Экология - это наука о взаимоотношениях живых существ между собой и с окружающей их природой, о структуре и функционировании надорганизменных систем.
Термин «экология» в 1866 г. ввел немецкий эволюционист Эрнст Геккель. Э. Геккель считал, что экология должна изучать различные формы борьбы за существование. В первичном значении, экология - это наука об отношениях организмов к окружающей среде (от греч. «oikos» - жилище, местопребывание, убежище).
Экология, как и любая наука, характеризуется наличием собственного объекта, предмета, задач и методов (объект - это часть окружающего мира, которая изучается данной наукой; предмет науки - это наиболее главные существенные стороны ее объекта).
Объектом экологии являются биологические системы надорганизменного уровня: популяции, сообщества, экосистемы (Ю. Одум, 1986).
Предметом экологии являются взаимоотношения организмов и надорганизменных систем с окружающих их органической и неорганической средой (Э. Геккель, 1870; Р. Уиттекер, 1980; Т. Фенчил, 1987).
Все организмы на Земле существуют в определенных условиях. Та часть природы, которая окружает живой организм и с которой он непосредственно взаимодействует, называется среда обитания. Отдельные свойства или элементы среды, воздействующие на организм, называются экологические факторы. Факторы, которые необходимы для существования определенного вида, называются факторами-ресурсами. Факторы, которые приводят к снижению численности вида (к егоэлиминации), называются элиминирующими факторами.
Различают три основные группы экологических факторов: абиотические, биотические и антропогенные.
Абиотические факторы
Общая характеристика действия экологических факторов
Любой организм должен быть определенным образом приспособлен к воздействию специфических экологических факторов. Разнообразные приспособления организмов называются адаптации. Благодаря разнообразию адаптаций возможно распределение выживаемости организмов в зависимости от интенсивности действия экологического фактора.
Значения экологического фактора, которые наиболее благоприятны для данного вида, называются оптимальными, или просто экологическим оптимумом. Те же значения фактора, которые неблагоприятны для данного вида, называютсяпессимальными, или просто экологическим пессимумом. Существует закон экологического оптимума, согласно которому выживаемость организмов достигает максимума при значениях данного экологического фактора, близких к его среднему значению.
В простейшем случае зависимость выживаемости от действия одного фактора описывается уравнениями нормального распределения, которым соответствуют колоколообразные кривые нормального распределения. Эти кривые иначе называются кривые толерантности, или кривые Шелфорда.
В качестве примера рассмотрим зависимость плотности (выживаемости) некоторой популяции растений от кислотности почвы.
Видно, что популяции данного вида растений достигают максимальной плотности при значениях рН, близких к 6,5 (слабокислые почвы). Значения рН приблизительно от 5,5 до 7,5 образуют для данного вида зону экологического оптимума, или зону нормальной жизнедеятельности. При уменьшении или повышении рН плотность популяции постепенно уменьшается. Значения рН меньше 5,5 и больше 7,5 образуют две зоны экологического пессимума, или зоны угнетения. Значения рН меньше 3,5 и больше 9,5 образуют зоны гибели, в которых организмы данного вида существовать не могут.
Экологическая ниша
Экологическая ниша - это совокупность всех связей вида со средой обитания, которые обеспечивают существование и воспроизведение особей данного вида в природе.
Термин экологическая ниша предложил в 1917 г. Дж. Гриннелл для характеристики пространственного распределения внутривидовых экологических группировок.
Первоначально понятие экологической ниши было близко к понятию местообитание. Но в 1927 г. Ч. Элтон определил экологическую нишу как положение вида в сообществе, подчеркнув особую важность трофических связей. Отечественный эколог Г. Ф. Гаузе расширил это определение: экологическая ниша - это место вида в экосистеме.
В 1984 г. С. Спурр и Б. Барнес выделили три компонента ниши: пространственный (где), временной (когда) и функциональный (как). В этой концепции ниши подчеркивается важность как пространственного, так временного компонента ниши, включающего ее сезонные и суточные изменения с учетом цирканных и циркадных биоритмов.
Часто используется образное определение экологической ниши: местообитание - это адрес вида, а экологическая ниша - его профессия (Ю. Одум).
В 1957-1965 гг. Дж. Хатчинсон определил экологическую нишу как часть экологического гиперпространства, в которой возможно существование и воспроизведение вида. В обычном физическом пространстве положение точки описывается с помощью ее проекции на три взаимно перпендикулярные координатные оси. При добавлении временной координатной оси образуется четырехмерное пространство-время, которое уже нельзя представить графически. Экологическое гиперпространство представляет собой n-мерное пространство, в котором координаты точек определяются проекциями на оси градаций множества экологических факторов: абиотических, биотических, антропогенных. Экологическое гиперпространство отличается от экологического спектра тем, что учитывает взаимодействие экологических факторов между собой в пространстве и времени.
Экосистема - это любое единство, включающее все организмы и весь комплекс физико-химических факторов и взаимодействующее с внешней средой. Экосистемы - это основные природные единицы на поверхности Земли.
Учение об экосистемах было создано английским ботаником Артуром Тенсли (1935).
Для экосистем характерен разного рода обмен веществ не только между организмами, но и между их живыми и неживыми компонентами. При изучении экосистем особое внимание уделяется функциональным связям между организмами, потокам энергии и круговороту веществ.
Пространственно-временные границы экосистем могут выделяться достаточно произвольно. Экосистема может быть идолговечной (например, биосфера Земли), и кратковременной (например, экосистемы временных водоемов). Экосистемы могут быть естественными и искусственными. С точки зрения термодинамики, естественные экосистемы - всегда открытые системы (обмениваются с внешней средой веществом и энергией); искусственные экосистемы могут быть изолированными (обмениваются с внешней средой только энергией).
Биогеоценозы. Параллельно с учением об экосистемах развивалось и учение о биогеоценозах, созданное Владимиром Николаевичем Сукачевым (1942).
Биогеоценоз - это совокупность на известном протяжении земной поверхности однородных природных явлений (атмосферы, растительности, животного мира и микроорганизмов, почвы, горной породы и гидрологических условий), имеющая свою особую специфику взаимодействий слагающих компонентов и определенный тип обмена веществом и энергией между собой и другими явлениями природы и представляющая собой внутренне противоречивое единство, находящееся в постоянном движении, развитии.
Биогеоценозы характеризуются следующими чертами:
- биогеоценоз связан с определенным участком земной поверхности; в отличие от экосистемы пространственные границы биогеоценозов не могут быть проведены произвольно;
- биогеоценозы существуют длительное время;
- биогеоценоз - это биокосная система, представляющая собой единство живой и неживой природы;
- биогеоценоз - это элементарная биохорологическая ячейка биосферы (то есть биолого-пространственная единица биосферы);
- биогеоценоз - это арена первичных эволюционных преобразований (то есть эволюция популяций протекает в конкретных естественноисторических условиях, в конкретных биогеоценозах).
Таким образом, как и экосистема, биогеоценоз представляет собой единство биоценоза и его неживой среды обитания; при этом основой биогеоценоза является биоценоз. Понятия экосистемы и биогеоценоза внешне сходны, но, в действительности, они различны. Иначе говоря, любой биогеоценоз - это экосистема, но не любая экосистема - биогеоценоз.
Продуктивность трофических уровней
Количество энергии, проходящее через трофический уровень на единице площади за единицу времени, называется продуктивностью трофического уровня. Продуктивность измеряется в ккал/га·год или других единицах (в тоннах сухого вещества на 1 га за год; в миллиграммах углерода на 1 кв. метр или на 1 куб. метр за сутки и т. д.).
Энергия, поступившая на трофический уровень, называется валовой первичной продуктивностью (для продуцентов) илирационом (для консументов). Часть этой энергии расходуется на поддержание процессов жизнедеятельности (метаболические затраты, или затраты на дыхание), часть - на образование отходов жизнедеятельности (опад у растений, экскременты, линочные шкурки и иные отходы у животных), часть - на прирост биомассы. Часть энергии, затраченная на прирост биомассы, может быть потреблена консументами следующего трофического уровня.
Энергетический баланс трофического уровня может быть записан в виде следующих уравнений:
(1) валовая первичная продуктивность = дыхание + опад + прирост биомассы
(2) рацион = дыхание + отходы жизнедеятельности + прирост биомассы
Первое уравнение применяется по отношению к продуцентам, второе - по отношению к консументам и редуцентам.
Разность между валовой первичной продуктивностью (рационом) и затратами на дыхание называется чистой первичной продуктивностью трофического уровня. Энергия, которая может быть потреблена консументами следующего трофического уровня, называется вторичной продуктивностью рассматриваемого трофического уровня.
При переходе энергии с одного уровня на другой часть ее безвозвратно теряется: в виде теплового излучения (затраты на дыхание), в виде отходов жизнедеятельности. Поэтому количество высокоорганизованной энергии постоянно уменьшается при переходе с одного трофического уровня на последующий. В среднем на данный трофический уровень поступает. 10 % энергии, поступившей на предыдущий трофический уровень; эта закономерность называется правилом «десяти процентов», или правилом экологической пирамиды. Поэтому количество трофических уровней всегда ограничено (4-5 звеньев), например, уже на четвертый уровень поступает только 1/1000 часть энергии от поступившей на первый уровень.
Динамика экосистем
В формирующихся экосистемах на образование вторичной продукции расходуется лишь часть прироста биомассы; в экосистеме происходит накопление органического вещества. Такие экосистемы закономерно сменяются другими типами экосистем. Закономерная смена экосистем на определенной территории называется сукцессия. Пример сукцессии: озеро > зарастающее озеро >болото > торфяник > лес.
Различают следующие формы сукцессий:
- первичные - возникают на ранее незаселенных территориях (например, на незадернованных песках, скалах); биоценозы, первоначально формирующиеся в таких условиях, называются пионерными сообществами;
- вторичные - возникают в нарушенных местообитаниях (например, после пожаров, на вырубках);
- обратимые - возможен возврат к ранее существовавшей экосистеме (например, березняк > гарь > березняк > ельник);
- необратимые - возврат к ранее существовавшей экосистеме невозможен (например, уничтожение реликтовых экосистем; реликтовая экосистема - это экосистема, сохранившаяся от прошлых геологических периодов);
- антропогенные - возникающие под воздействием человеческой деятельности.
Накопление органического вещества и энергии на трофических уровнях приводит к повышению устойчивости экосистемы. В ходе сукцессии в определенных почвенно-климатических условиях формируются окончательныеклимаксные сообщества. В климаксных сообществах весь прирост биомассы трофического уровня расходуется на образование вторичной продукции. Такие экосистемы могут существовать бесконечно долго.
В деградирующих (зависимых) экосистемах энергетический баланс отрицательный - энергии, поступившей на низшие трофические уровни, недостаточно для функционирования высших трофических уровней. Такие экосистемы неустойчивы и могут существовать только при дополнительных затратах энергии (например, экосистемы населенных пунктов и антропогенных ландшафтов). Как правило, в деградирующих экосистемах число трофических уровней снижается до минимума, что еще больше увеличивает их неустойчивость.
Представления о биосфере как «области жизни» и наружной оболочке Земли восходят к Ж. Б. Ламарку. Термин «биосфера» ввел австрийский геолог Эдуард Зюсс (1875), который понимал биосферу как тонкую пленку жизни на земной поверхности, которая в значительной мере определяет «лик Земли». Однако целостное учение о биосфере разработал российский ученый Владимир Иванович Вернадский (1926).
В настоящее время существует множество подходов к определению понятия «биосфера».
Биосфера - это геологическая оболочка Земли, сложившаяся в ходе исторического развития органического мира.
Биосфера - это активная оболочка Земли, в которой совокупная деятельность живых организмов проявляется как геохимический фактор планетарного масштаба.
Биосфера - это оболочка Земли, состав, структура и энергетика которой определяются совокупной жизнедеятельностью живых организмов; это самая большая из известных экосистем.
Структура биосферы
Биосфера включает в свой состав как витасферу (совокупность живых организмов), так и суммарные результаты деятельности ранее существовавших организмов: атмосферу, гидросферу, литосферу.
Область, в которой регулярно встречаются живые организмы, называется эубиосфера (собственно биосфера). Общая толщина эубиосферы. 12-17 км.
По отношению к эубиосфере выделяют следующие слои биосферы:
- апобиосфера - лежит над парабиосферой - живые организмы не встречаются;
- парабиосфера - лежит над эубиосферой - организмы попадают случайно;
- эубиосфера - собственно биосфера, где организмы встречаются регулярно;
- метабиосфера - лежит под эубиосферой - организмы попадают случайно;
- абиосфера - лежит под метабиосферой - живые организмы не встречаются.
Аэробиосфера - включает нижнюю часть атмосферы. В состав аэробиосферы входят:
а) тропобиосфера - до высоты 6...7 км;
б) альтобиосфера - до нижней границы озонового экрана (20...25 км).
Озоновый экран - это слой атмосферы с повышенным содержанием озона. Озоновый экран поглощает жесткое ультрафиолетовое излучение Солнца, которое губительно действует на все живые организмы. В последние десятилетия в приполярных областях наблюдаются «озоновые дыры» - области с пониженным содержанием озона.
Гидробиосфера - включает всю гидросферу. Нижняя граница гидробиосферы. 6...7 км, в отдельных случаях - до 11 км. К гидробиосфере относятся:
а) аквабиосфера - реки, озера и другие пресные воды;
б) маринобиосфера - моря и океаны.
Террабиосфера - поверхность суши. К террабиосфере относятся:
а) фитосфера - зона обитания наземных растений;
б) педосфера - тонкий слой почвы.
Литобиосфера. Нижняя граница литобиосферы. 2...3 км (реже - до 5...6 км) на суше и. 1...2 км ниже дна океана. Живые организмы в составе литобиосферы встречаются редко, однако осадочные породы в составе биосферы возникли под влиянием жизнедеятельности организмов.
В.И. Вернадский выделил в составе биосферы 7 типов веществ: живое вещество, биогенное вещество (ископаемое горючее, известняки), косное вещество (изверженные горные породы), биокосное вещество (почва), радиоактивноевещество, рассеянные атомы и вещество космического происхождения.
Функции живого вещества в биосфере разнообразны:
- Энергетическая - аккумуляция солнечной энергии в ходе фотосинтеза; за счет солнечной энергии протекают все жизненные явления на Земле.
- Газовая - состав современной атмосферы (в частности, содержание кислорода и углекислого газа) сложился, в значительной мере, под воздействием жизнедеятельности организмов.
- Концентрационная - в результате жизнедеятельности организмов сложились все виды ископаемого топлива, многих руд, органическое вещество почвы и т.д.
- Окислительно-восстановительная - в ходе жизнедеятельности живых организмов постоянно протекают окислительно-восстановительные реакции, обеспечивающие круговорот и постоянные превращения углерода, водорода, кислорода, азота, фосфора, серы, железа и других элементов.
- Деструкционная - в результате разрушения погибших организмов и продуктов их жизнедеятельности происходит превращение живого вещества в косное, биогенное и биокосное.
- Средообразующая - организмы различным образом преобразуют физико-химические факторы среды.
- Транспортная - перенос вещества против силы тяжести и в горизонтальном направлении.
Взаимосвязь между компонентами биосферы
Растения являются продуцентами органического вещества, поэтому именно с них в экосистемах всегда начинаются цепивыедания, или пастбищные цепи. Микроорганизмы-редуценты осуществляют перевод элементов из органической формы внеорганическую. Хемосинтезирующие организмы изменяют степени окисления элементов, переводят их из нерастворимой формы в растворимую, и наоборот.
Таким образом, с помощью растений и микроорганизмов осуществляется круговорот углерода, кислорода и элементов минерального питания.
Общая масса живого вещества биосферы составляет 2.500.000.000.000 тонн (или 2,5 триллиона тонн). Ежегодная продукция растений Земли превышает 120 млрд. тонн (в пересчете на сухое вещество). При этом поглощается примерно 170 млрд. тонн углекислого газа, расщепляется 130 млрд. тонн воды, выделяется 120 млрд. тонн кислорода и запасается 400·1015 килокалорий солнечной энергии. В процессы синтеза и распада ежегодно вовлекается около 2 млрд. тонн азота и около 6 млрд. тонн фосфора, калия, кальция, магния, серы, железа и других элементов. За 2 тысячи лет весь кислород атмосферы проходит через растения.
Перемещение элементов по цепям (сетям) питания называется биогенная миграция атомов. Подвижные животные (птицы, рыбы, крупные млекопитающие) способствуют перемещению элементов на значительные расстояния.
Основные законы экологии популярно сформулированы американским экологом Б. Коммонером.
Первый закон: «Всё связано со всем». Небольшой сдвиг в одном месте экологи-
ческой сети может вызвать значительные и долговременные последствия совсем в другом.
Второй закон: «Всё должно куда-то деваться». В сущности, это переформулировка хорошо известного закона сохранения материи. Б. Коммонер пишет: «Одна из главных причин нынешнего кризиса окружающей среды состоит в том, что огромные количества разных веществ извлечены из земли, где они были в связанном виде, преобразованы в новые, часто весьма активные и далекие от природных соединений» («Замыкающий круг», 1974).
Третий закон: «Природа знает лучше». Устойчивые при- родные экологические системы — сложнейшие образования, и организация их произошла в результате эволюционного развития, отбора из множества вариантов. Поэтому логично предположить, что природный — лучший вариант и каждый новый вариант будет хуже. Но это не значит, что природу нельзя изменять, улучшать, приспосабливать к интересам человека, просто делать это необходимо грамотно, опираясь на строгие научные знания о природе и предусмотрев все возможные отрицательные последствия.
Четвертый закон: «Ничто не дается даром» или «За всё надо платить». Смысл этого закона в том, что мировая экосистема представляет собой единое целое и, изменяя ее в какой-то незначительной мере в одном
месте, мы должны научно предусмотреть, какие сдвиги могут произойти в других местах. То, что человек отнял у природы или испортил, он должен исправить и вернуть. Иначе начнутся такие сдвиги, которые трудно не только исправить, но даже предвидеть. Могут развиться изменения, которые будут угрожать существованию человеческой цивилизации.
Наука о взаимоотношениях живых организмов между собой и условиями среды. Основные методы науки: наблюдение, эксперимент, моделирование, учет численности особей и др. Термин «экология» введен немецким зоологом Э.Геккелем (1866г.)
СРЕДА ОБИТАНИЯ - это то, что окружает организм. Основные среды обитания: водная, наземно-водная, наземно-воздушная, почвенная.
ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ФАКТОРЫ - это все, что оказывает прямое или косвенное влияние на организмы.
АБИОТИЧЕСКИЕ ФАКТОРЫ - факторы неживой природы- свет, температура, давление, климат, течения воды и воздуха, состав воды, почвы, воздуха и др.
БИОТИЧЕСКИЕ ФАКТОРЫ - факторы живой природы, т.е. влияние растений, животных, бактерий, грибов, вирусов.
АНТРОПОГЕННЫЕ ФАКТОРЫ - это влияние человека (охота, рыболовство, охрана, истребление, загрязнения, вспашка земель, рубка леса и т.д.).
БИОЦЕНОЗ (СООБЩЕСТВО) - это все виды, совместно обитающие на какой-то территории и взаимосвязанные между собой (например, биоценоз озера, таежного леса и т.д.).
БИОГЕОЦЕНОЗ (ЭКОСИСТЕМА) - это сложная саморегулирующаяся система, в которой существует взаимосвязь живых организмов с условиями их обитания (биогеоценоз = биоценоз + условия среды ).
БИОТИЧЕСКИЕ СВЯЗИ - это различные типы взаимоотношений между живыми организмами.
ХИЩНИЧЕСТВО (-+) - тип отношений, когда один организм поедает другой. Различают хищников-охотников (волк, тигр, лев и др.) и хищников-собирателей (насекомоядные, травоядные). Есть хищные растения (росянка, венерина мухоловка, пузырчатка и др.)
КОНКУРЕНЦИЯ (--) отношения соперничества, состязания. Наиболее остро идет конкуренция внутри вида и между родственными видами, так как у них общие потребности в пище и условиях обитания. Примеры: лиса-волк, сова - филин, сосна - береза, щука - окунь, карп - карась и др.
НЕЙТРАЛИЗМ (ОО) - отношения, когда нет прямых связей между видами (волки и кузнечики, лоси и белки, пчелы и зайцы)
КОММЕНСАЛИЗМ (О+) - отношения, когда один вид получает от другого пользу, не причиняя ему вреда. Различают несколько разновидностей: квартирантство (использование насекомыми нор, гнезд других животных, как жилище), нахлебничество (питание шакалов, гиен, грифов остатками пищи хищных животных), сотрапезничество (питание разными частями одного и того же ресурса, например, хвоегрызущие и короеды сосны, почвенные обитатели, потребляющие разные растительные остатки)
АМЕНСАЛИЗМ (О-) - отношения когда один вид угнетается, а другому виду безразлично (например, травы, растущие под елью)
СИМБИОЗ (++) - взаимовыгодные отношения между видами. Когда совместная жизнь обязательна для обоих видов - это мутуализм (симбиоз корней берез и грибницы подберезовика, грибы и водоросли в теле лишайника), если необязательна, то - протокооперация (например, луговые растения и их опылители).
БИОЛОГИЧЕСКИЙ ОПТИМУМ - это наличие всех благоприятных условий для жизни организма.
ФОТОПЕРИОДИЗМ - это приспособленность организмов к изменению длины светового дня, т.е. к сезонным изменениям (весенняя и осенняя линька, зимняя спячка, сезонные перелеты и миграции, листопад, период размножения, гнездование, брачные игры).
АНАБИОЗ - это способность организмов переносить неблагоприятные условия в состоянии, при котором снижается обмен веществ и отсутствуют все видимые проявления жизни(например, состояние цисты у простейших, споры у бактерий, зимняя и летние спячки животных)
АККЛИМАТИЗАЦИЯ - физиологическое приспособление к перенесению жары или холода.
ЗИМОВКА - впадение зимой в спячку.
ДИАПАУЗА - остановка в развитии в неблагоприятный период года.
ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ СТРАТЕГИЯ ВЫЖИВАНИЯ - стремление организмов к выживанию.
ЦЕПИ ПИТАНИЯ (ТРОФИЧЕСКИЕ ЦЕПИ) - это последовательные связи организмов, когда организмы предыдущего звена являются пищей для последующего.
ПАСТБИЩНЫЕ ЦЕПИ (цепи выедания) - цепи питания, в которых первым звеном являются зеленые растения (трава---гусеница---синица----сокол)
ДЕТРИТНЫЕ ЦЕПИ (цепи разложения) - цепи питания, которые начинаются с мертвой органики (листовой опад -> дождевой червь -> синица -> сокол)
ТРОФИЧЕСКИЙ УРОВЕНЬ - все виды, потребляющие сходную пищу (например, все растительноядные образуют один трофический уровень; плотоядные - другой уровень)
БЕНТОС - все обитатели донной части водоема (крабы, двустворчатые моллюски, актинии, осьминоги, коралловые полипы и др.)
ПЛАНКТОН - микроскопические водоросли и животные, обитающие в толще воды. Состоит из фито- и зоопланктона.
НЕКТОН - крупные обитатели толщи воды (рыбы, кальмары, дельфины, киты и т.д.)
ПЕРИФИТОН - прикрепленные к водным растениям или к подводным скалам организмы (рачки, двустворчатые моллюски, морские желуди, асцидии)
ПЛЕЙСТОН - совокупность водных организмов, плавающих на поверхности воды или в полупогруженном состоянии.
ПРАВИЛО ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ ПИРАМИДЫ - при переходе из одного звена питания к другому, биомасса, численность особей и количество энергии уменьшается в несколько раз (примерно 10 раз).Причина этой закономерности заключается в том, что организмы 90 % энергии пищи затрачивают на процессы жизнедеятельности (энергия «дыхания»), и только 10% идет на рост тела и только эта часть переходит к следующему звену цепи питания.
ТОЛЕРАНТНОСТЬ - способность организмов выдерживать изменения условий среды. Организмы с высокой толерантностью могут выдерживать изменения условий в широких диапазонах, и они поэтому имеют больше шансов выжить, а с низкой толерантностью могут жить только в определенных условиях.
БИОНТ - обитатель среды (гидробионт - обитатель водной среды, геобионт (эдафобионт, педофауна) - почвенной среды, стенобионт - организм, требующий строго определенных условий, т.е. с низкой толерантностью; эврибионт - организм, способный жить в разных условиях и т.д.)
ЖИЗНЕННАЯ ФОРМА ОРГАНИЗМА - тип приспособленности организмов к экологическим условиям обитания. Например, жизненные формы у растений: деревья, травы, кустарники, лианы, суккуленты и др.; у животных по способу передвижения - летающие, прыгающие, ползающие, роющие, бегающие, плавающие, прикрепленные, по месту обитания - водоплавающие, лесные, степные, почвенные и т.д.
ЯРУСНОСТЬ - приспособленность растений, позволяющая более полно использовать ресурсы среды: свет, тепло, влагу, питательные вещества почвы. Ярусность бывает горизонтальная и вертикальная (в почве).
ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ ГРУППЫ ЭКОСИСТЕМЫ - это три группы организмов в любой экосистеме, осуществляющие основные процессы в экосистеме: продуценты, консументы, редуценты. Благодаря им в экосистеме происходит поток веществ и энергии по цепям питания, составляющий основу круговорота веществ, самовоспроизводства экосистемы.
ПРОДУЦЕНТЫ - это производители органического вещества (автотрофы), т.е. растения, хемосинтезирующие бактерии и сине-зеленые водоросли.
КОНСУМЕНТЫ - это потребители органического вещества, т.е. травоядные, хищники, всеядные. Консументы бывают 1-го порядка (травоядное насекомое, птица и др.), 2-го порядка (насекомоядные, рыбоядные или хищники) , 3-го порядка (хищники).
РЕДУЦЕНТЫ - это разрушители органического вещества (бактерии гниения и брожения, плесневые грибы, почвенные клещи, черви, трупоядные насекомые, животные, питающиеся выделениями других животных и т.д.).
УСТОЙЧИВОСТЬ ЭКОСИСТЕМЫ - это способность экосистемы противостоять различным воздействиям, сохранять относительное постоянство численности видов и поддерживать основные процессы в равновесии. Устойчивость напрямую зависит от количества видов! Чем больше видовое разнообразие, тем устойчивее экосистема! Причина этой закономерности: чем больше видов в экосистеме, тем больше возможностей у организмов иметь альтернативные виды пищи, и тем больше шансов выжить - при нехватке одной пищи, есть возможность питаться другой пищей. Поэтому очень важно в природе биоразнообразие, т.к. это важное условие экологического равновесия во всей природе, в биосфере.
САМОРЕГУЛЯЦИЯ ЭКОСИСТЕМЫ - свойство экосистемы поддерживать численность особей в популяциях на относительно постоянном уровне. Саморегуляция происходит благодаря наличию в экосистеме прямых, обратных и косвенных связей между организмами. Например, увеличение численности растений приводит к увеличению численности травоядных, а это - к увеличению численности хищников (прямые связи). Но увеличение численности хищников приведет со временем к уменьшению численности травоядных, а увеличение численности травоядных - к уменьшению численности растений (обратные связи). Хищники влияют на численность растений через травоядных (косвенная связь).
ЦЕЛОСТНОСТЬ ЭКОСИСТЕМЫ - это взаимосвязанность организмов в экосистеме, не позволяющая им существовать друг без друга и обеспечивающая протекание всех процессов в экосистеме (поток веществ и энергии по цепям питания, саморегуляцию, круговорот веществ).
ОТКРЫТОСТЬ ЭКОСИСТЕМЫ - заключается в том, что экосистема может существовать только тогда, когда в нее будет осуществляться приток энергии извне! (открытость любой системы заключается в том, что она нуждается в притоке энергии и питательных веществ извне)
СУКЦЕССИЯ - это последовательная смена во времени одних экосистем другими на определенной территории в ходе их саморазвития. Например, на месте маленького озера может образоваться болото из-за постепенного обмеления и высыхания; на месте болота - луг; на месте леса - луг, на месте безжизненного вулканического острова через столетия может вырасти лес и т.д. В ходе сукцессии процессы всегда идут в направлении достижения равновесия в экосистеме - климакса!
КЛИМАКС - состояние в экосистеме, когда она без вмешательства извне находится в равновесии.
ПЕРВИЧНАЯ СУКЦЕССИЯ - процесс развития различных экосистем на безжизненных территориях (на песчаных дюнах, на вулканических островах, на месте скалистых гор). Эта сукцессия самая длительная, т.к. сначала требуется время для формирования почвы. Последовательность процессов:
На безжизненных местах поселяются «пионеры», первопоселенцы - сине-зеленые водоросли, лишайники. Отмирая, они образуют тонкий слой почвы, на которой могут поселяться сначала мхи. Затем, по мере увеличения почвенного слоя, могут вырасти травы, кустарники, деревья.
ВТОРИЧНАЯ СУКЦЕССИЯ - это развитие одной экосистемы на месте другой. Причины вторичных сукцессий: изменение климата (постепенное заболачивание местности из-за влажного климата), природные катаклизмы (землетрясения, наводнения, ураганы и т.д.), человеческая деятельность (вырубка лесов, загрязнение, вспашка земель, добыча полезных ископаемых и т.д.), нашествие вредителей или заболевания. Примечание: если в ходе вторичной сукцессии исчез почвенный слой (из-за эрозии почвы), процессы пойдут по типу первичной сукцессии.
АГРОЦЕНОЗЫ (агроэкосистемы, искусственные экосистемы) - экосистемы, созданные человеком (поля, сады, аквариум, огороды, пруды, лесопосадки, парки и т. д.) Признаки агроценозов: небольшое количество видов; короткие цепи питания; незамкнутый круговорот веществ (т.к. часть веществ выносится с урожаем и требует внесения удобрений в почву); неустойчивость; процессы регулируются человеком; кроме энергии солнца, используется энергия машин, труд человека и т.д.
ЗАПОВЕДНИКИ - особо охраняемые природные территории, на которых запрещены все виды хозяйственной деятельности человека. Разрешены только научные исследования, наблюдения.
ЗАКАЗНИКИ - это особо охраняемые природные территории, на которых в определенный период года разрешены некоторые виды хозяйственной деятельности человека, не наносящие сильного вреда.
БИОСФЕРА - это особая оболочка Земли, населенная живыми организмами. Границы биосферы определяются в атмосфере действием УФ - лучей (до озонового слоя, т.е. на высоте 20 -25 км), в гидросфере действием высокого давления и отсутствием света и недостатком кислорода (на глубине 11 км), в литосфере - высоким давлением и температурой, отсутствием кислорода (на глубине до 3 км). Учение о биосфере создал В.И.Вернадский, но термин «биосфера» ввел Э Зюсс (1873 г.).
НООСФЕРА («сфера разума») - новое состояние биосферы, когда ее существование зависит от разумной хозяйственной деятельности человека. Термин введен В.И.Вернадским.
БИОМАССА (живое вещество биосферы) - масса всех живых организмов. Различают биомассу суши, биомассу Мирового океана, биомассу растений, биомассу животных, биомассу почвы и т.д. Распределение биомассы различно: в биосфере преобладает биомасса суши, на суше преобладает биомасса растений (т.к.преобладает накопление биомассы в растениях), в Мировом океане преобладает биомасса животных (т.к. произведенная растениями (фитопланктоном и водорослями) органические вещества не накапливаются в них, а сразу же потребляются животными). От экватора к полюсам биомасса уменьшается.
ФУНКЦИИ ЖИВОГО ВЕЩЕСТВА - это функции живых организмов в масштабе всей планеты. Различают 5 основных биогеохимических функций:
- Газовая - живые организмы благодаря процессам фотосинтеза и дыхания и азотобактерии за счет участия в круговороте азота поддерживают определенный состав атмосферы.
- Концентрационная - живые организмы способны накапливать в себе определенные химические вещества. Благодаря этому на Земле образовались осадочные породы (мел, известь из известковых раковин моллюсков, простейших; кремнезем - из раковин радиолярий), железные и серные руды (результат жизнедеятельности серо- и железобактерий), торф (из отложений сфагнума), залежи каменного угля (из остатков древних папоротниковидных) и др. Например, в теле растений больше накапливается углерод, в животных - азот, кальций, фосфор.
- Окислительно-восстановительная - благодаря обмену веществ в живых организмах одни вещества образуются (восстанавливаются), а другие распадаются (окисляются). Например, в ходе фотосинтеза углекислый газ восстанавливается до углеводов, а в ходе дыхания они окисляются до углекислого газа.
- Деструкционная - живые организмы, участвуя в разрушении мертвой органики до неорганических веществ, способствуют образованию почвы и биологическому круговороту веществ в природе, а это является основой стабильного существования биосферы.
- Биохимическая - в живых организмах постоянно происходят различные биохимические реакции.
БИОЛОГИЧЕСКИЙ КРУГОВОРОТ ВЕЩЕСТВ В БИОСФЕРЕ - это глобальные процессы превращения веществ в природе, происходящие в результате перемещения химических веществ по трофическим цепям. Этот процесс является основой стабильного существования биосферы, т.е. всего живого на Земле.
ЭРОЗИЯ ПОЧВЫ - процесс разрушения плодородного слоя почвы. Водная эрозия - вымывание, ветровая эрозия - выветривание плодородного слоя. Причины: отсутствие растений, неправильное орошение, неправильная вспашка и обработка почвы и т.д.
РЕЗИСТЕНТНОСТЬ - устойчивость организмов к чему-либо.
УРБАНИЗАЦИЯ -это рост и развитие городов, увеличение доли городского населения.
АГЛОМЕРАЦИЯ - скопление вокруг большого города близко расположенных населенных пунктов.
МЕГАПОЛИС - крупные городские агломерации с численностью более 1 млн. человек.(Бомбей, Каир, Нью Йорк, Токио, Шанхай, Москва, Пекин).
СЕЛИТЕБНАЯ ЗОНА (ЖИЛАЯ ЗОНА) - зона расположения жилых, административных зданий, объектов культуры, просвещения.
ДЕЗАКТИВАЦИЯ - удаление радиоактивного загрязнения с поверхности предметов, сооружений и т.д.
ЕМКОСТЬ СРЕДЫ - размер способности природного или природно-антропогенного окружения обеспечивать нормальную жизнедеятельность определенному числу организмов или сообществ без заметного нарушения самого окружения.
ИММИГРАЦИЯ - процесс естественного проникновения и расселения живых организмов в места, где ранее они не обитали.
ИНТРОДУКЦИЯ - процесс искусственного введения видов в места, где ранее они не обитали (например, североамериканская ондатра и норка в Сибири)
МЕЛИОРАЦИЯ - комплекс мер по улучшению водного и климатического режимов агроэкосистем. Различают гидромелиорацию (орошение, осушение), агролесомелиорацию (создание лесополос, закрепление оврагов, борьба с эрозией, оползнями и т.д.)
ТЯЖЕЛЫЕ МЕТАЛЛЫ - металл, плотностью более 8 тыс. кг/куб. м.(свинец, цинк, кадмий, кобальт, сурьма, олово, висмут, ртуть, медь, никель.)
ОЧИСТКА СТОЧНЫХ ВОД - устранение из сточных вод вредных примесей разными способами: механическим (отстаивание, осаждение, фильтрация, флотация), физико-химическим (коагуляция, нейтрализация, хлорирование, озонирование), биологичеким (биофильтрация, проведение через аэротенки).
ПНЕВМОКОНИОЗЫ - группа профессиональных заболеваний, обусловленных вдыханием запыленного воздуха (в легких возникают склеротические изменения): силикоз - при вдыхании кварца, песка, слюды; силикатоз - при вдыхании силикатной пыли (талька, каолина и др.); антракоз - при вдыхании угольной пыли, алюминоз - алюминиевой пыли; сидеросиликоз - железной и кварцевой пыли; антрасиликоз - угольной и кварцевой пыли.
ФУНГИЦИДЫ - химические вещества для борьбы с грибковыми заболеваниями культурных растений.
ИНСЕКТИЦИДЫ - химические вещества для борьбы с насекомыми.
ГЕРБИЦИДЫ - химические вещества для борьбы с сорняками.
ЭВТРОФИКАЦИЯ - «цветение» водоема из-за бурного размножения в нем водорослей в результате загрязнения минеральными удобрениями.
ЭРЕМОФИТЫ (псаммофиты) - растения пустынь
ЭРЕМОФИЛЫ - животные пустынь
РЕОФИТЫ - растения быстротекущих рек или прибойной полосы моря (часто имеют лентовидную форму).
ЭФЕМЕРОИДЫ - многолетние организмы с очень коротким периодом развития, большую часть года они проводят в состоянии покоя. Например, подснежники, некоторые насекомые (поденки).
ПАТИЕНТЫ - растения, побеждающие в борьбе за существование благодаря своей выносливости (своеобразные «верблюды» растительного мира)
ДЕФЛЯЦИЯ - процесс ветровой эрозии (выветривания плодородной части почвы)
НАУКИ И ИХ ОБЪЕКТ ИЗУЧЕНИЯ:
АУТЭКОЛОГИЯ (факториальная экология) - изучает экологию отдельных особей.
ДЕМЭКОЛОГИЯ - экология малых групп (популяций)
СИНЭКОЛОГИЯ (биоценология) - экология сообществ
ГЛОБАЛЬНАЯ ЭКОЛОГИЯ - экология всей планеты.
БИОСФЕРОЛОГИЯ - экология биосферы.
ГЕОЭКОЛОГИЯ - ландшафтная (географическая) экология.
СОЦИАЛЬНАЯ ЭКОЛОГИЯ - занимается вопросами экологического права, образования, культуры, медицинской экологии, экологического прогнозирования, производственной экологии, экологии города и др.
СИСТЕМАТИЧЕСКАЯ ЭКОЛОГИЯ - экология различных групп организмов (грибов, растений, животных и др.)
ЭТОЛОГИЯ - наука, изучающая поведение животных.
АРАХНОЛОГИЯ - изучает пауков
АЛЬГОЛОГИЯ - изучает водоросли
БРИОЛОГИЯ - изучает мхи
ЛИХЕНОЛОГИЯ - изучает лишайники
МИКОЛОГИЯ - изучает грибы
ОРНИТОЛОГИЯ - изучает птиц
ПРОТОЗООЛОГИЯ - изучает простейших
ЭНТОМОЛОГИЯ - изучает насекомых
ФЕНОЛОГИЯ - наблюдение за сезонными изменениями в природе
ДЕНДРОЛОГИЯ - изучает деревья
ДЕМОГРАФИЯ - изучает изменение численности людей, поло-возрастной структуры в странах городах и т.д.
Информация взята из общедоступных источников
Экология (от греч. ойкос - дом и логос — учение) — наука о законах взаимодействия живых организмов со средой их обитания.
Основателем экологии считается немецкий биолог Э. Геккель (1834- 1919 гг.), который впервые в 1866 г. употребил термин «экология». Он писал: «Под экологией мы подразумеваем общую науку об отношении организма и окружающей среды, куда мы относим все "условия существования" в широком смысле этого слова. Они частично являются органической частично неорганической природы».
Первоначально этой наукой была биология, изучающая популяции животных и растений в среде их обитания.
Экология изучает системы уровня выше отдельного организма. Основными объектами ее изучения являются:
- популяция - группа организмов, относящихся к одному или сходным видам и занимающих определенную территорию;
- , включающая биотическое сообщество (совокупность популяций на рассматриваемой территории) и среду обитания;
- - область распространения жизни на Земле.
К настоящему времени экология вышла за рамки собственно биологии и превратилась в междисциплинарную науку, изучающую сложнейшие проблемы взаимодействия человека с окружающей средой. Экология прошла сложный и длительный путь к осознанию проблемы «человек — природа», опираясь на исследования в системе «организм — среда».
Взаимодействие Человека с Природой имеет свою специфику. Человек наделен разумом, и это дает ему возможность осознать свое место в природе и предназначение на Земле. С начала развития цивилизации Человек задумывался о своей роли в природе. Являясь, безусловно, частью природы, человек создал особую среду обитания, которая называется человеческой цивилизацией. По мере развития она все больше вступала в противоречие с природой. Сейчас человечество уже подошло к осознанию того, что дальнейшая эксплуатация природы может угрожать его собственному существованию.
Актуальность этой проблемы, вызванной обострением экологической обстановки в масштабах всей планеты, привела к «экологизации» — к необходимости учета законов и требований экологии — во всех науках и во всей человеческой деятельности.
Экологией в настоящее время принято называть науку о «собственном доме» человека — биосфере, ее особенностях, взаимодействии и взаимосвязи с человеком, а человека — со всем человеческим обществом.
Экология является не только интегрированной дисциплиной, где оказываются связанными физические и биологические явления, она образует своеобразный мост между естественными и общественными науками. Она не относится к числу дисциплин с линейной структурой, т.е. развивается не по вертикали — от простого к сложному, — она развивается по горизонтали, охватывая все более широкий круг вопросов из различных дисциплин.
Ни одна отдельная наука не способна решить все задачи, связанные с совершенствованием взаимодействия между обществом и природой, поскольку это взаимодействие имеет социальные, экономические, технологические, географические и другие аспекты. Решать эти задачи может лишь интегрированная (обобщающая) наука, какой и является современная экология.
Таким образом, из несамостоятельной дисциплины в рамках биологии экология превратилась в комплексную междисциплинарную науку - современную экологию — с ярко выраженной мировоззренческой составляющей. Современная экология вышла за пределы не только биологии, но и в целом. Идеи и принципы современной экологии имеют мировоззренческий характер, поэтому экология связана не только с науками о человеке и культуре, но и с философией. Столь серьезные изменения позволяют заключить, что, несмотря на более чем столетнюю историю экологии, современная экология — наука динамичная.
Цели и задачи современной экологии
Одной из главных целей современной экологии как науки является изучение основных закономерностей и развитие теории рационального взаимодействия в системе «человек — общество — природа», рассматривая человеческое общество как неотъемлемую часть биосферы.
Главнейшая цель современной экологии на данном этапе развития человеческого общества — вывести Человечество из глобального экологического кризиса на путь устойчивого развития, при котором будет достигнуто удовлетворение жизненных потребностей нынешнего поколения без лишения такой возможности будущих поколении.
Для достижения этих целей экологической науке предстоит решить ряд разнообразных и сложных задач, в том числе:
- разработать теории и методы оценивания устойчивости экологических систем на всех уровнях;
- исследовать механизмы регуляции численности популяций и биотического разнообразия, роли биоты (флоры и фауны) как регулятора устойчивости биосферы;
- изучить и создать прогнозы изменений биосферы под влиянием естественных и антропогенных факторов;
- оценивать состояния и динамики природных ресурсов и экологических последствий их потребления;
- разрабатывать методы управления качеством окружающей среды;
- формировать понимание проблем биосферы и экологическую культуру общества.
Окружающая нас живая среда не является беспорядочным и случайным сочетанием живых существ. Она представляет собой устойчивую и организованную систему, сложившуюся в процессе эволюции органического мира. Любые системы поддаются моделированию, т.е. можно предсказать, как та или иная система отреагирует на внешнее воздействие. Системный подход — основа изучения проблем экологии.
Структура современной экологии
В настоящее время экология разделилась на ряд научных отраслей и дисциплин , подчас далеких от первоначального понимания экологии как биологической науки об отношениях живых организмов с окружающей средой. Однако в основе всех современных направлений экологии лежат фундаментальные идеи биоэкологии , которая сегодня представляет собой совокупность различных научных направлений. Так, например, выделяют аутэкологию, исследующую индивидуальные связи отдельного организма со средой; популяционную экологию , занимающуюся отношениями между организмами, которые относятся к одному виду и живут на одной территории; синэкологию , комплексно изучающую группы, сообщества организмов и их взаимосвязи в природных системах (экосистемах).
Современная экология представляет собой комплекс научных дисциплин. Базовой является общая экология , изучающая основные закономерности взаимоотношений организмов и условий среды. Теоретическая экология исследует общие закономерности организации жизни, в том числе в связи с антропогенным воздействием на природные системы.
Прикладная экология изучает механизмы разрушения биосферы человеком и способы предотвращения этого процесса, а также разрабатывает принципы рационального использования природных ресурсов. Прикладная экология базируется на системе законов правил и принципов теоретической экологии. Из прикладной экологии выделяются следующие научные направления.
Экология биосферы , изучающая глобальные изменения, происходящие на нашей планете в результате воздействия хозяйственной деятельности человека на природные явления.
Промышленная экология , изучающая влияние выбросов предприятий на окружающую среду и возможности уменьшения этого влияния путем совершенствования технологий и очистных сооружений.
Сельскохозяйственная экология , изучающая способы получения сельскохозяйственной продукции без истощения ресурсов почвы при сохранении окружающей среды.
Медицинская экология, изучающая болезни человека, связанные с загрязнением окружающей среды.
Геоэкология , изучающая строение и механизмы функционирования биосферы, связь и взаимосвязь биосферных и геологических процессов, роль живого вещества в энергетике и эволюции биосферы, участие геологических факторов в возникновении и эволюции жизни на Земле.
Математическая экология моделирует экологические процессы, т.е. изменения в природе, которые могут произойти при изменении экологических условий.
Экономическая экология разрабатывает экономические механизмы рационального природопользования и охраны окружающей среды.
Юридическая экология разрабатывает систему законов, направленных на защиту природы.
Инженерная экология - сравнительно новое направление экологической науки, изучает взаимодействия техники и природы, закономерности формирования региональных и локальных природно- технических систем и способы управления ими в целях защиты природной среды и обеспечения экологической безопасности. Она обеспечивает соответствие техники и технологии промышленных объектов экологическим требованиям
Социальная экология возникла совсем недавно. Лишь в 1986 г. во Львове состоялась первая конференция, посвященная проблемам этой науки. Наука о «доме», или месте обитании социума (человека, общества), изучает планету Земля, а также космос — как жизненную среду социума.
Экология человека - часть социальной экологии, рассматривающая взаимодействие человека как биосоциального существа с окружающим миром.
- одно из новых самостоятельных ответвлений экологии человека - наука о качестве жизни и здоровье.
Синтетическая эволюционная экология — новая научная дисциплина, включающая частные направления экологии — общую, био-, гео- и социальную.
Краткий исторический путь развития экологии как науки
В истории развития экологии как науки можно выделить три основных этапа. Первый этап - зарождение и становление экологии как науки (до 1960-х годов), когда накапливались данные о взаимосвязи живых организмов со средой их обитания, были сделаны первые научные обобщения. В этот же период французский биолог Ламарк и английский священник Мальтус впервые предупреждают человечество о возможных негативных последствиях воздействия человека на природу.
Второй этап - оформление экологии в самостоятельную отрасль знаний (после 1960-х до 1950-х годов). Начало этапа ознаменовалось выходом в свет работ русских ученых К.Ф. Рулье, Н.А. Северцева, В.В. Докучаева, впервые обосновавших ряд принципов и понятий экологии. После исследований Ч. Дарвина в области эволюции органического мира немецкий зоолог Э. Геккель первый понял, что Дарвин называл «борьбой за существование», представляет собой самостоятельную область биологии, и назвал ее экологией (1866 г.).
Как самостоятельная наука экология окончательно оформилась в начале XX столетия. В этот период американский ученый Ч. Адаме создал первую сводку по экологии, публикуются и другие важные обобщения. Крупнейший русский ученый XX в. В.И. Вернадский создает фундаментальное учение о биосфере.
В 1930-1940-е годы сначала английский ботаник А. Тенсли (1935 г.) выдвинул понятие «экосистема» , а несколько позжеВ. Я. Сукачев (1940 г.) обосновал близкое ему представление о биогеоценозе.
Третий этап (1950-е годы — до настоящего времени) — превращение экологии в комплексную науку, включающую в себя науки об охране окружающей человека среды. Одновременно с развитием теоретических основ экологии решались и прикладные вопросы, связанные с экологией.
В нашей стране в 1960-1980-е годы практически ежегодно правительство принимало постановления об усилении охраны природы; были изданы земельный, водный, лесной и иные кодексы. Однако, как показала практика их применения, они не дали требуемых результатов.
Сегодня Россия переживает экологический кризис: около 15% территории фактически являются зонами экологического бедствия; 85% населения дышат воздухом, загрязненным существенно выше ПДК. Растет число «экологически обусловленных» заболеваний. Наблюдается деградация и сокращение природных ресурсов.
Аналогичное положение сложилось и в других странах мира. Вопрос о том, что произойдет с человечеством в случае деградации природных экологических систем и утраты биосферой способности поддерживать биохимические циклы, становится одним из наиболее актуальных.
Жизнь находится повсюду: в воздухе, воде, земле. Наша планета – дом для миллиардов форм жизни, от простейших микроорганизмов до человека разумного. И все мы, вместе, оказываем сильное влияние на жизнедеятельность планеты. Экология – это наука, изучающая особенности взаимодействия всех живых существ, сообществ и то, как они влияют на окружающую среду.
Вконтакте
Что такое экология
Понятие об экологии, в современном мире, имеет намного большее значение, чем на ранних этапах развития научного направления. Ошибочно полагать, что основная задача науки – решение вопросов, связанных с охраной природы. Подобное смещение легко объясняется, пагубным влиянием человеческой жизнедеятельности на окружающую среду.
Есть два совершенно разных понятия экологии, как науки, об окружающей среде:
- Ecological – относится к экологии;
- Environmental - относится к окружающей среде.
Изначально, Эрнстом Геккелем существовала чётко обозначенная область биологических знаний. Однако, внимание общественности, к вопросам экологии, привело к тесной связи экологии с другими науками. Теперь экология общая и объединяет в себе биологические, естественные и гуманитарные науки.
История
Как отдельное направление научных исследований, экология начала зарождаться в середине двадцатого века. Раньше она считалась лишь частью биологии. Её основоположником стал немецкий естествоиспытатель и ярый сторонник теории Дарвина — Э. Геккель.
Формированию экологии, как отдельного направления для изучения, поспособствовали одновременно два фактора:
- Увеличение роста населения планеты;
- В начале двадцатого века научно-технический прогресс начал усиленно развиваться.
Развитая промышленность начала пагубно сказываться на состоянии окружающей среды, из-за увеличения потребляемых ресурсов. Численность людей начала превышать поголовья других живых существ. В отличие от человека, их численность начала стремительно уменьшаться. Человеческий комфорт
стал приоритетом, а научно-технический прогресс позволил людям обустраивать своё местообитание в любой местности.
Такое положение вещей губительно повлияло на состоянии природы. Появилась острая необходимость в изучении экологии, как науки. Исследование экологических факторов и взаимосвязей с окружающей средой всех живых существ необходимо, чтобы остановить вымирание. Таким образом, экология стала неотделима от других наук .
Основа общих исследований экологического направления - это изучение взаимодействий объектов, организованных на биосферном, видовом, биоцентрическом и организменном уровнях с окружающей средой. Из общей экологии выделяют несколько главных отделов:
- Демэкология – изучает экологию популяций, природные механизмы, влияющие на численность и плотность живых организмов. Исследует допустимые границы изъятия разных популяций и видов.
- Аутэкология – исследует экологию живых организмов, виды, их индивидуальные связи с окружающей средой и в составе общих видовых групп.
- Синэкология изучает экологию сообществ, экосистемные и популяционные взаимодействия с окружающей средой, биогеоценозные механизмы и структуру.
Образно, экологию можно описать как науку, изучающую взаимодействия неживой и живой природы . Это область изучения систем уровнем выше, чем один отдельный организм. Основные объекты исследований:
- Биосфера – распространение жизни на планете;
- Популяция – относящиеся к одному или нескольким сходным видам групп организмов и обитающих на определённой территории;
- Экосистема – исследования совокупности популяций на исследуемой территории (биотическое сообщество) и среду обитания.
Связь природы с человеком специфична. Люди имеют разум, который позволяет осознать своё предназначение и место на планете. С древних времён, человечество задавалось вопросами о своей роли в мире. Будучи частью природы
, люди основали среду обитания – человеческую цивилизацию. Однако путь развития, выбранный человечеством, вступал в противоречия с окружающим миром, пагубно отражаясь на состоянии природы. Однако, современный уровень развития человеческой цивилизации, привёл людей к осознанию своих ошибок: бездумная эксплуатация природных ресурсов угрожает существованию человечества. И экология предлагает пути решения этой проблемы.
Экологическая проблема достигла общепланетарных масштабов и привела к необходимой экологизации. Это учёт экологических требований и законов, для деятельности человека во всех науках.
Экология связывает биологические и физические явления, создавая мост между науками общества и естественными науками. В отличие от дисциплин линейной структуры, экология развивается по горизонтали, включая вопросы из разных дисциплин.
Проблемы взаимодействия общества и природы можно решить только объединив вместе несколько аспектов:
- Экономические;
- Географические;
- Социальные;
- Технологические.
Но ни одна современная наука, кроме экологии, не может справиться с этой задачей. Так как, только она является интегрированным направлением, направленным на совершенствование взаимодействий.
Современная экология, выйдя из несамостоятельного биологического отдела, переросла в междисциплинарную науку. Нарушив границы классической биологии и естествознания, экология приобрела собственную мировоззренческую составляющую. Принципы науки связаны с биологией, философией и культурой.
Все экологические исследования проводятся в природных условиях и делятся на две категории: лабораторные и полевые. Которые также разделить на несколько категорий:
Среда обитания
Все, что нас окружает, живые и неживые объекты – всё это окружающая среда . Собственная окружающая среда – это всё, что мы видим и не видим (воздух) вокруг себя. Отдельные детали окружающей среды постоянно изменяются, но основная её часть неизменна. Тело человека – окружающая среда для бактерий.
Чтобы понять влияние экологических факторов на живые организмы, нужно увидеть взаимосвязь среды обитания и жизни живых объектов. Природные нашей планеты являются местом обитания для различных видов животных и растений. Именно из среды обитания живые организмы получают всё необходимое для полноценной жизнедеятельности
.
Благодаря разнице условий существования, в разных средах обитания, у различных организмов выработался ряд специфических морфологических, физиологических и поведенческих различий. Это позволяет им приспосабливаться к постоянно изменяющимся условиям их среды обитания.
В основе экологии большое значение уделяется различным экологическим факторам. Это элементы среды обитания и условия среды обитания, влияющие на адаптационные способности живых организмов. Выделяют три группы экологических факторов:
Именно человеческая деятельность вызывает серьёзные сдвиги в биогеоценозах. Одним видам это благоприятствует, а другие – губит. Поэтому основная экологическая проблема – влияние антропогенных факторов.
Если не решить основную антропогенную проблему, планету ждут кислотные дожди, загрязнение, истощение озонового слоя, деградация и эрозия почвы. Вина за все эти события возложена на деятельность человека. Его бездумное вмешательство
в природные процессы приводит не только к загрязнению планеты, но и к её уничтожению.
Пагубное влияние человека на окружающую среду
Кроме взаимоотношений между природой и живыми организмами, экология также занимается решением вопросов, связанных с загрязнением окружающей среды. На научном языке наш окружающий мир называется биосфера. Загрязнением называется процесс попадания в биосферу веществ, пагубно воздействующих на места обитания живых организмов. Однако, не только токсические вещества могут навредить нашей планете. Кроме твёрдых, газообразных и жидких веществ, в биосферу попадают различные вредоносные энергии. Например: излучения, звуки, шумы. Загрязнения окружающей среды разделяют на два вида. Классификация которых производится по происхождению.
Антропогенное загрязнение – вина человека. Считается самым опасным , ведь современная наука до сих пор не нашла эффективных способов нейтрализации влияния человека на окружающий мир. Такие загрязнения имеют огромные масштабы, затрагивая не только атмосферу, но и почву, воду. Человеческая цивилизация оставила след своей жизнедеятельности даже в околоземном космическом пространстве. Если не развивать экологию, как науку, человечество будет неизбежно приближаться к всемирной экологической катастрофе.
Природные загрязнения – происходят без вмешательства человека и устраняются естественным путём.
Изучение экологии как науки, экологических факторов имеет большое значение, для человеческой цивилизации. Загрязнение окружающей среды влияет не только на животные сообщества. Человек, как часть природы также страдает от экологических проблем. Загрязнённые воздух
, вода и почва негативно сказываются на последующих поколениях. С самого рождения они вынуждены употреблять вредные химические консерванты, которые накапливают аллергены в организме. Поэтому нет ничего удивительного в том, что в последние годы участились случаи аллергических приступов и увеличилось количество больных с бронхолегочными нарушениями. Большая часть пациентов – дети.
Всемирная статистика заболеваний не радует. Замечен усиленный рост заболеваний
, связанных с иммунодефицитом. Поэтому экологические проблемы набирают всё большую и большую значимость. Если пренебрегать ответственностью за окружающий нас мир – человечество может закончить своё существование, как и многие другие вымершие виды.
Экология экзамен
Термин экология впервые употребил в 1866 году немецкий ученый Е Геккель Он происходит от греческих слов oikos, что означает дом, жилище, местопребывание и logos - наука Так Геккель назвал науку, выл вчае организацию и функционирование надорганизмових систем различных уровней: видов, популяций, биоценозов (сообществ), экосистем (биогеоценозов) и биосферы Первоначально этот термин применялся тогда, когда йш лося об изучении взаимосвязей между растительными и живыми сообществами, входящих в состав стойких и организованных систем, которые сложились в процессе эволюции органического мира и окружающей среды выше Современная экология интенсивно изучает также взаимодействие человека и биосферы, общественного производства с окружающей средой и другие проблемблеми. Общая экология занимается исследованием всех типов экосистем Экология растений исследует связи растительных организмов со средой Экология животных исследует динамик Экология подразделяется на:
- общую экологию, исследующую основные принципы организации и функционирова-ния различных надорганизменных систем;
- частную экологию, сфера которой ограничена изучением конкретных групп определенного таксономического ранга.
Общая экология классифицируется по уровням организации надорганизменных систем:
- популяционная экология (иногда называется демэкологией, или экологией населения) изучает популяции - совокупности особей одного вида, объединяемых общей территорией и генофондом.
- экология сообществ (или биоценология) исследует структуру и динамику природных сообществ (или ценозов) - совокупностей совместно обитающих популяций разных видов.
- биогеоценология - раздел общей экологии, изучающий экосистемы (биогеоценозы).
Экосистема – это сообщество живых организмов и среды обитания, составляющее единое целое на основе пищевых связей и способов получения энергии. Абиогеоценоз – это устойчивая, саморегулирующаяся, пространственно ограниченная природная система, в которой функционально взаимосвязаны живые организмы и окружающая их абиотическая среда.
Частная экология состоит из экологии растений и экологии животных. Сравнительно недавно оформилась экология бактерий и грибов. Правомерно и более дробное деление частной экологии (например, экология позвоночных, млекопитающих, зайца-беляка и т.п.).
Относительно принципов деления экологии на общую и частную нет единства во взглядах ученых. По мнению некоторых исследователей, центральный объект экологии - экосистема, а предмет частной экологии отражает подразделение экосистем (например, на наземные и водные; водные подразделяются на морские и пресноводные экосистемы; пресноводные экосистемы, в свою очередь, - на экосистемы рек, озер, водохранилищ и т.д.). Экологию водных организмов и образуемых ими систем изучает гидробиология.
Применяется и деление экологии на:
- аутоэкологию, исследующую взаимоотношения отдельных видов со средой (главным образом с абиотическими факторами);
- синэкологию, изучающую сообщества и биогеоценозы.
Это деление предложено швейцарским ботаником К. Шретером. Популяционная экология связывает оба эти раздела.
Многие отрасли экологии имеют ярко выраженную практическую направленность. Такова сельскохозяйственная экология, предмет которой - создаваемыечеловеком сельскохозяйственные экосистемы.
Влияние природной среды на человеческое общество, особенности урбанизированных биогеоценозов изучает возникшая в середине 20 в. экология человека. Возросшая опасность радиоактивного загрязнения окружающей среды привела к возникновению радиоэкологии. Учение о биосфере разрабатывается в особенно тесном контакте с биогеохимией. Отношения организмов к абиотической и биотической среде в прошлые геологической эпохи, проблемы реконструкции древних ценозов по ископаемым остаткам составляют предмет палеоэкологии.
Законы экологии
Как и любая наука, экология выявляет закономерности протекания изучаемых процессов и формулирует их в виде кратких логических и проверенных практикой положений - законов. у и организацию животного мира