Презентація на тему:
Предмет, завдання та методи екології

Предмет, об’єкт, завдання і методи науки про довкілля

ПЛАН 1. Поняття, завдання та об’єкти екології 2. Структура науки про довкілля 3. Місце екології в системі наук 3. Основні напрямки досліджень 4. Методи екологічний досліджень 5. Основні етапи розвитку екології 6. Висновок

Екологія, подібно до генетики, відносно молода біологічна наука. Вона сформувалася лише всередині ХІХ століття, коли остаточно стало зрозумілим, що неможливо вивчати живі організми окремо від їхнього середовища існування. Саму назву “екологія” у 1866 році запропонував видатний німецький біолог Ернст Геккель.

Предметом екології є різноманітність і структура зв’язків між організмами, їхніми угрупуваннями та середовищем існування, а також склад і закономірності функціонування угрупувань організмів: популяцій, біогеоценозів, біосфери в цілому.

Головні завдання екології : встановлення закономірностей взаємозв’язків між організмами, їхніми угрупованнями та умовами довкілля; дослідження структури та функціонування угрупувань організмів; розроблення методів визначення екологічного стану природних і штучних угрупувань; спостереження за змінами в окремих екосистемах та біосфері в цілому, прогнозування їхніх наслідків; створення бази даних та розроблення рекомендацій для екологічно безпечного планування господарської і соціальної діяльності людини; застосування екологічних знань у справі охорони навколишнього середовища та раціонального використання природних ресурсів.

Об'єкти дослідження в екології - організми, тіла і речовини - матеріальні, а процеси з їх участю підкоряються законам фізики, хімії, біології та інших природничих наук. Природні об'єкти (у широкому розумінні — матерія) за розмірами й рівнем складності організації умовно поділяються на 20 рівнів.

Популяційна екологія вивчає популяції різноманітних організмів як особливий рівень організації живої матерії: їхню структуру, стан, способи саморегуляції. Біогеоценологія – наука про структуру, функціонування, саморегуляцію, саморозвиток багатовидових угрупувань організмів (біогеоценозів) і біосфери в цілому. Еволюційна екологія досліджує історичні зміни екосистем і біосферу у зв’язку із змінами умов довкілля. До екологічних наук також належать: екологія бактерій, грибів, рослин, тварин, фітоценологія, ґрунтова біологія, радіоекологія.

Екологія – це міждисциплінарна наука, яка базується, крім біологічних основ, на основах географічних, технічних, економічних та соціальних наук

Як міждисциплінарна наука екологія взяла на озброєння всі методи теорії систем та на цій основі опинилася на перехресті біологічних та гуманітарних наук. При цьому екологія залишилася точною біологічною наукою в тому розумінні, що вона досліджує живі об’єкти та їх сукупність, але вона стала й гуманітарною наукою, тому що визначає місце людини в природі, формує її світогляд та сприяє оптимізації розвитку соціальних та виробничих процесів. До цього часу не вироблена єдина класифікація розділів, які входять в екологічну науку.

Екологія за розмірами об’єктів вивчення: Аутекологія (екологія організмів) вивчає взаємозв’язки представників виду з оточуючим їх середовищем. Цей розділ екології займається, головним чином, визначенням меж стійкості виду і його ставленням до різних екологічних факторів. Аутекологія вивчає також вплив середовища на морфологію, фізіологію та поведінку організмів. 2. Демекологія (екологія популяцій) описує коливання чисельності різних видів і встановлює їх причини. Цей розділ ще називають динамікою популяцій, або популяційною екологією. 3. Синекологія (екологія угруповань) аналізує стосунки між особинами, що належать до різних видів даного угруповання організмів, а також між ними і оточуючим середовищем. 4. Біосферологія (глобальна екологія) вивчає біосферу як єдине планетарне ціле, з’ясовує закономірності еволюції біосфери.

Місце екології в системі наук

За предметом вивчення: · екологія мікроорганізмів; · екологія грибів; · екологія рослин; · екологія тварин; · екологія людини. За відношенням до предмета вивчення: · промислова, або інженерна; · транспортна; · сільськогосподарська; · медична. Нові розділи: · соціоекологія; · мілітаризаційна екологія; · радіоекологія; · космічна екологія; · урбоекологія; · ландшафтна екологія тощо. Структурна схема науки про довкілля

Основні напрямки досліджень: - дослідження впливу різних чинників довкілля (зокрема й антропогенного походження) на біосистеми різного рівня інтеграції (організмового, популяційного, біоценотичного тощо). З'ясування специфіки дії екологічних чинників на поширення, чисельність та еволюцію організмів на нашій планеті. розроблення проблем популяційної екології та екології екосистем — вивчення структурно-функціональної організації популяційних систем, угруповань рослин, тварин і мікроорганізмів, біотичних угруповань, дослідження структури й особливостей функціональної стійкості екосистем. вивчення закономірностей трансформації енергії та кругообігу речовин в екосистемах і біосфері, дослідження динаміки біогеоценотичного покриву, біотичних угруповань, екосистем. розроблення підходів і методів, що забезпечують системні екологічні дослідження, моделювання сукцесійних та еволюційних процесів в екосистемах. вивчення дії екологічних чинників на продуктивність популяцій окремих видів рослин і тварин, біотичних угруповань і екосистем, з'ясування механізмів взаємодії компонентів екосистем, що забезпечують їх цілісність і стійкість. розроблення і впровадження методів екологічного моніторингу та систем біоіндикації, моніторингові дослідження стану довкілля й біоти екосистем. розробка методів нормування антропогенного навантаження на екосистеми, прогнозування стану природних комплексів і екосистем під впливом екологічних чинників. розв'язання проблем збереження природних комплексів і біорізноманіття в сучасних умовах та опрацювання наукових основ заповідної справи. - математична екологія, моделювання екологічних та соціальних процесів.

Екологія нині є тією точкою у якій перетинаються інтереси вчених різних природничих наук: систематиків, морфологів, генетиків, біохіміків, фізіологів, фізиків, хіміків, математиків, географів тощо. Тому вона вбирає в себе концепції та методики, притаманні різним дисциплінам.

Спостереження передбачає невтручання в природний плин подій, тобто воно проводиться в інтактному режимі. Звичайно, на практиці певне втручання є необхідним, але вимушеним (кільцювання, мічення тощо). Польові спостереження екосистем покликані вирішити такі завдання:   Виділення головних типів екосистем і їхніх взаємозв’язків.   2. Визначення видового складу організмів кожної екосистеми та встановлення параметрів умов абіотичних чинників.   3. Вивчення взаємозв’язків між елементами екосистеми.   4. Встановлення кількісних характеристик як елементів системи (щільність популяцій тощо) так і інтенсивності взаємозв’язків між ними (трофічних тощо).   5. Вивчення динаміки процесів (добових, сезонних, річних тощо циклів).  

Експеримент передбачає свідоме втручання в природний хід процесу з метою з’ясування функції відгуку системи на той чи інший вплив. Розмаїття експериментів в екології настільки величезне, що корисним може бути виділення різних категорій екологічних експериментів у залежності від ступеня контролю експериментатора над системою, що досліджується та кількості факторів, які свідомо змінюються.

За кількістю чинників, вплив яких на систему вивчається, експерименти поділяють на однофакторні – досліджується вплив одного фактора на систему та багатофакторні – вивчається одночасний вплив двох і більше чинників на систему. Слід відзначити, що в екології однофакторні експерименти виявляються значно менш продуктивними, ніж у фізиці чи інших природничих науках. Адже коли проводиться однофакторний експеримент, скажімо, досліджується вплив температури на рівень фотосинтезу, то треба мати на увазі, що отримані в ньому результати справедливі лише для даного рівня освітлення, спектрального складу світла, концентрації окремих біогенних елементів, вологості тощо. Причому варто цей же експеримент провести при іншій вологості, як його результати можуть виявитися зовсім іншими. Тому доцільно проводити n – факторний експеримент, принаймні розглядаючи різні варіанти поєднання провідних факторів.

Моделювання передбачає створення моделі і подальше вивчення системи проводять не на реальному об’єкті, а на його моделі. Модель можна визначити як будь-яке спрощене відображення об’єкта (реального чи уявного). Особливо цінним моделювання є у випадках, коли досліди над реальною системою проводити неможливо (з огляду на масштаби системи – скажімо, біосфери в цілому, океану, моря тощо або ж небезпечно – вплив радіації на екосистеми. Тому для вивчення цих проблем створюється модель і подальші дослідження проводяться на ній.

За допомогою математичного моделювання можна встановити взаємозв’язки організмів в екосистемах (кормові, конкурентні тощо), залежність змін чисельності популяцій та їхньої продуктивності від дії екологічних факторів та ін. математичні моделі дають змогу прогнозувати можливі варіанти перебігу подій, виділяти окремі зв’язки, комбінувати їх (наприклад, яку кількість особин промислових тварин можна вилучати з природних популяцій, щоб не знизити їхньої густоти, передбачати спалахи чисельності шкідників, наслідки антропогенного впливу на окремі екосистеми та біосферу в цілому). В екології одні з перших вдалих математичних моделей – моделі Лотки-Вольтерри для вивчення конкуренції та паразитизму тощо.

Два основні підходи щодо вивчення процесів і явищ в екології :   Мерологічний підхід (від грецького meros – частина, міра) істотно домінує в науці ще з часів Ісака Ньютона (він відомий також як “редукціонізм”). Ще й зараз багато хто із учених вважає, що для того, щоб пізнати складний об’єкт, його необхідно “розібрати” на складові і дослідити їхні особливості. Так, до останнього часу великі надії на пізнання життя покладали на молекулярну біологію і молекулярну генетику. Редукціонізм, що приніс безліч відкриттів у фізиці, хімії і деяких інших природничих науках виявився практично неспроможним пояснити найбільш фундаментальні особливості живої матерії, її специфіку. Це повною мірою стосується й екологічних проблем.   Холістичний підхід (від грецького holos– цілий, цілісний) відомий також як принцип “чорної скриньки”. Остання назва пояснює суть підходу: вивчається реакція-відповідь об’єкта (системи) на якийсь вплив (тобто функція відгуку) без з’ясування внутрішньосистемних механізмів формування цієї реакції.

Висновок: для сучасної людини знання основ екології не менш важливе, ніж основ фізики, хімії, математики. Екологізація виробництва - один з провідних напрямів науково-технічного прогресу, покликаної не тільки забезпечити узгоджене функціонування природних і технічних систем, а й значно підвищити ефективність останніх. Таким чином, екологія все більше набуває особливостей прикладної науки. Екологія визначається як комплексна інтегральна наука, яка досліджує навколишнє середовище (екосферу планети), його вплив на суспільство та зворотну реакцію природи на діяльність людства.