Введение

Учебное пособие предназначено для самостоятельной работы студентов первых курсов всех специальностей Волгоградского технологического колледжа, обучаются по очной и заочной форме Содержание учебного пособия соответствует требованиям ГОС СПО по дисциплине «Экология» и направлено на формирование экологических знаний, воспитание культуры взаимоотношений человека с природой. Вы начинаете изучать одну из самых интересных, сложных и удивительных наук - экологию, которую иногда называют наукой о «собственном доме». Экология - наука комплексная, при её изучении нам с вами потребуется знания из курса географии, биологии, физики, химии, математики, правоведения и др. В учебном пособии можно найти ответы на такие вопросы: что такое популяция, сообщество, каковы взаимоотношения человека с окружающей природой, каково современное состояние природной среды, значение охраны природы. Оглавление поможет вам найти нужные темы. Успехов вам в понимании экологических проблем! В настоящее время стихийное развитие взаимоотношений с природой представляет опасность для существования не только отдельных объектов, территорий, стран и т. п., но и для всего человечества. Это объясняется тем, что человек тесно связан с живой природой происхождением, материальными и духовными потребностями, но, в отличие от других организмов, эти связи достигли таких масштабов и форм, что это может привести (и уже приводит!) к практически полному вовлечению живого покрова планеты (биосферы) в жизнеобеспечение современного общества, что поставило человечество на грань экологической катастрофы. Человек, благодаря данному ему природой разуму, стремится обеспечить себе «комфортные» условия среды, быть независимым от ее физических факторов, например, от климата, от нехватки пищи, избавиться от вредных для него животных и растений (но совсем «не вредных» для остального живого мира!) и т. п. Поэтому человек, прежде всего, отличается от других видов тем, что взаимодействует с природой через создаваемую им культуру, т. е. человечество в целом, развиваясь, создает на Земле культурную среду благодаря передаче из поколения в поколение своего трудового и духовного опыта. Но, как отмечал К. Маркс, «культура, если она развивается стихийно, а не направляется сознательно... оставляет после себя пустыню». Остановить стихийное развитие событий помогут лишь знания о том, как ими управлять и, в случае с экологией, эти знания должны «овладеть массами», по крайней мере, большей частью общества, что возможно лишь через всеобщее экологическое образование людей, начиная со школьной скамьи и заканчивая вузом. Экологические знания необходимы каждому человеку, чтобы сбылась мечта многих поколений мыслителей о создании достойной человека среды, для чего надо построить прекрасные города, развить настолько совершенные производительные силы, которые смогли бы обеспечить гармонию человека и природы. Но эта гармония невозможна, если люди враждебно настроены друг к другу и, тем более, если идут войны, что, к сожалению, имеет место. Как справедливо отметил американский эколог Б. Коммонер в начале 70-х гг., «поиски истоков любой проблемы, связанной с окружающей средой, приводят к неоспоримой истине, что коренная причина кризиса заключена не в том, как люди взаимодействуют с природой, а в том, как они взаимодействуют друг с другом... и что, наконец, миру между людьми и природой должен предшествовать мир между людьми». Таким образом, экологические знания позволяют осознать всю пагубность войны и распрей между людьми, ведь за этим кроется не просто гибель отдель­ных людей и даже цивилизаций, но это приведет к всеобщей экологической катастрофе, к гибели всего человечества. Значит, важнейшее из экологических условий выживания человека и всего живого – это мирная жизнь на Земле. Именно к этому должен и будет стремиться экологически образованный человек. Но было бы несправедливо строить всю экологию «вокруг» только человека. Да и собственно экология, как мы уже показали выше, возникла для решения задач изучения взаимодействия всего живого с неживой природой и организмов между собой. Человек - такой же организм, и изоляция его от животных и растений дикой природы существенно сказывается на его здоровье. Домашние животные и растения не могут полностью заменить дикую природу. Изменение, а тем более уничтожение этой природной среды, влечет за собой пагубные последствия для жизни человека. Экологические знания позволяют ему убедиться в этом и принимать правильное решение с целью охраны природы, в том числе и на бытовом уровне. Они позволяют ему понять, что человек и природа – единое целое и представления о господстве его над природой довольно призрачны и примитивны. Экологически образованный человек не допустит стихийного отношения к окружающей его среде жизни. Он будет бороться против экологического варварства, а если в нашей стране таких людей станет большинство, то они обеспечат нормальную жизнь своим потомкам, решительно став на защиту дикой природы от алчного наступления «дикой» цивилизации, преобразуя и совершенствуя саму цивилизацию, находя наилучшие «экологически чистые» варианты взаимоотношения природы и общества. Отсюда следует, что в настоящее время остановить нарушение экологических законов можно, только подняв на должную высоту экологическую культуру каждого члена общества, что возможно сделать, прежде всего, через образование, через изучение основ экологии. Это особенно важно для специалистов в области наук технического направления, в первую очередь для инженеров-строителей, инженеров в области химии, нефтехимии, металлургии, машиностроения, пищевой и добывающей промышленности и т. д. Настоящий учебник и предназначен для широкого круга студентов, обучающихся в основном по техническим направлениям и специальностям вузов. По замыслу авторов он должен дать основные представления по главным направлениям теоретической и прикладной экологии и заложить основы экологической культуры будущего специалиста, основанной на глубоком понимании высшей ценности – гармоничного развития человека и природы. 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 распределения и образа жизни зверей, рыб, птиц и др. Конечно, представления древнего человека об окружающей среде не носили научного характера и были не всегда осознанными, но с течением времени именно они послужили источником накопления экологических знаний. Уже в самых древних, из известных нам, письменных источниках не только упоминаются различные названия животных и растений, но и сообщаются некоторые сведения об их образе жизни. Видимо, авторы этих рукописей обращали внимание на представителей живой природы не только из любознательности, но и под впечатлением их значения в жизни людей: охоты на диких зверей и птиц, рыболовства, защиты посевов от животных и т. д. Соприкасаясь с первичным познанием 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—322 до н. э.) в своей «Исто-рии животных» различал водных и сухопутных животных, плавающих, летающих, ползающих. Его внимание привлекли такие вопросы, как приуроченность организмов к местообитаниям, одиночная или стайная жизнь, различия в питании и т. д. Вопросы строения и жизни организмов рассматривались в трудах таких античных мыслителей и философов, как Теофраст (371—280 до н. э.), Плиний Старший (23 — 79 н. э.) с его знаменитой «Естественной историей». Удивительные открытия, которые принесли с собой путешествия в отдаленные страны, и великие географические открытия эпохи Возрождения послужили толчком для развития биологии. Ученые и путешественники не только описывали внешнее и внутреннее строение растений, но и сообщали сведения о зависимости растений от условий произрастания или возделывания. Описание животных сопровождалось сведениями о их поведении, повадках, местах обитания. Известный английский химик Роберт Бойль (1627-1691) оказался первым, кто осуществил экологический эксперимент; он опубликовал результаты сравнительного изучения влияния низкого атмосферного давления на различных животных. Большой вклад в формирование экологических знаний внесли такие выдающиеся ученые, как шведский естествоиспытатель Карл Линней (1707—1778) и французский исследователь природы Жорж Бюффон (1707—1788), в трудах которых подчеркивалось ведущее значение климатических факторов. Особенно большой интерес представляют сочинения Линнея «Экономия природы» и «Общественное устройство природы». Под экономией Линней понимал взаимные отношения всех естественных тел, он сравнивал природу с человеческой общиной, живущей по определенным законам. Важные наблюдения, оказавшие влияние на развитие экологии, были выполнены учеными Российской академии наук в ходе экспедиционных исследований, проводимых со второй половины XVIII в. Среди организаторов и участников этих экспедиций надо отметить Степана Петровича Крашенинникова (1713 – 1755) с его «Описанием земли Камчатки», Ивана Ивановича Лепехина (1740 – 1802) – автора четырехтомных «Дневных записок путешествия доктора и Академии наук адъюнкта Ивана Лепехина по разным провинциям Российского государства», академика Петра Симона Палласа (1741 – 1811), подготовившего капитальный труд «Описание животных российско-азиатских». Большое влияние на развитие экологической науки оказал французский автор первого эволюционного учения Жан Батист Ламарк (1744–1829), считавший, что важнейшей причиной приспособительных изменений организмов, эволюции растений и животных является влияние внешних условий среды. Профессор Московского университета Карл Францевич Рулье(1814–1858) в своих трудах и публичных лекциях настоятельно подчеркивал необходимость изучения эволюции живых организмов и объяснения жизни, развития и строения животных в зависимости от изменений их среды. Большое значение для развития экологии имели труды известного русского зоолога Николая Алексеевича Северцова (1827–1885). Особую роль в развитии экологических идей сыграли труды великого английского ученого-естествоиспытателя Чарлза Дарвина (1809 – 1882) – основателя учения об эволюции органического мира. Вывод Ч. Дарвина о существующей в природе постоянной борьбе за существование принадлежит к числу центральных проблем экологии. Немецкий биолог Эрнст Геккель (1834 – 1919) в 1866 г. предложил термин «экология», дав следующее определение этой науки: «Это познание экономики природы, одновременное исследование всех взаимоотношений живого с органичес-кими и неорганическими компонентами среды, включая непременно неантагони-ческие и антагонические взаимоотношения животных и растений, контактирующих друг с другом. Одним словом, экология – это наука, изучающая все сложные взаимосвязи и взаимоотношения в природе, рассматриваемые Дарвином как условия борьбы за существование». Э. Геккель относил экологию к биологическим наукам и наукам о природе, которых, прежде всего, интересуют все стороны жизни биологических организмов. Как самостоятельная наука экология сформировалась к началу двадцатого сто-летия. Большой вклад в ее развитие в XX в. внесли такие всемирно известные ученые как Климент Аркадьевич Тимирязев (1843 – 1920), Василий Васильевич Докучаев (1846 – 1903), Фредерик Клементе (1874 – 1945), Владимир Николаевич Сукачев (1880 – 1967) и ряд других. Крупнейший русский ученый XX в. Владимир Иванович Вернадский (1863–1945) создает учение о биосфере. Он показывает, какую огромную роль играют живые организмы в геохимических процессах на нашей планете. В конце жизни В. И. Вернадский приходит к выводу, что биосфера тесно связана с деятельностью человека. От этой деятельности зависит сохранность равновесия состава биосферы. Он вводит новое понятие – ноосфера, что означает мыслящая оболочка, то есть сфера разума. В. И. 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, прибли-жаемся, и есть ноосфера». Во второй половине двадцатого столетия происходит своего рода «эколо-гизация» современной науки. Это связано с осознанием огромной роли экологических знаний, с пониманием того, что деятельность человека зачастую не просто 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 человека на окружающую среду, и найти те пределы изменения условий, которые позволяют не допустить экологического кризиса. Таким образом, экология становится теоретической основой для рационального использования природных ресурсов. В изучении многообразных процессов, которые происходят в живой природе, большую помощь оказывают экспериментальные методы. В лабораторных опытах исследуется влияние разных условий на организмы, выясняется их реакция на заданные воздействия. Изучая отношения организмов со средой обитания в искусственных условиях, можно глубже разобраться в происходящих явлениях природы. Однако экология отнюдь не является лабораторной наукой. Совершенно очевидно, что взаимосвязи живых организмов с окружающей их средой могут быть изучены наиболее полно лишь в природе. Но это дело нелегкое, особенно 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 невоз-можность экспериментальной проверки нередко заставляет экологов переводить наблюдаемые факты на язык математики. Математический анализ (моделирование) позволяет выделять отдельные из всей совокупности отношения организма и среды, чтобы глубже понять природу этих явлений. Конечно, при этом не надо забывать, что математические модели представляют собой лишь приблизительное отображение природных явлений. Если в период своего возникновения экология изучала взаимоотношения орга­низмов с окружающей средой и была составной частью биологии, то современная экология охватывает чрезвычайно широкий круг вопросов и тесно переплетается с целым рядом смежных наук, прежде всего таких, как биология (ботаника и зоология), география, геология, физика, химия, генетика, математика, медицина, агрономия, архитектура. В настоящее время в экологии выделяют ряд научных отраслей и дисциплин: популяционная экология, географическая экология, химическая экология, промыш-ленная экология, экология растений, животных, человека. Несмотря на все многообразие, в основе всех направлений современной экологии лежат фундаментальные биологические идеи об отношении живых организмов с окружающей их средой. Природа не только более сложна, чем мы о ней думаем, она гораздо сложнее, чем мы можем себе это представить. Первый закон экологии гласит: «Что бы мы ни делали в природе, все вызывает в ней те или иные последствия, часто непредсказуемые». Следовательно, результаты нашей деятельности можно предвидеть, только всесторонне проанализировав влияние, которое они оказывают на природу. Для такого экологического анализа необходимо привлечь знания различных наук. Таким образом, современная экология – универсальная, бурно развивающаяся, комплексная наука, имеющая большое практическое значение для всех жителей нашей планеты. Экология – наука будущего, и, возможно, само существование человека будет зависеть от прогресса этой науки.