Заверуха Н.М., Серебряков В.В., Скиба Ю.А. Основи екології

Подождите немного. Документ загружается.

Н.М. Заверуха, В.В. Серебряков, Ю.А. Скиба

ОСНОВИ ЕКОЛОГІЇ

Рекомендовано Міністерством освіти і науки України

як навчальний посібник

для студентів вищих навчальних закладів

Київ «Каравела» 2006

УДК 502/504 (075.8) Гриф надано

ББК 20.1я73 Міністерством освіти та науки України

313 (лист № 14/1.2-2393 від 28.10.2005)

Рецензенти:

І.Г. Ємельянов, член-кореспондент НАН України,

доктор біологічних наук, професор, зав. відділу

популяційної екології та біогеографії Інституту зоології.

А.П. Галкін, член-кореспондент НАН України,

доктор біологічних наук, професор, зав. відділу

біоінженерії Інституту біоорганічної хімії та нафтохімії.

Заверуха Н.М., Серебряков В.В., Скиба Ю.А.

313 Основи екології: Навч. посібн. — К.: Каравела, 2006. — 368 с.

ISBN 966-8019-51-2

Посібник написаний відповідно до навчальної програми

вищих навчальних закладів. Всебічно висвітлені питання

класичної біологічної екології, розглядаються особливості

впливу антропогенних факторів на природне середовище в

умовах сучасної екологічної ситуації. Посібник знайомить

з еколого-економічними проблемами використання при-

родних ресурсів, економічними методами регулювання ра-

ціонального природокористування, методами управління

процесами природокористування тощо. Після кожної теми

містяться контрольні запитання, теми для доповідей та ре-

фератів, список рекомендованої літератури.

Навчальний посібник призначений для студентів та ви-

кладачів вищих навчальних закладів, а також для всіх, хто

не байдужий до екологічних проблем.

УДК 502/504 (075.8)

ББК 20.1я73

Ю.А. Скиба, 2006

ISBN 966-8019-51-2 © Видавництво «Каравела», 2006

ПЕРЕДМОВА

Взаємовідносини між суспільством і природою значно загост-

рилися в останню чверть XX ст. Сталість земної біосфери пору-

шена внаслідок екологічно непродуманої діяльності людства.

Значна кількість природних і переважна більшість штучних еко-

систем знаходяться в кризовому стані. Особливо актуальними

проблемами на теперішній час є наслідки негативного антропо-

генного впливу, що набули глобального характеру, а саме: зни-

щення лісів, виснаження родючих грунтів, опустелювання нових

територій, знищення рибних ресурсів, забруднення повітря і води,

що було підтверджено на конференціях ООН в Ріо-де-Жанейро

(1992) та Йоганесбурзі (2002). Глобальний масштаб та світова зна-

чимість екологічних проблем у наш час загальновизнані.

Загострення кризи може обернутися екологічною катастро-

фою, яка реально загрожує розвитку людства в XXI столітті.

Активна екологічна політика держав усієї світової спільноти,

спрямована на ліквідацію цієї загрози і стабілізацію екологічної

ситуації, є нагальною потребою сучасності.

Одним з найважливіших компонентів екологічної політики

кожної держави є підготовка спеціалістів, здатних вирішувати

екологічні завдання різного масштабу. Зміст екологічної освіти

можна висловити у вигляді трьох взаємопов'язаних компонентів:

- знання екологічних законів, правил, теорій, понять, науко-

вих фактів;

- практична діяльність в реальних ситуаціях, пов'язана з

вирішенням екологічних проблем;

- емоційно-естетичне сприйняття природи та ставлення

людини до неї.

Знання про довкілля, розуміння різних в'идів взаємозв'язків,

які виникають між людиною та навколишнім середовищем, є

необхідною умовою взаємного узгодження економічних, екологіч-

них та соціальних чинників сталого розвитку.

У навчальному посібнику "Основи екології" синтезовано тео-

ретичні і практичні питання структури біосфери, еколого-еконо-

мічні засади використання природних ресурсів, особливості

впливу антропогенних факторів на природне середовище, проб-

леми охорони і раціонального використання природних ресурсів.

Метою посібника є формування умінь і навиків аналізу й

визначення економічної ефективності природоохоронних заходів,

оцінки збитків, які завдає господарству забруднення окремих ком-

понентів природи, управління процесом природокористування.

ВСТУП

Екологія залишила межі біології, де перебувала з часів Е. Гек-

келя, який запропонував у 1866 р. назвати загальне вчення про

взаємовідносини організмів та навколишнього середовища еколо-

гією (в перекладі грецькою oikos - дім, logos - наука; таким чином,

"екологія"- наука про дім, про взаємовідносини між живими орга-

нізмами та довкіллям). Геккель не підозрював, що через півтора

століття це слово стане своєрідним символом свого часу.

Сучасна екологія з окремого розділу біології перетворилася на

комплекс фундаментальних і прикладних дисциплін, що пережи-

вають нині стадію активного формування. Відбулося значне роз-

ширення терміна, з'явився екологічний підхід до різних проблем

людської практики - від очищення та озеленення вулиць міст до

виробничих завдань і, нарешті, викристалізувалося загальне став-

лення до проблеми антропогенного впливу на середовище меш-

кання - повітря, ґрунти, клімат як до екологічних проблем.

Екологія відіграє важливу роль у розробці теоретичних засад

та практичному вирішенні багатьох проблем, які стосуються при-

родокористування, охорони навколишнього середовища, здоров'я

людей, екологічного моніторингу, моделювання екологічних про-

цесів, екологічного управління. В екології складні фундаментальні

проблеми знаходяться поряд з прикладними питаннями, які необ-

хідно негайно вирішувати. Все це дозволяє говорити, що екологія -

більш ніж наукова дисципліна, вона являє собою проблемно орієн-

товану систему наукових знань.

Якщо все ж таки розрізняти "екологію" "раціональне приро-

докористування" і "соціоекологію',' то екологія сприймається як

теоретична (біологічна) основа взаємодії в системі "організми -

середовище"; раціональне природокористування - як система екс-

плуатації природних ресурсів та умов в найбільш ефективному

режимі, без різких змін природно-ресурсного потенціалу та збере-

ження здоров'я людей; соціальні аспекти проявляються в діапа-

зоні від елементарної екологічної безграмотності населення до

сприйняття глобальних процесів з точки зору ноосфери та сталого

(збалансованого) розвитку. В багатьох аспектах ці уявлення спів-

звучні ідеям Ю. Одума: "Коли наука про дім (екологія) та наука

про ведення домашнього господарства (економіка) зіллються,

коли предмет етики розширить свої межі та включить до себе

поряд з цінностями, створеними людьми, цінності, створені

навколишнім середовищем, тоді ми справді зможемо стати

оптимістами щодо майбутнього людства"

^ Розділ 1

Основи теоретичної екології

Тема 1.1

Предмет і завдання сучасної екології

Після опрацювання матеріалу теми Ви повинні знати:

- сучасне визначення екології;

- основні завдання екології;

- предмет вивчення екології;

- основні структурні блоки сучасної екології;

- методи досліджень в екології.

На основі набутого знання Ви повинні вміти:

- дати визначення екології;

- визначати предмет екології;

- пояснити основні завдання екології;

- охарактеризувати місце екології серед інших наук.

Ключові ПОНЯТТЯ ТА

ТЕРМІНИ

S екологія; ^ демекологія;

У завдання екологи; S синекологія;

•/ предмет екологи; S екологічні біохімія, морфологія та

•S теоретична екологія; фізіологія;

•S прикладна екологія; V методи екологічних досліджень;

•S соціоекологія; ^ методи екологічної індикації;

•S геоекологія; ^ метод екологічного моніторингу;

•S аутекологія; S моделювання.

Предмет і завдання сучасної екології. Екологія, подібно до

генетики, відносно молода біологічна наука. Вона сформува-

лася лише всередині XIX сторіччя, коли остаточно стало зро-

зумілим, що неможливо вивчати живі організми у відриві від

їхнього середовища існування. Саму назву «екологія» у 1866

році запропонував видатний німецький біолог Ернст Геккель.

Отже, екологія — це наука про взаємозв'язки живих орга-

нізмів та їх угруповань між собою та довкіллям, про струк-

туру та функціонування надорганізмових систем.

Основи екології

Головними завданнями екології є:

- встановлення закономірностей взаємозв'язків між; орга-

нізмами, їх угрупованнями та умовами довкілля;

- дослідження структури та функціонування угруповань

організмів;

- розробка методів визначення екологічного стану природ-

них та штучних угруповань;

- спостереження за змінами в окремих екосистемах та біо-

сфері в цілому, прогнозування їхніх наслідків;

- створення бази даних та розробка рекомендацій для еко-

логічно безпечного планування господарської та соціаль-

ної діяльності людини;

- застосування екологічних знань у справі охорони

довкілля та раціонального використання природних

ресурсів.

Предметом екології є різноманітність та структура

зв'язків між організмами, їх угрупованнями та середовищем

існування, а також склад і закономірності функціонування

угруповань організмів: популяцій, біогеоценозів, біосфери в

цілому.

Напрями екологічних досліджень. Зв'язки екології з іншими

науками.

Екологія сьогодні — це розгалужена система наук. Орієн-

товна структура сучасної екології зображена на рис. 1.1 (за

Г О. Білявським). Сучасну екологію можна чітко розділити на

теоретичну та практичну. В теоретичній екології розрізняють

такі напрями: вчення про екологічні фактори (аутекологія),

популяційну екологію (деметоекологія) та біогеоценологію

(синекологія).

Екологічні фактори — це всі чинники довкілля, які впли-

вають на живі організми та їх угруповання. Вчення про еко-

логічні фактори класифікує ці чинники за їхнім походжен-

ням та особливостями дії, досліджує вплив як окремих

екологічних факторів, так і комплексну їх дію на живі сис-

теми різних рангів.

Популяційна екологія вивчає популяції різноманітних

організмів як особливий рівень організації живої матерії: їхню

структуру, стан, способи саморегуляції.

Екологія

|Ч

Загальна екологія

Аутекологія

Синекологія

Демекологія

-•І Біосферологія |

-•) Екологія тварин |

Екологія рослин І

Екологія

мікроорганізмів

Рекреаційна

екологія

Екологія людини,

біолого -методичні

аспекти

Прикладна екологія

Геоекологія

Екологія

атмосфери

Екологія

гідросфери

Екологія літосфери

Ландшафтна

екологія

Екологія

високогір'я

Екологія суходолу

Техноекологія

| Урбоекологія

-•І Агроекологія

Промислова

екологія

-•І Добувна екологія

Екологічні аспекти:

енергетики;

транспорту;

військової

діяльності тощо

Соціоекологія

Екологічна освіта

Екологічна

культура

->] Екологічне право

Етнічна екологія

->| Екологія і релігія І

• -І Економіка природокористування

Рис. 1.1. Структура сучасної екології

Я О Основи екології

Біогеоценологія — наука про структуру, функціонування,

саморегуляцію та саморозвиток багатовидових угруповань

організмів (біогеоценозів) та біосфери в цілому.

До екологічних наук належать: екологія бактерій, грибів,

рослин, тварин, фітоценологія (наука про рослинні угрупо-

вання), гідробіологія (наука про водні екосистеми), ґрунтова

біологія (наука про угруповання організмів ґрунту), радіоеко-

логія (наука про вплив радіаційного опромінювання на окремі

організми та їх угруповання), паразитоценологія (наука про

функціонування систем паразит-хазяїн) тощо.

Сформувалися такі дисципліни, як екологічні біохімія,

морфологія та фізіологія (вивчають біохімічні, морфологічні

та фізіологічні адаптації організмів до умов довкілля). Еволю-

ційна екологія досліджує еволюцію окремих систематичних

одиниць, екосистем та біосфери в цілому в зв'язку зі зміною

умов довкілля.

Сьогодні досить тісний зв'язок екології з практикою, адже

практично немає сфери діяльності людини, яка б не була пов'я-

зана з навколишнім середовищем (наприклад, промислова,

медична, хімічна, агроекологія тощо). До практичної екології

належить і геоекологія, яка розглядає екологічні аспекти гео-

сфер: атмосфери, гідросфери, літосфери.

Інтенсивно розвивається і соціальна екологія, яка включає

такі підрозділи, як екологічна освіта, екологічна культура,

екологічне право та ін.

Екологія з урахуванням особливостей її структури створює

фундамент для вирішення проблем в галузі раціонального

природокористування та охорони навколишнього середовища

(економіка природокористування).

Таким чином, екологія — це комплексна біологічна наука,

яка тісно взаємодіє з багатьма природничими дисциплінами.

Сьогодні, як ніколи раніше, існує необхідність об'єднання

зусиль науковців різних країн для проведення екологічних

досліджень. Так, у 1964 році було розпочато роботу за загаль-

ною Міжнародною біологічною програмою (МБП), завдяки

чому вдалося підрахувати природний фонд нашої планети. Це

дало змогу визначити норми продукції, яку може для своїх

потреб використовувати людина.

Розділ 1. Основи теоретичної екології 1 "І

Необхідне об'єднання зусиль екологів різних країн і в

справі охорони довкілля. Це пов'язано з тим, що не існує

локальних екологічних катастроф: наслідки події, яка мала

місце в одній країні, можуть відчуватись і у країнах, які безпо-

середньо з нею не межують. Актуальність цієї проблеми наочно

продемонструвала аварія на Чорнобильській АЕС.

На охорону довкілля, вирішення проблем природокористу-

вання, взаємовідносин суспільства, людей та природи спрямо-

вана і міжнародна програма «Людина і біосфера». Робота за

цією програмою продемонструвала актуальність розвитку еко-

логічного мислення, тобто необхідність підпорядковувати

практичну діяльність людини законам, які існують у природі,

перебудовувати економіку відповідно до вимог збереження

стану довкілля. Лише екологізація суспільства, виховання

дбайливого ставлення до природи може допомогти людині

уникнути глобальної екологічної кризи, загроза якої реальна

сьогодні, як ніколи раніше.

Методи екологічних досліджень. Екологія сьогодні виявля-

ється тією точкою, в якій перехрещуються інтереси вчених

різних природничих наук: систематиків, морфологів, генети-

ків, біохіміків, фізіологів, фізиків, хіміків, математиків, гео-

графів тощо. Внаслідок цього екологія вбирає в себе концепції

та методики, притаманні різним дисциплінам.

Вчені-екологи використовують різноманітні заходи: спо-

стереження, ізотопні, спектрометричні, калориметричні, хро-

матографічні та інші фізичні та хімічні методи досліджень,

методи дистанційного вимірювання, автоматичного контролю,

визначення видового складу, методи екологічної індикації

тощо. Методи екологічної індикації дають можливість визна-

чити стан і властивості екосистем за видовим складом та спів-

відношенням між; собою певних (еталонних) груп видів. Нако-

пичення даних екологічних досліджень дає змогу передбачати

спрямованість змін, які відбуваються в екосистемах та біо-

сфері в цілому.

Зокрема, для проведення постійних спостережень широко

застосовується метод екологічного моніторингу, який

детально розглянемо пізніше. Екологічний моніторинг може

бути локальним, регіональним чи глобальним (відповідно

Л 2 Основи екології

проводяться спостереження за змінами в певній місцевості,

регіоні або в біосфері в цілому).Часто моніторинг проводять на

базі заповідників, в еталонних ділянках ландшафтів. Він дає

можливість спостерігати за функціональними (продуктивність,

кругообіг речовин, потік енергії) та структурними (видове різ-

номаніття, чисельність видів тощо) змінами, які відбуваються

в певних екосистемах. Важливе значення для проведення моні-

торингу мають автоматичні та дистанційні пристрої, які допо-

магають отримати інформацію з ділянок, де проводити безпо-

середні спостереження важко або неможливо (напр., зона

саркофагу Чорнобильської АЕС).

Важливе значення для екологічних досліджень має моде-

лювання. За допомогою математичного моделювання можна

моделювати взаємозв'язки організмів в екосистемах (харчові,

конкурентні тощо), залежність змін чисельності популяцій та

їх продуктивності від дії екологічних факторів та ін. Матема-

тичні моделі дають можливість прогнозувати варіанти пере-

бігу подій, виділяти окремі зв'язки, комбінувати їх. Моделю-

вання дозволяє визначити, яку кількість особин промислових

тварин можна вилучати з природних популяцій, щоб не піді-

рвати їх густину, прогнозувати спалахи чисельності шкідників,

наслідки антропогенного впливу на окремі екосистеми та біо-

сферу в цілому (напр., як збільшення концентрації СО

в атмо-

сфері буде впливати на окремі групи організмів та клімат пла-

нети взагалі).

КОНТРОЛЬНІ ЗАПИТАННЯ

1. Що таке екологія?

2. Які завдання стоять перед екологією?

3. Які основні напрями екологічних досліджень?

4. Що є предметом екології?

5. Визначте основні структурні блоки сучасної екології.

6. Які основні методи екологічних досліджень?

ТЕМИ ДЛЯ ДОПОВІДЕЙ, РЕФЕРАТІВ

1. Екологія як комплексна наука про навколишнє середовище.

2. Нарис історії екології.

3. Структура сучасної екології.