009. Теоретическая экология
Теоретическая экология-это научная дисциплина, посвященная изучению экологических систем с использованием теоретических методов, таких как простые концептуальные модели, математические модели, вычислительное моделирование и расширенный анализ данных. Эффективные модели улучшают понимание природного мира, показывая, как динамика популяций видов часто основана на фундаментальных биологических условиях и процессах.
Теоретическая мысль к нашим дням почти иссякла, снизилось уважение к ней, положительная общественная реакция. Напор техники для непросвещенных как-то вдруг наткнулся на экологические ограничения. Произошло это очень зримо в 60-е гг. И хотя синдром безоглядной технизации все еще очень силен, постепенно глаза открываются, а ум проясняется. Многие постулаты недавнего прошлого оказываются неверными, опасными и даже гибельными. Вернее, опасным стало мышление «от сих до сих» в рамках чисто технической парадигмы. Это и обусловило экологический взрыв. Все и вся стало проверяться на оселке всеобщей экологии, или мегаэкологии (Реймерсовской экологии), как идеологии и науки выживания человечества.[ ...]
Теоретическая экология вскрывает общие закономерности организации жизни.[ ...]
Задачи теоретической экологии:
1. разработать стереотип устойчивости экосистемы;
2. изучение механизмов адаптации к среде;
3. регуляция численности популяций;
4. изучение биологического разнообразия и механизмов его поддержания;
5. исследование продуктивности процессов в экосистеме;
6. исследование процессов, протекающих в биосфере, с целью поддержания ее устойчивости;
7. моделирование состояния биосферы и экосистем с учетом глобальных биосферных процессов.
Задачи прикладной экологии:
1). прогнозирование и оценка возможности отрицательных последствий для окружающей среды, проектирование и конструирование предприятий;
2). оптимизация инженерных, технологических и проектно-конструкторских решений, исходя из минимального ущерба окружающей среде;
3). улучшение качества окружающей среды;
4). сохранение, воспроизводство и рациональное использование природных ресурсов;
5). стратегическая задача – развитие теории взаимоотношения природы и общества на основе нового взгляда, рассматривающего человеческое общество как неотъемлемую часть биосферы.
010. БИОФИЗИЧЕСКАЯ ЭКОЛОГИЯ
Настоящий учебный курс даёт представление о биофизической экологии как о важном фундаментальном направлении в пространстве наук о Земле, жизни и ноосфере. Авторы распространяют биофизические подходы и методы, успешно зарекомендовавшие себя в изучении структуры и функций живой материи на молекулярном и клеточном уровне, на макроскопический уровень биогеосферы, включая новейшие представления о ее эволюции. В книге кратко изложены основные положения классической экологии, а также современные представления о биофизических механизмах функционирования живых систем и синергетического видения эволюции иерархически сопряженных биогеофизических и экосистем. Материалы издания охватывают широкий круг проблем, начиная от физико-химических основ происхождения жизни на Земле и заканчивая рассмотрением биофизических аспектов эволюции биосферы; при этом в работе системно объединяются подходы и достижения фундаментальных естественных наук в области теоретической экологии. Книга адресована широкому кругу специалистов, работающих в области биофизики, теоретической и прикладной экологии, природопользования, природоохранной деятельности, преподавателям, студентам и аспирантам естественнонаучных факультетов вузов, а также всем интересующимся вопросами фундаментальной экологии.
Цель курса - дать фундаментальные представления о взаимодействии живых организмов с физическими факторами внешней среды, обмене и превращении разных видов энергии, массообмене между средой и организмами, между средой и экосистемами. В основу курса положен принцип экспериментального и теоретического моделирования физических процессов в биологических системах. Целостность восприятия материала обеспечивается постоянным прописыванием связей конкретной темы с функционированием экосистем и биосферных исследований.
Содержание учебного курса "Биофизическая экология"
Введение.
1. Экология в системе наук. Теория систем. Синергетика. Самоорганизация. Активные среды.
2. Эволюция геобиосферы. Происхождение жизни. Коэволюция двух ветвей геобиосферы. Фотосинтез в эволюции геобиосферы. Микро- и макроэволюция биосферы. Концепции и модели. Модель эволюции биосферы как иерархической, распределенной активной среды. Закономерности и биофизические механизмы.
3. Эволюция Ноосферы. Структурно-функциональные связи. Условия формирования иерархии в структуре ноосферы. Глобальные круговороты вещества и энергии в геобиосфере. Условия и закономерности формирования потоков вещества в геобиосфере. Природно-антропогенные экосистемы. Роль агроценозов и урбоэкосистем в эволюции ноосферы. Экологические и цивилизационные кризисы.
4. Моделирование как универсальный инструмент синергетики. Математическое моделирование как отражение потоков в экосистемах. Базовые модели динамики экосистем. Модели пространственно-временной самоорганизации активных сред. Модель устойчивости урбоэкосистем как иерархии распределенных активных сред. Основные закономерности и критерии. Управление сложными социально-экологическими системами. Концепции и стратегии устойчивого развития ноосферы.
011. ФИЗИЧЕСКАЯ ЭКОЛОГИЯ
Все процессы в живой природе описываются различными науками, особенно одновременным использованием методик и положений нескольких наук одновременно, или то , что называется смешанными представлениями разных наук (имеется ввиду наук, обеспечивающих те или иные процессы развития природы). Так начали появляться новые разделы наук, которые в себе сочетают разные направления естественных наук. Например, сегодня существуют такие направления наук, как химическая физика и физическая химия; медицинская физика и физическая медицина. Особенно это характерно для сочетания достижений физики в развитии науки о среде обитания человека, об экологии.
Описание процессов влияния различных физических полей на живую природу, можно отнести к физической экологии, а использование методов физики в изучении процессов в природе – это можно отнести к экологической физике. Это сочетание скорее условно, так как переплетение принципов физики и физических методов исследований в природе достаточно тесное.
Физические факторы среды
Вибрации и шум. Малые механические колебания , возникающие в упругих телах или телах находящихся под воздействием переменного физического поля, называется вибрацией. К вибрациям, в первую очередь, следует отнести звук, который определяет звукосферу человека.
Воздействие вибраций на человека, на живой организм классифицируют: по способу передачи колебаний, по направлению действий вибраций; по временной характеристике вибрации.
Вибрации относятся к факторам, обладающим высокой биологической активности. Выраженность ответных реакций обуславливается в основном физическими характеристиками вибраций: силой энергетического воздействия и биомеханическими свойствами человеческого тела как сложной физиологической колебательной системы.
Шум - определяется как совокупность апериодических звуков различной интенсивности и частоты. Напомним, что окружающие человека шумы имеют разную интенсивность: разговорная речь – 50-60 Дб (децибел) ; автосирена – 100 Дб ; шум двигателя легкового автомобиля – 80Дб; громкая музыка – 70 Дб ; шум в обычной квартире – 30-40 Дб.
Физика вибраций и шума сегодня составляют основу звукосферы человека и являются наиболее актуальной в связи с использованием человеком, особенно детьми, молодежью, плееров и мобильных телефонов .
Электромагнитные поля неионизирующего излучения сегодня являются наиболее актуальным исправлением в экологии человека, если иметь в виду слабые и сверхслабые ЭМП современной бытовой техники и различных средств связи, включая мобильные телефоны, компьютеры, плееры и пр. Отметим здесь, что достаточно большой напряженности электрического поля, особенно при исследовании электростатических исследований могут наблюдаться явления ионизации среды.
Свет как экологический фактор имеет важнейшее значение потому, что является источником энергии для процессов фотосинтеза, т.е. участвует в образовании органических веществ из неорганических составляющих. Он играет большую и разнообразную роль в различных жизненных процессах у животных, что определяется его физическими свойствами.