Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство Образования и Науки

Федеральное Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

Филиал федерального государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования

«Российский государственный университет туризма и сервиса»

(Филиал ФГОУВПО «РГУТ и С» в гор. Самара)

Факультет заочного обучения

Кафедра «Естественно научных дисциплин»

Контрольная работа

по дисциплине: «Экология»

по теме: «Системные законы экологии»

Выполнила: студентка 3 курса группы ТЗ-301

заочного отделения

по специальности 100/03

Маслёнкова В.В.

Проверил: Профессор Симонов Ю.В.

Самара, 2010 г.

Содержание

• Введение
• Системные законы экологии
• Заключение
• Список литературы

Введение

Термин «экология» ввел в научный обиход в 19 веке немецкий биолог Эрнст Геккель (1834 - 1919), определив ее таким образом: «Под экологией мы понимаем… изучение всей совокупности взаимоотношений животного с окружающей его средой как органической, так и неорганической и, прежде всего, его дружественных или враждебных отношений с теми животными и растениями, с которыми он прямо или косвенно вступает в контакт».

В настоящее время под экологией (греч. ойкос - дом, родина; логос - наука, учение) понимают науку о взаимоотношениях биологических систем между собой и окружающей их неживой природой.

На всех стадиях своего развития человек был тесно связан с окружающим миром. Но с тех пор как появилось высокоиндустриальное общество, опасное вмешательство человека в природу резко усилилось, расширился объём этого вмешательства, оно стало многообразнее и сейчас грозит стать глобальной опасностью для человечества. Расход невозобновимых видов сырья повышается, все больше пахотных земель выбывает из экономики, так на них строятся города и заводы. Человеку приходится все больше вмешиваться в хозяйство биосферы - той части нашей планеты, в которой существует жизнь. Биосфера Земли в настоящее время подвергается нарастающему антропогенному воздействию. При этом можно выделить несколько наиболее существенных процессов, любой из которых не улучшает экологическую ситуацию на планете.

Наиболее масштабным и значительным является химическое загрязнение среды несвойственными ей веществами химической природы. Среди них - газообразные и аэрозольные загрязнители промышленно-бытового происхождения. Прогрессирует и накопление углекислого газа в атмосфере. Дальнейшее развитие этого процесса будет усиливать нежелательную тенденцию в сторону повышения среднегодовой температуры на планете. Вызывает тревогу у экологов и продолжающееся загрязнение Мирового океана нефтью и нефтепродуктами, достигшее уже 1/5 его общей поверхности. Нефтяное загрязнение таких размеров может вызвать существенные нарушения газо- и водообмена между гидросферой и атмосферой. Не вызывает сомнений и значение химического загрязнения почвы пестицидами и ее повышенная кислотность, ведущая к распаду экосистемы. В целом все рассмотренные факторы, которым можно приписать загрязняющий эффект, оказывают заметное влияние на процессы, происходящие в биосфере. В данной работе рассмотрены системные законы экологии.

Системные законы экологии

Современная экология располагает совокупностью правил и законов. Рассмотрим наиболее крупные обобщения, связанные с фундаментальными законами природы. Мы воспользуемся широко известными содержательными аксиомами-поговорками американского эколога Б. Коммонера (1974):

· Все связано со всем;

· Все должно куда-то деваться;

· Ничто не дается даром;

· Природа знает лучше.

Сам ученый называл их законами экологии. Они не претендуют на системологическую строгость, но выражают важные закономерности.

1. О всеобщей связи вещей и явлений в природе и в человеческом обществе.

В мире живых существ всеобщность связей проявляется особенно ярко. Все живое на Земле подчинено космическим силам, единому потоку солнечной энергии, его ритмам. Глобальные круговороты веществ, ветры. Океанические течения, реки. Трансконтинентальные и трансокеанические миграции птиц и рыб, переносы семян и спор, деятельность человека и влияние антропогенных факторов - все это в той или иной степени связывает пространственно удаленные природные комплексы и придает биосфере признаки единой коммуникативной системы.

Можно отметить несколько важных для экологии следствий всеобщей связи:

· Закон больших чисел - большое число случайных факторов приводит, при некоторых общих условиях, к результату, почти не зависящему от случая, т.е. имеющему системный характер (Случайное поведение большого числа молекул в некотором объеме газа обуславливает вполне определенные значения давления и температуры. Мириады бактерий в почве, воде, в телах растений и животных создают особую, относительно стабильную микробиологическую среду, необходимую для нормального существования всего живого).

· Принцип Ле Шателье - при внешнем воздействии, выводящем систему из равновесия, это равновесие смещается в сторону, при котором эффект внешнего воздействия уменьшается. На биологическом уровне этот принцип реализуется в виде способности экологических систем к саморегуляции. (Любые изменения в природе оказывают прямое или опосредованное воздействие на человека).

2. О законах сохранения («Все должно куда-то деваться»)

Закон сохранения массы вещества одновременно является одним из важнейших требований рационального природопользования. В отличие от человека, живая природа в целом почти безотходна, в ней нет такой вещи как мусор. Все опавшие листья, экскременты и трупы животных становятся пищей для других организмов, разлагаются ими до простых соединений и в таком виде рано или поздно вновь потребляются растениями. При этом в целом соблюдается количественный баланс масс и равенство скоростей синтеза и распада. Это означает высокую степень замкнутости круговорота веществ в биосфере.

Деятельность человека привела к изменениям химической среды на поверхности планеты, к возникновению необычных для поверхности земли, воды и воздуха высоких концентраций ряда элементов, к появлению ряда стойких синтетических соединений, чуждых химизму живых организмов - ксенобиотиков (от греч. ксенос - чужой). Некоторые из этих веществ являются сильными ядами. Поскольку из колоссального объема материалов и веществ, извлекаемых из недр, перерабатываемых и синтезируемых человеком, в природный круговорот попадает лишь малая часть, то с точки зрения живой природы человечество производит в основном мусор и отраву. При этом существенно нарушается замкнутость круговорота веществ.

Этой мощной загрязняющей деятельности природа противопоставляет по существу только функцию разбавления, рассеивание в атмосфере, на большой площади суши, растворение в воде природных резервуаров.

Существуют различные технологии очистки и нейтрализации производственных и бытовых отходов. Но все, что остается в золе и шлаках, в тепловыделяющих элементах ядерных реакторов, все. Что накапливается в очистных устройствах - на фильтрах, в сорбентах, в осадках - тоже должно куда-то деваться. Существующие способы изоляции конечных продуктов не гарантируют от дальнейшего загрязнения, а лишь растягивают его во времени, отодвигая негативные эффекты в будущее. Дезактивация рассеянных ядовитых веществ в большинстве случаев невозможна.

Экологическая интерпретация законов сохранения включает, по меньшей мере, два постулата, имеющих практическое значение:

· Закон развития системы за счет окружающей среды гласит: любая природная или общественная система может развиваться только за счет использования материально - энергетических и информационных возможностей окружающей среды, абсолютно изолированной саморазвитие невозможно.

· Закон неустранимости отходов или побочных воздействий производства. Этот закон исключает принципиальную возможность безотходного производства и потребления в современном обществе.

О цене развития («Ничто не дается даром»).

В экологическом контексте за этим утверждение скрывается мысль о качественной направленности эволюции систем, об их способности к эволюции в сторону усложнения и совершенствования организации. Но развитие происходит не только за счет окружающей среды, но и собственных качественных ресурсов: любое новое приобретение в эволюции системы обязательно сопровождается утратой какой-то части прежнего достояния и возникновением новых проблем. Отсюда следуют:

· Закон необратимости эволюции (большие системы эволюционируют только в одном направлении - от простого к сложному)

· Правило ускорения эволюции - с ростом сложности организации систем темпы эволюции возрастают.

Вот примеры платы за совершенствование в ходе биологической эволюции.

Первые настоящие клетки - предки цианобактерий (сине - зеленых водорослей), жившие 3,5 млрд. лет тому назад, были необычайно жизнестойки, выживали в любой, даже самой агрессивной среде, и не знали естественной смерти, размножаясь простым делением. Появившиеся вслед за ними ядерные, фотосинезирующие клетки приобрели более совершенную энергетику, но заплатили за это утратой бессмертия.

С появлением многоклеточных организмов, образованием царств грибов, растений и животных, выходом их на сушу еще во много раз увеличилось биоразнообразие. Началось формирование биосферы Земли. Но вместе с многоклеточностью к живым существам пришли старость и болезни, злокачественные опухоли, паразитизм.

Подвижность животных, их гибкое поведение на основе переработки сигнальной информации многократно раздвинули сферу жизни. Появился мозг - живой компьютер, органы чувств и совершенные двигательные реакции. Но за большое число степеней свободы и богатство выбора пришлось заплатить необычайно возросшей напряженностью жизни, остротой борьбы за существование, постоянным риском гибели.

Теплокровность, термостатирование мозга у высших животных намного повысили точность нервных процессов. Появились зачатки рассудочной деятельности и предпосылки интеллекта. Умение перерабатывать информацию, отделенную от инстинктов, открыло нашему предку возможность творчества, умение создавать предметы, не встречающиеся в природе. А материализация информации с помощью речи позволила преодолеть биологический запрет на наследование приобретенных свойств и обеспечила культурное наследование в виде обучения.

Человек распространил эти возможности на все стороны своей жизни, постепенно отгораживаясь от суровых природных условий, и от законов живой природы, но потребляя при этом все больше природных ресурсов. Ему ничто не давалось даром, но, тем не менее, он занял исключительное положение в природе, и сегодня еще трудно определить цену, которую за это приходится платить.

Есть еще одна сторона закона «ничто не дается даром». В экономике природы, как и в экономике человека, не существует бесплатных ресурсов: пространство, энергия, солнечный свет, вода, кислород, какими бы «неисчерпаемыми» ни казались их запасы на Земле, неукоснительно оплачиваются любой расходующей их системой. Оплачиваются полнотой и скоростью возврата, оборота ценностей, замкнутостью материальных круговоротов - биогенных элементов, энергоносителей, пищи, денег, здоровья.

О главном критерии эволюционного отбора («Природа знает лучше»).

Это утверждение не столь очевидно, но очень важно для понимания взаимоотношений человека и природы.

Люди создали множество вещей, которых нет в природе. Технический прогресс достиг небывалых высот. Но его побочным продуктом стала человеческая самонадеянность, убеждение в превосходстве над природой, идеология природопокорительства. Многое из того, что создал человек, природа не имеет, но не потому, что не смогла создать, а потому, что не посчитала нужным. Так быль с колесом, электродвигателем, радиосвязью, ядерной энергией. Несомненно, человеческая техника превзошла многие возможности живых организмов. Но по изобретательности использования законов природы, оригинальности, красоте конструктивных решений, по экономичности и эффективности, по здравому смыслу, технические устройства намного уступают биологическим системам. После недолгого сопротивления это вынуждена была признать бионика - наука о применении принципов действия живых систем и биологических процессов для решения инженерных задач.

Чтобы убедиться в этом достаточно сопоставить технико-экономические параметры в парах: автомобиль - лошадь, подводная лодка - дельфин, катализатор - фермент, солнечная батарея - зеленый лист растения, гидравлический компрессор - сердце, компьютер - мозг.

Все в природе - от простых молекул до человека - должно было пройти очень жестокий конкурс на вакансию в биосфере. Из многих миллионов возможных органических мономеров оставлено всего несколько десятков; отобрана лишь одна стомиллионная часть возможных белков; еще на много порядков жестче был отбор нуклеиновых кислот; сегодня нашу планету населяет лишь одна тысячная часть испытанных эволюцией видов растений и животных.

Главный критерий этого отбора - вписанность в глобальный биотический круговорот, увеличение его эффективности, заполненность всех экологических ниш. У любого вещества, выработанного организмами, должен существовать разлагающий его фермент. И все продукты распада должны вновь вовлекаться в круговорот. Такова жизнь. С каждым биологическим видом, который нарушал этот закон, эволюция рано или поздно беспощадно расставалась, находя организмы - «заместители», способные восстановить замкнутость экологических циклов.

Закон ограниченности ресурсов («На всех не хватит»).

Этой формулировки нет среди поговорок - «законов экологии» Б. Коммонера. Но она также отражает общую системную закономерность.

В природе действует правило максимального «давления жизни»: организмы размножаются с интенсивностью, обеспечивающей максимально возможное их число. Репродуктивный потенциал многих организмов так велик, что если бы на какое то время были сняты ограничения размножения и остановлено умирание, то за считанные часы масса живого вещества превысила бы массу земного шара. Этого не происходит из-за ограничения по веществу: масса питательных веществ для всех форм жизни на Земле конечна и ограничена. Ее не хватает для всех делящихся клеток, появляющихся спор, семян, яиц, личинок, зародышей. Это означает, что общее количество живого вещества всех организмов планеты сравнительно мало меняется, во всяком случае, в пределах больших отрезков времени.

Эта закономерность была сформулирована В.И. Вернадским в виде закона константности живого вещества: количество живого вещества биосферы (для данного геологического периода) есть константа. Поэтому значительное увеличение численности и массы каких-либо организмов в глобальном масштабе может происходить только за счет уменьшения численности и массы других организмов.

В настоящее время на нашей планете под угрозой исчезновения находятся около 30 тыс. видов растений (8 - 10% от существующих), около 10 тыс. видов беспозвоночных, 500 видов моллюсков, 500 видов птиц, 230 видов млекопитающих (6%), 110 видов рыб, 100 видов бабочек, 60 видов амфибий и т.д. В Сибири за последние десятилетия численность муксуна и стерляди снизилась в 20 раз, нельмы - в 100 раз. Причин этого - много, но главная - неразумная деятельность человека.

«На всех - не хватит» - источник всех форм конкуренции, соперничества и антагонизма в природе и в обществе.

Территория, необходимая одному человеку, по разным оценкам колеблется от 1 до 5 га. Плотность населения приближается к одному человеку на 2 га суши. Пригодны же для сельского хозяйства лишь 24% суши. Отсюда концепция «золотого миллиарда», в соответствие с которой оптимальным количеством населения является 1 млрд. человек.

Современный оптимистический прогноз говорит, что максимальное число жителей на планете с учетом предельного напряжения сельского хозяйства не должно превышать 10 - 14 млрд. Этот прогноз основан на простой интерполяции накопленных на сегодня данных. Более осторожный прогноз, учитывает углубляющиеся экологические проблемы и ставит под сомнение возможность существования такого количества людей в биосфере.

Таким образом, увеличение населения Земли, стиль жизни и уровень экологического сознания людей совместно с развитием промышленности являются основными факторами деградации биосферы.

экологический закон геккель коммонер

Заключение

Подводя итоги представленной выше работы, кратко повторим рассмотренные системные законы экологии. На наиболее удачно, кратко, на мой взгляд, это сделал, в виде своеобразных аксиом, получивших широкую известность, американский эколог Б. Коммонер в своей книге «Замкнутый круг» - 1974 г.

1. Все связано со всем (о всеобщей связи вещей и явлений в природе и человеческом обществе). Суть: все живое на Земле подчинено космическим силам, единому потоку солнечной энергии, его ритмам.

2. Все должно куда-то деваться (закон сохранения массы вещества является одним из важнейших требований рационального природопользования). Отсюда постулат в виде закона неустранимости отходов или побочных воздействий производства:

o в любом хозяйственном цикле отходы и возникающие эффекты неустранимы;

o они могут быть лишь переведены из одной формы в другую, или перемещены в пространстве.

Этот закон исключает принципиальную возможность безотходного производства и потребления в современном обществе.

3. Ничто не дается даром (т.е. в экономике природы, как и в экономике человека не существует бесплатных ресурсов). Все, что взято у природы, неукоснительно оплачивается любой «берущей» системой. Б. Коммонер сказал: «Глобальная экосистема представляет собой единое целое. В рамках ее ничто не может быть выиграно, или потеряно. Все, что было извлечено из нее человеческим трудом, должно быть возмещено. Платежа по этому векселю нельзя избежать, он может быть только отсрочен». Нынешний кризис окружающей среды свидетельствует о том, что отсрочка очень затянулась.

4. Природа знает лучше (главный критерий эволюционного отбора). Он определяет то, что может и что не должно иметь места в биосфере.

Следовательно, любые изобретения и технологии по совершенству, экономичности, эффективности, красоте и здравому смыслу намного уступают биологическим системам.

Это признает и бионика - наука о применении принципов действия живых систем для решения инженерных задач.

Поэтому Б. Коммонер внес поправку в формулировку этого закона: природа знает лучше, что делать, а люди должны решать, как сделать это возможно лучше.

5. На всех не хватит (закон ограниченности ресурсов).

Этой аксиомы у Б. Коммонера нет, но она также отражает системную закономерность: везде и в природе, и в обществе существует конкуренция, предметом которой являются:

· пища;

· пространство (место под Солнцем);

· убежище или половой партнер.

Разница между природой и обществом лишь в том, что:

· в природе в результате конкурентной борьбы остаются лучшие;

· а в человеческом обществе это отнюдь не гарантировано, скорее наоборот.

Список литературы

1. Гирусов Э.В. Экология и экономика природопользования: Учебник для вузов. /Под ред. проф. Э.В. Гирусова. - М.: ЮНИТИ, 2007.

2. Григорьев А.А. Города и окружающая Среда. Космические исследования. - М.: Мысль, 2006.

3. Коробкин В.И., Передельский Л.В. Экология. - Ростов н/Д: Феникс, 2009.

4. Никитин Д.П., Новиков Ю.В. Окружающая Среда и человек. - М.: 2006.

5. Одум Ю. Основы экологии. - М.: Мир, 2005.

6. Радзевич Н.Н., Пашканг К.В. Охрана и преобразование природы. - М.: Просвещение, 2008.

Размещено на Allbest.ru