Экология и рациональное использование природных ресурсов

Экология

(от греческого: οἶκος, «дом»; -λογία, «изучение») представляет собой научное исследование отношений, возникающих между живыми организмами и окружающей их природной средой. Темы, представляющие интерес для экологов, включают в себя состав, распределение, количество (биомасса), число и изменяющееся состояние организмов внутри экосистем и между ними. Экосистемы состоят из динамически взаимодействующих частей, в том числе организмов, сообществ, которые они составляют, и неживых компонентов среды их обитания. Процессы в экосистемах, такие как первичная продукция, почвообразование, круговорот питательных веществ, а также различная активность по созданию ниш, регулируют поток энергии и вещества в окружающей среде. Эти процессы поддерживаются наличием в них биоразнообразия. Биоразнообразие означает множество видов в экосистемах, генетические вариации, которые они содержат, и процессы, которые функционально обогащаются за счет разнообразия экологических взаимодействий.

Экология является междисциплинарной отраслью, которая включает биологию и науку о Земле. Слово «экология» («Ökologie») было придумано в 1866 году немецким ученым Эрнстом Геккелем (1834-1919). Древнегреческие философы, такие как Гиппократ и Аристотель, заложили основы экологии в своих исследованиях природной истории. Современная экология превратилась в более строгую науку в конце 19 века. Эволюционные концепции по адаптации и природному отбору стали краеугольным камнем современной экологической теории. Экология не является синонимом окружающей среды, охраны окружающей среды, природной истории или науки об окружающей среде. Она тесно связана с эволюционной биологией, генетикой и этологией. Понимание того, как биологическое разнообразие влияет на экологическую функцию, является важной областью внимания экологических исследований. Экологи пытаются объяснить:

• Жизненные процессы и приспособление
• Распределение и численность организмов
• Движение материалов и энергии через живые сообщества
• Сукцессии развития экосистем
• Обилие и распределение биологического разнообразия в контексте окружающей среды.

Экология также является наукой о человеке. Существует много вариантов практического применения экологии в биологии охраны природы, в управлении заболоченными территориями, в рациональном использовании природных ресурсов (агроэкология, сельское хозяйство, лесное хозяйство и агролесомелиорация, рыболовство), в градостроительстве (городская экология), для здоровья населения, экономики, фундаментальной и прикладной науки и социального взаимодействия людей (экология человека). Экосистемы поддерживают биофизические механизмы обратной связи, которые модулируют уровень метаболизма и эволюционной динамики между живыми (биотическими) и неживыми (абиотическими) компонентами планеты. Экосистемы поддерживают жизнеобеспечивающие функции и добычу природного капитала за счет регулирования континентального климата, глобальных биогеохимических циклов, фильтрации воды, почвы, продуктов питания, волокон, лекарств, борьбы с эрозией и многих других природных особенностей, имеющих научную, историческую или экономическую ценность.

По-настоящему междисциплинарной экологии человека, скорее всего, подойдут все три определения».

Этот термин был официально представлен в 1921 году, но многие социологи, географы, психологи и другие дисциплины были заинтересованы в человеческих отношениях с природными системами еще раньше, особенно в конце 19 века.

Экологические сложности человеческих существ видны в технологических преобразованиях планетарного биома, которые произошли в Антропоцене. Уникальное стечение обстоятельств вызвало необходимость новой объединяющей науки, которая связывает человеческие и природные системы и основывается, но выходит за рамки области социальной экологии. Экосистемы пронизывают человеческое общество посредством важных и всеохватывающих функций жизнеобеспечения, которые они поддерживают. В знак признания этих функций и неспособности традиционных экономических методов оценки увидеть значение экосистем, произошел всплеск интереса к социально-природному капиталу, который обеспечивает средства для установления цен и использования информации и материалов. Экосистемы производят, регулируют, поддерживают и снабжают критически необходимым и полезным для здоровья человека (когнитивного и физиологического), и они даже предоставляют информацию, словно живая библиотека дает возможности для науки и когнитивного развития детей, вовлеченных в сложность мира природы. Экосистемы важны для экологии человека, поскольку они являются основой фундамента мировой экономики, так как всякий товар и возможности для обмена, в конечном счете, проистекают из экосистем на Земле.

Экологическая реставрация и управление

Экология – это также наука о реставрации, восстановлении мест, разрушенных вмешательством человека, об управлении природными ресурсами, а также об оценке экологических последствий. Эдвард О. Уилсон предсказал в 1992 году, что 21-го век «будет эпохой реставрации в экологии». Экологическая наука процветала при промышленных инвестициях в восстановление экосистем и их процессов на заброшенных участках после разрушений. Управление природными ресурсами, в лесном хозяйстве, например, привлекает экологов по разработке, адаптации и реализации экосистемных методов планирования, эксплуатации и по восстановлению фазы землепользования. Экологическая наука используется в методах управления правильным сбором урожая, предупреждения болезней и пожаров, в управлении запасами рыболовства, для интеграции землепользования на охраняемых районах, а также для сохранения сложного геополитического ландшафта.

Отношения с окружающей средой

Окружающая среда экосистем включает в себя как физические параметры, так и биотические атрибуты. Они динамически взаимосвязаны и содержат ресурсы для организмов в любой период на протяжении всего их жизненного цикла. Подобно термину «экология», термин «окружающая среда» имеет различные концептуальные смыслы и совпадает с понятием «природа». Окружающая среда «… включает в себя физический мир, социальный мир человеческих отношений и построенный человеком искусственный мир». Физическая среда является внешней по отношению к уровню биологической организации, включая абиотические факторы, такие как температура, радиация, свет, химические процесс, климат и геология. Биотическая среда включает в себя гены, клетки, организмы, членов одного и того же вида (сородичей) и других видов, которые живут в одном ареале.

Различие между внешней и внутренней средой, однако, является абстрактным разделением жизни и окружающей среды на единицы или факты, которые неотделимы друг от друга в реальности. Существует взаимопроникновение причины и следствия окружающей природной среды и жизни. Законы термодинамики, например, применяются к экологии в силу ее физического состояния. Благодаря пониманию метаболических и термодинамических принципов можно проследить энергетические и материальные потоки, проходящие через экосистему. Таким образом, природоохранные и экологические отношения изучаются со ссылкой на концептуально управляемые и изолированные материальные части. Несмотря на то, что можно понимать эффективные компоненты окружающей среды через их причины, однако, они концептуально связаны вместе, как единое целое. Это известно как диалектический подход к экологии. Диалектический подход рассматривает части, но объединяет организм и окружающую среду в динамическом целом. Изменения в одном экологическом факторе или факторе окружающей среды может одновременно влиять на динамическое состояние всей экосистемы.

Нарушения и устойчивость

Экосистемы регулярно сталкиваются с природными экологическими изменениями и нарушениями во времени и географическом пространстве. Нарушением является любой процесс, который удаляет биомассу из сообщества, например пожар, наводнение, засуха или хищники. Нарушения происходят в совершенно разных диапазонах с точки зрения величины, а также расстояния и периодов времени, и являются как причиной, так и эффектом природных колебаний уровня смертности, скопления видов и плотности биомассы в рамках экологического сообщества. Эти нарушения создают места, где новые направления возникают из «лоскутного одеяла» природных экспериментов и возможностей. Экологическая устойчивость является краеугольным камнем теории управления экосистемами. Биоразнообразие видов обеспечивает устойчивость экосистем и действует как своего рода регенеративное страхование.

Метаболизм и ранняя атмосфера

Земля образовалась около 4,5 миллиардов лет назад. По мере того, как она охлаждалась, формировалась кора и океаны, ее атмосфера, в которой преобладал один лишь водород, превратилась в атмосферу, состоящую в основном из метана и аммиака. В течение следующего миллиарда лет, метаболическая активность жизни превратила в атмосферу в смесь диоксида углерода, азота и водяного пара. Эти газы изменились таким образом, что свет от солнца стал попадать на поверхность Земли, и парниковый эффект поглощал тепло в свою ловушку. Существовали неиспользованные источники свободной энергии в смеси уменьшающихся и окисляющихся газов, которые подготовили почву для развития примитивных экосистем, и, в свою очередь, атмосфера также эволюционировала.

На протяжении всей истории, земная атмосфера и биогеохимические циклы были в динамическом равновесии с планетарной экосистемой. История характеризуется периодами существенной трансформации, за которыми следуют миллионы лет стабильности. Эволюция ранних организмов, вероятно, анаэробные микробы метаногенов, начала процесс преобразования водорода в атмосферный метан (4H2 + CO2 → CH4 + 2H2O). Аноксигенный фотосинтез уменьшил концентрацию водорода и повышенную концентрацию метана в атмосфере путем преобразования сероводорода в воду или другие соединений серы (например, 2H2S + CO2 + HV → CH 2 O + H2O + 2S). Ранние формы брожения также повышали уровень концентрации метана в атмосфере. Переход на кислородно-доминирующую атмосферу (Великое Окисление) начинается не ранее, чем примерно 2,4-2,3 млрд. лет назад, но фотосинтетические процессы начались еще от 0,3 до 1 миллиарда лет до этого.

Радиация: тепло, температура и свет

Биологическая жизнь существует в определенном диапазоне температур. Тепло является одной из форм энергии, которая регулирует температуру. Тепло влияет на темпы роста, деятельности, поведения и первичной продукции. Температура во многом зависит от солнечной радиации. Широта и долгота и пространственное изменение температуры сильно влияет на климат и, следовательно, на распределение биоразнообразия и уровня первичной продукции в различных экосистемах или биомах по всей планете. Тепло и температура тесно связаны с метаболической активностью. Холоднокровные, например, имеют температуру тела, которая в значительной степени регулируется и зависит от температуры внешней среды. В отличие от них, теплокровные регулируют свою внутреннюю температуру тела, затрачивая метаболическую энергию.

Существует связь между светом, первичной продукцией и экологическим бюджетом энергии. Солнечный свет является основным фактором появления энергии в экосистемах планеты. Свет состоит из электромагнитной энергии с различной длиной волны. Лучистая энергия солнца генерирует тепло, излучает фотоны света, измеряемые как активная энергия в химических реакциях жизни, а также действует как катализатор генетической мутации. Растения, водоросли и некоторые бактерии поглощают свет и усваивают энергию посредством фотосинтеза. Организмы, способные усваивать энергию в процессе фотосинтеза или через неорганическую фиксацию H2S, являются автотрофами. Автотрофы – ответственные за первичную продукцию – усваивают световую энергию, которая метаболически хранится в виде потенциальной энергии в виде биохимических энтальпийных связей.

Физическая окружающая среда

Вода

Диффузия двуокиси углерода и кислорода происходит примерно в 10000 раз медленнее в воде, чем в воздухе. Когда почвы затоплены, они быстро теряют кислород, и становятся гипоксическими (среда с концентрацией O2 ниже 2 мг / л) и в конечном итоге полностью бескислородными, где анаэробные бактерии процветают среди корней. Вода также влияет на интенсивность и спектральный состав света, на то, как он отражается от поверхности воды и погруженных частиц. Водные растения обладают широким разнообразием морфологических и физиологических адаптаций, которые позволяют им выжить, конкурировать и проявлять разнообразие в этих средах. Например, их корни и стебли содержат большие воздушные пространства, которые регулируют эффективную транспортировку газов (например, СО2 и О2), используемых для дыхания и фотосинтеза. Растения соленых вод (галофиты) имеют дополнительные специализированные приспособления, такие как специально разработанные органы для избавления от соли и осмотическую регуляцию внутренней концентрации соли (NaCl), они могут жить в эстуариях, солоноватой или океанической среде. Анаэробные микроорганизмы почвы в водной среде используют нитраты, ионы марганца, ионы трехвалентного железа, сульфаты, углекислый газ и некоторые органические соединения; другие микроорганизмы являются факультативными анаэробами и используют кислород при дыхании, когда почва становится суше. Деятельность почвенных микроорганизмов и химический состав воды снижают окислительно-восстановительный потенциал воды. Углекислый газ, например, становится метаном (CH4) из-за метаногенных бактерий. Физиология рыб также специально предназначена для компенсации экологического уровня соли посредством осморегуляции. Их жабры образуют электрохимические градиенты, которые выделяют соли в соленой воде и поглощают в пресной воде.

Гравитация

Форма и энергия земли существенно подвержены гравитационным силам. По большому счету, распределение силы тяжести на Земле неравномерно и влияет на форму и движение тектонических плит, а также влияет на геоморфологические процессы, такие как горообразование и эрозия. Эти силы управляют многими геофизическими свойствами и распределением экологических биомов по всей Земле. В организменном масштабе, гравитационные силы обеспечивают направленные сигналы для роста растений и грибов (гравитропизм), ориентационные сигналы для миграции животных, а также влияют на биомеханику и размер животных. Экологические черты, такие как распределение биомассы деревьев во время роста, подвержены механическим ошибкам, так как гравитационные силы влияют на положение и структуру ветвей и листьев. Сердечнососудистая система животных функционально адаптирована для преодоления давления и гравитационных сил, которые меняются в зависимости от особенностей организмов (например, от высоты, размера, формы), их поведения (например, плавание, бег, полет) и занимаемой среды обитания (например, вода, жаркие пустыни, холодные тундры).

Давление

Климатическое и осмотическое давление налагает физиологические ограничения на организмы, особенно на те, которые летают и дышат на больших высотах, или погружаются в океанские глубины. Эти ограничения влияют на вертикальные границы экосистем в биосфере, поскольку организмы являются физиологически чувствительными и адаптированы к атмосферным и осмотическим различиям давления. Например, уровень кислорода уменьшается с уменьшением давления, и это является сдерживающим фактором для жизни на больших высотах. Водный транспорт растений является еще одним важным экофизиологическим параметром, на который влияет градиент осмотического давления. Давление воды в глубинах океанов требует, чтобы организмы приспосабливались к таким условиям. Например, ныряющие животные, такие как киты, дельфины и тюлени, специально адаптированы, чтобы справляться с изменением звука за счет различия давления воды. Различия между видами миксинов являются еще одним примером адаптации к глубоководному давлению посредством специализированно приспособленных белков.

Ветер и турбулентность

Турбулентные силы в воздухе и воде влияют на окружающую среду и распределение экосистем, их форму и динамику. В планетарном масштабе, экосистемы подвержены влиянию циркуляции глобальных ветров. Создаваемая энергия ветра и турбулентность может влиять на тепло, питательные и биохимические профили экосистем. Например, ветер, дующий над поверхностью озера, создает турбулентность, перемешивает толщу воды и оказывает влияние на экологический профиль, создавая термически слоистые зоны, влияющие на расположение рыб, водорослей и других частей акватории. Скорость ветра и турбулентность также влияют на скорость испарения и затраты энергии растений и животных. Скорость ветра, температура и влажность могут изменяться по мере того, как ветер проходит через различные особенности земли и возвышенности. Например, западный ветер контактирует с прибрежными и внутренними горами западной части Северной Америки, и это приводит к появлению дождевых облаков на подветренной стороне горы. Воздух расширяется, и влага конденсируется, по мере того, как ветер увеличивает высоту, это называется орографическим подъемом и может вызвать осадки. Этот процесс окружающей среды производит пространственное разделение биоразнообразия, так как виды, приспособленные к влажным условиям, ограничены диапазоном прибрежных долин и не в состоянии пройти через засушливые экосистемы (например, виды бассейна Колумбии в западной части Северной Америки), чтобы смешаться со схожими видами, отделенными системой внутренних гор.

Огонь

Растения превращают углекислый газ в биомассу и выделяют кислород в атмосферу. Примерно 350 миллионов лет назад (в конце девонского периода) количество фотосинтеза привело к повышению концентрации атмосферного кислорода более 17%, что позволило происходить горению. Огонь высвобождает CO2 и преобразует топливо в золу и смолу. Огонь – это важный экологический параметр, который вызывает много вопросов, относящихся к его контролю и подавлению. Хотя вопрос о пожаре по отношении к экологии и растениям существовал в течение длительного времени, Чарльз Купер особенно обратил внимание на вопрос о лесных пожарах в отношении экологии леса и пожаротушения в 1960-х годах.

Коренные жители Северной Америки были одними из первых, кто влиял на пожары путем контроля их распространения возле своих домов и разжиганием костров, чтобы стимулировать производство травяной пищи и материалов для плетения. Пожар создает гетерогенный возраст экосистемы и структуру купола, а изменения питательных веществ в почве и структура купола открывает новые экологические ниши для заселения. Большинство экосистем адаптировано к природным циклам пожаров. Растения, например, имеют различные приспособления для борьбы с лесными пожарами. Некоторые виды (например, Pinus halepensis) могут прорастать, только после того, как их семена пережили пожар, или были подвержены некоторым соединениям дыма. Экологически вызванное прорастание семян называется серотинией. Пожары играют важную роль в сохранении и устойчивости природных экосистем.

Почвы

Почва представляет собой верхний живой слой минеральной и органической грязи, которая покрывает поверхность планеты. Она является главным организующим центром большинства функций экосистемы и имеет решающее значение для сельскохозяйственной науки и экологии. Разложение мертвого органического вещества (например, листьев на лесной подстилке) отражается в содержании минералов и питательных веществ в почве, которыми питаются растения. Вся почвенная экосистема планеты называется педосфера, где большая часть биомассы биологического разнообразия Земли организуется в трофические уровни. Беспозвоночные, которые питаются и перерабатывают большие листья, например, создают питание для мелких организмов в пищевой цепи. В совокупности эти организмы являются детритофагами, которые регулируют почвообразование. Корни деревьев, грибы, бактерии, черви, муравьи, жуки, многоножки, пауки, млекопитающие, птицы, рептилии, амфибии и другие менее знакомые существа – все они проделывают работу по созданию трофической жизни в почвенных экосистемах. Почвы образуют составные фенотипы, где неорганическая материя пронизывает физиологию целого сообщества. По мере того, как организмы питаются и мигрируют в почвах, они физически вытесняют материальные компоненты, это экологический процесс, называемый биотурбацией. Это вентилирует почву и стимулирует рост и производство гетеротрофов. Почвенные микроорганизмы влияют и дают обратную связь о трофической динамике экосистемы. Нельзя выделить ни одну ось причинности, отделяющую биологические системы в почве от геоморфологических систем. Палеоэкологические исследования почвы относят происхождение биотурбации ко времени докембрийского периода. Другие события, такие, как эволюция деревьев и колонизации земель в девонский период, сыграли важную роль в раннем развитии экологической трофики в почвах.

Биогеохимия и климат

Экологи изучают и оценивают питательные запасы, чтобы понять, как эти вещества регулируются, движутся и перерабатываются в окружающей среде. Эти исследования привели к пониманию, что существует обратная связь между глобальными экосистемами и физическими параметрами этой планеты, включая полезные ископаемые, почвы, рН, ионы, воду и атмосферные газы. Шесть основных элементов (водород, углерод, азот, кислород, сера и фосфор, H, C, N, O, S, Р) образуют состав всех биологических макромолекул и используются в геохимических процессах Земли. Начиная от мельчайших масштабов биологии, совокупный эффект миллиардов экологических процессов увеличивается и в конечном счете регулирует биохимические циклы Земли. Понимание отношений и циклов этих элементов и их экологических путей имеет значительное влияние на понимание глобальной биогеохимии.

Экология глобальных запасов углерода дает один пример взаимосвязи между биоразнообразием и биогеохимией. Считается, что океаны Земли удерживают 40000 гигатонн (Гт) углерода, что растительность и почвы удерживают 2070 Гт, а выбросы от сжигания ископаемого топлива составляют 6,3 Гт углерода в год. Существовала основная реструктуризация этих глобальных запасов углерода за время истории Земли, и эти запасы регулируются в большей степени экологией Земли. Например, во время вулканической дегазации начала-середины эоцена, окисление метана происходило на заболоченных территориях, а газы дна океанов повышали концентрацию атмосферного CO2 (углекислый газ) до уровня выше, чем 3500 частей на миллион.

В олигоцене, от 25 до 32 миллионов лет назад, произошла еще одна значительная перестройка глобального углеродного цикла, так как травы, осуществлявшие фотосинтез, расширили ареалы своего обитания. Этот новый путь фотосинтеза возник в ответ на падение концентрации CO2 в атмосфере до 550 частей на миллион. Относительная численность и распределение биоразнообразия меняет динамику отношений между организмами и окружающей их средой таким образом, что экосистемы могут быть как причиной, так и следствием изменения климата. Изменения экосистем планеты, вызванные человеком (например, нарушения, потеря биоразнообразия, сельское хозяйство), способствуют росту содержания в атмосфере парниковых газов. Трансформация глобального углеродного цикла в следующем столетии, по прогнозам, повысит планетарную температуру и приведет к более экстремальным колебаниям погоды, изменением распределения видов и увеличит темпы исчезновения видов. Влияние глобального потепления уже заметно в таянии ледников, ледяных горных вершин и повышении уровня моря. Следовательно, распределение видов меняется вдоль прибережных и континентальных районов, где миграция и размножение связаны с преобладающими изменениями в климате. Большие участки вечной мерзлоты также тают и создают новую мозаику из затопленных районов с повышенной скоростью разложения почвы, что повышает активность метана (СН4). Существует обеспокоенность по поводу увеличения концентрации метана в атмосфере в контексте глобального углеродного цикла, потому что метан является парниковым газом, который в 23 раза более эффективно поглощает длинноволновое излучение, чем CO2 в 100-летнем временном масштабе. Таким образом, существует связь между глобальным потеплением, разложением и дыханием почвы и тем, что заболоченная местность дает значительную обратную климатическую реакцию и глобально меняет биогеохимические циклы.

Рациональное использование природных ресурсов

История изучения экологии

Раннее начало

Экология имеет сложное происхождение в значительной степени благодаря своему междисциплинарному характеру. Древнегреческие философы, такие как Гиппократ и Аристотель, были одними из первых, кто записывал наблюдения по природной истории. Тем не менее, они рассматривают жизнь с точки зрения эссенциализма, где виды были представлены как статические неизменные вещи, в то время как сорта считались аберрациями идеализированного типа. Это контрастирует с современным пониманием экологической теории, когда сорта рассматриваются как реальные явления, представляющие интерес и имеющие определенную роль в происхождении адаптации путем природного отбора. Ранние концепции экологии, такие как баланс и регулирование в природе, можно отнести к Геродоту (умер 425 до н.э.), который описал один из самых ранних примеров мутуализма в своем наблюдении «природной стоматологии». Гигантские нильские крокодилы, отметил он, открывали рты, чтобы дать куликам безопасно вытаскивать пиявок, что давало питание куликам и гигиену полости рта крокодилам. Аристотель был одним из первых, кто имел влияние на философское развитие экологии. Он и его ученик Теофраст сделали обширные наблюдения о миграции растений и животных, биогеографии, физиологии, и их поведении, давая ранний аналог современной концепции экологической ниши.

Такие экологические понятия, как пищевые цепи, регулирование популяций и производительность были впервые разработаны в 1700-х годах, в опубликованных работах микроскописта Антони ван Левенгука (1632-1723) и ботаника Ричарда Брэдли (1688? -1732). Биогеограф Александр фон Гумбольдт (1769-1859) был пионером в экологическом мышлении и в числе первых заметил экологические градиенты, когда виды изменяют форму по градиенту окружающей среды, например, наклон формируется по росту в высоту. Гумбольдт черпал вдохновение у Исаака Ньютона, когда он разрабатывал разновидность «земной физики». Следуя Ньютону, он привнес научную точность измерений в природную историю и даже ссылался на понятия, которые являются основой современного экологического права о взаимоотношении вида и ареала. Природные историки, такие как Гумбольдт, Джеймс Хаттон и Жан-Батист Ламарк (среди прочих) заложили основы современной экологической науки. Термин «экология» (нем. Oekologie) имеет более позднее происхождение и впервые был введен немецким биологом Эрнстом Геккелем в его книге Generelle Morphologie der Organismen (1866). Геккель был зоологом, художником, писателем, а позднее и профессором сравнительной анатомии.

Мнения расходятся относительно того, кто был основателем современной экологической теории. Некоторые указывают на определение Геккеля, как на точку отсчета, другие говорят, что первым был Евгениус Варминг, написавший «Экология растений: Введение в изучение растительных сообществ» (1895), или же говорят о принципах Карла Линнея, о его экономике природы, которая появилась в начале 18 века. Линней основан раннюю отрасль экологии, которую он назвал экономикой природы. Его работы повлияли на Чарльза Дарвина, который использовал фразу Линнея об экономике или государстве природе в «Происхождении видов». Линней был первым, кто принял баланс в природе в качестве проверяемой гипотезы. Геккель, который восхищался работой Дарвина, определил экологию относительно экономики природы, что привело к некоторой путанице в том, являются ли экология и экономика природы синонимами.

От Аристотеля до Дарвина природный мир преимущественно рассматривался статическим и неизменным. До «Происхождения видов», мало кто признавал или понимал динамику и взаимоотношения между организмами, их адаптацию и окружающую среду. Исключение составляет издание 1789 года «Природной истории» Гилберта Уайта (1720-1793), которое, по мнению некоторых, является одним из самых ранних текстов по экологии. В то время как Чарльз Дарвин в основном известен своим трактатом об эволюции, он был также одним из основателей экологии почв, и он делал заметки о первом экологическом эксперименте в своем «Происхождении видов». Эволюционная теория изменилась таким образом, что исследователи подошли к экологическим наукам.

С 1900 года

Современная экология является молодой наукой, которая впервые привлекла существенное научное внимание к концу 19-го века (примерно в то же время, когда эволюционные исследования получили научный интерес). В начале 20-го века экология перешла от более описательной формы природной истории в более аналитический вид научной природной истории. Фредерик Клементс опубликовал первую американскую книгу по экологии в 1905 году, и она представляла идею о том, что растительные сообщества – это суперорганизм. Эта публикация вызвала дебаты между сторонниками экологического холизма и индивидуализма, которые продлились до 1970 года. Концепция Клементса о суперорганизме предполагает, что экосистемы прогрессируют путем регулярных и определенных этапов развития сукцессии, аналогичных стадиям развития организма. Парадигма Клементса была оспорена Генри Глисоном, который заявил, что экологические сообщества развиваются благодаря уникальным и случайным связям индивидуальных организмов. Этот сдвиг восприятия переместил фокус интереса обратно к истории жизни отдельных организмов и тому, как это связано с развитием связей между сообществами.

Теория суперорганизма Клементса представляла собой слишком широкое применение идеалистической формы холизма. Термин «холизм» был придуман в 1926 году Яном Смэтсом, южноафриканской исторической фигурой, который был вдохновлен концепцией суперорганизма Клементса. Примерно в то же время, Чарльз Элтон стал пионером концепции пищевых цепей в своей классической книге «Экология животных». Элтон определил экологические отношения, используя понятия пищевых цепей, пищевых циклов и размера пищи, а также описал численные отношения между различными функциональными группами и их относительным изобилием. «Пищевой цикл» Элтона был заменен «пищевой сетью» в последующих экологических текстах. Альфред Лотка привнес в экологию много теоретических концепций применения принципов термодинамики. В 1942 году Раймонд Линдеман написал примечательный труд о трофической динамике экологии, который был опубликован посмертно, так как изначально был отвергнут из-за его теоретического акцента. Трофическая динамика стала основой большей части работ, говорящих о потоке энергии и вещества через экосистемы. Роберт Макартур развил математическую теорию, прогнозы и тесты по экологии в 1950 году, которые вдохновили возрождающуюся школу теоретиков математической экологии. Экология также развивалась за счет вклада других стран, в том числе России и Японии. Владимир Вернадский разработал концепцию биосферы, а японец Кинджи Иманиши – концепции гармонии в природе и сегрегации ареалов в 1950 году. Научное признание вклада в экологию неанглоязычных культур затруднено из-за языковых барьеров и необходимости перевода.

Экология привлекла популярное и научное внимание в течение экологического движения 1960-1970-х годов. Существуют сильные исторические и научные связи между экологией и контролем и защитой окружающей среды. Историческое внимание и поэтическое описание защиты дикой природы, сделанное известными экологами истории биологии и охраны природы, такими как Альдо Леопольд и Артур Тэнсли, были далеки от городских центров, где находится концентрация загрязнения и деградации окружающей среды. Паламар (2008) отмечает, что женщины в начале 1900-х годов боролись за городскую экологию, здоровье и окружающую среду, и это привело к изменениям в экологическом законодательстве. Эти женщины были предшественниками более популярных экологических движений, возникших после 1950 года. В 1962 году книга морского биолога и эколога Рейчел Карсон «Безмолвная весна» способствовала мобилизации экологического движения, привлекая внимание общественности к пестицидам, таким как ДДТ и их бионакоплению в окружающей среде. Карсон использовала экологическую науку, чтобы связать влияние используемых токсинов на окружающую среду и на здоровье человека и экосистемы. С тех пор экологи действуют, чтобы преодолеть деградацию экосистем планеты при помощи экологической политики, права, восстановления и рационального использования природных ресурсов.

Вопрос-ответ

Что такое рациональное использование природных ресурсов?

Рациональное природопользование – система природопользования, при которой: – достаточно полно используются добываемые природные ресурсы и соответственно уменьшается количество потребляемых ресурсов, – обеспечивается восстановление возобновимых природных ресурсов, – полно и многократно используются отходы производства.

Какие экологические проблемы связаны с использованием природных ресурсов?

Стремительно ухудшается генофонд. Вырубка леса. Загрязнение атмосферы не обошло стороной ни одну страну. Загрязнение почвы происходит регулярно путем утилизации в земле отходов. Загрязнение воды. Истощение полезных ископаемых. Разрушение озонового слоя.

В чем заключается рациональное использование ресурсов?

Рациональное использованием невозобновляемых природных ресурсов – это максимально полное их использование и/или извлечение, экономное расходование с наименьшими потерями при существующем уровне развития техники и технологии и при таком объеме негативного воздействия, который окружающая среда способна самостоятельно

Что такое экология и природопользование?

Специальность “Экология и природопользование” Эта область обучения охватывает вопросы сохранения биоразнообразия, управления экосистемами, экологического мониторинга и реабилитации нарушенных территорий.

Советы

СОВЕТ №1

Изучайте и внедряйте принципы устойчивого потребления. Это включает в себя выбор продуктов с минимальным воздействием на окружающую среду, таких как органические и местные продукты, а также сокращение потребления ресурсов, например, воды и энергии.

СОВЕТ №2

Старайтесь минимизировать количество отходов. Используйте многоразовые сумки, бутылки и контейнеры, а также сортируйте мусор для переработки. Это поможет снизить нагрузку на свалки и уменьшить загрязнение окружающей среды.

СОВЕТ №3

Поддерживайте экологические инициативы и проекты в вашем сообществе. Участвуйте в акциях по озеленению, очистке водоемов и других мероприятиях, направленных на защиту природы. Это не только полезно для экологии, но и способствует сплочению сообщества.

СОВЕТ №4

Обучайте себя и окружающих важности рационального использования природных ресурсов. Делитесь знаниями о том, как каждый из нас может внести свой вклад в защиту экологии, и вдохновляйте других на экологически ответственные действия.