Концепция экологии

Размещено на http://www.allbest.ru/

1. Экологические факторы и распределение организмов

Отдельные свойства или элементы среды, воздействующие на организмы, называются экологическими факторами. Факторы среды многообразны. Они могут быть необходимы или, наоборот, вредны для живых существ, способствовать или препятствовать выживанию и размножению. Экологические факторы имеют разную природу и специфику действия. Среди них выделяют абиотические и биотические, антропогенные.

Абиотические факторы - температура, свет, радиоактивное излучение, давление, влажность воздуха, солевой состав воды, ветер, течения, рельеф местности - это все свойства неживой природы, которые прямо или косвенно влияют на живые организмы.

Биотические факторы - это формы воздействия живых существ друг на друга. Каждый организм постоянно испытывает на себе прямое или косвенное влияние других существ, вступает в связь с представителями своего вида и других видов - растениями, животными, микроорганизмами, зависит от них и сам оказывает на них воздействие. Окружающий органический мир - составная часть среды каждого живого существа.

Взаимные связи организмов - основа существования биоценозов и популяций.

Антропогенные факторы - это формы деятельности человеческого общества, которые приводят к изменению природы как среды обитания других видов или непосредственно сказываются на их жизни. В ходе истории человечества развитие сначала охоты, а затем сельского хозяйства, промышленности, транспорта сильно изменило природу нашей планеты.

Выделяют следующую классификацию организмов:

1. Отношение организмов к богатству почвы. Выделяют три основные группы:

а) эвтрофные (растения произрастающие на богатых почвах).

б) мезотрофные или средне-требовательные к богатству почвы (большинство растений).

в) олиготрофные (растущие на бедных почвах).

2. Классификация организмов по характеру питания, делятся на две основные группы:

а) автотрофы (питающиеся неорганическими соединениями), хемотрофы, фототрофы.

б) гетеротрофы (используют органическую пищу), делящихся на сапрофиты (использующие растворы простых органических соединений), голозои (питаются сложными органическими соединениями).

Голозои делятся на:

некрофаги - питаются мертвечиной, трупоядные.

сапрофаги - питаются мертвыми растительными остатками.

фитофаги - питаются живыми растениями.

зоофаги - питаются живой животной пищей (хищники).

3. Классификация по трофической цепи (пищевой):

а) блокпродуцентов (зеленые растения всех видов).

б) блокконсументов (травоядные, плотоядные 2 порядка, плотоядные 3 порядка).

в) блокредуцентов или диструкторов т.е. разрушающих и перерабатывающих органическое вещество (микроорганизмы, вирусы).

4. Классификация организмов по трофическим цепям:

Продуценты - организмы, создающие органическое вещество из неорганических соединений (автотрофы - растения, создающие органическое вещество путем фотосинтеза, хемотрофы - некоторые организмы, создающие органику за счет химических реакций).

Консументы - организмы, питающиеся органическим веществом (все животные, часть микроорганизмов, паразитические и насекомоядные растения). Различают консументы первого порядка - растительноядные животные, второго - хищники, третьего - многие паразиты и т.д.

Редуценты - организмы, в ходе жизнедеятельности превращающие органическое вещество в неорганическое (большинство микроорганизмов, грибы).

5. Классификация организмов по жизненным формам:

А) древесные растения (деревья, кустарники, кустарнички)

Б) полудревесные растения

В) наземные травы

Д) водные растения

6. Классификация организмов по стратегии поведения:

Растения:

Виоленты - подавляют всех конкурентов, например, деревья, образующие коренные леса

Патиенты - виды способные выжить в неблагоприятных условиях

Эксплеренты - виды способные быстро появляться там, где нарушены коренные сообщества, - на вырубках и гарях (осины), на отмелях.

2. Связь между учением В.И. Вернадского о биосфере с концепцией ноосферы

Одним из наиболее интересных вопросов с философской точки зрения считается эволюция биосферы. В.И. Вернадский считал объем и вес «живого вещества» биосферы неизменным на протяжении всей геологической истории Земли. Он предполагал, что в процессе биологической эволюции менялись только формы проявления жизни. Много писал о больших изменениях биосферы под влиянием деятельности человека, об антропогенных факторах геологических процессов. Он считал это явление новым, наложенным на стационарное существование биосферы. В более поздних работах, с середины 30-х годов, В.И. Вернадский пересмотрел эту свою точку зрения и пришел к выводу, что биосфера по массе «живого вещества», его энергии и степени организованности в геологической истории Земли все время эволюционировала, изменялась, что влияние деятельности человека явилась естественным этапом этой эволюции и что в результате ее биосфера неизбежно должна коренным образом измениться и перейти в новое состояние.

Появление человека и влияние его деятельности на окружающую среду представляет собой не случайность, не «наложенный» на естественный ход событий процесс, а определенный закономерный этап эволюции биосферы. Этот этап должен привести к тому, что под влиянием научной мысли и коллективного труда объединенного человечества, направленных на удовлетворение всех его материальных и духовных потребностей, биосфера Земли должна перейти в новое состояние, которое он предложил назвать «ноосферой» (от греческого слова «ноос» - разум) - сферой человеческого разума. Сам термин «ноосфера», как и термин «биосфера», не принадлежит В.И. Вернадскому.

Он возник в 1927 году в статьях французского математика Эдуарда Леруа, написанных после прослушанных в 1922-1923 годах курса лекций В.И. Вернадского по проблема геохимии и биогеохимии. В.И. Вернадский начал применять термин «ноосфера» строго в математическом смысле. «Ноосфера» - это не отвлеченное царство разума, а исторически неизбежная стадия развития биосферы. Еще в 1926 году в статье «Мысли о современном значении истории знаний» он писал: «Созданная в течении всего геологического времени, установившаяся в своих равновесиях биосфера начинает все сильнее и глубже меняться под влиянием научной мысли человечества». Вот эту биосферу Земли, измененную научной мыслью и преобразованную для удовлетворения всех потребностей численно растущего человечества он и назвал впоследствии «ноосферой». В.И. Вернадский попытался дать ответ на вопрос о том, в чем заключаются те реальные условия или предпосылки образования ноосферы, которые уже созданы или создаются в настоящее время в ходе исторического развития человечества. По мнению В.И. Вернадского, основные предпосылки создания ноосферы сводятся к следующему.

1. Человечество стало единым целым. Мировая история охватила как единое целое весь земной шар, совершенно покончила с уединенными, мало зависимыми друг от друга культурными историческими областями прошлого. Сейчас «нет ни одного клочка Земли, где бы человек не мог прожить, если б это было ему нужно».

2. Преобразование средств связи и обмена. Ноосфера - это единое организованное целое, все части которого на самых различных уровнях гармонично связаны и действуют согласованно друг с другом.

Необходимым условием этого является быстрая, надежная, преодолевающая самые большие расстояния связь между этими частями, постоянно идущий материальный обмен между ними, всесторонний обмен информацией.

3. Открытие новых источников энергии. Создание ноосферы предполагает столь коренное преобразование человеком окружающей его природы, что ему никак не обойтись без колоссальных количеств энергии. «В самом конце прошлого столетия неожиданно была открыта новая форма энергии, существование которой предвидели немногие умы, - атомная энергия». Это было написано еще в 30-е годы а сейчас мы уже видим, как человечество овладело атомной энергией и как расширяется с каждым годом ее применение в мирных целях.

4. Подъем благосостояния трудящихся. Ноосфера создается разумом и трудом народных масс.

5. Равенство всех людей. Охватывая всю планету как целое, ноосфера по самому своему существу не может быть привилегией какой-либо одной нации или расы. Она дело рук и разума всех народов без исключения.

6. Исключение войн из жизни общества. В наше время война, угрожая самому существованию человечества, встала как самое большое препятствие на пути к ноосфере. Отсюда следует, сто без устранения этой преграды достижение ноосферы практически невозможно и, напротив, уничтожение угрозы войны будет означать, что человечество сделало крупный шаг к созданию ноосфера. Ноосфера, по мнению Вернадского, - это новая геологическая оболочка Земли, создаваемая на научных основаниях. «Научная мысль, - писал он, - охватила всю планету, все на ней находящиеся государства.

Ноосфера - высшая стадия развития биосферы

Сфера взаимодействия общества и природы, в пределах которой разумная деятельность предстает главным, определяющим фактором развития биосферы и человечества, называется ноосферой. Впервые термин «ноосфера» в 1926-1927 гг. употребили французские ученые Э. Лекруа (1870-1954) и П. Тейяр де Шарден (1881-1955) в значении «новый покров», «мыслящий пласт», который, зародившись в конце третичного периода, разворачивается вне биосферы над миром растений и животных. В их представлении ноосфера - идеальная, духовная («мыслящая») оболочка Земли, возникшая с появлением и развитием человеческого сознания. Заслуга наполнения данного понятия материалистическим содержанием принадлежит академику В.И. Вернадскому (1965, 1978).

В представлении В.И. Вернадского, человек - часть живого вещества, подчиненного общим законом организованности биосферы, вне которой оно существовать не может. Человек является частью биосферы, утверждал выдающийся ученый. Целью общественного развития должно быть сохранение организованности биосферы. Однако сохранение ее первичной организованности - «нетронутой природы» - не несет в себе творческого начала в мощную геологическую силу. «И перед ним, перед его мыслью и трудом становится вопрос о перестройке биосферы в интересах свободно мыслящего человечества как единого целого. Это новое состояние биосферы, к которому мы, не замечая этого приближаемся, и есть «ноосфера». Ноосфера представляет собой качественно новый этап эволюции биосферы, в котором создаются новые формы ее организованности как новое единство, возникающее в результате взаимодействия природы и общества. В ней законы природы тесно переплетаются с социально-экономическими законами развития общества, образуя высшую материальную целостность «очеловеченной природы».

В.И. Вернадский, предугадавший наступление эпохи научно-технической революции в XX веке, основной предпосылкой перехода биосферы в ноосферу считал научную мысль. Материальным ее выражением в преобразуемой человеком биосфере является труд. Единство мысли и труда не только создает новую социальную сущность человека, но и предопределяет переход биосферы в ноосферу. «Наука есть максимальная сила создания ноосферы» - таково главное положение В.И. Вернадского в учении о биосфере, призывающем преобразовывать, а не разрушать ойкумену.

3. Вода и фотосинтез

Фотосинтез (от греч.photos - свет + синтез) - превращение лучистой энергии Солнца в энергию химических связей органических веществ зеленых растений и фотосинтезирующих микроорганизмов. Происходит с участием поглощающих свет пигментов, прежде всего хлорофилла.

Химический баланс фотосинтеза выглядит предельно просто: из 6 молекул CO2 строится молекула гексозы. Необходимый для этого процесса восстановления водород берется из воды; образующийся в ходе фотосинтеза молекулярный кислород является всего лишь побочным продуктом. Процесс нуждается в энергии света, так как вода - очень плохой восстановитель и не способна восстанавливать CO2.

В светозависимой части фотосинтеза, «световой реакции», происходит расщепление молекул H2O с образованием протонов, электронов и атома кислорода. Электроны, «возбужденные» энергией света, достигают уровня энергии, достаточного для восстановления НАДФ+ (NADP+), Образующийся НАДФ + Н+, в противоположность H2O, является подходящим восстановителем для «фиксации» CO2, т.е. для перевода диоксида углерода в органическое соединение. В световой реакции также образуется АТФ (АТР), который также необходим для фиксации CO2. Если в системе присутствуют НАДФН + Н+, АТФ и соответствующие ферменты, фиксация CO2 может протекать также в темноте; такой процесс называется «темновой реакцией».

Таким образом, мы видим, что в процессе фотосинтеза входят следующие реакции:

1. Фотолиз воды

2. Образование протонов НАДФ2Н

3. Синтез глюкозы с затратов АТФ

Причем первые две реакции протекают в световую фазу, а последняя - в темновую.

4. Эволюционная экология: r и k-стратегии

Эволюционная экология - раздел экологии, исследующий эволюцию видов в связи с факторами внешней среды и эволюцию биоценозов и экосистем. По современным представлениям, эволюция жизни на нашей планете явилась «совершенно уникальным явлением», создавшим современную нам биосферу. Эта эволюция была не только зависимой от внешних факторов, но и коренным образом изменяла их. Уже это означает, что эволюционировали не только виды, но и экосистемы. Ведущим двигателем их эволюции была эволюция видов. При этом в современных сложных экосистемах имеются комплексы видов (особенно доминирующих), в геномах которых заключена и ценотическая информация:

а) интенсивность размножения, обеспечивающая необходимую численность популяций для определенного типа ценоэкосистем;

б) трофические связи, особенно монофагов и олигофагов, адап-тированность сапротрофов к мортмассе определенных видов или групп видов, ряда экоморф (эпифитов, умброфитов, нитро-фитов и пр.) к определенной бмоценотической среде; связанные с этим морфологические и физиолого-биохимические качества видов;

в) продуцирование растениями и животными биолинов определенного биохимического качества, посредством ценотической среды определенным образом действующих на популяции других видов (аллелопатия); влияние растений избирательным изъятием ряда веществ из почв.

r-Стратегия предполагает бурное размножение и короткую продолжительность жизни особей, а k-стратегия - низкий темп размножения и долгую жизнь. В соответствии с r-стратегией популяция развивается на переломных этапах своей истории, при изменении внешней среды, что способствует появлению новых признаков и захвату новых ареалов. К-стратегия характерна для благоденствия популяции в уже захваченном ареале и при сравнительно стабильных условиях. Очевидно, что у популяции вероятность новаций будет тем выше, чем она быстрее размножается и чем чаще происходит смена поколений, т.е. короче продолжительность жизни особей. Чтобы решить проблему переходных форм, r-стратегии недостаточно, желательно дополнить ее еще одним свойством, а именно повышенной жизнеспособностью, или лучшими качествами в борьбе за существование, на коротком (в сравнении с К-стратегией) временном промежутке, отведенном природой для жизни особи. Это в общем-то логично: за повышение жизнеспособности, как и за плодовитость, приходится платить, а плата эта - сокращение продолжительности жизни. Если жизнеспособность особей при r-стратегии повышена, это могло бы компенсировать отмеченные недостатки промежуточных форм, связанные с формированием новой функции. В результате они выстояли бы в борьбе за существование. Приняв, что способность к переключению r- и К-стратегий есть один из механизмов биологической эволюции, мы приходим к вопросу: а как именно оно устроено? Чтобы остаться в пределах представлений об эволюции как закреплении случайно возникших новых признаков путем естественного отбора, нужно принять также, что и переключение стратегий происходит без всякой закономерности, а выживают те, кто выбрал стратегию, более соответствующую данным условиям среды. В простейшем случае должен существовать какой-то один ген или координированная группа генов, режим работы которых и определяет выбор стратегии.