Чем обусловлено возникновение науки экологии обж 10 класс
Раздел 1. Теоретические основы экологии и экономики природопользования
Глава 2. Основы общей экологии
2.1. Краткий исторический очерк возникновения и развития экологии
Экология как самостоятельная отрасль науки обязана своим происхождением немецкому зоологу-эволюционисту Э. Геккелю. Во втором томе труда «Всеобщая морфология организмов» (1866) он дал ей следующее определение: «Под экологией мы понимаем общую науку об отношениях организмов с окружающей средой, куда мы относим в широком смысле все «условия существования». Они частично органической, частично неорганической природы… К неорганическим относятся физические и химические свойства местообитаний организмов – климат (свет, тепло, влажность и атмосферное электричество), неорганическая пища, состав воды и почвы и т.д. В качестве органических условий существования мы рассматриваем общие отношения организма ко всем остальным организмам, с которыми он вступает в контакт и из которых большинство содействует его пользе или вредит. Каждый организм имеет среди остальных своих друзей и врагов, таких, которые способствуют его существованию, и тех, что ему вредят. Организмы, которые служат пищей остальным или паразитируют в них, во всяком случае, относятся к данной категории органических условий существования».
Как и большинство наук, экология имеет длительную предысторию. Ее обособление в качестве самостоятельной науки в середине XIX в. представляет собой естественный этап накопления большого объема научных знаний о природе. Еще в трудах античных философов встречаются первые попытки обобщения сведений об образе жизни животных и растений, зависимости их от среды обитания, характере распределения и своеобразии в разных природно-климатических условиях. Так, Аристотель (384-322 гг. до н.э.) описывает свыше 500 видов известных ему животных и рассказывает об их поведении. Ученик Аристотеля – «отец ботаники» Теофраст Эрезийский (372-287 гг. до н.э.) приводит сведения о своеобразии растений в разных условиях, зависимости их формы и особенностей роста от почвы и климата.
В средние века интерес к изучению природы ослабевает под давлением богословия и схоластики, но возрождается с новой силой в эпоху Возрождения, великих географических открытий, когда колонизация новых стран послужила толчком к развитию систематики – науки о разнообразии всех организмов на планете. В это время исследователями составлены подробнейшие описания растений и животных, их внутреннего и внешнего строения. Первые систематики — Дж. Рей (1627 —1705), К. Линней (1707—1778) и другие, стремясь к созданию полной системы (классификации) органического мира, сообщали и о зависимости растений от условий их произрастания или возделывания, местах обитания и т.п.
В XVII – XVIII вв. экологические сведения составляли нередко значительную часть в записях известных путешественников. В трудах СП. Крашенинникова, И.И. Лепехина, П.С. Палласа и других географов и натуралистов указывалось, что распространение растительности и животного мира в разных частях планеты связано с климатическими особенностями. А Ж.-Б. Ламарк (1744 – 829), автор первого эволюционного учения, считал, что влияние «внешних обстоятельств» – одна из самых важных причин приспособительных изменений организмов, эволюции животных и растений.
Дальнейшему развитию экологического мышления способствовало появление в начале XIX ст. биогеографии. Труды А.Гумбольдта (1769 – 1859) определили новое, экологическое направление в географии растений. Он ввел в науку представление о том, что «лицо» ландшафта определяется внешним обликом растительности: в сходных зональных и вертикально-поясных географических условиях у растений разных систематических групп вырабатывается сходный внешний облик.
Одним из основоположников классической экологии с полным правом можно назвать профессора Московского университета К.Ф. Рулье (1814 – 1858), который широко пропагандировал необходимость развития особого направления в зоологии, посвященного всестороннему исследованию жизни животных, их сложных взаимосвязей с окружающим миром (взаимоотношения родителей и потомства, отношения между животными разных видов, их взаимодействие с растениями, почвой, зависимость от физических условий и т.п.). К.Ф. Рулье разработал широкую систему экологических исследований животного мира.
В 1859 г. появилась книга Ч. Дарвина «Происхождение видов путем естественного отбора, или Сохранение благоприятствуемых пород в борьбе за жизнь». В этом труде показано, что борьба за существование в природе, под которой автор понимал все формы противоречивых связей вида со средой, приводит к естественному отбору, то есть является движущим фактором эволюции. Стало ясно, что взаимоотношения живых существ и их связи с неорганическими компонентами природы («борьба за существование») – большая самостоятельная область исследований.
В 1866 г., благодаря Э. Геккелю, эта новая область знаний получила название «экология», развернутое определение которой приведено в начале данной темы. Интересно, что Э. Геккель позднее отрекся от введенного им названия, заменив его на «экономию природы», однако термин «экология» постепенно получил всеобщее признание.
В конце 70-х годов XIX в. в экологии возникло новое направление – биоценология. Немецкий гидробиолог К. Мёбиус обосновал представление о биоценозе как глубоко закономерном сочетании организмов в определенных условиях среды, обусловленном длительной историей приспособления видов друг к другу и к сходной экологической обстановке. Учение о растительных сообществах обособилось в отдельную отрасль ботанической экологии – геоботанику, основные положения которой были разработаны в трудах Г.Ф. Морозова и В.Н. Сукачева на основе учения о лесе.
В начале XX ст. оформились экологические школы гидробиологов, ботаников, экологов, в каждой из которых развивались определенные стороны экологической науки. В 1910 г. на III Ботаническом конгрессе в Брюсселе экология растений официально разделилась на экологию особей, отдельных видов (аутоэкологию) и экологию сообществ (синэкологию). Это деление распространилось и на экологию животных. В 1913-1920 гг. были организованы экологические научные общества, основаны журналы, экологию начали преподавать в университетах.
В 30-е годы оформилась новая область экологической науки – популяционная экология (демэкология), основоположником которой следует считать английского ученого Ч. Элтона. Центральными проблемами экологии популяций стали внутривидовая организация и динамика численности организмов. Исследования популяций (совокупностей особей одного вида) в экологии в значительной мере были обусловлены запросами практики: острой необходимостью разработки основ борьбы с вредителями и конкурентами в сельском и лесном хозяйстве, истощением запасов ряда ценных промысловых животных, открытием роли некоторых диких животных в распространении паразитов и вредителей, возбудителей болезней человека и домашнего скота.
К 40-м годам в экологии возник принципиально новый подход к исследованию природных экосистем: в 1935 г. английский ученый А. Тенсли выдвинул понятие экосистемы, а в 1940 г. В.Н. Сукачев обосновал представление о биогеоценозе. В этих понятиях нашла отражение идея о единстве совокупности организмов с абиотическим окружением, о закономерностях, которые лежат в основе связи всего живого и окружающей неорганической среды – о круговороте веществ и превращениях энергии.
В послевоенное время, с конца 50-х годов экология продолжала стремительно развиваться. Появились исследования миграции живого вещества и энергии, стали бурно внедряться методы математического моделирования, позволившие описать многие экологические закономерности. Была получена развернутая картина возможных вариантов динамики популяций, сформулированы важные принципы совместного существования видов в сообществе, описаны сложные процессы их метаболизма. Фактически именно эти результаты стали основой для решения задач программирования урожая, расчета эффективных схем управления сельскохозяйственными посевами и т.п.
За последние 20 лет экология в нашей стране сделала большой скачок и стала одной из наиболее значимых наук, в центре изучения которой находятся экосистемы. Живые организмы вместе с окружающей их средой образуют сложную кибернетическую систему. Ее сложность обусловлена не только большим разнообразием входящих в систему элементов, но и их разнородностью, многообразием возникающих между ними связей. Задачи оптимального управления природной средой, стоящие перед человечеством, требуют рассмотрения в качестве составляющих сложной системы не только элементов живой и неживой природы, но и воздействующих на них сооружений, механизмов, машин, созданных человеком. В наши дни стало общепризнанным то, что экологические принципы и теории применимы как к редким растениям и животным в их естественных условиях обитания, так и к человеку. Эту отрасль экологии, изучающую экологические принципы, необходимые для устойчивого развития человеческого сообщества, часто называют наукой об окружающей среде.
К сожалению, использование природных богатств на протяжении всей истории осуществлялось человеком при полном незнании законов экологии, что привело к тяжелым и часто непоправимым последствиям, в частности, к истощению природных ресурсов и колоссальному загрязнению среды обитания. Прежде чем человеку удастся найти решение ряда жизненно важных проблем предстоящего тысячелетия (таких, как удовлетворение потребностей в воде и пище возрастающего населения планеты), необходимо срочно предпринять хотя бы паллиативные меры, позволяющие обеспечить жизнь человеку завтрашнего дня. Но чтобы действовать, надо знать, как. Экология и оказывается тем биологическим и мировоззренческим фундаментом, на который может опереться человек в принятии превентивных мер, направленных на сохранение окружающей природы.
Основы безопасности жизнедеятельности
10 класс
Урок 3
Экологические основы безопасности жизнедеятельности человека в среде обитания
Вопросы для обсуждения
• экология человека и экология среды обитания;
• антропогенное воздействие, техногенная нагрузка на среду обитания;
• экологическая безопасность среды обитания, урбоэкосистемы.
Ключевые понятия темы:
экология; урбанизация; экологическая ниша; экологическая напряжённость; экологическая безопасность.
Активное продвижение экологического образования является актуальной задачей всех цивилизованных стран и рассматривается как значимое средство решения глобальных проблем: экологических, демографических, политических, экономических. Угроза глобальной экологической катастрофы заставляет объединяться страны и народы для исследования экологических проблем и решения задач экологической безопасности.
Термин «экология» предложил в 1866 г. немецкий биолог Эрнст Геккель.
Экология — это наука, которая изучает взаимодействие организмов и сообществ друг с другом и с окружающей средой обитания.
В начале XX в. В. И. Вернадский создал учение о биосфере как единой экосистеме, в которой деятельность человека является «мощной геологической силой», меняющей облик биосферы и способной нарушить естественный природный порядок. Он определил ноосферу как «новое состояние биосферы, к которому мы, не замечая этого, приближаемся».
Современная экология интегрирует достижения таких наук, как биология, физика, химия, генетика, математика, медицина, астрономия, архитектура. В экологии выделен ряд научных отраслей и дисциплин: популяционная экология, географическая экология, промышленная экология, экология растений, экология человека, экология животных, глобальная экология. Наиболее сложный раздел экологии — глобальная экология, которая изучает биосферу как целостный объект в общей системе «Земля — космос». Экология — теоретическая основа рационального использования природных ресурсов Земли.
В природе совместно обитающие популяции различных организмов образуют сообщества — биоценоз. Сообщества занимают природное жизненное пространство в среде обитания — биотоп. Биотоп вместе с сообществом образует экологическую систему, б которой осуществляются устойчивые взаимодействия между элементами живой и неживой природы. Весь природный комплекс биосферы можно представить как совокупность экосистем, взаимодействующих друг с другом, участвующих в обмене веществ (круговороте), потребляющих ресурсы среды обитания.
Совокупность различных экосистем Земли образует самую крупную экологическую систему Земли — биосферу (от греч. bios — «жизнь», sphaira — «шар»). Назначение общей экологии и всех её разделов (отраслей) — выявление законов жизнедеятельности и взаимодействия экосистем в разных условиях сред обитания на Земле.
Наш космический дом мы называем планета Земля, хотя площадь суши занимает около 30% всей массы планеты, остальное — вода рек, озёр, морей и океанов. Питьевой воды на Земле лишь небольшой процент всей массы воды, поэтому в следующем столетии, по прогнозам учёных, произойдёт обострение социальных конфликтов. начнутся войны за источники пригодной для питья воды.
Человеческий организм примерно на 70% состоит из воды, от чистоты которой зависит здоровье человека. Охрана источников воды — задача первостепенной важности для сохранения жизни человека и всего живого на Земле.
Известный древнегреческий врач и учёный Гиппократ заметил: «Если много людей одновременно заболевают одной и той же болезнью, причину её следует искать в том, что является общим для всех людей, и в том, чем они чаще всего пользуются». Это, конечно, воздух, вода и почва.
Миллионы лет состав воздуха атмосферы Земли практически не меняется: 78%. азота, 21% кислорода, 0,9% аргона, 0,03% углекислого газа. Остальное — водород, гелий, неон и другие газы. которые образуются естественным путём и в результате хозяйственной деятельности человека. Состав воздуха на других планетах Солнечной системы совершенно непригоден для жизни человека.
Биологическое значение атмосферных газов очень велико. Для человека жизненно необходимо определённое содержание кислорода. Даже при незначительном его отклонении от нормы организм человека реагирует мгновенно, так как нарушаются биохимические обменные процессы в клетках, сбивается ритмичность функционирования вегетативной, нервной, эндокринной, кровеносной и дыхательной систем. Кислородное голодание наблюдается у людей на высоте (в горах, во время полётов на летательных аппаратах), что приводит к учащению дыхания и обморочному состоянию.
Не менее важны оптимальные концентрации и других атмосферных газов. Например, озон находится в верхних слоях атмосферы и защищает нас от смертельных доз солнечной радиации. На морском побережье воздух имеет оптимальную концентрацию озона, поэтому морской отдых благотворно влияет на здоровье человека. Благодаря озону на Земле возникла и существует жизнь, поддерживается определённый уровень атмосферного давления. Однако в атмосфере Земли выявлены участки — так называемые озоновые дыры (неплотные слои озона), которые пропускают опасное солнечное излучение — фактор увеличения риска раковых заболеваний для населения планеты. Учёные активно изучают это опасное явление, но пока специалисты ещё не могут предложить решение столь сложной проблемы.
Первый закон экологии гласит: «Что бы мы ни делали в природе, всё вызывает в ней те или иные последствия, часто непредсказуемые».
В XXI в. на первый план выходит показатель, отражающий качество среды обитания, — экологичность (безопасность, жизнеспособность). Экологичность становится ценностным ориентиром, показателем качества экологической безопасности объектов строительства и эксплуатации.
Экология рассматривает человека и биосферу как единый системный комплекс, в котором здоровье человека зависит от состояния биосферы. Сегодня техносфера (искусственная среда) занимает все большее пространство, загрязняя и вытесняя живую природную среду. По оценкам экологов, более 80% болезней обусловлено экологическим напряжением территорий (где стабильно фиксируется превышение допустимых концентраций опасных для здоровья человека и природы веществ). Здоровье населения России (общественное здоровье) и здоровье каждого человека (индивидуальное) напрямую зависит от среды обитания.
Население городов и промышленных районов считает привычной урбанизированную окружающую (техно-природно-социальную) среду.
Урбанизация — это процесс быстрого роста городов, распространения городского уклада жизни на значительные территории. Города, как правило, включают интенсивную хозяйственную и производственную инфраструктуру, которая обеспечивает удовлетворение потребностей населения в разнообразных видах услуг. В современном мире в городах проживает значительная часть населения планеты.
Урбанизация — мощный экологический фактор, оказывающий значительное антропогенное воздействие на экосистемы среды обитания. Антропогенное воздействие (деятельность человека) представляет собой поглощение природной среды искусственной: социальной и технической. Техногенная среда добавляет техногенную нагрузку на экосистему природы. Территория городов превращается в урбоэкосистему с преобладанием социальной и технической долей в общем объёме ресурсов природной среды. Истощение природных ресурсов самовосстановления природной среды ведёт к нарушению баланса экологических связей и отношений, к экологическим проблемам. Особенно сильное экологическое напряжение испытывает территория современных мегаполисов — огромных городов, в которых численность населения сопоставима с населением отдельных стран.
Изменение привычных характеристик условий обитания (нормальных условий жизнедеятельности) создаёт экстремальные ситуации (условия сверхнормы), опасные для жизни и здоровья человека, превышающие параметры условий экологической ниши человека.
Экологическая ниша — это место биологического вида в сообществе других видов, проживающих в общей среде обитания.
Различают два вида экологических ниш:
• фундаментальная экологическая ниша — условия окружающей среды, в пределах которой биологический вид традиционно обитает в природе;
• реализованная экологическая ниша — пространство среды обитания, которое биологический вид или популяция способны захватить в борьбе за среду обитания.
Экологическая ниша отражает возможности потребления живыми организмами природных ресурсов в единой цени экологических связей всех организмов глобальной биоэкосистемы Земли. Нарушение экологических связей ведёт к изменениям характеристик экологической пиши любого живого существа, созданию экологической напряжённости территорий.
Экологическая напряжённость — это совокупный показатель истощения природных ресурсов территории по самостоятельному восстановлению среды обитания живых организмов. Она свидетельствует об экологической угрозе гибели отдельных природных зон, видов животных, растений и людей. Истощение природных ресурсов, проживание в экологически напряжённых условиях ведёт к истощению адаптационных ресурсов организма человека, к болезням, преждевременной смерти.
Научно-технический прогресс позволил людям расширить пространство своей экологической ниши за счёт других живых обитателей Земли. Люди превратили её в искусственный комплекс условий, в котором другие биологические виды (растения, животные) уже не могут жить привычной жизнью и погибают. Снижение видового разнообразия отрицательно влияет на здоровье среды обитания, повышает уровень экологической опасности, снижает качество экологической безопасности.
Экологическая безопасность — это комплексная характеристика качества благополучия условий жизнедеятельности человека в биоэкосистеме среды его обитания.
Загрязняя биосферу, человек становится потребителем загрязнённой пиши, включая генетически модифицированные продукты (в их основе — искусственный мутагенез, т. е. изменение структуры генов). Усложняется задача сохранения здоровья человека в неестественных для него условиях жизни.
Главная задача и специалистов-экологов, и общественности каждого региона — обеспечение экологической безопасности как жизненно необходимого качества жизнеспособности биоты окружающей природно-социальной среды. Мониторинг экологической обстановки территории (экологический мониторинг) — основа эффективности разработки и осуществления комплекса мер по обеспечению экологической безопасности. Обеспечение экологической безопасности — это комплекс мероприятий по предотвращению экологических катастроф и аварий и обеспечению защищённости окружающей среды и жизненно важных интересов человека от негативного воздействия хозяйственной и другой деятельности.
Экологическая катастрофа — это сравнительно быстро происходящая цепь событий, приводящих к труднообратимым или необратимым процессам в природе (сильное опустынивание или загрязнение, заражение и т. д.), что делает невозможным ведение хозяйства любого типа, приводит к реальной опасности тяжёлых заболеваний, смерти людей. Экологическая катастрофа может быть природной, возникающей под действием природных явлений (извержение вулкана, землетрясение и др.), и техногенной, связанной с аварией на техническом объекте (например, авария на Чернобыльской АЭС на Украине в 1986 г.). В результате чернобыльской аварии и сегодня заражены радиоактивными веществами отдельные районы Брянской, Тульской, Орловской и Рязанской областей. Большой урон экосистемам на территории России нанесён ядерными испытаниями. На полигонах Новой Земли в XX в. было произведено более 130 ядерных взрывов, имеющих негативные последствия. Крупные экологические проблемы имеют межгосударственный, трансграничный характер. Обеспечение экологической безопасности в одном регионе или государстве имеет важное значение для другого региона и государства. Существуют международные экологические объединения, которые совместно решают задачи сохранения общей среды обитания всех живых существ на Земле.
Антропоэкосистема — это преобразованное человеком пространство экосистемы, характеризуемое высокой активностью энергоинформационного обмена человека (общества) в среде обитания. Антропоэкосистема нарушает биогеохимический круговорот веществ, вводит массы новых веществ во все среды, включая техносферу с искусственными сооружениями и физическими полями (электромагнитными, световыми, звуковыми и др.). По мере удаления от антропоэкосистемы возмущение энергетических полей затухает и приближается к спокойному, близкому к нулю (естественному уровню устойчивости биоты). В таких уголках естественной природы организм человека гармонизируется естественным образом, пропуская через себя здоровые потоки вещества, энергии, информации. Естественный природный фон среды обитания — лучшая среда для жизни, для восстановления здоровья любой биосистемы.
Экологическая опасность является постоянной угрозой человеку, обществу, человечеству, всему живому на Земле (по сравнению с чрезвычайными ситуациями, стихийными бедствиями, военными (силовыми) угрозами).
Экологическая безопасность — критерий (показатель качества благополучия) состояния природной среды, располагающей достаточными ресурсами для самовосстановления.
Пути гармонизации экологических отношений человека и среды требуют сегодня системных мер по обеспечению экологической безопасности на любом уровне, включая систему внешних и внутренних запретов, правил экологического мышления и поведения, которые должны превратиться в нормы жизни.
Из Всеобщей декларации прав человека следует принцип равной экологической безопасности для всех людей и их право на благоприятную окружающую среду. Реализация этого принципа связана с системой ответственности за формирование и нарастание глобальной экологической опасности. Стратегия устойчивого социально-экономического развития, поддерживаемая цивилизованными странами, — это отражение реальной ситуации в мире, когда развитие всех государств зависит от динамики и остроты глобальной экологической опасности.
Основные принципы обеспечения глобальной экологической безопасности:
• стратегические: коэволюция (соэволюция) природы и социума, глобальный экологический мониторинг, регулярный обмен экологической информацией между всеми странами и регионами, экологическое нормирование, экологическая экспертиза, разрешения на хозяйственную деятельность, создание особо охраняемых природных территорий;
• тактические (экономические, нормативно-правовые): «загрязняющий платит», налог за пользование окружающей средой, платность ресурсов, учёт уровня развития техники (нормы ограничения выбросов вредных веществ), ответственность природопользователя (в гражданском и уголовном праве), экологический аудит (независимая экспертиза), принцип научной обоснованности (мониторинг, нормирование), экологическое образование и воспитание (пропаганда экологической этики), системный и комплексный подход к снижению экологической опасности.
Экологические знания помогают человеку понять главное: каждый из нас — маленькая часть великой Природы, которая наделила нас разумом и ожидает уважительного, бережного отношения ко всему живому, что ею создано. Экологическое мировоззрение личности — духовная основа культуры безопасности жизнедеятельности человека и общества в современной среде обитания.
Мы, жители Земли — каждый на своём месте — можем стать разрушителями или созидателями природы, сохраняющими её возможности самовосстановления ресурсов.
Вопросы и задания
1. Чем обусловлено возникновение науки экологии?
2. Что означают понятия «мегаполис» и «урбоэкосистема»?
3. Как взаимосвязаны процесс урбанизации и состояние окружающей среды?
4. Что означает понятие «экологическая напряжённость» территории?
5. Как связаны экологическая культура и культура безопасности жизнедеятельности?
6. Выясните экологические проблемы района вашего проживания.
7. Проанализируйте возможности вашей территории по переработке бытовых отходов из расчёта 200 кг на человека в год.
Темы учебного исследования
1. Призраки Аральского моря.
2. Сталкеры Чернобыля и опасная зона.
3. Озеро Байкал — ресурс и надежда Сибири.
4. Озоновые дыры — угроза здоровью.
5. Философия русского космизма А. Л. Чижевского, К. Э. Циолковского и экологическая культура жизнедеятельности современной цивилизации.