Н. Т. Ясакова доктор биологических наук, ведущий научный сотрудник Ин



жүктеу 5.01 Kb.
Pdf просмотр
бет1/10
Дата09.09.2017
өлшемі5.01 Kb.
#12831
  1   2   3   4   5   6   7   8   9   10

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 
ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ  
УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ 
«СИБИРСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ ГЕОДЕЗИЧЕСКАЯ АКАДЕМИЯ» 
(ФГБОУ ВПО «СГГА») 
 
 
 
 
 
 
 
М.В. Якутин 
 
 
 
 
ЭКОЛОГИЯ: 
ОРГАНИЗМ И ОКРУЖАЮЩАЯ СРЕДА 
 
 
Утверждено редакционно-издательским советом академии 
в качестве учебного пособия для студентов, обучающихся 
по направлению 022000 «Экология и природопользование», 
и студентов других специальностей, изучающих  
дисциплину «Экология» 
 
 
 
 
 
 
Новосибирск 
СГГА 
2012 

УДК 574 
Я49 
 
Рецензенты: доктор биологических наук, профессор, НГМУ Н.Т. Ясакова 
доктор биологических наук, ведущий научный сотрудник Ин-
ститута почвоведения и агрохимии  СО РАН Б.М. Кленов 
кандидат географических наук, профессор СГГА А.Г. Гриценко 
 
 
Якутин, М.В. 
Я49      Экология:  организм  и  окружающая  среда  [Текст] :  учеб.  пособие  / 
М.В. Якутин. – Новосибирск : СГГА, 2012. – 177 с. 
 
ISBN 978-5-87693-560-1 
 
 
Учебное  пособие  написано  в  соответствии  с  требованиями  действующего 
Государственного  образовательного  стандарта  и  программой,  рекомендованной 
Министерством образования и науки РФ. В трех главах настоящего пособия рас-
сматриваются вопросы, связанные с историей экологии, как науки, связь  эколо-
гии с социальными процессами, формирование облика биосферы в процессе жиз-
недеятельности организмов, проблемы, связанные с антропогенным воздействием 
на биосферу, взаимодействие организма с факторами окружающей среды. 
Учебное пособие предназначено для студентов, обучающихся по направле-
нию  022000  «Экология  и  природопользование»,  и  студентов  других  специаль-
ностей, изучающих дисциплину «Экология». 
 
 
Ответственный редактор – кандидат биологических наук, доцент СГГА 
Л.Ю. Анопченко 
 
 
Печатается по решению редакционно-издательского совета СГГА 
 
 
УДК 574 
 
ISBN 978-5-87693-560-1 
© ФГБОУ ВПО «СГГА», 2012 
 


 
 
 
ОГЛАВЛЕНИЕ
 
 
Введение ............................................................................................................. 6 
1. Взаимодействие природы и общества .................................................... 13
 
1.1. История экологии. Период накопления начальных знаний .............. 13
 
1.2. Второй этап – средние века и эпоха Возрождения............................. 16
 
1.3. Третий этап – «биологическое возрождение» .................................... 21
 
1.4. Четвертый этап – формирование современной экологической 
науки ....................................................................................................... 29 
1.5. Русская экологическая школа ............................................................... 35 
1.6. Формирование облика биосферы ......................................................... 46 
1.7. Антропогенное воздействие на биосферу и проблемы охраны 
природы .................................................................................................. 57 
1.8. Международное сотрудничество в деле  охраны окружающей 
среды ....................................................................................................... 62 
1.9. Экологический кризис ........................................................................... 67 
1.10. Связь экологии с социальными процессами ..................................... 69 
1.11. Значение экологического образования и воспитания ...................... 71 
1.12. Необходимость формирования правовых и этических норм 
отношения человека к природе .......................................................... 73 
2. Взаимодействие организма и среды ....................................................... 76
 
2.1. Фундаментальные свойства живых систем ........................................ 76 
2.2. Уровни биологической организации ................................................... 84 
2.3. Организм как дискретная самовоспроизводящаяся открытая 
система ................................................................................................... 86 
2.4. Разнообразие организмов ..................................................................... 87 
2.5. Источники энергии для организмов. Автотрофы и 
гетеротрофы ........................................................................................... 89 
2.6. Фотосинтез и дыхание: кислород атмосферы  как продукт 
фотосинтеза ........................................................................................... 90 
2.7. Основные группы фотосинтезирующих организмов ........................ 94 


2.8. Хемосинтез, жизнь в анаэробных условиях ....................................... 96 
2.9. Основные группы гетеротрофов .......................................................... 98 
2.10. Трофические отношения между организмами:  продуценты, 
консументы и редуценты .................................................................. 101 
2.11. Гомеостаз (сохранение постоянства внутренней среды 
организма), принципы регуляции жизненных функций ............... 102 
2.12. Возможности адаптации организмов к изменениям условий 
среды. Генетические пределы адаптации ....................................... 105 
2.13. Эврибионты и стенобионты. Гомойо- и пойкилотермность ......... 110 
2.14. Принципы воспроизведения и развития различных 
организмов ......................................................................................... 114 
2.15. Зависимость организма от среды на разных стадиях 
жизненного цикла. Критические периоды развития ..................... 119 
3. Факторы и ресурсы среды ...................................................................... 122
 
3.1. Представление о физико-химический среде обитания 
организмов. Особенности водной, почвенной и воздушной 
сред ....................................................................................................... 122 
3.2. Абиотические, биотические и антропогенные факторы ................. 127 
3.3. Экологическое значение основных абиотических факторов .......... 128 
3.4. Лучистая энергия и свет ...................................................................... 130 
3.5. Температура .......................................................................................... 133 
3.6. Влажность ............................................................................................ 135 
3.7. Снеговой покров .................................................................................. 144 
3.8. Давление атмосферы ........................................................................... 146 
3.9. Движение воздушных масс (ветер) .................................................... 147 
3.10. Рельеф местности .............................................................................. 148 
3.11. Экологическое значение эдафических факторов ............................ 148 
3.12. Факторы водной среды ...................................................................... 154 
3.13. Заменимые и незаменимые ресурсы ............................................... 158 
3.14. Суточная и сезонная цикличность. Сигнальное значение 
абиотических факторов .................................................................... 161 
3.15. Лимитирующие факторы. Правило Либиха ................................... 163 
3.16. Взаимодействие экологических факторов. Распределение 
отдельных видов по градиенту условий ......................................... 165 


3.17. Представление об экологической нише: потенциальная и 
реализованная ниша .......................................................................... 167 
3.18. Организмы – индикаторы качества среды ...................................... 169 
Заключение .................................................................................................... 173 
Библиографический список использованной литературы .................. 175 
 


 
 
 
ВВЕДЕНИЕ
 
 
Место экологии в системе естественных наук 
Основной  принцип  выделения  фундаментальных  подразделений  в 
биологии  базируется  на  концепции  уровней  организации,  которая  позво-
ляет выделить биологический спектр уровней  – биологическая молекула, 
органелла,  клетка,  ткань,  орган,  организм,  популяция,  сообщество.  Эти 
системы  соответствуют  основным  объектам  подразделений  биологии, 
изучающей общие принципы организации жизни – молекулярной генети-
ки,  цитологии,  гистологии,  физиологии  и  т.  д.  Приложение  фундамен-
тальных  дисциплин  к  различным  группам  организмов,  находящихся  на 
разных  уровнях  эволюционного  родства,  составляет  трибу  таксономиче-
ских дисциплин и служит основой для выделения таких наук, как ботани-
ка  и  зоология,  микробиология  и  микология  и  т.  д.,  в  пределах  которых 
обособляются такие разделы, как, например, генетика простейших, цито-
логия растений, эмбриология животных и пр. 
Экология  относится  к  числу  фундаментальных  подразделений  био-
логии, исследующей фундаментальные свойства жизни надорганизменно-
го  уровня  организации.  Иными  словами,  экология  изучает  совокупность 
живых  организмов,  взаимодействующих  друг  с  другом  и  образующих  с 
окружающей  средой обитания некое единство (т. е. систему), в пределах 
которого осуществляется процесс трансформации энергии и органическо-
го вещества. 
Экология  занимает  центральное  место  среди  других  биологических 
дисциплин, поэтому неудивительно, что со многими из них она перекры-
вается,  прежде  всего,  с  генетикой,  эволюционным  учением,  этологией  и 
физиологией. Но все же основное в экологии – это процессы, которые ска-
зываются  на  распространении  и  численности  организмов,  т.  е.  процессы 
рождения особей, их гибели и миграции. 
Экологи  всегда  рассматривали  организмы  и  сообщества  в  тесной 
связи с окружающей их физической средой. Приспособительные измене-


ния, возникающие в процессе эволюции, и реакции, появляющиеся в про-
цессе  индивидуального  развития,  дают  возможность  растениям  и  живот-
ным  реагировать  на  изменения  окружающей  среды.  Становление  биоло-
гической структуры и функции определяется физической средой, в кото-
рой  обитают  организмы.  Уже  в  сороковых  годах  прошлого  века  экологи 
начали понимать, что биологическое сообщество и его окружение можно 
рассматривать как нечто единое. Физическая среда и биологический мир в 
сочетании друг с другом образуют некую более крупную систему – экоси-
стему, в пределах которой необходимые для жизни вещества совершают 
непрерывный  круговорот  между  почвой,  воздухом  и  водой,  с  одной  сто-
роны, и между растениями и животными – с другой. 
Развитию  экологии  способствовали  не  только  постепенно  расширя-
ющиеся представления о ней. Начиная с первой половины ХХ в. экология 
оказалась той точкой, в которой перекрещивались идеи генетиков, физио-
логов, математиков, агрономов и животноводов. И в самом деле, вбирая в 
себя на протяжении многих лет концепции и методы, возникавшие в дру-
гих областях науки, экология пустила от своего основного ствола множе-
ство ветвей.  
Таким образом, экология – это отрасль биологической науки, иссле-
дующая  исторически  сложившиеся  взаимодействия  организмов  с  окру-
жающей их физико-химической, биотической и антропогенной средой на 
уровнях особей, видов, популяций, биогеоценозов и биосферы. 
Современное понимание экологии как науки об экосистеме и биосфере 
Вначале  экология  занималась  в  основном  изучением  естественной 
истории организмов, образом жизни животных и растений: где и когда их 
можно встретить, чем они питаются, кому они сами служат пищей, как ре-
агируют на изменения в окружающей среде. Однако к концу  XIX в. этот 
узкий взгляд на экологию уступил место более широким представлениям 
о  взаимоотношениях  между  всеми  растениями  и  животными.  Если 
аутэкология  изучала  организм  вместе  со  всем  тем,  что  его  окружает,  то 
синэкологияизучала совокупности растений  и животных  и характерные 
особенности  структуры  и  функции  таких  совокупностей,  формирующихся 
под влиянием  среды. Синэкология и присущее ей отношение к совокупно-


стям животных и растений как к неким биологическим единицам, сообще-
ствам,  достигает  наивысшего  выражения  в  развиваемых  ею  представле-
ниях о сообществе как о суперорганизме. Параллели между сообществом 
и организмом очевидны: и сообщество, и организм состоят из отдельных 
субъединиц;  в  организме  имеются  печень,  мышцы  и  сердце,  в  сообще-
стве –  зеленые  растения,  хищники  и  организмы-разрушители.  Лесное  со-
общество  развивается  на  незанятом  жизнью  месте,  проходя  в  процессе 
сукцессии  через  различные  стадии,  прежде  чем  оно  достигает  зрелости, 
подобно тому, как организм проходит через ряд  стадий развития и лишь 
после этого становится взрослым. 
В настоящее время экология изучает живое на трех уровнях органи-
зации:  отдельные  особи  (индивидуумы),  популяции  (состоящие  из  осо-
бей одного вида) и сообщества (состоящие из более или менее обширно-
го  набора  популяций).  Уровень  сообществ  И.И.  Шмальгаузен  в  1961  г. 
предложил  называть  «биоценотическим».  Е.М.  Лавренко  в  1964  г.  пред-
ложил  выделять  четвертый  уровень  –  «уровень  живого  вещества»,  т.  е. 
биосферный
Занимаясь особями, экология выясняет, как на них влияет абиотиче-
ская и биотическая среда и как они сами воздействуют на среду. Занима-
ясь популяциями, она решает вопросы о наличии или отсутствии отдель-
ных видов, о степени их обилия или редкости, об устойчивых изменениях 
и колебаниях численности популяций. При исследовании на популяцион-
ном уровне возможны два методологических подхода. Первый исходит из 
основных свойств отдельных особей, а уж затем изыскивает формы соче-
тания этих свойств, предопределяющие особенности популяции в целом. 
Второй подход обращается к свойствам популяции непосредственно, пы-
таясь увязать эти свойства с параметрами среды. Экология сообществ рас-
сматривает состав, или структуру, сообществ, а также прохождение через 
сообщества энергии, биогенных элементов и других веществ (т. е. то, что 
называется  функционированием  сообщества).  Пытаться  понять  все  эти 
закономерности и процессы можно, рассматривая слагающие сообщество 
популяции; но можно и непосредственно изучать сообщества, концентри-
руя  внимание  на  таких  их  характеристиках,  как  видовое  разнообразие, 
скорость образования биомассы и т. д. 


На любой из ступеней экологической иерархии мы можем попытать-
ся что-то объяснить или понять. Такая попытка – это поиск истины в ду-
хе  чисто  научных  традиций.  Но  чтобы  понять,  необходимо  сначала  опи-
сать. Описание тоже расширяет наши познания о живой природе. Неред-
ко  экологи  стараются  также  предсказать,  что  при определенных  обстоя-
тельствах  произойдет  с  теми  или  иными  организмами,  популяциями  или 
сообществами. На основе таких предсказаний мы пытаемся управлять те-
ми  или  иными  экологическими  ситуациями  и  извлекать  из  них  пользу. 
Так, например, предсказав сроки будущего нашествия саранчи, мы можем 
принять  надлежащие  меры  и  тем  самым  уменьшить  ожидаемый  ущерб. 
Предвидя  наступление  условий,  благоприятных  для  посевов  и  неблаго-
приятных для вредителей, мы стремимся сберечь урожай. Намечая подхо-
дящий  охранительный  режим,  мы  стараемся  не  допустить  исчезновения 
редких видов. В какой-то мере предсказание и управление возможны и без 
объяснения  или  понимания;  но  достоверные  и  точные  предсказания,  а 
также  предсказания  того,  что  случится  в  обстоятельствах  необычных,  воз-
можны лишь тогда, когда мы в состоянии еще и объяснить происходящее. 
В  биологии  сосуществуют  два  различных  класса  объяснений:  непо-
средственные (выяснение механизмов) и «конечные» (поиски причин воз-
никновения таких механизмов). Например, наблюдаемые распространение 
и численность птиц данного вида можно «объяснить» на основе данных о 
физических условиях, которые могут переносить эти птицы, о потребляе-
мом  ими  корме,  об  их  паразитах  и  хищниках.  Это  –  непосредственное 
объяснение. Правомерен, впрочем, и следующий вопрос: а как птицы это-
го вида приобрели те самые черты, которые сейчас, судя по всему, навя-
зывают им образ жизни? На него придется отвечать объяснением, привле-
кающим  эволюционные  понятия.  «Конечное»  объяснение  современного 
распространения  и  современной  численности  наших  птиц  кроется  в  эко-
логическом опыте их предков. 
В экологии немало проблем, нуждающихся в эволюционном, конеч-
ном толковании. «Как вышло, что сосуществующие виды сходны сплошь 
и рядом, а неразличимы лишь изредка?»; «Что вынуждает хищников при-
бегать  к  тем  или  иным  формам  пищевого  поведения?»;  «Каким  образом 

10 
организмы  приобрели  свойственные  им  сочетания  размеров,  скорости 
развития, плодовитости и т. д.?». 
Таким  образом,  экология  как  фундаментальная  биологическая  дис-
циплина  изучает  целостные  комплексы  (экосистемы),  образованные  со-
обществами  различной  сложности  вместе  с  взаимодействующим  с  ними 
биотопом. Экология занимается изучением растений и животных, как от-
дельных особей и как членов популяций и биологических сообществ, в их 
взаимодействии  с  окружающей  средой,  ее  физическими,  химическими  и 
биологическими факторами. 
За  последнее  время  границы  экологии  расширились:  пришло  пони-
мание того, что человека, подобно всем другим живым существам, нельзя 
рассматривать  отдельно  от  среды,  в которой он  обитает  и  с  которой  ему 
следует считаться, если он хочет выжить. Экологов интересуют не только 
природные  сообщества  и  популяции  и  «дикие»  особи,  но  и  сообщества, 
созданные человеком или подвергающиеся его влиянию (фруктовые сады, 
пшеничные поля, зернохранилища, заказники и т. п.). 
Экология  –  биологическая  дисциплина.  В  наше  время  бурного  раз-
вития  человеческого  общества  наметилась  тенденция  (главным  образом 
среди небиологов) к отождествлению экологии с наукой  об окружающей 
среде  (environmental  science).  Вероятно,  такой  науки  в  действительности 
нет.  Междисциплинарный  комплекс  проблем,  относящийся  к  различным 
отраслям науки, связан с одним тревожащим человечество фактом  – воз-
растающим влиянием человеческой деятельности на судьбу окружающей 
нас природы. На долю экологии, изучающей организмы в их естественном 
природном окружении, т.е. в сообществах больших и малых, которые раз-
виваются, занимают новые территории, растут и умирают, приходится се-
рия биологических задач, касающихся воздействия на эти процессы чело-
веческой деятельности. Вряд ли целесообразно выделять в рамках эколо-
гии какую-либо специальную область, связанную с изучением влияния на 
жизнь организмов изменяемой человеком среды. Действительно, говорить 
об «экологии окружающей среды» (environmental ecology) не имеет смыс-
ла по той простой причине, что окружающая среда (в широком обобщен-
ном значении этого понятия) не просто влияет на судьбу населяющих ее 
организмов,  но  оказывается  материальной  составной  частью  процессов, 

11 
осуществляемых организмами в  естественной, природной обстановке. Из 
числа других проблем прикладного характера, в решении которых эколо-
гия играет важнейшую роль, назовем охрану окружающей среды. Эколо-
гия  отвечает,  в  конечном  счете,  на  вопрос,  сколько  организмов  населяет 
данную  местность,  где  и  когда  их  можно  встретить,  и  почему.  Результат 
исследования  экологов  оказывается  биологическим  фундаментом,  на  ко-
торый опирается человек в принятии превентивных мер, направленных на 
сохранение окружающей его природы. Таким образом, решение проблем, 
связанных с защитой окружающей среды, выходит за рамки компетенции 
эколога, но не может быть осуществлено без его участия. 
Участие экологов в решении целого  ряда междисциплинарных про-
блем и прикладных задач не дает никаких оснований ни для отождествле-
ния  экологии  с  биологией  окружающей  среды,  ни  для  выделения  ее  из 
спектра биологических наук и обособления в некую естественнонаучную 
дисциплину, в компетенцию которой входит вся биосфера. 
Введение термина «экология» Эрнстом Геккелем 
Термин  «экология»  был  введен  в  употребление  Эрнстом  Геккелем 
для обозначения науки, изучающей взаимоотношения организмов с окру-
жающей  средой.  Само  слово  восходит  к  греческому  «ойкос»  –  «дом», 
«жилище», поэтому экологию можно трактовать как изучение «домашней 
жизни» живых существ. Экология как самостоятельная наука определена 
Геккелем в 1866 г. в капитальном двухтомном 
труде «Общая морфология организмов». 
Геккель  писал:  «Под  экологией  мы  пони-
маем  общую  науку  об  отношениях  организмов 
к  окружающей  среде,  куда  мы  относим  в  ши-
роком смысле все условия существования. Они 
частично  органической,  частично  неорганиче-
ской  природы;  но как  те,  так  и  другие…  име-
ют  весьма  большое  значение  для  форм  орга-
низмов,  так  как  они  принуждают  их  приспо-
сабливаться к себе». 
 
 
Э. Геккель 

12 
Более содержательное и более четкое определение экологии было да-
но  Ч. Кребсом  в  1972  г.:  «Экология  –  это  научное  познание  взаимодей-
ствий, определяющих распространение и численность организмов». 
В  настоящее  время  экология  определяется  как  наука  о  взаимодей-
ствии организмов между собой и с окружающей абиотической средой на 
уровне видов, популяций и биогеоценозов. 
Современное состояние, история, формирование и развитие экологии 
как науки описано во многих изданиях. 
Использование  наиболее  интересных  из  них,  по  мнению  автора 
(см. библиографический  список  использованной  литературы),  дает  воз-
можность подробно рассмотреть вопросы, связанные с историей экологии, 
как  науки,  связь  экологии  с  социальными  процессами,  формирование  об-
лика биосферы в процессе жизнедеятельности организмов, проблемы, свя-
занные с антропогенным воздействием на биосферу, взаимодействие орга-
низма с факторами окружающей среды. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

13 
 
 
 

Каталог: fulltext -> UMK
UMK -> Бекітемін Ғылыми кеңес төрағасы, ректор, ҚР ҰҒА академигі
UMK -> Қазақстан Республикасының білім және ғылым министрлігі Қарағанды мемлекеттік техникалық
UMK -> Бекітемін Ғылыми кеңес төрағасы, ректор, ҚР ҰҒА академигі
UMK -> Оқытушы пəнінің оқу-əдістемелік кешенін əзірлеген: т.ғ. к доцент Шерембаева Р. Т., т.ғ. к доцент Омарова. Н. К
UMK -> ОҚытушы пәнінің ОҚУ-Әдістемелік кешені
UMK -> -
UMK -> -
UMK -> Жер асты кешендері құрылысының технологиясы
UMK -> А. Н. Данияров атындағы өнеркәсіптік көлік кафедрасы
UMK -> ОҚытушы пәнінің ОҚУ-Әдістемелік кешені

жүктеу 5.01 Kb.

Поделитесь с Вашими друзьями:
  1   2   3   4   5   6   7   8   9   10




©emirb.org 2022
әкімшілігінің қараңыз

    Басты бет