Предмет и задачи экологии. Структура общей экологии

Предмет и задачи экологии. Структура общей экологии

Экология (от греч. «ойкос» - дом, жилище и «логос» - учение)- наука о доме. Термин «экология» был немецким ученым Э. Геккелем в 1866 году.Экология- это наука, изучающая условия существования живых организмов и взаимосвязи между организмами и средой, в которой они обитают. Сюда относятся и все условия существования, как неорганические условия — климат, неорганическая пища, состав воды, почвы и т.д., так и органические — общие отношения организмов ко всем остальным организмам, с которыми они вступают в контакт.

Общие задачи экологии: 1) Исследование закономерностей организации жизни в связи с антропогенными воздействиями на природную систему и биосферу. 2) Создание научной основы рациональной эксплуатации биологических ресурсов. 3) Прогнозирование изменений природы под влиянием деятельности человека. 4) Управление процессами, протекающими в биосфере. 5) Сохранение среды обитания человека. 6) Регуляция численности популяции. 7) Разработка систем мероприятий по экологической индикации загрязнения природной среды. 8) Восстановление нарушенных природных систем. 9) Сохранение заповедных участков биосферы. 10) Создание устойчивого развития общества.

Основные задачи экологии:

1. Изучение состояний современной биосферы планеты

2. Прогноз динамики состояния биосферы во времени и пространстве

3. Разработка путей гармонизации взаимоотношений человеческого общества и природы, сохранение способности биосферы к самовосстановлению и саморегуляции.

Предметом экологии является совокупность или структура связей между организмами и средой. Главный объект изучения в экологи - экосистемы, т.е. единые природные комплексы, образованные живыми организмами и средой обитания. Кроме того, в область ее компетенции входит изучение отдельных видов организмов (организменный уровень), их популяции, т. е. совокупностей особей одного вида (популяционно-видовой уровень) и биосферы в целом (биосферный уровень). Основной, традиционной частью экологии как биологической науки является общая экология, которая изучает общие закономерности взаимоотношений любых живых организмов и среды (включая человека как биологическое существо).
Основные задачи экологии могут быть сведены к изучению динамики популяций, к учению о биоценозах и экосистемах.
С этой точки зрения главная теоретическая и практическая задача экологии заключается в том, чтобы вскрыть законы этих процессов и научиться управлять ими в условиях неизбежной индустриализации и урбанизации нашей планеты.
В составе общей экологии выделяют следующие основные разделы:

· Факториальная экология. Изучает факторы среды и закономерности их действия на организмы

· Аутэкологию, исследующую индивидуальные связи отдельного организма (виды) с окружающей его средой;

· Популяционную экологию (демоэкологию), в задачу которой входит изучение структуры и динамики популяций отдельных видов. Популяционную экологию рассматривают и как специальный раздел аутэкологии;

· Синэкологию (биоценологию)- изучающую взаимоотношений популяций, сообществ и экосистем со средой

· Учение о биосфере. Изучает роль живых организмов и продуктов их жизнедеятельности в создании земной оболочки.

ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ (ТЕРМИНЫ) ЭКОЛОГИИ. ЕЕ СИСТЕМНОСТЬ

Основные понятия. Основным понятием и основной таксо­номической единицей в экологии является экосистема. Этот термин, как отмечалось выше, введен в употребление А. Тенсли в 1935 г., т.е. более полувека спустя после выделения экологии как отрасли научных знаний (1866).

Под экосистемой понимается любое сообщество живых су­ществ и среды их обитания, объединенных в единое функцио­нальное целое. Основные свойства экосистем — способность осуществлять круговорот веществ, противостоять внешним воз­действиям, производить биологическую продукцию. Выделяют обычно экосистемы различного ранга: от микроэкосистем (не­большой водоем, труп животного с населяющими его организ­мами или ствол дерева в стадии разложения, аквариум и даже лужица или капля воды, пока они существуют и в них присут­ствуют живые организмы, способные осуществлять круговорот веществ); мезоэкосистемы (лес, пруд, река, водосбор или их ча­сти и т.п.); макроэкосистемы (океан, континент, природная зона и т.п.) и глобальная экосистема — биосфера в целом.

Таким образом, более крупные экосистемы включают в себя экосистемы меньшего ранга. Близкий по содержанию смысл вкладывается в термин "биогеоценоз", введенный в литературу академиком В. Н. Сукаче­вым несколько позднее, чем экосистема, — в 1942 г. Понятие биогеоценоз применяют обычно только к сухопутным природ­ным системам, где обязательно в качестве основного звена при­сутствует растительный покров (фитоценоз). Экология обычно имеет дело только с элементарными биогеоценозами, т.е. таки­ми, для которых свойственны однородные совокупности как живых организмов (растительности, животного мира), так и среды обитания (почвы, гидрологические условия, микроклимат и т.п.). Исходя из этого, каждый биогеоценоз можно назвать экосисте­мой, но не каждая экосистема может быть отнесена к рангу биогеоценоза. Например, разлагающийся труп животного или гниющий ствол дерева относятся к рангу экосистем, но не биоге-оценозов. Профессор Н. В. Дылис образно определил биогео­ценоз как экосистему, но в рамках фитоценоза (растительно­го сообщества). Примеры биогеоценозов — участки леса, луга, степи и т.п.

Другими словами, с энергетической точки зрения любой био­геоценоз практически бессмертен, поскольку присутствующие в нем, как в системе, организмы постоянно поставляют необходи­мую для круговорота веществ энергию в результате фотосинтеза. Экосистема, если она не включает растительное звено, существует только до тех пор, пока организмы, ее составляющие, не израсхо­дуют всю энергию, содержащуюся в мертвом органическом суб­страте (труп животного, мертвый ствол дерева и т.п.).

Экосистемы (биогеоценозы) обычно включают два блока. Первый из них состоит из взаимосвязанных организмов разных видов и носит название биоценоза (термин введен немецким зоологом, К. Мебиусом в 1877 г.), второй блок составляет среда обитания, которую в данном случае называют биотопом или экотопом.

Каждый биоценоз состоит из множества видов, но виды входят в него не отдельными особями, а популяциями или их частями. Популяция — это часть вида (состоит из особей одного вида), занимающая относительно однородное пространство и способная к саморегулированию и поддержанию определенной численности. Каждый вид в пределах занимаемой территории (ареала), таким образом, распадается на популяции. Размеры их различны. В таком случае можно сказать, что биоценоз — это сумма взаимосвязанных между собой и с условиями среды по­пуляций разных видов.

В экологии часто пользуются также термином "сообщество". Содержание этого термина неоднозначно. Под ним понимается и совокупность взаимосвязанных организмов разных видов (си­ноним биоценоза), и аналогичная совокупность только расти­тельных (фитоценоз, растительное сообщество), животных (зоо­ценоз) организмов или микробного населения (микробоценоз).

Системность экологии. Экология как наука рассматривает системы, звенья и члены которых находятся в тесной взаимо­связи и взаимозависимости. Из этого вытекает необходимость учета множества факторов при анализе тех или иных экологи­ческих явлений и тем более при планировании любых вмеша­тельств в них. Также необходимо знать технологические процессы и связи в системах.

Обычно раз­личают три вида систем:

1) замкнутые, которые не обменива­ются с соседними ни веществом, ни энергией,

2) закрытые, которые обмениваются с соседними энергией, но не веще­ством (например, космический корабль) и

3) открытые, кото­рые обмениваются с соседними и веществом, и энергией. Прак­тически все природные (экологические) системы относятся к типу открытых.

Существование систем немыслимо без связей. Последние делят на прямые и обратные.

1)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.

2)При обратной связи элемент. В отвечает на действие элемента А. Обратные связи бывают положительными и отрицательными.

Обратная положительная связь ведет к усилению процесса в одном направлении. Пример ее — заболачивание территории, например, после вырубки леса.

Обратная отрицательная связь действует таким образом, что в ответ на усиление действия элемента А увеличивается проти­воположная по направлению сила действия элемента В. Такая связь позволяет сохраняться системе в состоянии устойчивого динамического равновесия и стабильность экосистем. Пример та­кой связи — взаимоотношение между хищником и его жертвой.

Законы Коммонера

1. "Все связано со всем".

2. "Все должно куда-то деваться", базируется на положении сохранения вещества и энергии

3. "Природа знает лучше". Третий за­кон ориентирует на действия, согласующиеся с природными процессами, сотрудничество с природой, или коадаптацию (лат. ко — с, вместе; адаптацио — приспособление), вместо покоре­ния человеком природы, подчинения ее своим целям:

4. "Ничто не дается даром" Закон о рациональном использовании природ­ных ресурсов. Дешевому природопользованию не должно быть места. Если не заплатим за него мы, то в многократном размере это должны будут сде­лать пришедшие нам на смену поколения.

5. «За все надо платить»

 

 

Экологические факторы

Под средой обитания обычно понимают природные тела и явления, с которыми организм (организмы) находятся в прямых или косвенных взаимоотношениях. Влияние среды на организмы обычно оценивают через отдельные факторы. Под эко­логическими факторами понимается любой элемент или усло­вие среды, на которые организмы реагируют приспособительными реакциями, или адаптациями. За пределами приспособительных реакций лежат летальные (гибельные для организ­мов) значения факторов.

Классификация факторов

Чаще всего факторы делятся на три группы:

1. Факторы неживой природы (абиотические, или физико-химические). К ним относятся климатические, атмосферные, почвенные (эдафические), геоморфологические (орографичес­кие), гидрологические и другие.

2. Факторы живой природы (биотические) — влияние одних организмов или их сообществ на другие. Эти влияния могут быть со стороны растений (фитогенные), животных (зоогенные), мик­роорганизмов, грибов и т.п.

3. Факторы человеческой деятельности (антропогенные). В их числе различают прямое влияние на организмы (например, промысел) и косвенное — влияние на местообитание (напри­мер, загрязнение среды, уничтожение растительного покрова, строительство плотин на реках и т.п.).

Интересна классификация факторов по направленности их действия. В этом отношении выделяют факторы, действующие строго периодически (смены времени суток, сезонов года, приливно-отливные явления и т.п.), действующие без строгой пери­одичности, но повторяющиеся время от времени. Сюда относятся.погодные явления, наводнения, ураганы, землетрясения и т.п. Следующая группа — действующие без строгой периодичности и, кроме того, неопределенно. С факторами такого типа организмы в процессе своей эволюции могли и не встречаться. Сюда отно­сятся антропогенные факторы, наиболее опасные для организ­мов и их сообществ. И последняя группа — факторы направлен­ного действия, они обычно изменяются в одном направлении (потепление или похолодание климата, зарастание водоемов, заболачивание территорий и т.п.).

Из перечисленных групп дикторов организмы легче всего адаптируются или адаптированы к тем, которые четко изменя­ются (строго периодические, направленные). Адаптационность к ним такова, что часто становится наследственно обусловлен­ной. И если фактор меняет периодичность, то организм продол­жает ее в течение некоторого времени сохранять, т.е. действо­вать в ритме так называемых "биологических часов". Такое яв­ление, в частности, имеет место при смене часовых поясов.

Некоторые трудности характерны для адаптации к нерегу­лярно-периодическим факторам, но организмы нередко имеют механизмы предчувствия их возможности (землетрясения, ура­ганы, наводнения и т.п.) и в какой-то мере могут смягчать их отрицательные последствия. Наибольшие трудности для адапта­ции представляют факторы, природа которых неопределенна, к ним организм, как правило, не готов, вид не встречался с таки­ми явлениями и в процессе эволюции. Сюда относится группа антропогенных факторов. В этом их основная специфика и анти-экологичность. Только в отдельных случаях по отношению к та­ким факторам организмы могут использовать механизмы так называемых преадаптаций, т.е. те адаптации, которые выработа­лись по отношению к другом факторам. Так, например, устойчи­вости растений к загрязнениям воздуха в какой-то мере способ­ствуют те структуры, которые благоприятны для повышения за­сухоустойчивости: усиленные покровные ткани листьев, нали­чие на них воскового налета, опушенности, меньшего количе­ства устьиц и других структур, замедляющих процессы обмена веществ (метаболизм), а следовательно, и отравление организ­ма. Это необходимо учитывать, в частности, при подборе ассор­тимента видов для выращивания в районах с высокой промыш­ленной нагрузкой, для озеленения городов, промплощадок.

Экологическая ниша

Для понимания различного вида существующих связей в экосистемах и обусловленности механизмов их фукционирования важно познакомиться с одним из основополагающих поня­тий экологии — экологической нишей.

Каждый вид или его части (популяции, группировки раз­личного ранга) занимают определенное место в окружающей их среде. Например, определенный вид животного не может произвольно менять пищевой рацион или время питания, место размножения, убежища и т.п. Для растений подобная обуслов­ленность условий выражается, например, через светолюбие или тенелюбие, место в вертикальном расчленении сообщества (при­уроченность к определенному ярусу), время наиболее активной вегетации. Например, под пологом леса одни растения успева­ют закончить основной жизненный цикл, завершающийся со­зреванием семян, до распускания листьев древесного полога (ве­сенние эфемеры). В более позднее время их место занимают другие, более теневыносливые растения. Особая группа расте­ний способна на быстрый захват свободного пространства (рас­тения-пионеры), но отличается низкой конкурентной способ­ностью и поэтому быстро уступает свое место другим (более конкурентоспособным) видам.

Приведенные примеры иллюстрируют экологическую нишу или отдельные ее элементы. Под экологической нишей понимают обычно место организма в природе и весь образ его жизнедея­тельности или, как говорят, жизненный статус, включающий от­ношение к факторам среды, видам пищи, времени и способам пи­тания, местам размножения, укрытий и т.п. Это понятие значи­тельно объемнее и содержательнее понятия "местообитание". Американский эколог Одум образно местообитание назвал "ад­ресом" организма (вида), а экологическую нишу — его "про­фессией". На одном местообитании живет, как правило, боль­шое количество организмов разных видов. Например, смешан­ный лес — это местообитание для сотен видов растений и жи­вотных, но у каждого из них своя и только одна "профессия" — экологическая ниша. Так, сходное местообитание, как отмеча­лось выше, в лесу занимают лось и белка. Но ниши их совер­шенно разные: белка живет в основном в кронах деревьев, пи­тается семенами и плодами, там же размножается и т.п. Весь жизненный цикл лося связан с подпологовым пространством: питание зелеными растениями или их частями, размножение и укрытие в зарослях и т.п.

Если организмы занимают разные экологические ниши, они не вступают обычно в конкурентные отношения, сферы их дея­тельности и влияния разделены. В таком случае отношения рас­сматриваются как нейтральные.

Вместе с тем в каждой экосистеме имеются виды, которые претендуют на одну и ту же нишу или ее элементы (пищу, укры­тия и пр.). В таком случае неизбежна конкуренция, борьба за обладание нишей. Эволюционно взаимоотношения сложились так, что виды со сходными требованиями к среде не могут дли­тельно существовать совместно. Эта закономерность не без ис­ключений, но она настолько объективна, что сформулирована в виде положения, которое получило название "правило конку­рентного исключения". Автор этого правила эколог Г. Ф. Гаузе. Звучит оно так: если два вида со сходными требованиями к среде (питанию, поведению, местам размножения и т.п.) вступают в конкурентные отношения, то один из них должен погибнуть либо изменить свой образ жизни и занять новую экологическую нишу. Иногда, например, чтобы снять острые конкурентные отноше­ния, одному организму (животному) достаточно изменить вре­мя питания, не меняя самого вида пищи (если конкуренция воз­никает на почве пищевых отношений), или найти новое место­обитание (если конкуренция имеет место на почве данного фак­тора) и т.п.

Из других свойств экологических ниш отметим, что орга­низм (вид) может их менять на протяжении своего жизненного цикла. Наиболее яркий пример в этом отношении — насеко­мые. Так, экологическая ниша личинок майского жука связана с почвой, питанием корневыми системами растений. В то же время экологическая ниша жуков связана с наземной средой, питанием зелеными частями растений.

Сообщества (биоценозы, экосистемы) формируются по принципу заполнения экологических ниш. В природном сфор­мировавшемся сообществе обычно все ниши заняты. Именно в такие сообщества, например, в долгосуществующие (коренные) леса, очень мала вероятность внедрения новых видов. В то же время следует иметь в виду, что занятость экологических ниш в определенной мере понятие относительное. Все ниши обычно освоены теми организмами, которые характерны для данного региона. Но, если организм приходит извне (например, зано­сятся семена или другие зачатки) случайно или преднамеренно, например, в результате внедрения человеком новых видов (инт­родукция, акклиматизация), то он может найти для себя свобод­ную нишу в связи с тем, что на нее не было претендентов из набора существующих видов. В таком случае обычно неизбежно быстрое увеличение численности (вспышка) вида-пришельца, поскольку он находит крайне благоприятные условия (свобод­ную нишу) и, в частности, не имеет врагов (хищников, парази­тов или других организмов, которые им питаются). Такие явле­ния не единичны. Например, размножение кроликов, завезен­ных в Австралию; перемещение ондатры из Азии в Европейс­кую часть; интенсивное продвижение колорадского жука в но­вые районы.

С экологическими нишами в значительной мере связаны жизненные формы организмов. К последним относят группы видов, часто систематически далеко стоящие, но выработавшие одинаковые морфологические адаптации в результате существования в сходных условиях. Например, сходством жизненных форм характеризуются дельфины (млекопитающие) и интенсивно пе­редвигающиеся в водной среде хищные рыбы. В условиях сте­пей сходными жизненными формами представлены тушканчи­ки и кенгуру (прыгуны). В растительном мире отдельными жиз­ненными формами представлены многочисленные виды дере­вьев, занимающие в качестве ниши верхний ярус, кустарники, существующие под пологом леса, и травы - в напочвенном по­крове.

Энергетика экосистем

Живые организмы, входящие в экосистемы, для своего су­ществования должны постоянно пополнять и расходовать энер­гию. Растения, как известно, способны запасать энергию в хи­мических связях в процессе фотосинтеза или хемосинтеза. При фотосинтезе связывается только энергия с определенными дли­нами волн — 380—710 нм. Эту энергию называют фотосинтетически активной радиацией (ФАР). Она по длинам волн близка к видимой части спектра. На эту радиацию обычно приходится около 40% общей солнечной радиации, достигающей земной поверхности. Остальная часть спектра относится либо к более короткой (ультрафиолетовой), либо к более длинной (инфра­красной) радиации. С последней обычно связан тепловой эф­фект.

Растения в процессе фотосинтеза связывают лишь неболь­шую часть солнечной радиации. Даже по отношению к фотосинтетически активной — это в среднем для Земного шара ме­нее 1%. Только наиболее продуктивные экосистемы, такие, как плантации сахарного тростника, тропические леса, посевы ку­курузы в оптимальных» условиях могут связывать до 3—5% ФАР. В опытах с кондиционированными условиями по всем факто­рам среды за короткие периоды времени удавалось достичь эф­фективности фотосинтеза по усвоению солнечной энергии по­рядка 8—10% ФАР.

Растения являются первичными поставщиками энергии для всех других организмов в цепях питания. Существуют опреде­ленные закономерности перехода энергии с одного трофичес­кого уровня на другой вместе с потребляемой пищей. Основная часть энергии, усвоенной консументом с пищей, расходуется на его жизнеобеспечение (движение, поддержание температуры тела и т.п.). Эту часть энергии рассматривают как траты на дыхание, с которым в конечном счете связаны все возможности ее высво­бождения из химических связей органического вещества. Часть энергии переходит в тело организма потребителя, увеличивая его массу. Некоторая доля пищи не усваивается организмом, а следовательно, из нее не высвобождается и энергия. В последу­ющем она высвобождается из экскрементов, но другими орга­низмами, которые потребляют их в пищу.

Количество энергии, расходуемой организмами на различ­ные цели, неоднозначно. В периоды интенсивной жизнедея­тельности взрослого организма в теле его может совершенно не фиксироваться энергия. Наоборот, траты ее в ряде случаев пре­вышают поступление (организм теряет вес). В то же время в периоды интенсивного роста организмов, особенно в периоды размножения (беременности), в теле фиксируется значительное количество энергии.

Выделение энергии с экскрементами у плотоядных живот­ных (например, хищников) невелико, у травоядных оно более значительно, а гусеницы некоторых насекомых, питающиеся растениями, выделяют с экскрементами до 70% энергии. Одна­ко при всем разнообразии расходов энергии в среднем макси­мальны траты на дыхание, которые в сумме с неусвоенной пи­щей составляют около 90% от потребленной. Поэтому переход энергии с одного трофического уровня на другой в среднем при­нимается близким к 10% от энергии, потребленной с пищей. Эта закономерность рассматривается обычно как "правило де­сяти процентов".

Данное правило надо оценивать как относительное, ориен­тировочное. Вместе с тем из него следует, что цепь питания имеет ограниченное количество уровней, обычно не более 4—5. Пройдя через них, практически вся энергия оказывается рассе­янной.

Закономерности потока и рассеивания энергии имеют важ­ные в практическом отношении следствия. Во-первых, с энер­гетической точки зрения крайне нецелесообразно потребление животной продукции, особенно с высоких уровней цепей пита­ния. Образование этой продукции связано с большими потеря­ми (рассеиванием) энергии. Особенно велики потери энергии при переходе с первого трофического уровня на второй, от рас­тений к травоядным животным.

Часто в экологической литературе рассматривается в каче­стве примера цепь питания: люцерна — телята — мальчик. По­казано, что если бы мальчик весом 48 кг питался только теля­тиной, то за год ему потребовалось бы для обеспечения жизне­деятельности 4,5 теленка, для питания которых, в свою очередь, необходим урожай люцерны с площади 4 га весом 8211 кг. Тако­ва энергетическая цена животной пищи.

Во-вторых, чтобы сократить вероятность дефицита продук­тов питания для интенсивно возрастающей численности насе­ления (по закономерности близкой к экспоненте), надо, чтобы в рационе людей больший удельный вес занимала растительная пища. Энергетически идеально — вегетарианство.

В-третьих, для увеличения КПД использования пищи при получении животноводческой продукции в условиях культурно­го хозяйства очень важно уменьшить основную статью нераци­онального расходования энергии — ее траты на дыхание. Это возможно за счет поддержания оптимального температурного режима в животноводческих помещениях, ограничения подвижности животных и, естественно, сбалансированности кормово­го рациона по различным элементам питания, а также примене­ния различных биотехнических приемов (умеренные добавки сти­муляторов роста, веществ, способствующих улучшению аппети­та и т.п.).

Экологические пирамиды

Если количество энергии, продукции, биомасс или числен­ности организмов на каждом трофическом уровне изображать в виде прямоугольников в одном и том же масштабе, то их рас­пределение будет иметь вид пирамид.

Правило пирамид энергии можно сформулировать следу-щим образом: количество энергии, содержащейся в организмах на любом последующем трофическом уровне цепи питания, мень­ше ее значений на предыдущем уровне (рис. 8).

Рис. 8. Пирамиды продукции, энергии (биомасс для экосистем суши) — 1 и биомасс для экосистем Океана — 2.

Количество продукции, образующейся в единицу времени на разных трофических уровнях, подчиняется тому же правилу, которое характерно для энергии: на каждом последующем уров­не количество продукции меньше, чем на предыдущем (рис. 8). Более того, суммарное количество вторичной продукции (как и содержащейся в ней энергии), образующейся на разных трофи­ческих уровнях, меньше первичной продукции. Эта закономер­ность абсолютна и легко объясняется исходя из правила пере­дачи энергии в цепях питания. Следует также иметь в виду, что различия в количестве энергии, содержащейся в единице веса (объема) отдельных видов продукции, невелики: 1 г животной продукции содержит в среднем около 6—7 ккал энергии, а рас­тительной — 4—5 ккал.

Пирамиды биомасс сходны с таковыми для энергии и про­дукции, но только для сухопутных экосистем. Для водных эко­систем закономерности соотношения биомасс на различных тро­фических уровнях имеют свою специфику. Здесь пирамида био­масс как бы перевернута (рис. 8), то есть биомасса животных, потребляющих растительную продукцию, больше биомассы рас­тительных организмов. Причина этого — резкие различия в про­должительности жизни организмов сравниваемых уровней. Пер­вый уровень (продуценты) представлен в основном фитопланк­тоном с крайне коротким периодом жизни (несколько дней или часов), второй — более долгоживущими организмами — зоо­планктоном или другими, питающимися фитопланктоном жи­вотными (рыбы, моллюски, киты и т.п.). Они накапливают био­массу годами и десятилетиями.

Пирамида чисел свидетельствует, что количество организ­мов, как правило, уменьшается от основания к вершине. Это правило не абсолютно и применимо в основном к цепям пита­ния, не включающим редуцентов.

Предмет и задачи экологии. Структура общей экологии

Экология (от греч. «ойкос» - дом, жилище и «логос» - учение)- наука о доме. Термин «экология» был немецким ученым Э. Геккелем в 1866 году.Экология- это наука, изучающая условия существования живых организмов и взаимосвязи между организмами и средой, в которой они обитают. Сюда относятся и все условия существования, как неорганические условия — климат, неорганическая пища, состав воды, почвы и т.д., так и органические — общие отношения организмов ко всем остальным организмам, с которыми они вступают в контакт.

Общие задачи экологии: 1) Исследование закономерностей организации жизни в связи с антропогенными воздействиями на природную систему и биосферу. 2) Создание научной основы рациональной эксплуатации биологических ресурсов. 3) Прогнозирование изменений природы под влиянием деятельности человека. 4) Управление процессами, протекающими в биосфере. 5) Сохранение среды обитания человека. 6) Регуляция численности популяции. 7) Разработка систем мероприятий по экологической индикации загрязнения природной среды. 8) Восстановление нарушенных природных систем. 9) Сохранение заповедных участков биосферы. 10) Создание устойчивого развития общества.

Основные задачи экологии:

1. Изучение состояний современной биосферы планеты

2. Прогноз динамики состояния биосферы во времени и пространстве

3. Разработка путей гармонизации взаимоотношений человеческого общества и природы, сохранение способности биосферы к самовосстановлению и саморегуляции.

Предметом экологии является совокупность или структура связей между организмами и средой. Главный объект изучения в экологи - экосистемы, т.е. единые природные комплексы, образованные живыми организмами и средой обитания. Кроме того, в область ее компетенции входит изучение отдельных видов организмов (организменный уровень), их популяции, т. е. совокупностей особей одного вида (популяционно-видовой уровень) и биосферы в целом (биосферный уровень). Основной, традиционной частью экологии как биологической науки является общая экология, которая изучает общие закономерности взаимоотношений любых живых организмов и среды (включая человека как биологическое существо).
Основные задачи экологии могут быть сведены к изучению динамики популяций, к учению о биоценозах и экосистемах.
С этой точки зрения главная теоретическая и практическая задача экологии заключается в том, чтобы вскрыть законы этих процессов и научиться управлять ими в условиях неизбежной индустриализации и урбанизации нашей планеты.
В составе общей экологии выделяют следующие основные разделы:

· Факториальная экология. Изучает факторы среды и закономерности их действия на организмы

· Аутэкологию, исследующую индивидуальные связи отдельного организма (виды) с окружающей его средой;

· Популяционную экологию (демоэкологию), в задачу которой входит изучение структуры и динамики популяций отдельных видов. Популяционную экологию рассматривают и как специальный раздел аутэкологии;

· Синэкологию (биоценологию)- изучающую взаимоотношений популяций, сообществ и экосистем со средой

· Учение о биосфере. Изучает роль живых организмов и продуктов их жизнедеятельности в создании земной оболочки.

ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ (ТЕРМИНЫ) ЭКОЛОГИИ. ЕЕ СИСТЕМНОСТЬ

Основные понятия. Основным понятием и основной таксо­номической единицей в экологии является экосистема. Этот термин, как отмечалось выше, введен в употребление А. Тенсли в 1935 г., т.е. более полувека спустя после выделения экологии как отрасли научных знаний (1866).

Под экосистемой понимается любое сообщество живых су­ществ и среды их обитания, объединенных в единое функцио­нальное целое. Основные свойства экосистем — способность осуществлять круговорот веществ, противостоять внешним воз­действиям, производить биологическую продукцию. Выделяют обычно экосистемы различного ранга: от микроэкосистем (не­большой водоем, труп животного с населяющими его организ­мами или ствол дерева в стадии разложения, аквариум и даже лужица или капля воды, пока они существуют и в них присут­ствуют живые организмы, способные осуществлять круговорот веществ); мезоэкосистемы (лес, пруд, река, водосбор или их ча­сти и т.п.); макроэкосистемы (океан, континент, природная зона и т.п.) и глобальная экосистема — биосфера в целом.

Таким образом, более крупные экосистемы включают в себя экосистемы меньшего ранга. Близкий по содержанию смысл вкладывается в термин "биогеоценоз", введенный в литературу академиком В. Н. Сукаче­вым несколько позднее, чем экосистема, — в 1942 г. Понятие биогеоценоз применяют обычно только к сухопутным природ­ным системам, где обязательно в качестве основного звена при­сутствует растительный покров (фитоценоз). Экология обычно имеет дело только с элементарными биогеоценозами, т.е. таки­ми, для которых свойственны однородные совокупности как живых организмов (растительности, животного мира), так и среды обитания (почвы, гидрологические условия, микроклимат и т.п.). Исходя из этого, каждый биогеоценоз можно назвать экосисте­мой, но не каждая экосистема может быть отнесена к рангу биогеоценоза. Например, разлагающийся труп животного или гниющий ствол дерева относятся к рангу экосистем, но не биоге-оценозов. Профессор Н. В. Дылис образно определил биогео­ценоз как экосистему, но в рамках фитоценоза (растительно­го сообщества). Примеры биогеоценозов — участки леса, луга, степи и т.п.

Другими словами, с энергетической точки зрения любой био­геоценоз практически бессмертен, поскольку присутствующие в нем, как в системе, организмы постоянно поставляют необходи­мую для круговорота веществ энергию в результате фотосинтеза. Экосистема, если она не включает растительное звено, существует только до тех пор, пока организмы, ее составляющие, не израсхо­дуют всю энергию, содержащуюся в мертвом органическом суб­страте (труп животного, мертвый ствол дерева и т.п.).

Экосистемы (биогеоценозы) обычно включают два блока. Первый из них состоит из взаимосвязанных организмов разных видов и носит название биоценоза (термин введен немецким зоологом, К. Мебиусом в 1877 г.), второй блок составляет среда обитания, которую в данном случае называют биотопом или экотопом.

Каждый биоценоз состоит из множества видов, но виды входят в него не отдельными особями, а популяциями или их частями. Популяция — это часть вида (состоит из особей одного вида), занимающая относительно однородное пространство и способная к саморегулированию и поддержанию определенной численности. Каждый вид в пределах занимаемой территории (ареала), таким образом, распадается на популяции. Размеры их различны. В таком случае можно сказать, что биоценоз — это сумма взаимосвязанных между собой и с условиями среды по­пуляций разных видов.

В экологии часто пользуются также термином "сообщество". Содержание этого термина неоднозначно. Под ним понимается и совокупность взаимосвязанных организмов разных видов (си­ноним биоценоза), и аналогичная совокупность только расти­тельных (фитоценоз, растительное сообщество), животных (зоо­ценоз) организмов или микробного населения (микробоценоз).

Системность экологии. Экология как наука рассматривает системы, звенья и члены которых находятся в тесной взаимо­связи и взаимозависимости. Из этого вытекает необходимость учета множества факторов при анализе тех или иных экологи­ческих явлений и тем более при планировании любых вмеша­тельств в них. Также необходимо знать технологические процессы и связи в системах.

Обычно раз­личают три вида систем:

1) замкнутые, которые не обменива­ются с соседними ни веществом, ни энергией,

2) закрытые, которые обмениваются с соседними энергией, но не веще­ством (например, космический корабль) и

3) открытые, кото­рые обмениваются с соседними и веществом, и энергией. Прак­тически все природные (экологические) системы относятся к типу открытых.

Существование систем немыслимо без связей. Последние делят на прямые и обратные.

1)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 выро