Учебно-методический комплекс дисциплины «Экологические биотехнологии» для специальности 5В060800 — «Экология» (стр. 1 )

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ имени ШАКАРИМА г. СЕМЕЙ
Документ СМК 3 уровня	УМКД	УМКД 042-18-25.1.95/ 03-2014
УМКД Учебно-методические материалы по  дисциплине «Экологические биотехнологии»	Редакция № 1 от 01.01.2001 г.

УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКИЙ КОМПЛЕКС

ДИСЦИПЛИНЫ

«ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ БИОТЕХНОЛОГИИ»

для специальности 5В060800 – «Экология»

УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКИЕ МАТЕРИАЛЫ

Семей

2014

УМКД 042-18-25.1.95/03-2014

Ред. № 1 от  18.09.2013 г.

Страница 2 из 119

1	Глоссарий
2	Лекции
3	Практические занятия
4	Самостоятельная работа студента

2 Конспект лекций

Тема 1 Исторические факты развития экологической биотехнологии.

План лекции

Исторические факты развития экологической биотехнологии. Предмет и задачи экологической биотехнологии, ее значение в современном обществе. Биогеохимические циклы. Роль микроорганизмов в кругообороте веществ. Схемы кругооборота углерода, кислорода, азота и серы. Взаимосвязь микроорганизмов в естественных экосистемах – почвах и водоемах. Межвидовые отношения и взаимоотношения микроорганизм – растение. Синтрофизм

Оформление экологии как части биологической науки относится к середине XIX в. и связывается в первую очередь с именем Э. Геккеля (1834-1919). Однако истоки экологических знаний прослеживаются с древности. Еще в трактате Гиппократа «О воздухе, воде и местности» (около 390 г. до н. э.) содержатся сведения о влиянии условий окру­жающей среды на здоровье человека. Некоторые факты и трактовки экологической направленности встречаются в трудах Аристотеля ("О возникновении животных» ок. 340 г. до н. э.), а также в сочинениях Лук­реция (I в. до н. э.) и Плиния (I в. н. э.).

В Новое время среди предшественников Геккеля должны быть на­званы в первую очередь выдающиеся биологи (1707-1788), (1744-1829), А Гумбольдт (1769-1859) и, конеч­но же, Ч. Дарвин (1809-1882), все труды которого имели четкую эволюционно-экологическую направленность. Эти ученые накопили факты, заставившие рассматривать взаимоотношения организмов со средой обитания как особую и чрезвычайно важную область естествознания.

В России эти идеи разрабатывал (1814-1858), считаю­щийся основоположником отечественной экологии. Большой вклад в ее становление внесли биогеографические изыскания (181 5-1894), (1839-1888), (1827-1885), -Тяншанского (1827-1914), работы (1846-1903) по почвоведению, экологические исследо­вания зоолога (1868-1918).

В первой половине XX в. достигла расцвета биоэкология. Решающее значение имел переход от экологии отдельного организма - аутэкологии к изучению популяций и многовидовых природных сообществ растений и животных - синэкологии ибиоце-н о л о г и и. Основные достижения в этой области связаны с именами С. Форбса (1907), В. Шелфорда (1907), Ф. Клементса (1916), А. Тенсли (1920), Ч. Элтона (\9П), (1933), (1946).

Основы математической экологии были заложены работами А. Лотка (1925) и В. Вольтерра (1926). Заметный вклад в экологию вне­сен трудами (1946, 1950, 1969), АД. Слонима (1952, 1961, 1972) по эслериментальной экологии и экологической физио­логии; исследованиями (1959, 1977), Г. Одума и Ю. Одума (1957, 1972) по экологической энергетике. В развитии теоретической экологии существенную роль сыграли работы -Ресовского (1968) и (1972).

С середины столетия все большее значение приобретают исследо­вания в области биосферологии, начатые (1863-1945) еще в 20-х годах Одновременно общеэкологические подходы распро­страняются на экологию человека и факторы антропогенных воздействий. Ярко выступает зависимость экологического состояния различных стран и регионов планеты от развития экономики и структуры производства. Быстро растет дочерняя область экологии - наука об окружающей человека среде с ее прикладными отраслями. Экология оказывается в центре острых обще­человеческих проблем. Это подтвердили в 60-х - начале 70-х годов иссле­дования по техногенному воздействию на земельные ресурсы, разработки по модели «ядерной зимы», труды по техногенным воздействиям на климат и по глобальной экологии. Боль­шую роль сыграли доклады Римского клуба - коллектива авторитетных спе­циалистов по системной динамике и глобальному моделированию (Дж. Форрестер, ДМедоуз, М. Месарович, Э. Пестель), а также представи­тельная Конференция ООН по окружающей среде и развитию в Стокгольме в 1972 г. Ученые указывали на угрожающие последствия неограниченного антропогенного воздействия на биосферу планеты и на тесную связь экологических, экономических и социальных проблем.

Внимание политических деятелей разных стран привлечено к эко­логическим проблемам благодаря работам Международного Инсти­тута Жизни и выступлениям ряда крупных ученых, в частности, вы­дающегося океанолога Ж.-И. Кусто, экономиста-эколога Мориса Стронга, премьер-министра Брундтланд, возглавившей Комиссию ООН по окружающей среде и развитию (МК. ОСР). Исключи­тельное значение имел доклад этой Комиссии «Наше общее будущее» (1987).

В 1992 г. Конференция ООН по окружающей среде и развитию в Рио-де-Жанейро выдвинула экологические проблемы человечества на первое место в «повестке дня» XXI века (см. гл. 8).

В СССР исследования этого направления сдерживались сокрытием ин­формации об экологическом состоянии страны. Только после Чернобыль­ской катастрофы и прорыва гласности появились важные обобщения, ка­сающиеся состояния природных ресурсов, техногенного загрязнения среды и здоровья населения страны. В резком подъеме экологического сознания и разработке перспективных программ большую роль сыграли исследования и выступления видных российских ученых - , К. СЛосева, ­сеева, П. ГОлдака, , .

У экологии есть множество определений. Чаще всего она определяется как наука о взаимоотношениях живых организмов и среды их обитания. Термин «экология» (от греч. eco — жилище, обитель, дом и logos— слово, учение) ввел в научный обиход выдающийся немецкий биолог Эрнст Геккель (1866).

В его трактовке экология — «это познание экономики природы, одновременное исследование всех взаимоотно­шений живого с органическими и неорганическими ком­понентами среды». Запомним выражение «экономика при­роды», оно важно для понимания количественных сторон экологии и ее связи с экономикой человека.

После Геккеля в понятие экологии вносились различ­ные смысловые оттенки, которые расширяли или сужали предмет этой области знания.

Постепенно экологические закономерности стали от­носить к совокупностям организмов — популяциям, ви­дам, многовидовым сообществам, наконец, к живой при­роде в целом. Экология приобрела статус науки об орга­низации и функционировании надорганизменных биологиче­ских систем всех уровней.

В последние десятилетия, когда угроза глобального экологического кризиса коснулась самого человека, про­изошло быстрое расширение экологии. Вобрав в себя проблемы окружающей среды, она не только использует достижения других разделов биологии, но и вторгается в смежные с биологией дисциплины — в науки о Зем­ле, в физику и химию, в различные инженерные от­расли, предъявляет новые требования к информатике и вычислительной технике, находит приложения за пределами есте­ственных наук - в экономике, политике, социологии, этике. Эко­логия становится гипернаукой. Этот процесс проникновения идей и проблем экологии в другие области знания получил название эко­логизации.

Эрнест Геккель (1834-1919) - немец­кий естествоиспытатель, последователь Ч. Дарвина.

В 1866 г. сформулировал в виде биоге­нетического закона установленную еще Дарвином взаимозависимость между ин­дивидуальным развитием особи (онтогене­зом) и развитием ее предков (филогене­зом). Наиболее известные труды: Общая морфология организмов (1866), Антропогения или История развития человека (1874), Мировые загадки (1899) и Чудеса жизни (1904).

В 1866 г. впервые ввел термин «экс логия» в научный обиход, дал следующее определение экологии,-

Это познание экономики природы, одновременное исследование всех взаимоотношений живого с органическими и неорганическими ком­понентами среды, включая непременно неантагонистические и антагони­стические взаимоотношения животных и растений, контактирующих друг с другом. Одним словом, экология - это наука, изучающая все сложные взаимосвязи и взаимотношения в природе, рассматриваемые Дарвином как условия борьбы за существование

Экологизация отвечает потребности общества в объединении науки и практики для предотвращения экологической катастрофы. Обращение разных наук к проблемам экологии и окружающей че­ловека среды содержит постановку и решение многих практических задач. Экологизация отражает также важную тенденцию совре­менной науки: переход многих ее отраслей к отказу от дальней­шей дифференциации («мир един», «природа не знает факульте­тов») и поискам синтеза, в том числе между естественными и гу­манитарными науками. Экология превратилась из частного разде­ла биологии, знакомого узкому кругу специалистов, в обширный и еще окончательно не сформировавшийся комплекс фундамен­тальных и прикладных дисциплин, который (1992) назвал мегаэкологией, т. е. «большой экологией».

2. С момента своего зарождения человеческое общество в процессе хозяйственной деятельности нарушало равновесие в природе: уничтожало крупных животных, выжигало леса для охоты, пастбищ, земледелия, а также загрязняло почвы и водоемы в местах поселения и пр. Поэтому перед ним всегда стояла проблема окружающей среды. В результате промышленной, сельскохозяйственной и бытовой деятельности человека возникают различные изменения состояния и свойств окружающей среды, в том числе очень неблагоприятные. С развитием и интенсификацией промышленной и сельскохозяйственной деятельности в ХХ веке стали ощущаться пределы естественной продуктивности биосферы, – истощаются природные ресурсы, источники энергии, все более ощущается дефицит пищи, чистой воды и воздуха. Загрязнение окружающей среды во многих регионах достигло критического предела. Во многом все эти проблемы порождены научно-техническим прогрессом общества и должны решаться также с использованием новейших достижений.