Слово "экология" в наши дни прочно вошло в разговорную речь. Его употребляют для обозначения природных процессов в целом, как синоним состояния окружающей среды и даже в качестве бренда. Конечно, всё это верно. Но ведь экология - это ещё и наука, не менее заслуживающая внимания, чем химия, биология, физика. В этой статье мы попытаемся кратко описать, что представляет собой экология с такой точки зрения.
Начнём, пожалуй, с определения. Буквально само слово значит "изучение дома". "Домом" для живых объектов является любая среда обитания, будь то планета, город, лес, другой живой организм, или моховая кочка на болоте. Определение же экологии таково: это наука, изучающая взаимодействие живых организмов друг с другом и со средой обитания .
Краткая история экологии
"Отцом" экологии принято считать Александра фон Гумбольдта. Он был первым, кто стал изучать взаимосвязь между организмами и окружающей средой. Он установил наличие зависимости растений от климата, в котором они обитают, описал явление смены природных зон в зависимости от широты и высоты над уровнем моря (теперь это называется географической зональностью).
Позже Варминг Йоханнес Эугениус создал биогеографию –- синтез ботанической географии и зоогеографии, дисциплину, рассматривающую абиотические факторы, то есть воздействия неживой природы, наравне с биотическими, то есть связанными с живыми организмами, с точки зрения теории естественного отбора.
Термин «экология» ввёл Эрнстон Геккель в 1866г.
Конец XIX века стал периодом расцвета экологии, во многом благодаря открытиям в области химии (прежде всего благодаря открытию азотного цикла).
В 1875 г. Эдуард Зюсc предложил термин «биосфера» для обозначения охватывающей почти всю территорию Земли системы живых организмов, а в 1920-е годы Владимир Вернадский подробно описал её в работе «Биосфера» (1926 г.). Этот же учёный впервые предложил понятие "ноосфера" для обозначения части планеты, тем или иным образом изменяемой деятельностью человека и, с его точки зрения, являющеся очередным этапом в развитии биосферы.
Основные понятия экологии
Объектом изучения экологии являются виды, популяции, биоценозы, биогеоценозы и биосфера в целом.
Вид (лат. species ) - таксономическая, систематическая единица, группа особей с общими морфофизиологическими, биохимическими и поведенческими признаками, способная к взаимному скрещиванию, дающему в ряду поколений плодовитое потомство, закономерно распространённая в пределах определённого ареала и сходно изменяющаяся под влиянием факторов внешней среды. Вид - реально существующая единица живого мира, основная структурная единица в системе организмов.
Популяция (от лат. populatio - население) - это совокупность организмов одного вида, обитающих на одной территории. Популяция - группа особей, способная к более-менее устойчивому самовоспроизводству (как половому, так и бесполому), относительно обособленная (обычно географически) от других групп, с представителями которых (при половой репродукции) потенциально возможен генетический обмен. С точки зрения популяционной генетики, популяция - это группа особей, в пределах которой вероятность скрещивания во много раз превосходит вероятность скрещивания с представителями других подобных групп. Обычно говорят о популяциях как о группах в составе вида или подвида.
Биоценоз – это совокупность живых организмов, занимающих определённую территорию и взаимосвязанных между собой.
Биогеоценоз – это совокупность биоценозов, включающая сообщества живых организмов факторы неживой природы на данной территории.
Биосфера – это оболочка Земли, занимаемая живыми организмами, находящаяся под их воздействием и учавствующая в процессе их жизнедеятельности. Биосферу также называют "плёнкой жизни".
Факторы окружающей среды, влияющие на живой организм, делятся на 3 группы:
1. Абиотические – факторы неживой природы;
2. Биотические – факторы живой природы;
3. Антропогенные – факторы воздействия человека и техники.
Живые организмы, как правило, обитают в тех условиях окружающей среды, в которых совокупность воздействующих на них факторов наиболее благоприятна. Как недостаток, так и избыток воздействия какого-либо фактора оказывают негативное, угнетающее влияние на живой объект.
Термин «экологическая проблема», который мы сейчас, к сожалению, слышим всё чаще, означает изменение природной среды в результате воздействия человека, ведущее к ухудшению структуры и функционирования природы. Экологические проблемы подразделяют на:
Атмосферные;
Геолого-геоморфологические;
Биотические;
Комплексные.
Несмотря на такие названия, причиной любой экологической проблемы является неумение человека жить в гармонии с природой, нерациональное использование ресурсов, неспособность ограничить потребности.
Значение экологии
"Ведь, если звезды зажигают - значит - это кому-нибудь нужно?" - такой вопрос задавал советский поэт Владимир Маяковский современникам. В чём же значение экологии?
Во-первых, она обобщает ценные фундаментальные знания об устройстве живой и неживой природы, полученные нами из других наук, помогает понять основные законы её функционирования.
Во-вторых, экология может дать ответ на волнующий умы многих вопрос: почему в наши дни природа пребывает в таком бедственном состоянии и как мы можем что-либо изменить?
В-третьих, результаты исследований экологов порой находят применение в самых неожиданных, отдалённых областях, таких как экономика и социология. Оказывается, что в ряде случаев поведение людей в группе, изменение численности населения страны, а то и глобальные экономические проблемы весьма точно описываются уже известными законами экологии.
Возможно, ещё не все открытия экологов человечество сейчас способно верно оценить. Но в будущем они, вполне вероятно, принесут действительную пользу.
В России профессор Московского университета Карл Францевич Рулье на протяжении 1841-1858 гг. дал практически полный перечень принципиальных проблем экологии, не найдя, однако, выразительного термина для обозначения этой науки. Он первый четко определил принцип взаимоотношений организма и среды: "Ни одно органическое существо не живет само по себе; каждое вызывается к жизни и живет только постольку, поскольку находится во взаимодействии с относительно внешним для него миром. Это закон общения или двойственности жизненных начал, показывающий, что каждое живое существо получает возможность к жизни частию из себя, а частию из внешности". Развивая этот принцип, К.Ф. Рулье делит взаимоотношения со средой на две категории: "явления жизни особной" и "явления жизни общей", что соответствует современным представлениям об экологических процессах на уровне организма и на уровне популяций и биоценозов. В опубликованных лекциях и отдельных статьях он поставил проблемы изменчивости, адаптации, миграций, ввел понятие "стация", рассмотрел влияние человека на природу и т. д. При этом механизм взаимоотношений организмов со средой К.Ф. Рулье обсуждал с позиций, настолько близких к классическим принципам Ч. Дарвина, что его по праву можно считать предшественником Дарвина. К сожалению, К.Ф. Рулье умер в 1858 г., за год до выхода в свет "Происхождения видов". Труды его практически неизвестны за рубежом, но в России они имели огромное значение, послужив основой формирования мощной когорты экологов-эволюционистов, некоторые из которых были его прямыми учениками (Н.А. Северцов, А.П. Богданов, С.А Усов).
И все же начало развития экологии как самостоятельной науки следует отсчитывать от трудов Э. Геккеля, давшего четкое определение ее содержания. Надо лишь отметить, что, говоря об "организмах", Э. Геккель, как это было тогда принято, не имел в виду отдельных особей, а рассматривал организмы как представителей конкретных видов. По существу, основное направление, сформулированное Э. Геккелем, соответствует современному пониманию аутэкалогии , те экологии отдельных видов. В течение долгого времени основное развитие экологии шло в русле аутэкологического подхода. На развитие этого направления большое влияние оказала теория Ч. Дарвина, показавшая необходимость изучения естественной совокупности видов растительного и животного мира, непрерывно перестраивающихся в процессе приспособления к условиям среды, что является основой процесса эволюции.
В середине XX в. на фоне продолжающихся работ по изучению образа жизни выделяется серия исследований, посвященных физиологическим механизмам адаптации. В России это направление в основном сформировалось в 30-е годы трудами Н.И Калабухова и А.Д. Слонима. Первый из них, зоолог, пришедший к необходимости применения физиологических методов для изучения адаптации; второй - физиолог, понявший необходимость исследования адаптивного значения отдельных физиологических процессов. Такие пути формирования физиологического направления в экологии характерны для мировой науки того времени. Эколого-физиологическое направление в экологии животных и растений, накопив огромный фактический материал, послужило основой появления большой серии монографий, "всплеск", которой приходится на 60.70-е годы.
Одновременно с этим в первой половине XX в. начались широкие работы по изучению надорганизменных биологических систем. Их основой послужило формирование концепции биоценозов как многовидовых сообществ живых организмов, функционально связанных друг с другом. Эта концепция в основном создана трудами К. Мебиуса (1877), С. Форбса (1887) и др. В 1916 г. Ф. Клементе показал динамичность биоценозов и адаптивный смысл этого; А. Тинеманн (1925) предложил понятие "продукция", а Ч. Элгон (1927) опубликовал первый учебник-монографию по экологии, в котором четко выделил своеобразие биоценотических процессов, определил понятие трофической ниши и сформулировал правило экологических пирамид. В 1926 г. появилась книга В.И. Вернадского "Биосфера", в которой впервые была показана планетарная роль совокупности всех видов живых организмов-"живого вещества". Начиная с 1935 г. с введением А. Тенсли понятия экосистема экологические исследования надорганизменного уровня стали развиваться особенно широко; примерно с этого времени стало практиковаться возникшее в самом начале XX в. деление экологии на аутэкологию (экологию отдельных видов) и синэкологию (экологические процессы на уровне многовидовых сообществ, биоценозов). Последнее направление широко использовало количественные методы определения функций экосистем и математическое моделирование биологических процессов, направление, позднее получившее название теоретической экологии. Еще раньше (1925-1926) А. Лотка и В. Вольтерра создали математические модели роста популяций, конкурентных отношений и взаимодействия хищников и их жертв. В России (30-е годы) под руководством Г.Г. Винберга велись обширные количественные исследования продуктивности водных экосистем. В 1934 г. Г.Ф. Гаузе опубликовал книгу "Борьба за существование" (The struggle for existence. Baltimore, 1934), в которой экспериментально и с помощью математических расчетов показал принцип конкурентного исключения и исследовал взаимоотношения типа хищник - жертва. Экосистемные исследования остаются одним из основных направлений в экологии и в наше время. Уже в монографии Ч. Элтона (1927) впервые отчетливо выделено направление популяционной экологии. Практически, все исследования экосистемного уровня строились на том, что межвидовые взаимоотношения в биоценозах осуществляются между популяциями конкретных видов. Таким образом, в составе экологии сформировалось популяционное направление, которое иногда называют демэкологией.
В середине нашего столетия стало ясно, что популяция не просто "население", т.е. сумма особей на какой-то территории, а самостоятельная биологическая (экологическая) система надорганизменного уровня, обладающая определенными функциями и механизмами авторегуляции, которые поддерживают ее самостоятельность и функциональную устойчивость. Это направление наряду с интенсивным исследованием многовидовых систем занимает важное место в современной экологии.
Некоторые исследователи полагают, что исследования на популяционном уровне представляют центральную проблему экологии. Раскрытие роли многовидовых совокупностей живых организмов в осуществлении биогенного круговорота веществ и поддержании жизни на Земле привело к тому, что в последнее время экологию чаще определяют как науку о надорганизменных биологических системах или же только о многовидовых сообществах - экосистемах. По-видимому, такой подход обедняет содержание экологии, особенно если учесть тесную функциональную связь организменного, популяционного и биоценотического уровней в глобальных экологических процессах.
Вероятно, более правильно рассматривать экологию как науку о закономерностях формирования, развития и устойчивого функционирования биологических систем разного ранга в их взаимоотношениях с условиями среды. При таком подходе экология включает в себя все три уровня организации биологических систем: организменный, популяционный и экосистемный; в последних сводках такой подход звучит все более четко.
наука, занимающаяся изучением взаимоотношений между живыми организмами и средой их обитания. В центре ее внимания - система отношений, поддерживающих все живое на земле, внутренние взаимосвязи природы.
Отличное определение
Неполное определение ↓
ЭКОЛОГИЯ
(ecology) От греческих корней, означающих "дом" и "наука". Немецкий ученый Эрнст Геккель рассматривал экологию как "науку об отношениях между организмами и окружающей средой". Это общепринятое определение в ходу и поныне. Впервые Геккель использовал слово Oekologie (экология) в книге "Общая морфология" ("Generalle Morphologie", 1866). В те времена бурный процесс индустриализации, менявшей лицо Англии и Германии, и строительство железных дорог, сопровождавшееся хозяйственным освоением прилегавших к ним территорий в Северной Америке, повлекли за собой такие экологические катастрофы, как исчезновение странствующего голубя и почти полное истребление американских бизонов. "Властительницей" дум интеллигенции стала опубликованная в 1859 г. работа Чарлза Дарвина "Происхождение видов" с ее главной идеей – эволюционное развитие всего живого, включая человека. Слово "экология" всегда понималось в трех значениях. Во-первых, как интеллектуальный вид деятельности – исследование взаимодействия между субъектами живой природы. Во-вторых, как сама система, порожденная причинными связями между видами. И наконец, в-третьих, слово "экология" используется (и не обязательно профессионалами-экологами) для анализа нравственных критериев и политических программ, обусловленных осознанием реальности экологических проблем. Моральные критерии, как правило, вступают в противоречие с практической деятельностью человека, разрушающей экологические системы, и требуют поиска путей установления (или восстановления) гармонии человека с природой. Реальность подобных целей (более того, их логичность), равно как и их соотношение с представлениями экологии как науки, являются основным предметом политической экологии. Политическая экология имеет длительную историю, впрочем, некоторым исследователям она представляется слишком короткой. Политический (в отличие от научного) смысл термина определился лишь в конце 1960-х – начале 1970-х гг., когда в западных странах забили тревогу по поводу состояния окружающей среды. В этот период философы, специализирующиеся в области нравственности, в частности норвежец Арне Наэсс, начали уделять больше внимания практической значимости выводов экологии. Наэсс различает "глубокую" и "неглубокую" экологию. Первая не является "антропоцентрической" и признает принципы "биосферного эгалитаризма", "разнообразие", "симбиоз" и децентрализацию. Вторая подразумевает сугубо антропоцентрическую заботу о чистоте среды обитания и сохранений природных ресурсов (будь то красоты природы или нефть) для будущих поколений. По мнению Наэсса, человек обязан встать на позиции "глубокой экологии" хотя бы только для того, чтобы достичь скромных целей "неглубокой экологии". Как говорит он сам, характерные черты и основные принципы "глубокой экологии" еще окончательно не прояснены, однако исследования Наэсса и других ученых затронули тему, будоражившую умы людей, и стимулировали появление "зеленой" философии, которая с тех пор развивается на различных уровнях – общественном, полемическом и научном. Это движение неоднородно но, его отмежевание как от либерального капитализма, так и от марксизма-ленинизма, часто вместе именуемых "индустриализмом" ("industrialism"), очевидно. Безусловно, "зеленая" философия имеет право претендовать на резкое отличие от любых исходных посылок западной политической мысли до 1970 г., которые, как правило, носили либеральный и утилитарный характер – иначе говоря, были экономическими. Как "экология", так и "экономика" (образованные от греческих корней) означают управление – домом или естественной средой обитания, но сейчас эти слова относятся к диаметрально противоположным взглядам на то, каким должно быть это управление. Политическая экология и "зеленая" философия – термины сравнительно новые, но они напоминают нам о давно бытующих взглядах. Для большинства примитивных культур характерно особое отношение к "зеленому" миру, нечто вроде протоэкологической философии. Люди почитали природу и стремились жить в гармонии с окружающей средой. Исключение, как отмечают многие ученые, составляла еврейская культура. В Книге Бытия 126 утверждается "господствующее" положение человека, сотворенного как нечто уникальное, отдельное от природы и наделенного безграничным правом властвовать над всеми другими тварями. Поэтому языческое почтительное отношение к природе многие "зеленые" писатели противопоставляют "иудейско-христианскому" отказу от идеала экологического равновесия в пользу антропоцентрической теологии человека и Бога, отделенных от остальной части творения и господствующих над ней, если не считать высказываний противоположного свойства св. Бенедикта и (особенно) св. Франциска. Любая разновидность политической экологии основана на доктрине, которую обобщенно можно назвать "экологическим грехопадением человека", т.е. на идее о том, что человечество способно жить, и когда-то так и жило, в гармонии с природой, но на определенном этапе эту гармонию нарушило. Одна из общепринятых версий грехопадения – замена язычества христианством сначала в Европе, а позднее и в других регионах, куда добирались европейские колонизаторы. Один из традиционно германских символов веры приписывает дисгармонию между человеком и природой иудейскому влиянию. Эту точку зрения, в частности, высказывает Людвиг Фейербах в "Сущности христианства" ("The Essence of Christianity"). В сочетании с расовой теорией такой подход способствовал возникновению антисемитизма (anti-Semitism) Рихарда Вагнера, Х.С. Чемберлена и нацистов. Нацистский Reichsnaturschutzgesetz, свод законов об охране природы (1935), был прототипом природоохранного законодательства. Рудольф Гесс, заместитель вождя партии, и Вальтер Дарре, министр сельского хозяйства, верили в "биодинамическое" (или органическое) земледелие, однако эта сторона нацистских взглядов начала терять свою привлекательность уже в 1939 г., как только теорию стали применять на практике. Некоторых английских писателей, например романиста Хенри Уильямсона, привлекали сугубо природоведческие аспекты нацистских взглядов. Но более типичным было отношение Дж. Р. Р. Толкиена, видящего в нацизме "извращенный" вариант немецких законов о природе. Еще одно важное направление мысли – это признание за англосаксами тесной связи с природой и их отношение к норманнскому феодализму как к экологическому грехопадению. Джон Массингам, К.С. Льюис и сэр Артур Брайант – писатели, которые чувствовали необычайное родство с Англией саксов: по Массингаму, близкие к природе саксы пришли на смену римлянам – протокапиталистам-эксплуататорам, а позднее их самих вытеснили норманны, но они незаметно оправились и дали средневековой Англии собственные ценности, растоптанные капиталистической бюрократией Тюдоров. Пожалуй, самую реакционную версию экологического грехопадения пропагандировал в 1970-х гг. Эдвард Голдсмит в бытность свою редактором журнала ("Эколог") ("The Ecologist"). По его версии, люди страстно желают жить в гармонии с природой, но реализовать это желание они могли только тогда, когда были охотниками-собирателями, любая же форма сельскохозяйственного и индустриального общества нарушают экологическое равновесие. Это возвращает нас к главной проблеме экологической политической теории. Научные исследования не позволяют ни построить экологически стабильную модель, ни выдвинуть стройную теорию гармонизирующей роли человека в экологической системе. Они скорее ведут к построению дарвиновской модели (Darwinism) нестабильной эволюционирующей системы, в которой человек (и не только он) коренным образом меняет условия жизни большинства других видов, понижая шансы на выживание одних и, возможно, повышая шансы большинства других. Человек не может жить в гармонии с природой, если это подразумевает его пассивную экологическую роль, он также не может не менять экологическую систему как среду обитания других видов, (такую роль играют все виды без исключения). На двух третях суши (а если исключить полярные и пустынные районы, практически на всей суше) человек коренным образом изменил экологические системы. Он не мог оставить природу нетронутой, например, в английской сельской местности. Теперь природа является во многом нашим собственным творением, и без нашего вмешательства не в состоянии существовать. Любая самостоятельная этическая доктрина не будет экологической сама по себе; этические аспекты роли человека в природе должны исходить извне. Геккель, в частности, ввел в свою систему религиозный фактор, он утверждал: "Любая наука как таковая есть явление природы и умственной деятельности. Это незыблемый принцип монизма, который, как принцип религиозный, можно было бы назвать пантеизмом. Человек не над природой, он внутри нее". Однако это религия лишь по форме, в ней нет содержания. Пантеистический Бог не оставил указаний о том, следует ли перекрывать реки плотинами или сажать леса. Один из современных теоретиков экологии, обладающий развитым воображением, обращает наше внимание на экологический парадокс. В сочинении Джеймса Лавлока "ГАЙА: Новый взгляд на жизнь на земле" ("GAIA: A New Look at Life on Earth") говорится о том, что земное существование (речь не идет о Земле и жизни человека) – это самоподдерживающаяся система систем, которой человек не способен принести ни существенного вреда, ни существенной пользы, хотя он может повлиять на собственные шансы выжить. Загрязнение окружающей среды для Лавлока – "самая естественная вещь в мире", а ядерная энергия по своей сути ничем не отличается от любых других источников энергии. По его мнению, в интересах человека руководствоваться чувствами восхищения и священного трепета перед естественным миром. Эта мысль перекликается с идеей Наэсса о том, что этические посылки просто "внушаются, инспирируются и подкрепляются" природой экологии. Индивидуальные или коллективные подходы не могут быть экологически правильными или ошибочными сами по себе. Вместе с тем существуют весьма убедительные аргументы в пользу более общей рекомендации, которая состоит в следующем: рассматривая проблемы окружающей среды, следует задумываться не только над детально изученными экологическими последствиями наших решений, но и над природой экологии.
1-билет. Экология. Основоположник экологии.
Экология изучает условия существования живых организмов с окружающей средой. Экология как наука сформировалась в середине 19 века, когда возникло понимание, что не только строение и развитие организмов, но и их взаимоотношения со средой обитания подчинены определенным закономерностям. В 1866году немецкий естествоиспытатель Эрнст Геккель предложил термин «экология», а также ясно сформулировал ее содержание. Рождение экологии как самостоятельной науки состоялось к началу1900г.Но уже 20-30-ые годы ХХ века называют «золотым веком» экологии. К концу ХХ века сложилось мнение, что экология как наука выходит за рамки биологии, является междисциплинарной и стоит на стыке биологических, геолого-географических, технических и социально- экономических наук.
2-билет. Вклад ученых в развитии экологии. 1866- Геккель предложил термин «экология».
В 1798году Т.Мальтус описал уравнение экспоненциального роста популяции. Уравнение логистического роста популяции было предложено П.Ф.Ферхлюстом в 1838г. Французский врач В.Эдварс в 1824г. опубликовал книгу «Влияние физических факторов на жизнь», которая положила начало экологической и
сравнительно физиологии, а Ю.Либих (1840) сформулировал знаменитый «Закон минимума».
В России профессор Карл Францевич Рулье в 1841-1858гг. дал практически полный перечень принципиальных проблем экологии, но не нашел выразительного термина для обозначения этой науки.
Обсуждая механизмы взаимоотношений организмов со средой, Рулье очень близко подошел классическим принципам Ч.Дарвина, что по праву его можно считать предшественником Дарвина. Исследовал экологию и почвовед-географ В,В.Докучаев (1846- 1903), показавший тесную взаимосвязь живых организмов и неживой
природы на примере почвообразования и выделения природных зон. Также можно назвать и других ученых внесших свой вклад в создание экологии как науки – это и Г.Ф.Морозов, В.И.Вернадский, В.Н.Сукачев и др. Из современников, посвятивших себя и способствующих развитию экологии можно назвать целые плеяды исследователей, многие из которых являются авторами монографий, учебников и учебных пособий. Это Д.Н.Кашкаров, Ч.Элтон, Н.П.Наумов,С.С.Шварц, М.С.Гиляров, Ф.Клементс, В.Лахрер, Ю.Одум, Бигон, Дажо, Уиттекер и многие другие.
3-билет. Современная экология: предмет, объект и цель исследования. Целью современной экологии считается сохранение и развитие человеческой, общественной и природной подсистем Земли. Предмет изучения экологии – структура связей между организмом и окружающей средой.
Объект изучения экологии – экосистемы.
4-билет. Системы и свойства систем . Экология как наука рассматривает системы – звенья и члены, которых находятся в тесной взаимосвязи и взаимозависимости. Система – это совокупность элементов, определенным образом связанных и взаимодействующих между собой, т.е. любой объект
может быть представлен как результат взаимодействия образующих его частей, и поэтому его можно считать системой. Части системы называют элементами системы, которые могут быть физическими, химическими, биологическими или смешанными. Универсальным свойством экосистемы является – эмерджентность (от англ. emergens – возникновение, появление), возникновение новых свойств системы как целого, которое не является простой суммой свойств, слагающих ее частей или элементов. Например, одно дерево, как и редкий древостой не составляет леса, поскольку не создает определенной среды (почвенного покрова, гидрологического режима, микроклимата) и свойственных лесу взаимосвязи различных звеньев. Недоучет эмерджентности приводит к крупным просчетам при вмешательстве человека в жизнь экосистем. Например, сельскохозяйственные поля (агроценозы) имеют низкий коэффициент
эмерджентности и поэтому характеризуются низкой способностью к саморегулированию и устойчивости. В них из-за бедности видового состава организмов, крайне незначительны связи и поэтому велика вероятность
интенсивного размножения отдельных нежелательных видов (сорняков, вредителей). Отличительной чертой любой системы является наличие у нее входа и выхода, причем определенное изменение входной величины влечет за собой некоторое изменение и величины выходной.
Обычно различают три вида систем:
1) замкнутые, которые не обмениваются с соседними системами ни
веществом, ни энергией;
2) закрытые, которые обмениваются с соседней системой энергией, но
не веществом;
3) открытые, которые обмениваются с соседними системами и веществом
и энергией.
5. Системы. Характреные особенности. Система обладает разл.свойствами(вопрос №4), делится на 3 вида (вопрос №4), в ней существуют разл. связи(вопрос №6), а также существуют законы поведения системы (вопрос №7).
6-билет. СВЯЗИ В СИСТЕМАХ. Прямая – это такая связь, при которой один элемент (А) действует на
другой (В) без ответной реакции (А → В). Пример – действие древесного яруса леса на случайно выросшее под его пологом травянистое растение. Или действие солнечной системы на земные процессы. 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, - заболачивание территории, например, после вырубки
Закон поведения
Свойства
ВХОД ВЫХОД леса. Снятие лесного полога и уплотнение почвы обычно ведет к накоплению воды на ее поверхности. Это в свою очередь, дает возможность поселяться здесь растениям – влагонакопителям, например, сфагновым мхам, содержание воды в которых в 25-30 раз превышает вес их тела. Процесс начинает действовать в одном направлении: увеличение увлажнения → обеднение кислородом → замедление разложения растительных остатков →накопление торф → дальнейшее усиление заболачивания.
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 сохранять систему в состоянии устойчивого динамического равновесия, называемое гомеостазом ( homois-то же, statos-состояние), т.е. принципом равновесия. Гомеостаз- это механизм, посредством которого живой организм, противодействуя внешним воздействиям, поддерживает параметры своей внутренней среды на таком постоянном уровне, который обеспечивает его нормальную жизнедеятельность (величина кровяного давления, частота пульса концентрация солей в организме, температура и т.д.). Если же функционирование этого механизма будет нарушено, то возникший дискомфорт в организме может привести и к ее гибели.
7-билет. Законы поведения систем
Так согласно закону внутреннего динамического равновесия вещество, энергия, информация и качество биосферы в целом взаимосвязаны и любое изменение одного из этих показателей вызывает изменение всех других показателей. Т.е. в действие вступает принцип Ле-Шателье-Брауна : при внешнем воздействии, выводящем систему из состояния устойчивого равновесия, это равновесие смещается в том направлении, при котором эффект внешнего воздействия ослабляется. В соответствии вышеназванным принципом эти изменения происходят в направлении, обеспечивающем сохранение общей суммы вещественно-энергетических и динамических качеств систем, т.е. ее устойчивости. Таким образом, экосистемы сопротивляются воздействиям, нарушающим их стабильность. Но если антропогенная нагрузка превысит способности природы к самоочищению и самовосстановлению, принцип Ле-Шателье-Брауна перестанет действовать. И тогда это может привести к полной гибели соответствующей экосистемы или биосферы в целом.
8-Билет. Характерная особенность (экосистем) Экосистема - это единый природный или природно-антропогенный комплекс, который выступает как функциональное целое и образован живыми организмами и средой обитания.
Любая экосистема состоит их двух блоков. Один из них представлен комплексом взаимосвязанных живых организмов – биоценозом, а второй факторами среды – биотопом или экотопом. В таком случае можно записать: экосистема = биоценоз + биотоп (экотоп).
Основным понятием и основной таксономической единицей в экологии является экосистема.
Этот термин ввел в науку в 1935 г. английский учёный ботаник-эколог А. Тенсли.
Под экосистемой понимается любое сообщество живых существ и среды их обитания, объединённых в единое функциональное целое.
9-билет.Блоковая модель биогеоценоза(по Сукачеву)
Для того чтобы экосистемы функционировали (существовали) неограниченно долго и как единое целое, они должны обладать свойствами связывания и высвобождения энергии, а также круговоротом веществ. Экосистема, кроме этого, должна иметь механизмы, позволяющие противостоять внешним воздействиям (возмущениям, помехам), гасить их. Для раскрытия этих механизмов познакомимся с различными видами структур и другими характеристиками (свойствами) экосистем.
Блоковая модель экосистемы. Любая экосистема состоит из двух блоков. Один из них представлен комплексом взаимосвязанных живых организмов - биоценозом, а второй - факторами среды - биотопом или экотопом. В таком случае можно записать: экосистема = биоценоз + биотоп (экотоп). В. Н. Сукачев блоковую модель в ранге биогеоценоза в виде схемы изобразил на рис. 2.
Этот рисунок позволяет наглядно представить, чем отличаются понятия «экосистема» и «биогеоценоз», на что мы обращали внимание в разделе «Основные понятия...». Биогеоценоз, по В. Н. Сукачеву, включает все названные блоки и звенья. Это понятие обычно используют применительно к сухопутным системам. В биогеоценозах обязательно наличие в качестве основного звена растительного сообщества (фитоценоза). Примеры биогеоценозов - однородные участки леса, луга, степи, болота и т. п.
Экосистемы могут и не иметь растительное звено. Таким примером являются системы, формирующиеся на базе разлагающихся органических остатков, гниющих в лесу деревьев, трупов животных и т. п. В них достаточно присутствие зооценоза и микробоценоза или только микробоценоза, способных осуществлять круговорот веществ.
Таким образом, каждый биогеоценоз может быть назван экосистемой, но не каждая экосистема относится к рангу биогеоценоза.
Чтобы снять терминологические неясности, соавтор В. Н. Сукачева по формированию науки биогеоценологии - профессор В. Н. Дылис - образно определил биогеоценоз как экосистему, но только в рамках фитоценоза.
Биогеоценозы и экосистемы могут различаться и по временному фактору (продолжительности существования). Любой биогеоценоз потенциально бессмертен, поскольку все время пополняется энергией за счет деятельности растительных фото- или хемосинтезирующих организмов. В то же время экосистемы без растительного звена заканчивают свое существование одновременно с высвобождением в процессе разложения субстрата всей содержащейся в нем энергии. Надо, однако, иметь в виду, что в настоящее время термины «экосистема» и «биогеоценоз» нередко рассматриваются как синонимы
10-БИЛЕТ.Классификация по Одуму (экосистем)
Поскольку энергия является главной движущей силой всех экосистем, то в основу их классификации положен именно энергетический принцип. За Ю. Одум (1989) выделяют четыре типа экосистем:
Природные экосистемы, которые получают только энергию Солнца. Это открытые океаны, большие площади горных лесов, глубокие озера. Они занимают более 70% площади земного шара и имеют низкую производительность. Однако значение их на планете велико, поскольку они участвуют в круговороте воды, формирующие климат, очищают воздух, поддерживают гомеостаз биосферы.
Природные экосистемы, которые получают энергию Солнца и других природных источников энергии. Кроме Солнца, они используют энергию ветра, дождя, приливов, прибоя, течений. Примером такой экосистемы могут быть эстуарии.
Экосистемы, которые получают энергию от Солнца, а также от человека. Например, наземные и водные экосистемы, о которых Ю. Одум писал, что хлеб, рис, кукуруза, картофель частично сделаны из нефти (Одум, 1989).
Искусственные экосистемы существуют благодаря энергии Солнца. Это индустриальная городская экосистема.
Экосистемы можно разделить на наземные и водные или на экосистемы, трофические цепи которых начинаются с продуцентов, и экосистемы, цепи питания которых начинаются с детритоядних организмов.
11-билет.Свойства и виды (экосистем):
Свойства:
Способствовать осуществлению круговорота веществ в природе;
Противодействовать внешним воздействиям;
Производить биологическую продукцию.
Водные экосистемы-это реки, озера, пруды, болота -пресноводные экосистемы, а также моря и океаны -водоемы с соленой водой.
Наземные экосистемы- это тундровая, таежная, лесная, лесостепная, степная, полупустынная, пустынная, горная экосистема.
12-билет.Экосистема и биогеоценоз. Общность и отличие
Близкий по содержанию смысл имеет термин«биогеоценоз», введённый академиком В.Н. Сукачевым.
В понятие «биогеоценоз» относят обычно сухопутные природные системы, где обязательно в качестве основного звена присутствует растительный покров (фитоценоз). Исходя из этого, каждый биогеоценоз можно назвать экосистемой, но не каждая экосистема может быть отнесена к рангу биогеоценоза.
Близким по значению понятием является экосистема - система, состоящая из взаимосвязанных между собой сообществ организмов разных видов и среды их обитания. Экосистема - более широкое понятие, относящееся к любой подобной системе. Биогеоценоз, в свою очередь - класс экосистем, экосистема, занимающая определенный участок суши и включающая основные компоненты среды - почву, подпочву, растительный покров, приземный слой атмосферы. Не являются биогеоценозами водные экосистемы, большинство искусственных экосистем. Таким образом, каждый биогеоценоз - это экосистема, но не каждая экосистема - биогеоценоз. Для характеристики биогеоценоза используются два близких понятия: биотоп и экотоп(факторы неживой природы:климат, почва). Биотоп - это совокупность абиотических факторовв пределах территории, которую занимает биогеоценоз. Экотоп - это биотоп, на который оказывают воздействие организмы из других биогеоценозов. По содержанию экологический термин «биогеоценоз» идентичен физико-географическому терминуфация.
Биогеоценозы и экосистемы могут различаться и по временному фактору (продолжительности существования). Любой биогеоценоз потенциально бессмертен, поскольку все время пополняется энергией за счет деятельности растительных фото- или хемосинтезирующих организмов. В то же время экосистемы без растительного звена заканчивают свое существование одновременно с высвобождением в процессе разложения субстрата всей содержащейся в нем энергии. Надо, однако, иметь в виду, что в настоящее время термины «экосистема» и «биогеоценоз» нередко рассматриваются как синонимы.
13.Экологические факторы. Классификация
14-билет.Адаптация.Виды и примеры Адаптация это приспособление строения, функций органов и организма в целом, а также популяции живых существ к изменениям окружающей среды. Различают генотипическую и фенотипическую адаптацию. В основе первой лежат механизмы мутаций, изменчивости, естественного отбора. Они явились причиной формирования современных видов животных и растений. Фенотипическая адаптация – это процесс, протекающий в течение индивидуальной жизни. В результате него организм приобретает устойчивость к какому-либо фактору внешней среды. Это позволяет ему существовать в условиях значительно отличающихся от нормальных. В физиологии и медицине это также процесс сохранения нормального функционального состояния гомеостатических систем, которые обеспечивают развитие, сохранение нормальной работоспособности и жизнедеятельности человека в экстремальных условиях. Выделяют также сложные и перекрестные адаптации. Сложные адаптации возникают в естественных условиях, например к условиям определенных климатических зона, когда организм человека подвергается влиянию комплекса патогенных факторов (на Севере низкая температура, пониженное атмосферное давление, изменение длительности светового дня и т.д.). Перекрестные или кросс – адаптации это адаптации, при которых развитие устойчивости к одному фактору, повышает резистентность к сопутствующему. Существует два типа адаптивных приспособительных реакций. Первый тип называют пассивным. Эти реакции проявляются на клеточно-тканевом уровне и заключается в формировании определенной степени устойчивости или толернтности к изменениям интенсивности действия какого-либо патогенного фактора внешней среды, например пониженного атмосферного давления. Это позволяет сохранять нормальную физиологическую активность организма при умеренных колебаниях интенсивности данного фактора. Второй тип приспособления – активный. Этот тип заключается в активации специфических адаптивных механизмов. В последнем случае адаптация идет по резистивному типу. Т.е. за счет активного сопротивления воздействию. Если интенсивность воздействия фактора на организм отклоняется от оптимальной величины в ту или иную сторону, но параметры гомеостаза при этом остаются достаточно стабильными, то такие зоны колебаний называется зонами нормы. Имеется две подобных зоны. Одна из них расположена в области недостатка интенсивности фактора, другая в области избытка. Любое смещение интенсивности фактора за пределы зон нормы вызывает перегрузку адаптивных механизмов и нарушению гомеостаза. Поэтому за пределами зон нормы выделяют зоны пессимума
В процессе адаптации выделяют два этапа: срочный и долговременный. Первый, начальный, обеспечивает несовершенную адаптацию. Он начинается с момента действия раздражителя и осуществляется на основе имеющихся функциональных механизмов (например усиление теплопродукции при охлаждении). Долговременный этап адаптации развивается постепенно, в результате длительного или многократного воздействия фактора внешней среды. В его основе лежит многократная активизация механизмов срочной адаптации и постепенное накопление структурных перестроек. Примером долговременной адаптации является изменения механизмов теплообразования и теплоотдачи в холодных климатических условиях. Базисом фенотипической является комплекс последовательных морфофизиологических перестроек, направленных на сохранение постоянства внутренней среды. Основным звеном в механизмах адаптации являются связи физиологических функций с генетическим аппаратом клеток. Под действием экстремального фактора среды происходит увеличение нагрузки на функциональную систему. Это ведет к усилению синтеза нуклеиновых кислот и белков в клетках органов, входящих в систему. В результате в них формируется структурный след адаптации. Активизируются аппараты этих клеток, выполняющие базисные функции: энергетический обмен, трансмембранный транспорт, сигнализацию. Именно этот структурный след является основой долговременной фенотипической адаптации.
Однако адаптационные механизмы позволяют компенсировать изменения фактора среды лишь в определенных пределах и определенное время. В результате воздействия на организм факторов, превышающих возможности адаптационных механизмов, развивается дизадаптация. Она приводит к дисфункции систем организма. Следовательно, происходит переход адаптационной реакции в патологическую – болезнь. Примером болезней дизадаптации являются сердечно-сосудистые заболевания у не коренных жителей Севера.
15-БИЛЕТ. Биологическая активность организма.Анализ. Количественное выражение (доза) фактора, соответствующая потребностям организма и обеспечивающее наиболее благоприятные условия для его жизни, рассматривают как оптимальное.На шкале количественных изменений фактора диапазон колебаний,соответствующий указанным условиям,составляет зону оптимума. Специфические адаптивные механизмы, свойственные виду, дают организму возможность переносить определенные отклонения от оптимальных значений без нарушения нормальных функций организма. Эти зоны определяются как зоны норм, таких как вы видите две, соответственно отклонение от оптимума в сторону недостаточной выраженности фактора и в сторону его избытка. Дальнейший сдвиг в сторону недостатка или избытка фактора снижает эффективность действия адаптивных механизмов и как следствие, нарушает жизнедеятельность организма – это может проявиться в виде замедления и приостановки роста, нарушения цикла размножения, неправильного течения линьки и т.д. На кривой этому состоянию соответствуют зоны пессимума при крайнем недостатке или избытке фактора. За пределами этих зон жизнь невозможна.
Виды, переносящие большие отклонения фактора от оптимальных величин, обозначаются термином, содержащим название фактора с приставкой эври. Например, эвритермные животные и растения – это организмы, переносящие большие колебания температур, соответственно устойчивые к этому фактору
Виды, малоустойчивые к изменениям фактора обозначаются термином с тем же корнем, но с приставкой стено (от греч. – узкий). Так, стенотермные организмы, это неустойчивые к изменениям температуры виды. Стеногалинные виды - это в основном земноводные и пресноводные организмы, не переносящие большие изменения солености воды.Для развития проростков кокосовой пальмы нужна (помимо других условий) температура не ниже 26°С и не выше 41°С для сибирской лиственницы средняя температура вегетационного периода должна быть не выше 16°С. Для нормального существования наземных животных и человека определены и нижние и верхние пределы температуры, освещенности, концентрации кислорода в воздухе, атмосферного давления и т.д. В отношении человека применяется понятие «прожиточный минимум», но нет правда, понятия «прожиточный максимум», с точки зрения экологии оно тоже должно бы существовать.
16-БИЛЕТ Взаимосвязи организмов по «интересам». Взаимосвязиклассифицируют по «интересам», на базе которых организмы строят свои отношения. Самый распространенный тип связей базируется на интересах питания – пищевых или трофических, которое означает питание одного организма другим, продуктами его жизнедеятельности или сходной пищей. Сюда относится опыление растений насекомыми – энтомофильные (рафлезия) или птицами, орнитофильные (колибри-орхидея). На базе трофических связей возникают цепи питания – пастбищные и детритные, когда одни организмы питаются другими.
Следующий тип связей – форический,возникает когда одни организмы участвуют в распространении других или их зачатков (семян, плодов, спор).
Выделяют также фабрический тип связей, характеризует использование одними организмами других или их продуктов жизнедеятельности, частей. Например, использование растений, перьевого покрова, шерсти, пуха для постройки гнезд, убежищ и т.д.
17-БИЛЕТ. Организмы. Взаимоотношения. Данная классификация строится по принципу влияния, которое оказывают организмы на другие организмы в процессе взаимных контактов..
Экология - это наука, изучающая жизнь различных организмов в их естественной среде обитания, или окружающей среде. Окружающая среда - это все живое и неживое вокруг нас. Ваша собственная окружающая среда - это все, что вы видите, и многое из того, чего вы не видите вокруг себя (например, которым вы дышите). Она в основном неизменна, но ее отдельные детали постоянно изменяются. Ваше тело - в каком-то смысле тоже окружающая среда для многих тысяч крошечных существ - бактерий, помогающих вам усваивать пищу. Ваше тело является для них естественной средой обитания.
Общая характеристика экологии как раздела общей биологии и комплексной науки
На современном этапе развития цивилизации экология представляет собой сложную комплексную дисциплину, основанную на различных областях человеческого знания: биологии, химии, физики, социологии, природоохранной деятельности, различных видов технологии и т. д.
Впервые в науку понятие «экология» ввел немецкий биолог Э. Геккель (1886). Это понятие первоначально являлось чисто биологическим. В дословном переводе «экология» означает «наука о жилище» и подразумевала изучение взаимоотношений между различными организмами в природных условиях. В настоящее время это понятие очень усложнилось и разные ученые вкладывают в это понятие различный смысл. Рассмотрим некоторые из предлагаемых понятий.
1. По В. А. Радкевичу: «Экология - это наука, исследующая закономерности жизнедеятельности организмов (в любых ее проявлениях, на всех уровнях интеграции) в их естественной среде обитания с учетом изменений, вносимых в среду деятельностью человека». Это понятие соответствует биологической науке и его нельзя признать полностью соответствующим той области знания, которую изучает экология.
2. По Н. Ф. Реймерсу : «Экология (всеобщая, «большая») - это научное направление, рассматривающее некую значимую для центрального члена анализа (субъекта, живого объекта) совокупность природных и отчасти социальных (для человека) явлений и предметов с точки зрения интересов (в кавычках или без кавычек) этого центрального субъекта или живого объекта». Данное понятие является универсальным, но оно трудно для восприятия и воспроизведения. Оно показывает многообразие и комплексность экологической науки на современном этапе.
В настоящее время экология распадается на несколько направлений и научных дисциплин. Рассмотрим некоторые из них.
1. Биоэкология - отрасль биологической науки, изучающая взаимосвязи организмов друг с другом; средой обитания и воздействие деятельности человека на эти организмы и среду их обитания.
2. Популяционная экология (демографическая экология) - раздел экологии, изучающий закономерности функционирования популяций организмов в среде их обитания.
3. Аутэкология (аутоэкология) - раздел экологии, изучающий взаимоотношения организма (отдельной особи, вида) с окружающей средой.
4. Синэкология - раздел экологии, изучающий взаимоотношения популяций, сообществ и экосистем со средой.
5. Экология человека - комплексная наука, изучающая общие законы взаимоотношения биосферы и антропосистемы, влияние природной среды (в том числе и социальной) на отдельного человека и группы людей. Это наиболее полное определение экологии человека, оно может быть отнесено и к экологии отдельной личности, и к экологии человеческих популяций, в частности, к экологии различных этносов (народов, народностей). Большую роль в экологии человека играет социальная экология.
6. Социальная экология - многозначное понятие, одно из которых следующее: раздел экологии, изучающий взаимодействия и взаимосвязи человеческого общества с природной средой, разрабатывающий научные основы рационального природопользования, предполагающие охрану природы и оптимизацию жизненной среды человека.
Различают также прикладную, промышленную, химическую, онкологическую (канцерогенную), историческую, эволюционную экологию, экологию микроорганизмов, грибов, животных, растений и т. д.
Все вышеизложенное показывает, что экология - это комплекс научных дисциплин, имеющих в качестве объекта исследования Природу, учитывающих взаимосвязь и взаимодействие отдельных компонентов живого мира в виде отдельных особей, популяций, отдельных видов, взаимоотношения экосистем, роль отдельных людей и человечества в целом, а также пути и способы рационального природопользования, меры по охране Природы.
Взаимосвязи
Экология изучает, как растения и животные, включая людей, живут вместе, влияют друг на друга и на окружающую их среду. Начнем с вас. Подумайте, как вы связаны с окружающей средой. Чем вы питаетесь? Куда выбрасываете отходы и мусор? Какие растения и животные живут рядом с вами. То, как вы воздействуете на окружающую среду, оказывает обратное воздействие и на вас, и на все , которые живут рядом с вами. Взаимосвязи между вами и ними образуют сложную и разветвленную сеть.
Среда обитания
Естественное окружение группы растений и животных называется средой обитания, а сама группа, живущая в ней, - сообществом. Переверните камень и посмотрите, о пол над ним живет. Миленькие сообщества - всегда часть больших сообществ. Так, камень может быть частью ручья, если он лежит на его берегу, а ручей - частью леса, в котором протекает. В каждой крупной среде обитания живут различные растений и животных. Попробуйте отыскать несколько различных типов среды обитания вокруг вас. Глядите вокруг: вверх, вниз - во все стороны. Но не забывайте, что жизнь надо оставить такой, какой вы ее застали.
Современное состояние экологической науки
Впервые термин «экология» был употреблен в 1866 г. в работе немецкого биолога Э. Геккеля «Всеобщая морфология организмов». Самобытный биолог-эволюционист, медик, ботаник, зоолого-морфолог, сторонник и пропагандист учения Ч.Дарвина, он не только ввел в научный обиход новый термин, но и приложил все свои силы и знания для формирования нового научного направления. Ученый считал, что «экология - это наука об отношениях организмов к окружающей среде». Выступая на открытии философского факультета университета в Йене с лекцией «Путь развития и задачи зоологии» в 1869 г. Э. Геккель отмечал, что экология «исследует общее отношение животных как к их органической, так и неорганической средам, их дружественные и враждебные отношения к другим животным и растениям, с которыми они вступают в прямые и непрямые контакты, или, одним словом, все те запутанные взаимодействия, которые Ч. Дарвин условно обозначил как борьбу за существование». Под средой он понимал условия, создаваемые неорганической и органической природой. К неорганическим условиям Геккель относил физические и химические особенности мест обитания живых организмов: климат (теплота, влажность, освещенность), состав и почвы, особенности , а также неорганическую пищу (минералы и химические соединения). Под органическими условиями ученый подразумевал взаимоотношения между организмами, существующими в пределах одного сообщества или экологической ниши. Название экологической науки произошло от двух греческих слов: «экое» - дом, жилище, местообитание и «логос» - слово, учение.
Надо отметить, что Э. Геккель и многие его последователи использовали термин «экология» не для описания изменяющихся условий среды и меняющихся со временем взаимоотношений между организмами и средой, а только для фиксации существующих неизменными условий и явлений окружающей среды. Как полагают С. В. Клубов и Л. Л. Прозоров (1993), фактически исследовался физиологический механизм взаимоотношения живых организмов, выделялось их отношение к окружающей среде исключительно в рамках физиологических реакций.
В рамках биологической науки экология просуществовала до середины XX в. Акцент в ней был сделан на изучение живого вещества, закономерностей его функционирования в зависимости от факторов среды обитания.
В современную эпоху экологическая парадигма основывается на концепции экосистем. Как известно, этот термин был введен в науку А. Тенсли в 1935 г. Под экосистемой подразумевают функциональное единство, образованное биотопом, т.е. совокупностью абиотических условий, и населяющими его организмами. Экосистема является главным объектом изучения общей экологии. Предметом познания ее являются не только законы формирования структуры, функционирования, развития и гибели экосистем, но и состояние целостности систем, в частности их устойчивость, продуктивность, круговорот веществ и баланс энергии.
Таким образом, в рамках биологической науки общая экология оформилась и окончательно выделилась как самостоятельная наука, которая основывается на изучении свойств целого, не сводимого к простой сумме свойств его частей. Следовательно, экология в биологическом содержании этого термина подразумевает науку об отношениях растительных и животных организмов и образуемых ими сообществ между собой и с окружающей средой. Объектами биоэкологии могут быть гены, клетки, отдельные особи, популяции организмов, виды, сообщества, экосистемы и биосфера в целом.
Сформулированные законы общей экологии широко используются в так называемых частных экологиях. Точно так же, как и в биологии, развиваются своеобразные таксономические направления в общей экологии. Самостоятельно существуют экология животных и растений, экология отдельных представителей растительного и животного мира (водорослей, диатомовых водорослей, определенных родов водорослей), экология обитателей Мирового океана, экология сообществ отдельных морей и водоемов, экология определенных участков водоемов, экология животных и растений суши, экология пресноводных сообществ отдельных рек и водоемов (озер и водохранилищ), экология обитателей гор и возвышенностей, экология сообществ отдельных ландшафтных единиц и т. д.
В зависимости от уровня организации живого вещества экосистем в целом выделяют экологию особей (аутоэкологию), экологию популяций (демэкологию), экологию ассоциаций, экологию биоценозов и экологию сообществ (синэкологию).
При рассмотрении уровней организации живого вещества многие ученые полагают, что самые низшие ее ранги - геном, клетка, ткань, орган - изучаются сугубо биологическими науками - молекулярной генетикой, цитологией, гистологией, а высшие ранги - организм (особь), вид, популяция, ассоциация и биоценоз - как биологией и физиологией, так и экологией. Только в одном случае рассматриваются морфология и систематика отдельных особей и составляемых ими сообществ, а в другом - их взаимоотношение между собой и с окружающей средой.
К настоящему времени экологическое направление охватило практически все существующие области научного познания. Не только науки естественного профиля, но и сугубо гуманитарные науки при изучении своих объектов стали широко пользоваться экологической терминологией и главное методами исследования. Возникло множество «экологий» (экологическая геохимия, экологическая геофизика, экологическое почвоведение, геоэкология, экологическая геология, физическая и радиационная экология, медицинская экология и множество других). В связи с этим была проведена определенная структуризация. Так, в своих работах (1990-1994) Н. Ф. Реймерс сделал попытку представить структуру современной экологии.
Более простой выглядит структура Экологической науки с иных методологических позиций. В основу структуризации положено разделение экологии на четыре крупнейших и одновременно фундаментальных направления: биоэкологию, экологию человека, геоэкологию и прикладную экологию. Все перечисленные направления пользуются практически одинаковыми методами и методологическими основами единой экологической науки. В данном случае речь может идти об аналитической экологии с соответствующими подразделениями ее на физическую, химическую, геологическую, географическую, геохимическую, радиационную и математическую, или системную, экологии.
В рамках биоэкологии выделяют два равноценных и важнейших направления: эндоэкологию и экзоэкологию. Согласно Н. Ф. Реймерсу (1990), к эндоэкологии относятся генетическая, молекулярная, морфологическая и физиологическая экологии. К экзоэкологии относятся следующие направления: аутоэкология, или экология отдельных особей и организмов как представителей определенного вида; демэкология, или экология отдельных группировок; популяционная экология, которая изучает поведение и взаимоотношение в пределах какой-то определенной популяции (экология отдельных видов); синэкология, или экология органических сообществ; экология биоценозов, рассматривающая взаимоотношение сообществ или популяций организмов, составляющих биоценоз между собой и с окружающей средой. Наиболее высшим рангом экзоэкологического направления являются учение об экосистемах, учение о биосфере и глобальная экология. Последняя охватывает все области существования живых организмов - от почвенного покрова до тропосферы включительно.
Самостоятельным направлением экологического исследования является экология человека. В действительности, если строго придерживаться правил иерархии, данное направление должно входить составной частью в биоэкологию, в частности как аналог уаутоэкологии в рамках экологии животных. Однако, учитывая ту огромную роль, которую играет человечество в жизни современной биосферы, это направление выделяют в качестве самостоятельного. В экологии человека целесообразно выделить эволюционную экологию человека, археоэкологию, рассматривающую взаимоотношение человека со средой обитания начиная со времен первобытного общества, экологию этносоциальных групп, социальную экологию, экологическую демографию, экологию культурных ландшафтов и медицинскую экологию.
В середине XX в. в связи с проводившимися глубокими исследованиями среды обитания человека и органического мира возникли научные направления экологической направленности, тесно связанные с географическими и геологическими науками. Их цель - изучить не сами организмы, а только их реакцию на изменяющиеся условия среды обитания и проследить обратное воздействие деятельности человеческого общества и биосферы на среду обитания. Эти исследования были объединены в рамках геоэкологии, которой придано сугубо географическое направление. Однако представляется целесообразным в пределах как геологической, так и географической экологий выделить по крайней мере четыре самостоятельных направления - ландшафтную экологию, экологическую географию, экологическую геологию и космическую (планетарную) экологию. При этом надо особо подчеркнуть, что не все ученые согласны с таким разделением.
В рамках прикладной экологии, как следует из ее названия, рассматриваются многоаспектные вопросы экологии, связанные с сугубо практическими задачами. В ее составе выделяют промысловую экологию, т. е. экологические исследования, связанные с добычей определенных биоресурсов (ценных пород зверей или древесины), сельскохозяйственную экологию и инженерную экологию. Последняя отрасль экологии имеет много аспектов. Объектами изучения инженерной экологии являются состояние урбанизированных систем, агломераций городов и поселков, культурных ландшафтов, технологических систем, экологическое состояние мегаполисов, наукоградов и отдельных городов.
Концепция системной экологии возникла в ходе интенсивного развития экспериментальных и теоретических исследований в области экологии в 20-е и 30-е годы XX в. Эти исследования показали необходимость комплексного подхода к изучению биоценоза и биотопа. Впервые необходимость такого подхода была сформулирована английским геоботаником А. Тенсли (1935), который ввел в экологию термин «экосистема». Главное значение экосистемного подхода для экологической теории заключается в обязательном наличии взаимоотношений, взаимозависимости и причинно-следственных связей, т. е. объединение отдельных компонентов в функциональное целое.
Определенная логическая завершенность концепции экосистем выражается количественным уровнем их изучения. Выдающаяся роль в изучении экосистем принадлежит австрийскому биологу-теоретику Л. Берталанфи (1901-1972). Он разработал общую теорию, позволяющую с помощью математического аппарата описывать системы различных типов. Основой концепции экосистемы является аксиома системной целостности.
При всей полноте и глубине охвата в классификационной рубрикации экологических исследований, включающей все современные аспекты жизни человеческого общества, отсутствует такое важное звено познания, как историческая экология. Ведь при изучении современного состояния экологической обстановки исследователю для определения закономерностей развития и прогноза экологических условий в глобальном или региональном масштабе необходимо сравнивать существующие экологические ситуации с состоянием среды исторического и геологического прошлого. Эти сведения сосредоточены в исторической экологии, которая в рамках экологической геологии дает возможность с помощью геологических и палеогеографических методов определить физико-географические обстановки геологического и исторического прошлого и проследить их развитие и изменение вплоть до современной эпохи.
Начиная с исследований Э. Геккеля термины «экология» и «экологическая наука» широко вошли в обиход научных исследований. Во второй половине XX в. экология разделилась на два направления: сугубо биологическое (общая и системная экология) и геолого-географическое (геоэкология и экологическая геология).
Экологическое почвоведение
Экологическое почвоведение возникло в 20-е годы XX в. В отдельных работах почвоведы стали употреблять термины «экология почв» и «педоэкология». Однако сущность терминов, как и магистральное направление экологических исследований в почвоведении, были раскрыты только в последние десятилетия. В научную литературу Г. В. Добровольским и Е. Д. Никитиным (1990) были введены понятия «экологическое почвоведение» и «экологические функции крупных геосфер». Последнее направление авторы трактуют применительно к почвам и рассматривают как учение об экологических функциях почв. Под этим подразумеваются роль и значение почвенного покрова и почвенных процессов в возникновении, сохранении и эволюции экосистем и биосферы. Рассматривая экологическую роль и функции почв, авторы считают логичным и необходимым выявить и охарактеризовать экологические функции других оболочек , а также биосферы в целом. Это даст возможность рассмотреть единство среды обитания человека и всей существующей биоты, глубже понять неотделимость и незаменимость отдельных компонентов биосферы. В течение всей геологической истории Земли судьбы этих компонентов оказались сильно переплетенными. Они проникли друг в друга и взаимодействуют через круговороты вещества и энергии, что и обусловливает их развитие.
Разрабатываются и прикладные аспекты экологического почвоведения, связанные главным образом с охраной и контролем за состоянием почвенного покрова. Авторы работ подобного направления стремятся показать принципы сохранения и создания таких свойств почв, которые определяют их высокое устойчивое и качественное плодородие, не наносящее ущерба сопряженным компонентам биосферы (Г. В. Добровольский, Н. Н. Гришина, 1985).
В настоящее время в некоторых высших учебных заведениях читают специальные курсы «Экология почв» или «Экологическое почвоведение». В данном случае речь идет о науке, в которой рассматриваются закономерности функциональных связей почвы с окружающей средой. С экологических позиций изучаются почвообразовательные процессы, процессы накопления растительного вещества и гумусообразования. Однако почвы рассматриваются в качестве «центра геосистемы». Прикладное значение экологического почвоведения сводится к разработке мер по рациональному использованию земельных ресурсов.
Проточный пруд
Пруд - пример более крупной среды обитания, идеальной для наблюдения за экосистемой. Это дом для большого сообщества различных растений и животных. Пруд, его сообщества и неживая природа вокруг него образуют так называемую экологическую систему. Глубины пруда - хорошая среда для изучения сообществ его обитателей. Осторожно поводите сачком в разных местах пруда. Запишите все, что окажется в сачке, когда вы его вытащите. Положите самые интересные находки в банку, чтобы лотом изучить их подробнее. Воспользуйтесь любым пособием, в котором описана жизнь обитателей пруда, чтобы определить названия найденных вами организмов. А когда закончите опыты, не забудьте обязательно выпустить живых существ обратно в пруд. Сачок вы можете купить или сделать сами. Возьмите кусок толстой проволоки и согните ее кольцом, а концы воткните в один из краев длинной бамбуковой палки. Затем обшейте проволочное кольцо капроновым чулком и завяжите его снизу узлом. В наши дни пруды встречаются куда реже, чем лет сорок назад. Многие из них обмелели и заросли. Это неблагоприятно сказалось на жизни обитателей прудов: лишь немногие из них сумели выжить. При высыхании пруда гибнут и его последние обитатели.
Устройте пруд сами
Выкопав прудик, вы можете устроить у себя уголок дикой природы. Это привлечет к нему множество видов животных и не станет для вас обузой. Однако пруд надо будет постоянно поддерживать в хорошем состоянии. Чтобы его создать, потребуется немало времени и сил, но зато когда в нем поселятся различные животные, вы сможете изучать их в любое время. Самодельная трубка для подводных наблюдений позволит вам лучше познакомиться с жизнью обитателей пруда. Аккуратно обрежьте горлышко и дно у пластиковой бутылки. На один конец наденьте прозрачный полиэтиленовый пакет и закрепите его на горлышке резинкой. Теперь через эту трубку вы можете наблюдать жизнь обитателей пруда. Для безопасности свободный край трубки лучше всего оклеить клейкой лентой.
