Предмет, структура и задачи экологии

Экология Экология - наука, изучающая условия существования живых организмов и взаимосвязи между организмами и средой, в которой они обитают. Термин «экология» (от греч. oikos - дом, logos - наука) предложил в 1866 г. немецкий зоолог Э.Геккель. Почему каждому человеку, в том числе и инженерно-техническим работникам, необходима экологическая культура и экологическое образование? В настоящее время остановить нарушение экологических законов можно, только подняв на должную высоту экологическую культуру каждого члена общества, а это возможно сделать прежде всего через образование, через изучение основ экологии. Что особенно важно для специалистов в области наук технического направления, в первую очередь для инженеров- строителей, инженеров в области химии, нефтехимии, металлургии, машиностроения, пищевой и добывающей промышленности и т. д. Изначально экология развивалась как составная часть биологической науки.

Предмет экологии Современная экология - комплексная дисциплина, которая объединяет основы нескольких наук (биологии, химии, физики, социологии, географии, геологии и др.). Основной объект изучения в экологии – экосистемы - единые природные комплексы, образованные живыми организмами и средой обитания. Экология также изучает отдельные виды организмов (организменный уровень), популяции (популяционно- видовой уровень) и биосферу в целом (биосферный уровень). Основной, традиционной, частью экологии как биологической науки является общая экология, или биоэкология, которая изучает взаимоотношения живых систем разных рангов (организмов, популяций, экосистем) со средой и между собой.

Структура науки экологии В составе общей экологии выделяют следующие основные разделы: аутэкологию, исследующую индивидуальные связи отдельного организма (виды, особи) с окружающей его средой; демэкологию или экологию популяций, изучающую структуру и динамику популяций отдельных видов. Популяционную экологию рассматривают и как специальный раздел аутэкологии; синэкологию, т.е.экологию сообществ; эко системную экологию; биосферную экологию. Кроме того, экология классифицируется по конкретным объектам и средам исследования,т.е. различают экологию животных, экологию растений, экологию микроорганизмов. На стыке экологии с другими отраслями знаний продолжается развитие таких новых направлений, как инженерная экология, геоэкология, математическая экология, сельскохозяйственная экология и т.д. С научно-практической точки зрения вполне обосновано деление экологии на теоретическую и прикладную. Теоретическая экология раскрывает общие закономерности организации жизни. Прикладная экология изучает механизмы разрушения биосферы человеком, способы предотвращения этого процесса и разрабатывает принципы рационального использования природных ресурсов. Научную основу прикладной экологии составляет система обще экологических законов, правил и принципов.

Задачи экологии Задачи экологии весьма многообразны. В теоретическом плане к ним относятся: разработка общей теории устойчивости экологических систем, изучение экологических механизмов адаптации к среде, исследование регуляции численности популяций, изучение биологического разнообразия и механизмов его поддержания; исследование продукционных процессов, исследование процессов, протекающих в биосфере, с целью поддержания ее устойчивости, моделирование состояния экосистем и глобальных биосферных процессов. Основные прикладные задачи, которые экология должна решать в настоящее время, следующие: прогнозирование и оценка возможных отрицательных последствий в окружающей природной среде под влиянием деятельности человека, улучшение качества окружающей природной среды, сохранение, воспроизводство и рациональное использование природных ресурсов, оптимизация инженерных, экономических, организационно-правовых, социальных и иных решений для обеспечения экологически безопасного устойчивого развития, в первую очередь в экологически наиболее неблагополучных районах. Стратегической задачей экологии считается развитие теории взаимодействия природы и общества на основе нового взгляда, рассматривающего человеческое общество как неотъемлемую часть биосферы. Таким образом, экология становится одной из важнейших наук будущего.

Среда обитания и экологические факторы Среда обитания организма это совокупность абиотических и биотических условий его жизни. Свойства среды постоянно меняются, и любое существо, чтобы выжить, приспосабливается к этим изменениям. Земной биотой освоены три основные среды обитания: водная, наземно-воздушная и почвенная вместе с горными породами приповерхностной части литосферы. Биологи еще часто выделяют четвертую среду жизни - сами живые организмы, заселенные паразитами и симбионтами. Воздействие среды воспринимается организмами через посредство факторов среды, называемых экологическими. Экологические факторы это определенные условия и элементы среды, которые оказывают специфическое воздействие на организм. Они подразделяются на абиотические, биотические и антропогенные.

Среда обитания и экологические факторы Абиотическими факторами называют всю совокупность факторов неорганической среды, влияющих на жизнь и распространение животных и растений. Среди них различают физические, химические и эдафические. Физические факторы это те факторы, источником которых служит физическое состояние или явление (механическое, волновое и др.). Например, температура, если она высокая, вызовет ожог, если очень низкая обморожение. На действие температуры могут повлиять и другие факторы: в воде течение, на суше ветер и влажность и т.п. Химические факторы это те факторы, которые происходят от химического состава среды. Например, соленость воды если высокая, жизнь в водоеме может вовсе отсутствовать (Мертвое море), но в то же время в пресной воде не могут жить большинство морских организмов. От достаточности содержания кислорода зависит жизнь животных на суше и в воде, и т п. Эдафические факторы, т е. почвенные, это совокупность химических, физических и механических свойств почв и горных пород, оказывающих воздействие как на организмы, живущие в них, т.е. те, для которых они являются средой обитания, так и на корневую систему растений. Хорошо известно влияние химических компонентов (биогенных элементов), температуры, влажности, структуры почв, содержания гумуса и т.п. на рост и развитие растений.

Среда обитания и экологические факторы Однако не только абиотические факторы влияют на организмы. Организмы образуют сообщества, где им приходится бороться за пищевые ресурсы, за обладание определенными пастбищами или территорией охоты, т.е. вступать в конкурентную борьбу между собой. При этом проявляются хищничество, паразитизм и другие сложные взаимоотношения как на внутривидовом, так и, особенно, на межвидовом уровнях. Это уже факторы живой природы, или биотические факторы. Биотические факторы совокупность влияний жизнедеятельности одних организмов на жизнедеятельность других, а также на неживую среду обитания. В последнем случае речь идет о способности самих организмов в определенной степени влиять на условия обитания. Например, в лесу под влиянием растительного покрова создается особый микроклимат, или микросреда, где по сравнению с открытым местообитанием создается свой температурно - влажностной режим: зимой здесь на несколько градусов теплее, летом прохладнее и влажнее. Особая микросреда создается также в дуплах деревьев, в норах, в пещерах и т.п. К биотическим факторам относятся внутривидовая конкуренция и межвидовые взаимоотношения. Внутривидовая конкуренция – борьба за одни и те же ресурсы, происходящая между особями одного и того же вида. Это важный фактор саморегуляции популяций.

Среда обитания и экологические факторы Межвидовые взаимоотношения значительно более разнообразны. Два живущие рядом вида могут вообще никак не влиять друг на друга, могут влиять благоприятно или неблагоприятно. Возможные типы комбинаций и отражают различные виды взаимоотношений: нейтрализм оба вида независимы и не оказывают никакого действия друг на друга (белки и лоси; обезьяны и слоны); конкуренция каждый из видов оказывает на другой неблагоприятное воздействие; мутуализм (симбиоз) виды не могут существовать друг без друга (бобовые растения и бактерии, фиксирующие азот); протокооперация (содружество) оба вида образуют сообщество, но могут существовать и раздельно, хотя сообщество приносит им обоим пользу (опыление пчелами луговых растений); комменсализм один вид, комменсал, извлекает пользу от сожительства, а другой вид хозяин не имеет никакой выгоды, т.е. взаимная терпимость (гиены, подбирающие остатки добычи львов; мальки рыб, прячущиеся под зонтиками медуз); аменсализм один вид, аменсал, испытывает от другого угнетение роста и размножения (светолюбивые травы под елью); паразитизм паразитический вид тормозит рост и размножение своего хозяина и даже может вызвать его гибель (аскариды, вши - пример постоянных паразитов; слепни, блохи-пример временных паразитов); хищничество хищный вид питается своей жертвой (львы и зебры). Межвидовые отношения лежат в основе существования биотических сообществ (биоценозов).

Среда обитания и экологические факторы Антропогенные факторы факторы, порожденные человеком и воздействующие на окружающую среду (загрязнение, эрозия почв, уничтожение лесов и т.д.). Среди абиотических факторов довольно часто выделяют климатические (температура, влажность воздуха, ветер и др.) и гидрографические факторы водной среды (вода, течение, соленость и др.). Большинство факторов качественно и количественно изменяются во времени. Например, климатические в течение суток, сезона, по годам (температура, освещенность и др.). Факторы, изменения которых во времени повторяются регулярно, называют периодическими. К ним относятся не только климатические, но и некоторые гидрографические приливы и отливы, некоторые океанские течения. Факторы, возникающие неожиданно (извержение вулкана, нападение хищника и т.п.) называются непериодическими. Подразделение факторов на периодические и непериодические имеет очень важное значение при изучении приспособленности организмов к условиям жизни.

Законы экологии Экологические законы Б. Коммонера В 70-х годах XX в. американский эколог Барри Коммонер выдвинул ряд положений, которые сегодня называют законами экологии: все связано со всем; все должно куда-то деваться; природа знает лучше; ничто не дается даром. Первый закон «Все связано со всем» отражает существование взаимосвязи экосистем между собой потоками вещества и энергии. Он предостерегает человека от необдуманного воздействия на отдельные части экосистем, что может привести к непредвиденным последствиям.

Законы экологии Второй закон «Все должно куда-то деваться» вытекает из фундаментального закон о сохранении энергии. Он позволяет по-новому рассматривать проблему отходов материального производства. Третий закон «Природа знает лучше» призывает к тщательному изучению экосистем, сознательному отношению к преобразующей деятельности. Четвертый закон «Ничто не дается даром», по мнению Б.Коммонера, объединяет предшествующие три закона, потому что биосфера как глобальная экосистема представляет собой единое целое, в рамках которой ничего не может быть выиграно или потеряно и которая не может являться объектом всеобщего улучшения; все, что было извлечено из нее человеком, должно быть возмещено.