  считавший,  что  важнейшей  причиной  приспособительных  изме-
нений организмов, эволюции растений и животных является влияние внешних 
условий среды. 
Дальнейшему  развитию  экологического  мышления  способствовало  появ-
ление  в  начале  XIX  столетия  биогеографии.  Труды  Александра  Гумбольдта 
(1807) определили новое  эколого-биологическое  направление  в  географии  рас-
тений.  А.  Гумбольдт  ввел  в  науку  представление  о  том,  что  «физиономия» 
ландшафта определяется внешним обликом растительности. В сходных зональ-
ных и вертикально-поясных географических условиях у растений разных таксо-
номических  групп  вырабатываются  сходные  «физиономические»  формы,  т.е., 
одинаковый  внешний  облик;  по  распределению  и  соотношению  этих  форм 
можно  судить  о  специфике  физико-географической  среды.  Появились  первые 
специальные  работы,  посвященные  влиянию  климатических  факторов  на  рас-
пространение  и  биологию  животных,  например,  книги  немецкого  зоолога  К. 
Глогера  об  изменениях  птиц  под  влиянием  климата,  датчанина  Т.  Фабера  об 
особенностях биологии северных птиц (1826); К. Бергмана о географических за-


кономерностях  в  изменении  размеров  теплокровных  животных  (1848).  А.  Де-
кандоль  в  «Географии  растений»  (1855)  подробно  описал  влияние  отдельных 
факторов среды (температуры, влажности, света, типа почвы, экспозиции скло-
на)  на  растения  и  обратил  внимание  на  повышенную  экологическую  пластич-
ность растений по сравнению с животными. 
Профессор Московского университета Карл Францевич Рулье (1814 – 1858) 
широко пропагандировал необходимость развития особого направления в зооло-
гии, посвященного всестороннему изучению и объяснению жизни животных, их 
сложных взаимоотношений с окружающим миром. К.Ф. Рулье подчеркивал, что 
в  зоологии  наряду  с  классификацией  отдельных  органов  нужно  производить 
«разбор явлений образа жизни». При этом следует различать явления жизни осо-
би,  взаимоотношения  родителей  и  потомства,  законы  количественного  размно-
жения животных, отношение к животным того же вида и других видов; «жизнь в 
одиночестве», «жизнь в товариществе», «жизнь в обществе», отношение живот-
ных  к  растениям,  почве,  к  физическим  условиям  среды.  Наряду  с  этим  следует 
специально изучать периодические явления  – линьку, спячку, сезонные переме-
щения и т.д. 
Таким образом,  К.Ф.  Рулье  разработал  широкую  систему  биологического 
исследования животных – «зообиологии», в его понимании, и оставил ряд тру-
дов типично биологического содержания.  
Взгляды  К.Ф.  Рулье  глубоко  повлияли  на  направление  и  характер  работ 
его  учеников,  одним  из  которых  был  Николай  Алексеевич  Северцов  (1827  – 
1885).  Его  труд  «Периодические явления  в жизни  зверей, птиц и  гад  Воронеж-
ской губернии» (1855) был первым в России глубоким биологическим исследо-
ванием животного мира отдельного региона.  
Особую роль в развитии биологических идей сыграли труды великого ан-
глийского ученого-естествоиспытателя Чарльза Дарвина (1809 – 1882) - основа-
теля учения об эволюции органического мира. Ч. Дарвин показал, что борьба за 
существование в природе, под которой он понимал все формы противоречивых 
связей  вида  со  средой,  приводит  к  естественному  отбору,  т.е.  является  движу-

10 
щим  фактором  эволюции.  Стало  ясно,  что  взаимоотношения  живых  существ  и 
связи  их  с  неорганическими  компонентами  среды  –  большая  самостоятельная 
область исследований. 
Немецкий биолог Эрнст Геккель (1834 – 1919), который в 1866 г. предло-
жил термин «экология», дал следующее определение этой науки: «Это познание 
экономики природы, одновременное исследование всех взаимоотношений живо-
го  с  органическими  и  неорганическими  компонентами  среды,  включая  непре-
менно неантагонистические и антагонистические взаимоотношения животных и 
растений, контактирующих друг с другом. Одним словом, экология - это наука, 
изучающая все сложные взаимосвязи и взаимоотношения в природе, рассматри-
ваемые Дарвином как условия борьбы за существование». Эрнст Геккель отно-
сил  экологию  к  биологическим  наукам  и  наукам  о  природе,    которые,  прежде 
всего, интересуют все стороны жизни биологических организмов. 
Термин экология прижился не сразу и получил всеобщее признание лишь к 
концу  XIX в. Во второй половине  XIX столетия содержанием экологии было в 
основном изучение образа жизни животных и растений и их адаптации к клима-
тическим  условиям.  В  этой  области  был  сделан  ряд  важных  обобщений.  Про-
должая  «физиономическое»  направление  А.  Гумбольдта,  датский  ботаник  Е. 
Варминг в книге «Ойкологическая география растений» (1895) обосновал поня-
тие о жизненной форме растения. А.Н. Бекетов (1825 – 1902) выявил связь осо-
бенностей  анатомического и  морфологического  строения растений с их  геогра-
фическим  распространением  и  указал  на  значение  физиологических  исследова-
ний в экологии. А.Ф. Миддендорф, изучая общие черты строения и жизни арк-
тических  животных,  положил  начало  применению  учения  Гумбольдта  к  зооло-
гическим объектам. Д. Аллен (1877) нашел ряд общих закономерностей в изме-
нении пропорций тела и его выступающих частей в окраске североамериканских 
млекопитающих и птиц в связи с географическими изменениями климата. 
Параллельно с этими исследованиями в конце 70-х годов в экологии возни-
кает  новое  направление,  в  связи  с  тем,  что  в  1877  г.  немецкий  гидробиолог  К. 
Мёбиус  на  основе  изучения  устричных  банок  Северного  моря  обосновал  пред-

11 
ставление  о  биоценозе  –  как  о  глубоко  закономерном  сочетании  организмов  в 
определенных условиях среды. По Мёбиусу, биоценозы, или природные сообще-
ства, обусловлены длительной историей приспособления видов друг к другу и к 
сходной экологической обстановке. Изучение сообществ вскоре обогатилось ме-
тодами учёта количественных соотношений организмов. Учение о растительных 
сообществах обособилось в отдельную область ботанической экологии. Большую 
роль при этом сыграли труды русских ученых  С. И. Коржинского  и  И.К. Пе-
чорского, назвавшего новую науку «фитосоциологией». Позднее она была  пере-
именована  в  «фитоценологию»,  а  затем  названа  «геоботаникой».  Основные  по-
ложения этой науки были разработаны в трудах Г.Ф. Морозова и В.Н. Сукачева 
на основе учения о лесе. 
В  начале  XX  столетия  оформились  экологические  школы  гидробиологов, 
фитоценологов, ботаников и зоологов, в каждой из которых развивались опреде-
ленные стороны экологической науки. На III ботаническом конгрессе в Брюсселе 
в 1910г. экология растений официально разделилась на экологию  особей (ауто-
экологию) и экологию сообществ (синэкологию). Это деление распространилось 
также на экологию животных, равно как на общую экологию. Появились первые 
экологические сводки – «Руководство к изучению экологии животных» Ч. Адам-
са (1913), книги В. Шелфорда «О сообществах наземных животных» (1913), С.А. 
Зернова по гидробиологии (1913). В 1913-1920 гг. были организованы экологиче-
ские научные общества, основаны журналы, экологию начали преподавать в уни-
верситетах. 
К  30-м  годам,  после  разносторонних  исследований  и  дискуссий,  выкри-
сталлизовались основные теоретические представления в области биоценологии: 
о границах и структуре биоценозов, степени устойчивости, возможности саморе-
гуляции этих систем. Углублялись исследования типов взаимосвязей организмов, 
лежащих в основе существования биоценозов. Разрабатывалась соответствующая 
терминология. Были созданы разнообразные системы классификации раститель-
ности  на  основе  морфологических  и  эколого-морфологических  индикаторах, 
изучены структура,  продуктивность, динамические связи фитоценозов. В разра-

12 
ботку физиологических основ экологии растений, продолжая традиции Тимиря-
зева, много ценного внес Н.А. Максимов. В 30-40-х годах появились сводки по 
экологии  животных  с  изложением  теоретических  проблем  общей  экологии:  К. 
Фридерикса (1930), Ф. Боденгеймера (1938) и др. Большая роль в развитии общей 
экологии  принадлежит  Д.Н.  Кошкареву,  опубликовавшему  в  1933  г.  сводку 
«Среда  и  сообщество»,  а  позднее  (1938)  создавшему  первый  в  нашей  стране 
учебник «Основы экологии животных». 
В 30-х годах оформилась новая область экологической науки - популяци-
онная экология. Основоположником ее следует считать английского ученого Ч. 
Элтона. В своей книге «Экология животных» (1927) Элтон переключает внима-
ние с отдельного организма на популяцию как единицу, которую следует изучать 
самостоятельно, так как на этом уровне выявляются свои особенности экологи-
ческих адаптаций и регуляций. Центральными проблемами популяционной эко-
логии стали проблемы внутривидовой организации и динамики численности. 
Представления о популяциях стали особенно энергично развиваться в эко-
логии  после  того,  как  оформилась  популяционная  генетика,  а  в  систематике  её 
стали рассматривать вид как сложную систему. Развитию популяционных иссле-
дований способствовали также запросы практики, т.к. возникли: острая необхо-
димость разработки борьбы с вредителями и конкурентами в сельском и лесном 
хозяйстве; истощение запасов ряда ценных промысловых животных и открытие 
роли  некоторых  диких  животных  в  распространении  паразитов  и  возбудителей 
болезней человека и домашнего скота. 
В развитии популяционной экологии в нашей стране большой вклад внесли 
С.А.  Северцов,  С.С.  Шварц,  Н.П.  Наумов,  Г.А.  Викторов,  работы  которых  во 
многом определяют современное состояние этой области науки. 
Начало исследований популяционной экологии у растений было положено 
трудами Е.Н. Синской (1948), много сделавшей по выяснению экологического и 
географического  полиморфизма  видов.  Ряд  вопросов  популяционной  экологии 
растений разрабатывается в трудах Т.А. Работнова и А.А. Уранова и их последо-
вателей. 

13 
Изучение  популяционных  закономерностей  по-новому  помогло  осознать 
роль видов в биоценозах, структурную организацию сообществ. Возникла плодо-
творная  концепция  «экологических  ниш»,  тесно  связывающая  экологические  и 
эволюционные вопросы. В ее разработке важная заслуга принадлежит западным 
ученым  Дж.  Гриннеллу,  Ч.  Элтону,  Р.  Макартуру,  Д.  Хатчинсону  и  советскому 
исследователю Г.Ф. Гаузе. 
Параллельно развиваются и другие области экологии, тесно связывающие 
эту науку с традиционными областями биологии. В развитие морфологической и 
эволюционной  экологии  животных  большой  вклад  внес  М.С.  Гиляров,  выдви-
нувший  предположение,  что  почва  послужила  переходной  средой  в  завоевании 
членистоногими  суши  (1949).  Проблемы  эволюционной  экологии  позвоночных 
животных нашли отражение в трудах С.С. Шварца. 
И.С. Серебряковым была создана более новая, более глубокая классифика-
ция  жизненных  форм  цветковых  растений.  Возникла  палеоэкология,  задача  ко-
торой стала восстановление картины образа жизни вымерших  форм. 
С начала 40-х годов в экологии возник принципиально новый подход к ис-
следованию природных экосистем. В 1935 г. английский ученый А. Тенсли вы-
двинул понятие «экосистемы», а в 1942 г. В.Н. Сукачев обосновал представление 
о биогеоценозе. В  этих понятиях нашла отражение идея о единстве совокупно-
сти организмов с абиотическим окружением, о закономерностях, которые лежат 
в основе связи всего сообщества и окружающей неорганической среды,  о круго-
вороте  вещества  и  превращения  энергии.  Начались  работы  по  точному  учету 
продуктивности водных сообществ (Г.Г. Винберг, 1936). В 1942 г. американский 
ученый Р. Линдерман опубликовал статью с изложением основных методов рас-
чета  энергетического  баланса  экологических  систем.  С  этого  времени  стали 
принципиально возможными расчеты и прогнозирование предельной продуктив-
ности биоценозов в конкретных условиях среды. 
С  развитием  экосистемной  и  популяционной  экологии  более  отчетливо 
стала  вырисовываться  специфика  методов  современной  экологической  науки, 
основной инструмент экологического поиска, при которой представляются мето-

14 
ды  количественного  анализа.  Надорганизменные  объединения  (популяции,  со-
общества,  экосистемы)  управляются  преимущественно  количественными  соот-
ношениями особей, видов, энергетических потоков. Количественные изменения в 
структуре популяций и экосистем могут в корне переменить способы их функци-
онирования  и  результаты  деятельности.  Развитие  количественных  методов  пре-
вращает экологию в точную науку, дает основы для математического моделиро-
вания,  делает  возможным  научный  прогноз.  Это  особенно  важно  для  оценки 
устойчивости, продуктивности популяций и экосистем. 
В разработке теоретических основ биологической продуктивности, начиная 
с  50-х  годов,  принимают  участие  многие  экологи,  из  которых  особенно  велики 
заслуги  Г.  Одума  и  Ю.  Одума,  Р.  Уитеккера,  Р.  Магалефа  и  других  ученых.  В 
нашей стране это направление наиболее успешно развивается в трудах гидробио-
логов и геоботаников. 
Развитие экосистемного анализа привело к возрождению на экологической 
основе  учения  о  биосфере,  принадлежащего  крупнейшему  естествоиспытателю 
XX в В.И. Вернадскому. Он показывает, какую огромную роль играют живые ор-
ганизмы в геохимических процессах на нашей планете. 
В конце жизни Вернадский приходит к выводу, что биосфера тесно связана 
с деятельностью человека; от этой деятельности зависит сохранность равновесия 
состава биосферы. Он вводит понятие - ноосфера, что означает «мыслящая обо-
лочка», то есть сфера разума. Вернадский писал: «Человечество, взятое в целом, 
становится мощной геологической силой. Перед ним, перед его мыслью и трудом 
становится  вопрос о  перестройке  биосферы  в  интересах  свободного  мыслящего 
человечества,  как  единого  целого.  Это  новое  состояние  биосферы,  к  которому 
мы, не замечая этого, приближаемся, и есть ноосфера». 
Такой подход позволил ученым разных стран, работавшим с 1964 г. по об-
щей Международной биологической программе, подсчитать максимальную био-
логическую продуктивность всей нашей планеты, т.е. тот природный фонд, кото-
рым  располагает  человечество  и  максимально  возможные  нормы  изъятия  про-
дукции для нужд растущего населения Земли. Конечной целью Международной 

15 
биологической  программы  было  выявление  основных  закономерностей  каче-
ственного,  количественного  распределения  и  воспроизводства  органического 
вещества в интересах наиболее рационального использования их человеком. 
Во  второй  половине  двадцатого  столетия  происходит  своего  рода  «эколо-
гизация» современной науки. Это связано с осознанием огромной роли экологи-
ческих знаний, с пониманием того, что деятельность человека зачастую не про-
сто наносит вред окружающей среде, но и, воздействуя на нее негативно, изменяя 
условия жизни людей, угрожает самому существованию человечества. 
Поэтому необходимо понять, каким образом происходит воздействие чело-
века  на  окружающую  среду,  и  найти  те  пределы  изменения  условий,  которые 
позволяют  не  допустить  экологического  кризиса.  Таким  образом,  экология  ста-
новится  теоретической  основой  для  рационального  использования  природных 
ресурсов. 
В  изучении  многообразных  процессов,  которые  происходят  в  живой  при-
роде, большую помощь оказывают экспериментальные методы. В лабораторных 
опытах исследуется влияние разных условий на организмы, выясняется их реак-
ция на заданные воздействия. Изучая отношения организмов со средой обитания 
в искусственных условиях, можно глубже разобраться в происходящих явлениях 
природы. 
Однако биология и экология отнюдь не являются лабораторной наукой. Со-
вершенно  очевидно,  что  взаимосвязи  живых  организмов  с  окружающей  средой 
могут быть изучены наиболее полно лишь в природе. Но это дело нелегкое, осо-
бенно если учесть, до какой степени сложна даже самая простая среда. Поэтому в 
экологии натурные наблюдения и эксперименты занимают самое важное место. 
В  то  же  время  невозможность  экспериментальной  проверки  нередко  за-
ставляет экологов переводить наблюдаемые факты на язык математики. Матема-
тический  анализ  (моделирование)  позволяет  выделять  отдельные  из  всей  сово-
купности отношений организма и среды, чтобы глубже понять природу этих яв-
лений.  Конечно,  при  этом  не  надо  забывать,  что  математические  модели  пред-
ставляют собой лишь приблизительное отображение природных явлений. 

16 
Если в период своего возникновения биология и экология изучали взаимо-
отношения организмов с окружающей средой, то современная экология охваты-
вает чрезвычайно широкий круг вопросов и тесно переплетается с целым рядом 
сложных наук, прежде всего таких, как  биология (ботаника и зоология), геогра-
фия, геология, физика, химия, генетика, математика, медицина и агрономия. 
 
1.2. Этапы развития биологии 
 
Интерес к познанию мира живых существ возник на самых ранних стадиях 
зарождения человечества, отражая практические нужды людей. По мере накопле-
ния конкретных знаний наряду с представлением о разнообразии организмов воз-
никла идея о единстве всего живого.  
Важнейшим  научным  доказательством  единства  всего  живого  послужила 
клеточная теория Т. Шванна и М. Шлейдена (1839). Открытием фундаменталь-
ных законов наследственности биология обязана Г. Менделю (1865), Г. де Фри-
зу, К. Корренсу и К. Чермаку (1900), Т. Моргану (1910 – 1916), Дж. Уотсону и Ф. 
Крику  (1953).  Названные  законы  раскрывают  всеобщий  механизм  передачи 
наследственной информации от клетки к клетке, а через клетки – от особи к осо-
би и перераспределения ее в пределах биологического вида. 
Представления  о  единстве  всего  живого  получили  основательное  подтвер-
ждение в результатах исследований биохимических (обменных, метаболических) и 
биофизических механизмов жизнедеятельности клеток. Хотя начало таких иссле-
дований  относится  ко  второй  половине  XIX  в.,  наиболее  убедительны  были  до-
стижения молекулярной биологии. Она стала самостоятельным направлением био-
логической науки в 50-е гг. 20-го столетия, что связано с описанием Дж. Уотсо-
ном и Ф. Криком (1953) строения дезоксирибонуклеиновой кислоты (ДНК). 
То, что живое на планете представляет собой единое целое в историческом 
плане,  обосновывается  теорией  эволюции.  Основы  названной  теории  заложены 
Ч. Дарвином (1858). Эволюционная теория объясняет единство мира живых су-
ществ общностью их происхождения. Современная теория эволюции обращает 
внимание на условность грани между живой и неживой природой, между живой 

17 
природой и человеком. Результаты изучения молекулярного и атомного состава 
клеток и тканей, строящих тела организмов, получение в химических лаборато-
риях веществ, свойственных в естественных условиях только живому, доказали 
возможность перехода в истории Земли от неживого к живому, что не противо-
речит законам биологической эволюции - появление на планете социального су-
щества  –  человека.  Клеточная  организация,  физико-химические  и  генетические 
законы  неотделимы  от  его  существования,  так  же,  как  и  любого  другого  орга-
низма. Эволюционная теория показывает истоки биологических механизмов раз-
вития и жизнедеятельности людей, т.е. того, что может быть названо биологиче-
ским наследством.  
Идея  единства  мира  живых  существ  находит  свое подтверждение  также  в 
экологических  исследованиях,  относящихся  главным  образом  к  ХХ  в.  Представ-
ления  о  биоценозе  (В.Н.  Сукачев)  или  экологической  системе  (А.  Тенсли)  рас-
крывают  универсальный  механизм  обеспечения  важнейшего  свойства  живого  – 
постоянно  происходящего  в  природе  обмена  веществ  и  энергии.  Учение  о  био-
сфере и ноосфере (В.И. Вернадский) раскрывает место и планетарную роль жи-
вых форм, включая человека, в природе, так же, как и возможные последствия ее 
преобразования людьми. 
 

18 


  1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   15


©emirb.org 2017
әкімшілігінің қараңыз

войти | регистрация
    Басты бет


загрузить материал