Почему экологию относят к системным наукам кратко

Обновлено: 03.07.2024

Основными свойствами экосистем являются:способность осуществлять круговорот веществ, противостояние внешним воздействиям, производство биологической продукции.

Обычно выделяют: микроэкосистемы (например, небольшой водоем), которые существуют, пока в них присутствуют живые организмы, способные осуществлять круговорот веществ; мезоэкосистемы (например, река); макроэкосистемы (например, океан) а также глобальную экосистему – биосферу

Более крупные экосистемы при этом включают в себя экосистемы меньшего ранга.

Системность экологии состоит в том, что эта наука изучает системы, их звенья и члены, находящиеся в тесной взаимозависимости и взаимосвязи. Поэтому необходимо учитывать множество факторов при рассмотрении различных экологических явлений и при планировании каких-либо вмешательств в экосистемы.

Различают три типа систем.

1. Изолированные, не обменивающиеся с соседними веществом и энергией.

2. Закрытые, которые обмениваются с соседними энергией, но не веществом.

3. Открытые, обменивающиеся с соседними веществом и энергией. Большинство природных (экологических) систем относится к открытым.

Функционирование систем невозможно без связей. Их делят на прямые и обратные. Прямая – связь, при которой один элемент действует на другой без ответной реакции (действие древесного яруса леса на выросшее под его кроной травянистое растение). Обратная – связь, где один элемент отвечает на действие другого.

Данный текст является ознакомительным фрагментом.

Продолжение на ЛитРес

В чем состоят основные законы экологии?

ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ И ТЕРМИНЫ РУССКОЙ ДОКТРИНЫ

ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ И ТЕРМИНЫ РУССКОЙ ДОКТРИНЫ Автократия (единоначалие) – в Русской доктрине элемент триады государственного устройства, третий, наряду с демократией и аристократией, принцип гармоничного правления. Глава Государства (монарх, президент, правитель и т.д.),

5. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ политологии

5. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ политологии Политика – область взаимоотношений между социальными общностями по осуществлению совместных интересов с помощью разнообразных средств, основным из которых является политическая власть. К элементам политики относятся: политические

6.2. Термины и понятия, используемые в Excel

6.2. Термины и понятия, используемые в Excel Табличный редактор Excel является более сложным программным продуктом, нежели текстовый редактор Word. В определяющей степени это обусловлено тем, что Excel предусматривает выполнение расчетных функций, более того – он разработан

Основные понятия

Основные понятия Что такое Интернет Сначала давайте разберемся, что же такое Интернет. Первое, что вы должны запомнить: Интернет — Всемирная (Глобальная) компьютерная сеть. А что собой представляет компьютерная сеть? Самый простой способ создания сети — взять два

1. Основные понятия, термины и определения

1. Основные понятия, термины и определения 1.1. Определения основных понятий Ненормальные режимы обычно связаны с относительно небольшими отклонениями величин напряжения, тока и (или) частоты от допустимых значений [2]. К ненормальным режимам относят перегрузки,

12. Понятия и термины, применяемые в социальной и прикладной экологии

12. Понятия и термины, применяемые в социальной и прикладной экологии Социальная и прикладная экология изучает измененные человеком экосистемы (природно-антропогенные) или искусственно созданные объекты: агроценозы, поселения, города, производственные комплексы и т. д.

19. Основные понятия демографии (2)

Основные понятия

Основные понятия Прежде чем говорить о системе питания, нужно познакомиться с основными понятиями, которыми мы будем оперировать в дальнейшем. Давайте определим, что такое:• калорийность;• пищевая ценность;• микроэлементы;• макроэлементы;• гликемический

Основные термины

Основные термины и понятия

Системная экологиякак наука рассматривает экологические системы, элементы и компоненты которой находятся в тесной взаимосвязи и взаимозависимости.

Системная экология -совокупность принципов и концепций системного анализа применительно к экологии. С. э. как формализованный целостный подход стала самостоятельным разделом общей экологии в результате развития современных формальных математических методов, кибернетики, обработки данных на ЭВМ, информатики и т. д., а также формального упрощения сложных экосистем. Системная экология открывает реальный путь к решению проблем, связанных со средой обитания человека.

Основной упор системная экология делает на вопросы применения системного подхода (СП) и системного анализа (СА) в экологии; СП- как методологии исследования экосистем, а СА - как "инструментария" этого исследования

В самой природе науки лежит стремление к единству и синтезу знания. Изучение этого стремления, выявление особенностей этого процесса — одна из задач современных исследований в области теории научного знания. В современной науке и технике из-за их необычайной дифференцированности и насыщения информацией проблема концептуального синтеза приобретает особенно важное значение.

Весь окружающий нас мир имеет системную (нелинейную) природу. Поэтому составляющие его объекты, явления и процессы должны объективно отражать его реалии, т. е. быть также системными, нелинейными.

Системность мира представляется в виде объективно существующей иерархии различно организованных взаимодействующих систем.

Лекция 1. ОБЩАЯ ТЕОРИЯ СИСТЕМ И СИСТЕМНЫЙ ПОДХОД.

ОСНОВНЫЕ СВОЙСТВА И ПАРАМЕТРЫ СИСТЕМ.

Системная экология как наука

популяция - группа организмов, относящихся к одному или сходным видам и занимающих определенную территорию
экосистема, включающая биотическое сообщество (совокупность популяций на рассматриваемой территории) и среду обитания
биосфера - область распространения жизни на Земле.

Экосистема (ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ СИСТЕМА)сложная (по определению сложных систем Л. Берталанфи) самоорганизующаяся, саморегулирующаяся и саморазвивающаяся система. Основной характеристикой экосистемы является наличие относительно замкнутых, стабильных в пространстве и времени потоков вещества и энергии между биотической и абиотической частями экосистемы.
Существуют определенные экосистемы, их можно различить по типу появления. Они чаще всего естественного происхождения, но бывают и искусственно созданные. Естественная экосистема – созданная природой. К ней можно отнести леса, озера, моря и так далее. Искусственные экосистемы создает сам человек: различные огороды, сады, т. д.
-------------

В основе экологии лежит понятие о системе, так как главным объектом экологии является экологическая система. Но в данном подразделе речь пойдёт не только об экологических системах в традиционном понимании, сколько о системах вообще. Существуют некоторые общие принципы, позволяющие составить единую платформу для изучения технических, биологических и социальных систем.

Согласно общей теории систем под системой понимается некая мыслимая или реальная совокупность частей (элементов) со связями (взаимодействиями) между ними.

Свойства системы невозможно понять лишь на основании свойств её частей. Решающее значение при этом имеет именно связь или взаимодействие между частями системы. Изучая по отдельности некоторые формы грибов и водорослей, нельзя предсказать существование их симбиоза в виде лишайника. Отсюда вытекает универсальное свойство экосистем – их эмерджентность(англ. эмердженс – возникновение, появление нового), заключающееся в том, что свойства системы как целого не являются простой суммой свойств слагающих её частей или элементов. Например, одно дерево, как и редкий древостой, не составляет леса, поскольку не создаёт определённой среды (почвенной, гидрологической, метеорологической и т.д.) и свойственных лесу взаимосвязей различных звеньев, обусловливающих новое качество. Недоучёт эмерджентности может приводить к крупным просчётам при вмешательстве человека в жизнь экосистем или при конструировании систем для выполнения определённых целей. Например, сельскохозяйственные поля (агроценозы) имеют низкий коэффициент эмерджентности и поэтому характеризуются крайней низкой способностью саморегулирования и устойчивости. В них, вследствие бедности видового состава организмов, крайне незначительны взаимосвязи, велика вероятность интенсивного размножения отдельных нежелательных видов (сорняков, вредителей).

Экология как наука рассматривает системы, звенья и члены которых находятся в тесной взаимосвязи и взаимозависимости. Из этого вытекает необходимость учёта множества факторов при анализе экологических явлений и тем более при планировании любых вмешательств в экосистемы. Такой подход, в свою очередь, невозможен без комплексного метода изучения, оценки и решения тех или иных экологических задач. По этим же причинам очевидна тесная связь экологии с другими науками, сведениями из которых необходимо не только располагать, но и уметь их грамотно использовать. К таким наукам относятся: биология, география, почвоведение, гидрология, химия, физика и др. Важно также уметь пользоваться необходимой информацией из различных отраслей хозяйства и свойственных им технологических процессов.

Говоря о системных явлениях, важно познакомиться с видами систем и общими положениями теории систем. Обычно различают три вида систем: 1) изолированные, которые не обмениваются с соседними ни веществом, ни энергией; 2) закрытые, которые обмениваются с соседними энергией, но не веществом (например, космический корабль); 3) открытые, которые обмениваются с соседними и веществом, и энергией. Практически все природные (экологические) системы относятся к типу открытых.

Системы, между внутренними элементами которых и элементами среды осуществляются переносы вещества, энергии и информации, носят название динамических систем. Любая живая система – от вируса до биосферы – представляет собой открытую динамическую систему.

Существование систем немыслимо безсвязей.Последние делят на прямые и обратные.Прямой называют такую связь, при которой один элемент(А) действует на другой(В) без ответной реакции. Примером такой связи может быть действие древесного яруса леса на случайно выросшее под его пологом травянистое растение или действие солнца на земные процессы. При обратной связи элемент В отвечает на действие элемента А . Обратные связи бывают положительными и отрицательными. И те и другие играют существенную роль в экологических процессах и явлениях.

Положительная обратная связь ведет к усилению процесса в одном направлении . Пример ее - заболачивание территории, например, после вырубки леса. Снятие лесного полога и уплотнение почвы обычно ведет к накоплению воды на поверхности. Это, в свою очередь, дает возможность поселяться здесь растениям - влагонакопителям, например сфагновым мхам, содержание воды в которых в 25-30 раз превышает вес их тела. Процесс начинает действовать в одном направлении: увеличение увлажнения - обеднение кислородом – замедление разложения растительных остатков - накопление торфа - дальнейшее усиление заболачивания.

Положительные обратные связи не способствуют регулированию, а вызывают дестабилизацию систем, приведя их либо к угнетению и гибели, либо к ускорению роста, за которым, как правило, следуют срыв и разрушение. Например, в любом растительном сообществе плодородие почвы, урожай растений, количество отмерших растительных остатков и образовавшегося гумуса составляет контур обратных положительных связей. Такая система находится в неустойчивом равновесии, т. к. потеря почвы и элементов питания в результате эрозии или изъятия части урожая без возмещения выноса питательных веществ дает толчок к снижению плодородия почв и продуктивности растений. С этим явлением столкнулись наши предки в эпоху подсечно-огневого земледелия, когда в результате изъятия продукции без возмещения выноса резко снижалось плодородие почв, что вынуждало людей оставлять одни участки и осваивать новые.

Отрицательная обратная связь действует таким образом, что в ответ на усиление действия элемента А увеличивается противоположная по направлению сила действия элемента В. Такая связь позволяет сохранять систему в состоянии устойчивого динамического равновесия. Это наиболее распространенный и важный вид связей в природных системах. На принципе отрицательной обратной связи базируются все механизмы физиологических функций в любом организме и поддержание постоянства внутренней среды и внутренних взаимосвязей любой саморегулирующейся системы, а следовательно, устойчивость и стабильность экосистем. Пример такой связи – взаимоотношение между хищником и его жертвой. Увеличение численности жертв как кормового ресурса, например полевых мышей для лис, создаёт условия для размножения и увеличения численности последних. Они в свою очередь, начинают более интенсивно уничтожать жертву и снижают её численность. В целом, численность хищника и жертвы синхронно колеблется в определённых границах. Второй пример. В истории биосферы имели место явления локального увеличения содержания углекислого газа в атмосфере, например, при извержении вулканов. За этим следовало повышение интенсивности фотосинтеза и связывание углекислоты в органическом веществе, а также более интенсивное поглощение её океаном. Третий пример. В природе закономерны периодические повышения уровней почвенно-грунтовых вод. За этим следует увеличение их контакта с корневыми системами растений, повышение расходования на испарение растительностью (транспирацию) и возвращение уровней грунтовой воды в исходное состояние.

Одно из отрицательных проявлений деятельности человека в природе связано с нарушением этих связей, что может привести к разрушению экосистем или переходу их в другое состояние. Например, умеренное загрязнение водной среды органическими и биогенными (необходимыми для жизнедеятельности организмов) веществами обычно сопровождается интенсификацией деятельности организмов, потребляющих эти вещества, результатом чего является самоочищение водоёмов. Перегрузка же среды загрязняющими веществами на определённом этапе ведёт к угнетению или уничтожению организмов-санитаров, переводу установившихся обратных связей в прямые, переходу системы на другой уровень. В результате неизбежным становится прогрессирующее загрязнение, обеднение водной среды кислородом и превращение чистых озерных или текущих вод в системы болотного типа.

Видный американский эколог Б.Коммонер сделал удачную попытку обобщить системность экологии как науки в виде четырёх законов. Эти законы в основе своей не новы, но впервые сформулированы в образной простой форме. Их соблюдение – обязательное условие любой экологически обусловленной деятельности человека в природе.

Очевидно, что вышеприведенные законы не охватывают все стороны взаимодействия общества и природы. Тем не менее, будучи простыми по форме, но глубокими по содержанию, они закладывают основу нравственного отношения к природе.

Системная экология – это новое научное направление, возникшее в результате системного принципа изучения природных образований и ставшая самостоятельной отраслью экологии благодаря развитию теории систем и системного анализа. Основопо-ложником системной экологии считаются Дж.Хатчинсон, Р. Марнолеф, Ю.Одум. К.Уатт.

Реймерс определил системную экологию – теоретической. Федо-ров и Ильманов – матема-тическая экология. Одум – общая (комплексная) экология.

По своим целям и задачам системная экология наиболее близка к теоретической, но теоретическая экология использу-ет только 1 компоненту систем-ного анализа – модель. В то время как системный анализ использует любые модели: образные, вербальные и т.д. В отличие от общей экологии, которая суммирует все имеющиеся достижения всех отраслей экологии. Системная экология выявляет наиболее общие закономерности экологических систем, интересуется, прежде всего, их общими системными параметрами и отличием этих систем от других. Как и всякая наука, системная экология имеет теоретический и прикладной аспект.

Теоретический аспект заключает-ся в поиске заключения и их объяснении, а прикладной – при-менение математически собран-ных знаний для решения проблем, связанных с окружающей средой, количественный анализ собран-ного материала, математическое моделирование, и компьютерная обработка информации.

Понятия, характеризующие свойства и функционирование систем. Структура систем.

Система- это совокупность взаи-модействующих между собой относительно элементарных структур или процессов, объеди-ненных в единое целое выполнением некоторой общей функции. Свойства:

-целостность- появление нового качества в объединении именно этого набора элементов;

-делимость- свойство быть пред-ставленным в 3 аспектах:как целое, как часть системы более высокого уровня, как объединение более мелких частей.

-разнообразие- наличие качест-венно различных эл-тов, несущих различные функции;

-иерархичность- упорядоченность эл-тов по степени важности;

-целенаправленность- возмож-ность управления системой путем изменения свойств одного элемента для изменения св-в других.

Функционирование- деят-ть сис-темы без смены цели.

Связь-передача в-ва, энергии,инф-и или их комбинаций от одного эл-та к другому;

Состояние- множество сущест-венных св-в, которыми система обладает в данный момент;

Поведение- спос-ть системы пере-ходить из одного состояния в др.

Устойчивость- спос-ть системы возвращаться в состояние равновесия.

Структура- устойчивые законо-мерные связи между элементами системы, отражающие их про-странственное и временное распо-ложение и хар-р взаимодействия.

(Это состав, строение, взаимосвязь эл-тов).

Структура несет больше инф-и, чем биомасса или поток энергии.

Биологические системы имеют сетевую стр-ру, когда один и тот же эл-т стр-ры входит в неск-ко подсистем более высокого уровня.

Системы, являющиеся основными изучаемыми объек-тами в экологии.

Структурная формула по Резенбергу. Обозначения: В – биогеоценоз; Pi –популяции; У – экотоп; S – ограниченное про-странство; Ph – область простран-ства в границах фитоценоза.

Сообщество - группа взаимодей-ствующих популяций, которые встречаются в одной и той же области S Структурная формула: ∩ Piє S

Сообщество является подсис-темой экосистемы, оно обладает такими же свойствами, как и составляющие его организмы и популяции, но имеет свои особен-ные свойства (разнообразие)

Экосистема – множество популяций биотического сооб-щества, составляющих изолиро-ванный фрагмент трофической сети вместе с замкнутыми цикла-ми биогенных элементов и компо-нентами неживой природы.Структурная формула: ( В∩Е) є S R

В отличие от сообщества экосистема обязательно включает в себя автотрофные элементы, в противном случае невозможно получения замкнутых биохимии-ческих циклах.

Биоценоз в отличие от сообщества не допускает нейтрализма.

Понятие экосистема имеет 2 трактовки:

В узком смысле (по Тенсли) – группа взаимодействующих популяций, в которых имеется режим саморегуляции (леса, пруды).

В широком смысле к экосистемам относят любые совокупности взаимодействующих популяций и среды их обитания ( эко-системы города, предприятия)

Границы экосистемы определяют-ся только целями исследований, т. е. экосистема безранговая сис-тема, она не имеет пространст-венных границ.

Биоценоз – экосистема по грани-цам совпадающая с фитоценозом.( В∩Е) єPh R

Фитоценоз – совокупность попу-ляций растений, которые связаны между собой и с условиями среды в границах однородного по эколо-гическим режимам участка терри-тории или акватории. Фитоценоз является главным энергетическим блоком, аккумулирующим сол-нечную энергию биоценоза.

Границы биогеоценоза по верти-кали определяется глубиной про-никновения подземных органов растений или микроорганизмов, а по горизонтали, границами входя-щих в него фитоценоза.

В своем развитии экосистема стремится к устойчивому состо-янию, сукцессионные процессы происходят до тех пор, пока не сформируется устойчивая экосис-тема, производящая максималь-ную биомассу на единицу энергетического потока.

Биоценоз считается устойчивым, если он существует в течение нес-кольких 10-летий. Сообщество, находящееся в равновесии с окружающей среды называется климаксным.

Читайте также: