Екологія як міждисциплінарна наука

МІНІСТЕРСТВО АГРАРНОЇ ПОЛІТИКИ УКРАЇНИ

Таврійський державний агротехнологічний університет

Кафедра Екології та охорони

Навколишнього середовища

ЗБІРНИК МЕТОДИЧНИХ ВКАЗІВОК

ДО САМОСТІЙНОЇ РОБОТИ

з дисципліни “Загальна екологія”

Напрям підготовки 0708 „Екологія”

Спеціальність “Екологія, охорона навколишнього середовища та збалансоване природокористування”

Мелітополь, 2009

Збірник методичних вказівок до самостійної роботи з дисципліни “Загальна екологія”. Напрям підготовки 0708 „Екологія”, спеціальність “Екологія, охорона навколишнього середовища та збалансоване природокористування ”/ Волох А.М.., Федюшко М.П. – Мелітополь: ТДАТУ, 2009. – 51с.

Розробники:

Волох А.М. – д.б.н., професор кафедри ЕТОНС

Федюшко М.П. – старший викладач кафедри ЕТОНС

Рецензент:

Халіман І.О. – доцент кафедри ЕТОНС

Розглянуто та схвалено на засіданні кафедри екологія та ОНС

“____” _________200__ р., протокол №____

    Розглянуто та рекомендовано до друку

методичною комісією факультету АТЕ

“____” _________200__ р., протокол №____

ЗМІСТ

ПЕРЕЛІК УМОВНИХ СКОРОЧЕНЬ ...............................................................4

1 ЗАГАЛЬНИЙ ЗМІСТ НАВЧАЛЬНОЇ ДИСЦИПЛІНИ, ЇЇ МІСЦЕ ТА ЗНАЧЕННЯ ...................................................................................................... ..5

1.1 Наукова, аудиторна та позааудиторна складова дисципліни ................7

1.2 Кваліфікаційні вимоги до знань та умінь майбутніх

фахівців-екологів (знання, уміння) ............... ...............................................8

2 СТИСЛА ХАРАКТЕРИСТИКА ОСНОВНИХ НАВЧАЛЬНИХ

ЕЛЕМЕНТІВ .................................................................................................... . 9

ПЕРЕЛІК ПОСИЛАНЬ ...................................................................................50

ПЕРЕЛІК УМОВНИХ СКОРОЧЕНЬ

БГЦ – біогеоценоз

БІК – біологічний кругообіг атомів

БС- біосфера

БСК – біохімічне споживання кисню

ВМ – важкі метали

ВМР – вторинні матеріальні ресурси

ГДК - гранично допустима концентрація

ГДС - гранично допустимий скид

ГМО - генетично модифіковані організми    

ГС – геологічне середовище 

ДДТ – діхлордіфенилтрихлоретан

ЕС- екосистема

ЕФ – екологічний фактор

ЖР – жива речовина

ЗР- забруднювальна речовина

ІС – інженері споруди

ЛОШ - лімітуюча ознака шкідливості

НС - навколишнє середовище

НП – нафтопродукти

НПС - навколишнє природне середовище

ПАВ – поліциклічні ароматичні вуглеводні

ПАН – пероксиацетилнітрат

ПВ – підземна вода

ПТС – природно-технічна система 

ПХБ -  поліхлоровані біфеніли

ПХДД - поліхлоровані дибензодіоксини

ПХДФ - поліхлоровані дібензофурани

ПЧЛ - приповерхнева частина літосфери

СЗВ –синьо-зелені водорості

СПАР – синтетичні поверхнево-активні речовини

ТПВ – тверді побутові відходи

ТХДД – 2,2,7,8-тетрахлордібензодіоксин

ХЕ – хімічний елемент

ХПК – хімічне споживання кисню

ХФВ – хлорфторвуглеці

ШР – шкідлива речовина

ЗАГАЛЬНИЙ ЗМІСТ НАВЧАЛЬНОЇ ДИСЦИПЛІНИ,

ЇЇ МІСЦЕ ТА ЗНАЧЕННЯ

Дисципліна „Загальна екологія” є однією з провідних в системі базової вищої освіти при підготовці фахівців за напрямом 0708 „Екологія”. Це є фундаментальна, інтегруюча дисципліна, тобто вона є узагальнюючою щодо вимог формування певного обсягу фундаментальних знань майбутнього фахівця і об’єднує чітко визначену кількість навчальних дисциплін у їх органічному поєднанні, формуючи цілісність уявлень та знання щодо складових цих дисциплін, відповідних змістовних модулів, виховує розуміння нагальної потреби гармонійних взаємовідносин між людиною та природою.

Навчальна дисципліна забезпечує формування базових екологічних знань, основ екологічного мислення професійного фахівця здійснювати вагомий внесок у формування масової екологічної свідомості населення, набуття необхідних умінь щодо прийняття відповідних рішень і т.п.

Навчальна дисципліна є основою майже для всіх інших дисциплін циклу професійної та практичної підготовки за напрямом екологія, а саме: моніторинг довкілля, економіка природокористування, екологія людини, екологічна експертиза, ландшафтна екологія, техноекологія, нормування антропогенного навантаження на природне середовище, екологія міських систем і т.п. В той же час існує велика кількість навчальних дисциплін, що забезпечують формування знань і умінь з конкретних модулів професійного спрямування, це: біологія, хімія, фізика, вища математика, метеорологія і кліматологія, гідрологія, ґрунтознавство, геологія з основами геоморфології, вступ до фаху і т.п.

Мета навчальної дисципліни – формування фундаментальних базових знань з традиційної екології та неоекології і здатності оцінювати сучасний екологічний стан та уміння прийняття управлінських рішень щодо охорони та захисту довкілля, раціонального природокористування.

В основу вивчення дисципліни покладено удосконалений механізм набуття знань, який здійснюється в аудиторному та позааудиторному режимі навчальної та наукової діяльності. Оцінювання за рівнями та критеріями знань здійснюється шляхом урахування засвоєних навчальних елементів.

Наукова, аудиторна та позааудиторна складова дисципліни

Дослідження поняття „екологія”, визначених різними авторами у різні роки слід за Е. Геккелем (М.І. Будико, Ю.А. Ізраель, В.М. Федоров, М.Ф. Реймерс, В.В. Дежкин, Ю. Одум, Ф. Рамад, Б. Небел, В.П. Кучерявий, Г.О. Білявський, Ю.А. Злобін, В.Ю. Некос та ін.). Аналіз поняття „екологія” з визначенням якісних та кількісних характеристик: наявність ключових слів, суджень, суттєвої ознаки Систематизація досліджень. Створення таблиці систематизованих даних. Дослідження змісту понять традиційної екології.

Дослідження змісту понять комплексу сучасних екологічних наук.

Здійснення аналізу відмінності у визначенні об’єкту та предмету вивчення у науках екологічного спрямування відповідно різним вимогам щодо визначення безпосередньо об’єкту та предмету.

Виконання творчих індивідуальних завдань за визначеними темами з використанням різноманітних наукових видань, підручників, довідників, енциклопедичних та картографічних видань.

1.2 Кваліфікаційні вимоги до знань та умінь майбутніх

фахівців-екологів (знання, уміння)

       В результаті вивчення навчальної дисципліни „Загальна екологія” у майбутнього фахівця-еколога повинні бути сформовані наступні знання та уміння: 1) розуміння мети, задач вивчення навчальної дисципліни, знання програми дисципліни і вимоги до її засвоєння; 2) об’єкт, предмет, методи вивчення традиційної екології; 3) еволюція поняття “екологія”; 4) понятійно-термінологічний апарат традиційної екології (аутекологія, демекологія, синекологія і т.п.); 5) глобальні екологічні проблеми; 6) різноманітність біогеохімічних кругообігів, їх роль, механізм; 7) роль фотосинтезу і хемосинтезу у БС; 8) екологічні умови, фактори, ресурси; 9) визначення та роль середовища мешкання; 10) поняття про лімітуючий фактор; 11) екологічна ніша; 12) різниця між популяційними та екосистемними підходами; 13) форми взаємодії організмів; 14) основні властивості екосистем (ЕС), структура ЕС, потік енергії у ЕС, динаміка ЕС і т.п.; 15) предмет сучасної екології (неоекологія); 16) основні закони, правила, принципи сучасної екології; 17) методологічні основи сучасної екології; 18) причини і наслідки забруднення довкілля; 19) класифікація забруднень довкілля; 20) фактори забруднення атмосферного повітря; 21) фактори забруднення природних вод; 22) фактори забруднення педосфери та геологічного середовища.

СТИСЛА ХАРАКТЕРИСТИКА

ОСНОВНИХ НАВЧАЛЬНИХ ЕЛЕМЕНТІВ

Екологія як міждисциплінарна наука

Слово “екологія” утворено від грецьких “oikos” - дім, житло, місцеперебування і “logos” - вчення, наука. Ернст Геккель, який ввів цей термін в 1866 р., під екологією розумів суму знань про взаємовідношення тварини з навколишнім середовищем (НС), передусім - живими організмами, з якими вона контактує. Екологія йде своїми коріннями в біологію, але вона вже вийшла з цих рамок, оформившись в принципово нову інтегральну дисципліну, яка пов'язує фізичні і біологічні явища і створює міст між природними і суспільними науками [1].

    Існує велика кількість сучасних визначень поняття “екологія”, які мають як багато загального, так і принципово відрізняються. Одні автори дотримуються первинного визначення Е. Геккеля (1866 р.), інші істотно розширили вміст традиційної екології (біоекології), аж до придання абсолютно іншого значення самій науковій дисципліні. Формується сучасна екологія – „неоекологія” - зі своїм об'єктом дослідження, методами, понятійно-термінологічним апаратом і структурою [2]. Кожний структурний підрозділ сучасної екології є цілком самостійною науковою дисципліною, що складає разом з іншими вельми складну, багатоаспектну, міждисциплінарну дисципліну.

Внаслідок невизначеності поняття „екологія” поки немає єдиного уявлення про структурні підрозділи цієї дисципліни. Сьогодні налічується близько 50 розгалужень сучасної екології. За М.Ф. Реймерсом [3], екологію за розмірами об'єктів вивчення поділяють на аутекологію або факторіальну екологію (організм і його середовище), популяційну екологію або демекологію (популяція і її середовище), синекологію (угруповання і його середовище), ландшафтну екологію (великі геосистеми, географічні процеси за участю живої речовини і її середовища) та глобальну екологію або мегаекологію (учення про БС). По відношенню до предметів вивчення екологію поділяють на екологію мікроорганізмів, грибів, рослин, тварин, людини; сільськогосподарську, промислову (інженерну), загальну екологію (як теоретичну узагальнюючу дисципліну). За середовищем і компонентами розрізнюють екологію суші, водоймищ, морську, Крайньої Півночі, високогір’їв, хімічну (геохімічну, біогеохімічну) і т.д. За підходами до предмета виділяють аналітичну і динамічну екологію. З точки зору на фактор часу розглядають історичну і еволюційну екологію.

    Оскільки навколишнє середовище (НС) являє собою поєднання взаємопов'язаних природних, видозмінених природних, штучно створених і соціально-економічних компонентів [3], то аналіз екологічної ситуації в будь-якому регіоні повинен базуватися на такому багатоаспектному розумінні середовища мешкання живих організмів, включаючи людину. З позицій біоцентризму динаміка і сучасний стан біоценозів є основними показниками рівноважного стану ЕС, однак, в ЕС, що зазнають значних антропогенних навантажень, доводиться акцентувати увагу на зв'язках між станом НС і здоров'ям людини. Тому, якщо вийти з принципів антропоцентризму, то, як головний і інтегральний показник екологічної обстановки в тому або іншому регіоні, можна прийняти стан здоров'я народонаселення з подальшим визначенням патогенної ролі окремих природних і техногенних факторів.

Екологія найтісніше пов'язана з енвайронментологією - наукою про навколишнє середовище, його якість і охорону. Окрім того, екологія тісно пов’язана з природокористуванням - наукою про сукупність впливів людства на географічну оболонку Землі, що розглядається в комплексі (на відміну від галузевих понять водокористування, землекористування, лісокористування та ін.).

    Як відмічають Г.О. Білявський та ін. [4], сучасна екологія – це нова комплексна наука про виживання в довкіллі, завдання якої – пізнання законів розвитку й функціонування біосфери як цілісної системи під впливом природних і, головне, антропогенних факторів, а також визначення шляхів ефективного співіснування техносфери й біосфери.

Об’єкти досліджень науки про довкілля або її галузевих підрозділів - це екосистеми планети та їхні елементи (залежно від рівня досліджень).

Головний предмет досліджень нової екології - взаємозв’язки (їхні особливості й розвиток) живих організмів, їхніх груп різних рангів, живих і неживих компонентів ЕС, а також характер впливу природних і антропогенних факторів на функціонування ЕС і БС в цілому.

Основні завдання екології ХХІ століття: 1) вивчення загального стану сучасної біосфери, умов його формування та причин змін під впливом природних і антропогенних факторів; 2) прогнозування динаміки стану біосфери в часі і просторі; 3) розробка з урахуванням основних екологічних законів шляхів гармонізації взаємовідносин людського суспільства й Природи, збереження здатності БС до самоочищення, саморегулювання й самовідновлення.

Сучасні екологічні дослідження мають стати науковою базою для розробки стратегії й тактики поведінки людства у ХХІ ст.

     Екологічні дослідження вимагають систематичного дотримання 4-х послідовних етапів [5]: 1) спостереження; 2) формулювання на основі спостережень теорії про закономірність досліджуваного явища; 3) перевірка теорії наступними спостереженнями й експериментами; 4) спостереження за тим, чи правдиві передбачення, основані на цій теорі.

Методологічною основою екології є системний підхід. Системний підхід - це методологічний напрям в науці, основна мета якого зводиться до розробки методів досліджень і конструювання складно організованих об’єктів – систем різних типів і класів. Система – це сукупність елементів, які находяться в відношеннях і зв’язках між собою і утворюючих цілісну єдність (наприклад, угруповання дерев (гай) – надсистема, дерево – система, лист – підсистема). Ідеальне вивчення тричленної ієрархії: системи, підсистеми і над системи.

Емерджетність - наявність у системного цілого особливих властивостей, не притаманних його підсистемам і блокам, а також сумі елементів, які не об'єднані системоутвворюючими зв'язками. Виходячи з принципу емерджентності для вивчення цілого не обов’язково знати всі його компоненти. Такий метод вивчення системи (система уявляється „чорним ящиком”) називають холістичним. „Чорний ящик” – означає, що невідомі внутрішні закономірності; відомо тільки, що на „вході” і „виході”, або це дозволяє вносити змінення у систему, а значить і управляти системою. „Білий ящик»” - це система, яка складається із певних компонентів, зв’язаних певним чином і перетворюючих сигнали по певним алгоритмам і законам. Крім того, часто застосовують і редукційний метод, тобто аналіз частини цілого.

Як вважає Ю. Одум [1], зміст сучасної екології краще усього визначати з концепції рівнів організації, які складають своєрідний „біологічний спектр”: біотичні компоненти (гени ® клітини ® органи ® організми ® популяції ® угруповання);абіотичні компоненти(речовини, енергія); функціональні системи(відповідно – генетична система ® клітинна система ® система органів ® система організмів ® популяційна система ® система угруповань, або ЕС).

Методи прогнозу в екології. В екології використовують три основні групи методів: 1) польові спостереження; 2) експериментальні дослідження в полі і лабораторних умовах; 3) моделювання. Техніка обробки інформації залежить від методики досліджень; частину інформації можна опрацьовувати безпосередньо на об’єкті досліджень, але основну – в камеральних умовах [5].

Методи прогнозу стану довкілля, які можна об’єднати в 3 основних методи: 1) експертної оцінки; 2) екстраполювання; 3) моделювання [6].