Предложенная Научно-методическим советом
Лекции.ИНФО


Предложенная Научно-методическим советом



И природопользования»

Факультативная программа,

Предложенная Научно-методическим советом

По экологии и устойчивому развитию УМО

Экологическое состояние на планете

Глобальные экологические изменения.
Глобальные последствия влияния человека на биосферу. Экологические проблемы в прошлом и настоящем.
Экология как общенаучный подход.
Роль экологии в разработке идей устойчивого развития.
Понятие о природопользовании как совокупности всех форм использования природно-ресурсного потенциала и мер по управлению и охране природной средой.
Пространственно-временная парадигма в современном региональном природопользовании.
Основные вопросы и проблемы, которые рассматриваются в рамках природопользования.
Роль экологии, географии и экономики в его формировании.

Концептуальные основы современной экологии.

Основные законы экологии и их роль в жизни природы и общества.
Биосфера как единая многокомпонентная система, ее структурные элементы и характер их взаимодействия. Основные закономерности функционирования биосферы. Биохимические процессы в биосфере как основной механизм поддержания организованности и устойчивости биосферы.
Механизмы адаптации к стрессовым воздействиям среды. Экология - теоретическая основа охраны окружающей среды и рационального использования природных ресурсов.

Сохранение биологического разнообразия для устойчивого развития.

Значение биоразнообразия для устойчивости биосферы. Изменение биоразнообразия и его причины. Природные и антропогенные факторы, воздействующие на состояние биоразнообразия. Сохранение биологического разнообразия.
Основные стратегии сохранения и восстановления биоразнообразия.
Формирование сети охраняемых территорий, пути ее совершенствования.
Эколого-правовой режим охраны биоразнообразия. Охрана биоразнообразия в России.
Задачи научного обеспечения сохранения биоразнообразия для устойчивого развития.

Глобальные экологические проблемы.

Современный этап - период разрушения устойчивости биосферы и развития экологических кризисов.Глобальные и крупнорегиональные экологические проблемы, (нарушение газового и теплового баланса Земли, изменение воднобалансовых элементов стока, деградация продуктивных почв, утрата биоразнообразия живого веще­ства планеты).Понятие о "пределах роста" в работах исследователей
Римского клуба. Модели нагрузки на окружающую среду и уровни потенциальной ёмкости Земли Дж. Форрестера, Донеллы и Денниса Медоуза, М. Вакернагеля.
Демографическая проблема и ее геоэкологическая роль. Выход за пределы роста в современную эпоху. Последствия вмешательства человека и продуктов его деятельности в биогеохимические процессы биосферы.

Литература

Акимова Т.Д., Хаскин В.В. Экология. Учебник для ВУЗов. М., ЮНИТИ-ДАНА, 2007, 566 с.

Браун Л.Р. Экоэкономика. Как создать экономику, оберегающую планету. М., Изд-во Вест мир, 2003.

Вернадский В.И. Биосфера и ноосфера / Под ред. Р.К. Баландина.-М.: Айрис-пресс, 2004.

Голубев Г.Н. Геоэкология. М., 2003. 337 с.

Горшков С.П. Концептуальные основы геоэкологии: Учебное посо­бие. - М.,: Желдориздат, 2001. - 592 с.

Емельянов А.Г. Основы природопользования. М., Академия, 2004.

Медоуз Д., Рандерс И. Медоуз Д. Пределы роста. 30 лет спустя. М.: ИКЦ "Академкнига", 2007. 342 с.

Миллер Т. Жизнь в окружающей среде / Пер. с англ. М.: Прогресс, 1993-1996. Т. 1-3 том.

Небел Б. Наука об окружающей среде. М.: Мир, 1993.

Природопользование и устойчивое развитие. Мировые экосистемы и проблемы России. М., Товарищество науч. изд. КМК, 2006.

 

Нормативные документы

www.garant.ru

Интернет-ресурсы

www.fao.org; www.eea.eu.int; www.unesco.org, www.unep.org, www.unesco.ru, www.wwf.ru, www.biodat.ru, www.ineca.ru, www.priroda.ru, www.mnr.gov.ru

 

Рекомендуемые дополнительные информационные материалы

United Nations. Division for Sustainable Development: http://www.un.org/ esa/sustdev

The World Wide Web Virtual Library. Sustainable Development: http:// www.ulb.ac.le/ceese/meta/sustvl.html

 

Раздел «Теоретические проблемы современной экологии»

Проф. В.Н. Мовчан

САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ

УНИВЕРСИТЕТ

 

 

В.Н. МОВЧАН

 

 

ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ПРОБЛЕМЫ

СОВРЕМЕННОЙ ЭКОЛОГИИ

Методическое пособие

САНКТ-ПЕТЕРБУРГ

 


УДК 574

ББК 57.026

Т

 

Р е ц е н з е н т: проф., докт. биол. наук А.К. Бродский (Санкт-

Петербургский государственный университет)

 

 

Печатается по решению

Ученого совета Учебно-научного центра

географии и геоэкологии

Санкт-Петербургского государственного университета

Мовчан В.Н.

Теоретические проблемы современной экологии:Метод. пособие. – СПб.: Изд-во С.-Петерб. ун-та,

ISBN

В пособии кратко рассмотрены основные этапы формирования экологии, влияние концептуальных установок исследователей на решение актуальных экологических проблем, подходы к формированию теоретического базиса экологии. Эти разделы входят в программу дисциплины «Теоретические проблемы современной экологии», читаемой магистрантам-географам СПбГУ.

Пособие предназначено для магистрантов высших учебных заведений, обучающихся по направлению "Экология и природопользование".

ББК 57.026

 

 

© В.Н. Мовчан

© Факультет географии и геоэкологии

Санкт-Петербургского государственного

ISBN университета,

 


Законы развития и эволюции сообществ - фундаментальная

Экологическая проблема

Выбор той или другой парадигмы оказывается принципиальным при решении фундаментальных экологических проблем. Одна из них – вскрытие законов развития и эволюции сообществ.

Организмисты считали, что главным фактором эволюции растительных сообществ является коадаптация (взаимоприспособление) видов, при этом в целом сообщество развивается под контролем эдификаторов и потому все сообщества одной формации представляют генетическое единство. Иными словами виды коэволюционируют комплектами, и в итоге следует ожидать формирования дискретных сообществ.

Согласно континуальной парадигме эволюция носит сеткообразный характер с дивергенцией ниш, т.е. все виды эволюционируют индивидуально, часть из них в ходе эволюции теряется и замещается вновь появившимися вследствие миграции или видообразования видами. Таким образом, каждый вид приходит в сообщество своим путем и по-своему из него выходит (см. Уиттекер, 1982).

Серьезные расхождение крайних представителей двух рассмотренных парадигм обнаруживаются и во взглядах на процессы


сукцессии. С позиции организмистов(например, Ф. Клементса) сукцессия протекает под влиянием чисто внутренних факторов сообщества, которое меняется в направлении достижения состояния наибольшего соответствия климату. Эта концепция заключительного сообщества получила название концепции моноклимакса. Ее критиковали многие ученые и сформулировали положение о поликлимаксе – принципиальной возможности формирования в одном районе нескольких устойчивых сообществ, соответствующих данному климату, но связанных с разными субстратами. Позднее Р. Уиттекер сформулировал положение о климаксе-континууме, т.е. гамме постепенных переходов между разными климаксовыми сообществами.

Сегодня различают три возможных концептуальных модели сукцессии: 1) облегчение, 2) толерантность, 3)ингибирование (Логофет, 1999).

Сукцессия «по облегчению» осуществляется по трем правилам: 1)из всех видов, вновь прибывших на открывшееся для заселение место, лишь немногие, особо адаптированные, способны успешно колонизировать его; 2)ранние колонисты модифицируют среду (ухудшая условия своего выживания) и облегчают поселение последующих видов; 3) ранние колонисты замещаются последующими видами, и таких волн замещения может быть несколько.

Модель толерантности, также базируется на трех положениях: 1)любой из видов, вновь прибывший на открывшееся для заселение место, способен закрепиться; 2)ранние колонисты модифицируют среду так, что условия их собственного выживания ухудшаются, но последующие виды способны противостоять (толерате) этим изменениям; 3)ранние колонисты могли бы справится с ухудшением среды, но проигрывают последующим конкурентам.

В модели ингибирования нет различий в толерантности видов (за исключением климаксных, которые считаются достаточно толерантными); пока произрастают ранние колонисты, они, воздействуя на среду, создают условия, препятствующие закреплению будущих видов (ингибируют), так что последние закрепляются лишь по мере того, как условия среды элиминируют более ранних колонистов (с более коротким жизненным циклом). Для сукцессионных смен поэтому принципиальны периодические нарушения растительного покрова, вызванные внешними причинами, и потому модель ингибирования объясняет сукцессионный ряд с помощью различий в стратегиях жизненного цикла видов растений.

Говоря о стратегиях, следует кратко остановиться на учении о жизненных стратегиях. Чаще всего говорят о трех типах стратегий


видов (или ценопопуляций), предложенных для растений Дж. Граймом: компетиторов, стресс-толерантов, рудералов. Отметим, что за 40 лет до него (в 1938 г.) их на примере растений описал Л.Г. Раменский, назвав: виолентами – растения, отличающиеся высокой конкурентной способностью (энергично развиваясь, они захватывают территорию и удерживают ее за собой, подавляя, заглушая соперников энергией жизнедеятельности и полнотой использования среды); патиентами – они в борьбе за существование берут не энергией жизнедеятельности и роста, а своей выносливостью к крайне суровым условиям (постоянным или временным); эксплерентами – имеющими очень низкую конкурентную мощность, но способные очень быстро захватывать освобождающуюся территорию, заполняя промежутки между более сильными растениями (так же легко они вытесняются последними).

Следует отметить, что в природе установить тип стратегии вида очень сложно, кроме того, любой вид обладает широкой нормой биологической реакции на изменения условий, и поэтому одна и та же популяция может по-разному проявляться в разных ценопопуляциях. Считается, что выделение стратегий возможно при рассмотрении видов в случаях оптимальных условий их произрастания.

 

Экологические кризисы

Сегодня механизмы динамики сообществ на основе разных парадигм изучают не только фитоценологи, и не только на примере существующих ныне биоценозов. Проводятся исследования процессов эволюции биоценозов в масштабах геологического времени, рассматриваются проблемы экологических (преимущественно – глобальных) кризисов наземных и пресноводных биоценозов.На основании обширного материала составлен перечень симптомов экологических кризисов и признаков его завершающего этапа, была предложена модель биоценотической регуляции филогенеза, сформулированы «уроки» экологических кризисов (Раутиан, Жерихин, 1997).

В частности, при использовании модели биоценотической регуляции филогенеза(модели сопряженной эволюции сообщества и слагающей его биоты) показано, что история сообщества начинается преобладанием малоспециализированных форм. Далее идет специализация и рост общего таксономического разнообразия. Затем (без видимых на то причин, в условиях отсутствия превосходящего по экологической валентности конкурента) разнообразие специализированных представителей опять уменьшается, а разнообразие малоспециализированных форм опять растет. Далее


возникает новая формация специализированных таксонов, на фоне роста разнообразия которых продолжает сокращаться разнообразие специалистов первого поколения и вновь уменьшается разнообразие малоспециализированных форм. Далее цикл может повторяться.

В конечном счете, может произойти относительно безболезненная реорганизация структуры сообщества, сопровождающаяся небольшим, едва заметным экологическим кризисом. Но среди пришедших из экотонов могут оказаться и активные разрушители прежней структуры сообщества, провоцирующие гораздо более крупные экологические кризисы. Примеров тому много среди животных (насекомых) и растений (энтомофильных цветковых), которые привели к среднемеловому биоценотическому кризису. Есть и современный пример – человек. Он как малоспециализированный вид внедрился в сложную ценотическую структуру, сильно изменил в начале структуру сообщества наземных тетрапод, а затем и структуру биоценозов Земли в целом. Возможны и другие механизмы, провоцирующие развитие экологического кризиса.

Из «уроков» экологических кризисов геологического прошлого, отражающих ряд общих закономерностей процессов эволюции сообществ,сегодня наиболее важны следующие.

1)Эволюция сообществ организмов складывается из длительных периодов их направленной самоорганизации и кратких (в геологическом масштабе времени) экологических кризисов, сопровождающихся деструкцией прежних сообществ.

2)Все типы необратимых эволюционных процессов, начиная с экологических кризисов (без которых невозможен филоценогенез), и кончая филогенезом отдельных членов (таксонов) сообщества, протекают вопреки поддержанию экологического равновесия. В эпоху антропогенно инициированного экологического кризиса постижение причин и последствий экологических дисбалансов, особенно необратимых, становится необходимым. Решение этой задачи немыслимо без теории эволюции сообществ.

3)Эффекты саморазрушения сообществ организмов и живого компонента биосферы в эпохи экологических кризисов вызывают волну вымирания, причем вымирают прежде всего наиболее специализированные формы, участвующие в выполнении наиболее уникальных функций в глобальном геохимическом круговороте, подготовленные к этому предшествующими сопряженными процессами филогенеза и филоценогенеза.

4)При разрушении структуры сообществ в эпоху экологического кризиса ослабляются биоценотические ограничения


филогенеза и происходит смена экологически доминирующих групп организмов. Эти явления способствуют появлению разнообразных и трудно предсказуемых экологических изменений. На путь прогрессивной адаптации к изменяющимся условиям жизни становится тем больше число групп организмов, чем дальше зашло развитие кризиса. Сегодня человек стал эдификатором сообществ антропогенных ландшафтов, широко распространившихся и не знающих зональных границ. Поэтому весьма вероятно, что по мере развития экологического кризиса все большее число групп организмов будет вставать на путь прямой синантропизации.

5)Человек как биологический вид ввергает биосферу в новый (но далеко не первый в ее истории) экологический кризис и разрушает исторически типичную среду собственного существования. Темп его эволюционной адаптации (в связи с малой плодовитостью и медленной сменой поколений) к новым условиям жизни невелик и не поспевает за темпом перемен в среде и образе его жизни. Результат этого – прогрессивный распад нашей собственной адаптивной нормы.

 

Экологическая картина мира

В краткой форме мы рассмотрели разные подходы к решению некоторых «экологических проблем», что на самом деле определялось теоретическими установками исследователей, которые формировали у них определенное видение экологической картины мира. Остановимся на последней более подробно, т.к. выбор экологического видения, на наш взгляд, является главной теоретической проблемой экологии.

Но прежде – о том, что такое научная картина мира. Под ней понимают общую систему представлений и понятий в процессе формирования естественно-научных теорий.

С точки зрения классической экологии 60-х годов XX века, подход которой оформился в работах Р. Мак-Артура, экологический мир рассматривался как: 1)стабильный или стремящийся к стабильности, 2)предсказуемый в силу своей детерменированности


(определенности биотическими взаимодействиями или условиями среды), 3)находящимся под воздействием в первую очередь конкурентных отношений, 4)дискретным (это ставило классификацию экосистем «во главу угла» экологического исследования), 5)был гармоничен внутри себя и объективен, 6)не подвергались сомнению фундаментальные понятия, составляющие основу «реальности» (например, конкуренция, сообщество и т.п.).

Однако со временем возникли трудности для «классического» понимании реальности (и самого представления об объективности этой реальности). Многие трудности «классического» понимания экологической реальности связаны с понятиями масштаба (масштаб – характерный интервал единиц пространства или времени, в котором мы рассматриваем объект, состояние или процесс) и геторогенности (гетерогенный– неоднородный, состоящий из различных по своему составу частей).

Чаще всего под гетерогенностью понимают просто тот факт, что нечто состоит из частей различного типа. По существу до середины 70-х годов 20-го века классическая экология не вдавалась в такие особенности ее объекта исследований (экосистем), как и гетерогенность и разномасштабность. В это время появились ряд работ, которые призывали по-новому подойти к изучению экосистем: изучать в их развитии (включая и эволюционные факторы), перейти от детермерминистских представлений о взаимодействиях популяций на стохастические (вероятностные, случайные), отказаться от представления о том, что конкуренция является основным фактором формирования сообщества.

Таким образом, появились представления противоположные популярным в то время подходам Р. Марк-Артура (он утвердил детерменированную точку зрения на экологические процессы, главенство стабильности и конкуренции в формировании сообществ), активно обсуждаемые в зарубежной литературе (см, например, McIntosh, 1991). Эти представления перечислены ниже.

1) Представление о субъективности образа экологического мира. Оно связано с тем, что все заключения относительно сообщества зависят от масштаба, в котором его изучают. Выбранный масштаб может быть связан не с природой, а с наблюдаемым паттерном (образцом, моделью). Следовательно, масштаб понимается не как свойство материальной (экологической) системы, а как «нечто», связанное с ее наблюдением и анализом. Масштаб оказывается


заданным, как только исследователь обозначил «действующих лиц» в рассматриваемой системе.

Так, например, если природные системы изучаются на основе биосистемного подхода, то масштаб определяется следующими уровнями организации(биосистемный ряд): органелла, клетка, ткань, орган (система органов), особь, репродуктивная группа, популяция, вид (неподчеркнутое – первично-системный уровень).

Экобиосистемный подход, основывается на ином масштабе (экобиосистемном ряде):экоморфа, дем, морфо-биологическая группа, экологическая популяция, трофический уровень пищевой сети, энергетико-пищевая сеть, трофический комплекс (подчеркнутые - относятся к организменно-групповому, а выделенные черным – к ассоциационному уровням).

В случае биоценотического подхода представления об окружающей среде формируются на основе иных по своим масштабам категорий: фитоценозов и зооценозов, синузий, популяционныхконсорций, парцелл,биоценозов, биономических типов, ландшафтной биоты (подчеркнутый курсив - блоково-экосистемный уровнь анализа).

Экосистемный подход определяет следующий ряд: биогеоценоз, биогеоценотический комплекс, индивидуальный ландшафт, ландшафтная провинция, природный пояс, биогеографическая область, экосистемы суши (геобиосфера) и океана (гидробиосфера) и литосферы (литобиосфера), биосфера (не подчеркнутые – планетарный уровень).

В связи с тем, что исследователь вынужден выбрать тот или иной подход, по существу он сам определяет, что сможет увидеть; следовательно, восприятие экологического мира становится осознанно субъективным.

2) Представление о том, что экологический мир становится все менее понятным и объяснимым т.к. большинство представлений классической экологии (о конкуренции, экологической нише, пищевых цепях и т.д.) стали рассматриваться как упрощения, неадекватные реальным фактам и явлениям.

3) Представление о сложности пространства экологического мира (как реально-физического, так и абстрактно-нишевого). Ключевыми стали понятия масштаба и гетерогенности, субъективно пространство разделялось на множество подпространств, различающихся масштабом.

4) Представление о сложности понятия «время» в экологии, т.к. параметр «время» вводится посредством сравнения скоростей


каких-либо экологических процессов. Эти скорости неодинаковы в разных точках пространства, что порождает временную гетерогенность. Она при мгновенной оценке выглядит еще и как пространственная. Так, например, в полупустыне экосистема представляет собой мозаику пятен нескольких типов растительности и почв, возникшую из-за различной степени засоления. Это на первый взгляд можно рассматривать как пространственную гетерогенность. В действительности здесь мы имеем дело с временной гетерогенностью т.к. каждое пятно проходит последовательно всестадии «засоления – рассоления». Это циклический процесс, а в разных пятнах не совпадают только его скорости (или скорости фаз циклического процесса). Отмечается также, что для разных биотических элементов экосистемы (членов сообщества) масштаб времени специфичен и неодинаков, так же как и масштаб пространства. Это накладывает такие же ограничения на правила классической экологии, как и масштабная гетерогенность пространства.

5) Представление о чрезвычайной динамичности экологического мира. Ранее в экологии он рассматривался как в целом стабильным, а нарушения равновесия чаще всего воспринимались как исключение. В современной экологии «нарушение» – одно из ключевых понятий. Сегодня все большее число специалистов соглашаются с тем, что экологические системы представляются сплошным потоком разномасштабных нарушений их структуры. Иными словами, никаких стабильных систем нет, все они в каждый данный момент времени представляют собой мозаику разной степени нарушенных и восстановленных пятен (нарушение – едва ли не главный инструмент создания всех видов гетерогенности). Динамика экосистем (популяций и сообществ) часто оказывается хаотичной. Поэтому, исходя из знаний о современном состоянии системы, невозможно точно предсказать ее следующее состояние. Можно указать лишь область, в которой будет находиться система, но не точку в этой области (в осях параметров).

Итак, по новым представлениям экологический мир находится в постоянном, всеобщем и неупорядоченном движении, происходит вечное становление.

Развитие новых концепций в экологии привело к радикальному пересмотру и переоценке фундаментальных установок классической экологии, хотя сегодня старая и новая парадигмы в экологии сосуществуют. Можно выделить главные тенденции изменений в представлении (видении образа, картины экологического мира) экологического мира (т.е. изменений в познавательной практике): 1) от


объективно существующего - к возникающему в процессе наблюдения; 2) от детерминистического, упорядоченного, понимаемого посредством здравого смысла – к хаотичному, принципиально не понимаемому до конца; 3) от «нормального» евклидова пространства и «обычного» ньютонова времени – к сложно устроенному неевклидову пространству – времени, отличающемуся рядом далеких от здравого смысла черт; 4) от дискретности – к континууму; 5) от стабильности неподвижной гармонии – к потоку нескончаемых изменений, к хаосу.

В качестве иллюстрации, обсуждения разногласий между устоявшимися и новыми представлениями в экологии можно привести материалы конференции 1987 г., изданные в виде книги «Perspectives in ecological theory» (1989). В ней представлены взгляды авторитетных ученых на развитие теории экологических исследований. Многообразие подходов к решению разных проблем, которые часто называют «экологическими», а также многообразие трактовок главных законов экологии требуют специально остановиться на рассмотрении вопроса о системе концепций экологии, а также на рассмотрении ее теоретического ядра.

Литература.

Основная

Одум Ю. Основы экологии. 1975.

Дополнительная

Шрейдер Ю.А. Эвристика, или 44 способа познать мир. // Химия и жизнь 1979.

Человек и биосфера. Вып. 8, 1983.

Семенова Н. «Возмутители спокойствия». Экология в США. // Знание-сила. № 2, 1989.

Чернов Ю.И. Биологическое разнообразие: сущность и проблемы // Успехи совр. Биологии. Вып. 4, 1991.

Розенберг Г.С. О периодизации экологии. // Экология. № 4, 1992.

Лавров С.Б. В поисках новой парадигмы // Географические проблемы конца ХХ века. СПб. 1998.

Роль особо охраняемых территорий в сохранении биоразнообразия. Казань 2000.

Реферативный журнал. Биология. Отдельные выпуски с 1970 г. М. ВИНИТИ АН.

 

ТЕСТЫ

для аттестации магистрантов по дисциплине «Современные проблемы экологии и природопользования».

И природопользования»

Факультативная программа,

предложенная Научно-методическим советом









Читайте также:

Последнее изменение этой страницы: 2016-03-22; Просмотров: 93;


lektsia.info 2017 год. Все права принадлежат их авторам! Главная