Предмет изучения и задачи экологии
- Подразделения экологии и ее связь с другими науками.
- Методы экологических исследований.
- Понятия «среда жизни» и «среда обитания» организмов.
- Экологические факторы и их классификация.
- Причины многообразия экологических факторов.
- Взаимодействие факторов.
- Предмет изучения и задачи экологии
Экология (от греч. ойкос — дом, жилище и логос — учение) — биологическая наука о взаимоотношениях живых существ между собой и окружающей их неоргани¬ческой природой, о связях в надорганизменных системах, о структуре и функционировании этих систем.
Экология сформировалась в середине XIX века, когда накопилось много сведений о многообразии организмов и особенностях их образа жизни. Возникло понимание, что окружающая человека природа — это не беспорядочное сочетание живых существ, а сложно организованные их системы, возникшие в результате биологической эволю¬ции. Наконец, к середине XIX века возросло влияние чело¬века на природу, что потребовало от науки выработки конкретных рекомендаций по охране окружающей среды.
Термин «экология» был введен в научный обиход вы¬дающимся немецким естествоиспытателем Эрнстом Геккелем в 1869 году для обозначения науки о местообитании.
Геккель определял экологию «как науку, призванную исследовать все те запутанные взаимоотношения, которые Ч. Дарвин условно обозначил как борьбу за существова¬ние» (то есть имелась в виду наука об условиях существо¬вания в природе растений и животных и общих отноше¬ниях организма к окружающему внешнему миру).
Таким образом, с середины XIX века возникло понима¬ние того, что не только строение и развитие организмов подчинено определенным закономерностям, но что и вза¬имоотношения организмов со средой обитания тоже име¬ют свои закономерности, которые заслуживают изучения.
Экология как наука решает следующие основные задачи:
• изучение взаимоотношений организмов, популяций разных видов между собой и с факторами неживой природы;
• использование выявленных экологических законо¬мерностей в народном хозяйстве и в деле охраны природы (проблема использования биологических ресурсов, экологизация промышленного производ¬ства, сохранение природных ландшафтов и др.).
Каждый образованный человек должен в той или иной степени быть знаком с факторами, имеющими общее зна¬чение и обеспечивающими жизнь ему самому, не говоря уже о процветании других организмов. - Подразделения экологии и ее связь с другими науками.
Областью, представляющей собой основной интерес для экологических исследований, являются уровни организа¬ции жизни, начиная от уровня организма и заканчивая уровнем биосферы, то есть экология изучает организмы, биоценозы и экосистемы вплоть до биосферы.
Традиционно экологию подразделяют на несколько разделов:
• Аутоэкология — изучает индивидуальные организ¬мы или отдельные виды (обычно при этом особое внимание уделяется жизненным циклам и поведе¬нию как способам приспособления к среде).
• Демэкология (популяциопиая экология) — изучает жизнь отдельных популяций, определяет причины их изменений.
• Синэкология — занимается изучением сообществ, эко¬систем и средой их обитания.
• Глобальная экология — изучает биосферу, является наивысшим отделом экологии.
Возникнув, как самостоятельная биологическая дисцип¬лина во второй половине XIX века, экология быстро раз¬вивается. Она сохраняет и совершенствует свои связи не только с основными биологическими науками (зоологи¬ей, ботаникой, систематикой, морфологией, физиологией и др.), но и с науками физико-математического и геогра¬фического циклов. В результате появились такие направ¬ления исследования, как экологическая цитология, эколо-гическая морфология и физиология, популяционная гене¬тика, этология, радиоэкология и многое другое.
Энергично растут связи экологии с общественными науками, особенно с экономическими и юридическими. В настоящее время возникло не менее 50 различных «эколо¬гии»: медицинская, моря, суши, атмосферы, почвы, клет¬ки, культуры и т.п. Сегодня можно с уверенностью гово¬рить об экологизации всего естествознания. - Методы экологических исследований.
Уровень любой науки определяется уровнем методов, которыми она пользуется. За последние десятилетия мето¬ды экологии существенно обновились, но в подавляющем большинстве они весьма трудоемки. Дадим характеристи¬ку основным методам экологических исследований.
Наблюдение — традиционный метод естественно-науч¬ных дисциплин, заключающийся в длительном изучении строго определенных живых объектов в естественной об¬становке.
Метод мечения объектов используется для изучения миграций, динамики популяций и других целей. Техника мечения быстро прогрессирует (кольцевание, источники радиосигналов, клеймение и др.).
Модифицированные методы физиологии — на них осно¬ваны исследования по потреблению веществ, использова¬нию энергии, а в конечном счете и работы по продуктив-ности. Эти методы связаны с использованием громоздких приборов.
Эксперимент — позволяет выяснить роль отдельных факторов среды при постоянстве, всех остальных в искус¬ственно созданных и контролируемых условиях.
Прогнозирование и математическое моделирование — математические модели представляют собой системы диф¬ференциальных уравнений, описывающих зависимости скорости переменных от их значений. С помощью моде¬ли стремятся рассчитать сезонную или многолетнюю ди¬намику переменных при различных интенсивностях тех или иных антропогенных воздействий на экосистему. По¬строить модель очень сложно. Например, составить реалистическую модель такой системы, как Аральское море, бассейн Волги и так далее, составить прогноз их изменений очень трудно, если не невозможно. Чаще всего прогнозы оказываются ошибочными. - Понятия «среда жизни» и «среда обитания» организмов.
Среда жизни — это подразделение биосферы, сильно различающееся по специфике условий существования орга¬низмов. На нашей планете живые организмы освоили четыре основных среды жизни:
• водная — была первой, в которой возникла и рас¬пространилась жизнь;
• наземно-воздушная — самая сложная и многообраз¬ная в экологическом отношении среда, жизнь на суше потребовала таких приспособлений, которые оказались возможными лишь при достаточно высо¬ком уровне организации и растений, и животных;
• почвенная — отличается целым рядом экологичес¬ких преимуществ, что привлекает в нее организмы разных систематических групп;
• сами живые организмы- специфическая среда жиз¬ни для паразитов и симбионтов.
В любой среде жизни животные и другие организмы занимают участки, наиболее благоприятные для их суще¬ствования. Та часть природы, которая окружает живой организм и с которой он непосредственно взаимодейству¬ет, называется средой обитания.
Приспособления организмов к среде носят название адаптации. Способность к адаптациям — одно из основ¬ных свойств жизни. Адаптации проявляются на разных уровнях: от клеток до сообществ и экосистем. Адаптации возникают и изменяются в ходе эволюции видов. - Экологические факторы и их классификация.
Экологические факторы — это отдельные свойства или элементы среды, воздействующие прямо или косвенно на живые организмы, хотя бы на протяжении одной из ста¬дий их индивидуального развития. Экологические факто¬ры многообразны. Многочисленны подходы к их класси¬фикации. Экологические факторы можно классифициро-вать по влиянию на жизнедеятельность организмов, по степени изменчивости во времени, по длительности дей¬ствия и т. д.
Рассмотрим классификацию экологических фак¬торов, основанную на их происхождении.
По происхождению экологические факторы делятся на три группы.
Хотя человек влияет на живую природу через измене¬ние абиотических факторов и биотических связей видов, деятельность людей на нашей планете следует выделить в особую группу факторов, так как она превратилась в мощ¬ную геологическую силу.
- Причины многообразия экологических факторов.
В основе разнообразия экологических факторов лежат следующие причины:
• один и тот же фактор среды имеет различное значе¬ние в жизни совместно обитающих организмов раз¬ных видов (сильный ветер зимой неблагоприятен для крупных обитателей открытых пространств, но не действует на более мелкие организмы, которые ук¬рываются в норах, под снегом и т. д.);
• некоторые факторы остаются длительно относитель¬но-постоянными, но большинство факторов очень из¬менчивы во времени и в пространстве (постоянны -сила тяготения, солевой состав океана; изменчивы —
температура, влажность, ветер, осадки и др.);
• экологические факторы оказывают на организмы раз¬личные воздействия (как раздражители, вызывающие появление адаптации; как ограничители, обуслов¬ливающие невозможность существования в данных условиях; как сигналы, свидетельствующие об из¬менениях других факторов среды). - Взаимодействие факторов.
Оптимальная зона и пределы выносливости организ¬мов по отношению к какому-либо фактору среды могут смещаться в зависимости от того, с какой силой и в каком сочетании действуют одновременно другие факторы (вза¬имодействие факторов).
Например, жару легче переносить в сухом, а не во влажном воздухе, или угроза замерзания значительно выше при морозе с сильным ветром, чем в безветренную погоду. Таким образом, факторы могут до определенных пре¬делов компенсировать друг друга. Так, увядание растений можно приостановить путем как увеличения количества влаги в почве, так и снижением температуры воздуха, уменьшающего испарение.
Учитывая закономерности взаимодействия экологичес¬ких факторов в сельскохозяйственной практике, можно умело поддерживать оптимальные условия жизнедеятель¬ности культурных растений и домашних животных.
Биологические часы. Использование фотопериодических реакций.
Чтобы реагировать на изменение продолжительности дня, живые организмы должны это изменение улавливать, то есть должны обладать биологическими часами. У растений биологические часы расположены в листьях, а у животных — в эпифизе.
Для практических целей длину светового дня изменяют при выращивании культур в закрытом грунте; управляя продолжительностью освещения, увеличивают яйценос¬кость кур, регулируют размножение пушных зверей и т. д.
Изучением закономерностей сезонного развития при¬роды занимается особая прикладная отрасль экологии — фенология (от греч, фенос — явление и логос — учение).
Оставить комментарий