Изучение закономерностей геосферы, поиск и раскрытие связей между природой и человеком, а также конструирование оптимальной модели этого взаимодействия - вот чем занимается наука экология. Предмет и и методы исследований - какие они? Об этом пойдет речь далее.

Что такое экология?

Это наука, от которой, по сути, зависит будущее всего человеческого общества. В XXI столетии кризис во взаимоотношениях между человеком и окружающей средой обострился до предела, поэтому главные цели и задачи экологии кроются в поиске путей разрешения этого конфликта.

Название дисциплины происходит от двух грецких слов: "ойкос" - "дом, жилище", и "логос" - "учение". В 1866 году впервые упоминается наука "экология", предмет и задачи которой касаются особенностей взаимодействия общностей живых организмов между собой, а также с окружающей средой. Этот термин ввел в обиход немецкий ученый на страницах книги "Общая морфология организмов".

В широком понимании предмет изучения экологии кроется во взаимоотношениях организмов и окружающего их мира, а также в исследовании структуры и организации экосистем и популяций, выделении механизмов поддерживания их стойкости в пространственно-временном поле.

Суть экологии XXI-го века

Лишь в конце XIX века сформировалась наука экология. Предмет и задачи её в те времена сводились к изучению взаимосвязей живых организмов с внешней средой их обитания. По сути, таковой она оставалась до середины ХХ века, сохраняя черты чисто биологической дисциплины.

Ближе к концу прошлого столетия экология начинает превращаться в одну из первых синтетических (междисциплинарных) наук. В наши дни она сохранила свое греческое название. Правда оно, в сущности своей, уже не совсем точно отображает основные задачи экологии.

Современная экология XXI века - это наука о стратегиях сохранения и стабильного развития жизни на Земле в целом. Таково главное призвание этой дисциплины, соединившей в себе теоретические и практические черты.

Экология: предмет и задачи экологии

Едва ли не основным в методологическом аппарате любой науки выступает её предмет и комплекс задач. "Познание экономики природы," - такой представлялась Эрнсту Геккелю экология. Предмет и задачи экологии - какие они? Попробуем разобраться в этом вопросе.

Для ответа на него нужно опираться на известный в науке принцип системности. Он предусматривает понимание как единых, целостных систем. Исходя из принципа системности, объектом изучения экологии является экосистема (вернее, экосистемы разных рангов).

Экология в своем развитии призвана отвечать на два основополагающих вопроса:

1. Какова структура экосистемы.
2. Как функционирует и развивается экосистема.

Соответственно, вся экология делится на два больших раздела: на структурную и динамическую. Причем обе они находятся в теснейшем взаимодействии.

Исходя из общенаучного принципа системности, можно также очертить предмет изучения этой науки: это исследование структуры, особенностей, а также закономерностей функционирования экосистем разного уровня.

Какие же задачи ставит перед собой наука экология? Из них можно выделить следующие:

1. Общее и комплексное изучение биосферы и её развития под влиянием разных факторов.
2. Прогнозирование динамики состояния экосистем в пространственно-временном поле.
3. Разработка путей оптимизации взаимоотношений между природой и человеком с целью улучшения качества жизни на планете в целом.

Место экологии в общенаучной системе знаний

Современная экология соединяет в себе элементы естественных, гуманитарных, точных и Биология, география, медицина, экономика, психология, социология и рациональное природопользование - с этими и некоторыми другими дисциплинами она пребывает в теснейшем взаимодействии.

Кроме того, на стыке экологии с другими близкими ей науками сформировались совершенно новые и интересные дисциплины. Среди таких - биоэкология, геоэкология, инженерная экология, ноосферология и тому подобные.

Структура современной экологической науки

На сегодняшний день известно более 100 направлений в экологической науке, каждое из которых занимается своей узкой проблематикой. Существует несколько классификаций экологии, каждая из которых построена по своим принципам. Наиболее детальной и обоснованной является структура, предложенная ученым М. Реймерсом.

Он предлагает разделять экологическую науку на два крупных блока:

1. Теоретическая экология.
2. Прикладная экология.

Первая включает в себя биоэкологию со всеми её многочисленными подразделениями, а также рекреацию. В блок прикладной экологии входит геоэкология, социоэкология, биосферология и инженерная экология со своими ответвлениями.

Весьма важное место в прикладном блоке занимает инженерная экология - наука о факторах и критериях Её также часто называют техноэкологией. Она включает в себя множество дисциплин: экология энергетики, экология транспорта и коммуникаций, экология сельского хозяйства, космическая экология, экологическая экспертиза и другие.

Стоит отметить, что каждая из вышеперечисленных дисциплин призвана решать свой круг проблем и задач. При этом все они используют наработки и достижения других экологических дисциплин.

Задачи и методы экологии

Для решения комплекса своих задач экологическая наука использует широкий набор различных методов. Их можно представить тремя основными группами:

1. Методы для сбора информации о состоянии и функционировании экосистем.
2. Методы обработки полученной информации.
3. Методы интерпретации полученных материалов и результатов.

Самые популярные методы, используемые в экологии сегодня: стационарного наблюдения и эксперимента, математические, картографические, а также метод моделирования. Особенно популярно сегодня построение математических моделей. Для этого на основе добытых "в поле" эмпирических фактов и материалов строится абстрактная модель экосистемы (с помощью специальных символов). Потом, изменяя значения некоторых параметров, можно легко наблюдать за тем, как будет вести себя (изменяться) система.

В заключение...

Почти полтора столетия назад возникла наука, от успешного развития которой сегодня зависит будущее всего человечества. Имя этой науки - экология. Предмет и задачи экологии сводятся к изучению особенностей и закономерностей функционирования экосистем, на основе чего разрабатываются стратегии стабильного развития жизни на нашей планете. Современному человеку не надо доказывать необходимость существования этой науки.

Предмет и задачи экологии

Экология (от греч. «ойкос » - дом, жилище и «логос » - учение) - наука, изучающая условия существования живых организмов и взаимосвязи между организмами и средой, в которой они обитают. Изначально экология развивалась как составная часть биологической науки, в тесной связи с дру­гими естественными науками - химией, физикой, геологи­ей, географией, почвоведением, математикой.

Предметом экологии является совокупность или струк­тура связей между организмами и средой.

Главный объект изучения в экологии - экосистемы , т. е. единые природ­ные комплексы, образованные живыми организмами и сре­дой обитания. Кроме того, она изучает отдельные виды организмов (организменный уро­вень), их популяции, т. е. совокупность особей одного вида (популяционно-видовой уровень) и биосферы в целом (био­сферный уровень).

Различают два вида экологии – общую и прикладную.

Общая экология – изучает об­щие закономерности взаимоотношений любых живых организмов и среды обитания (включая человека как биологическое суще­ство).

В составе общей экологии выделяют следующие основ­ные разделы:

­ Аутэкология (от греч. autos - сам) - раздел экологии, в задачу которого входит установление пределов существования особи (орга­низма) и тех пределов физико-химических факторов, в диапазоне ко­торых организм может существовать. Изучение реакций организма на воздействия факторов среды позволяет выявить не только пре­делы, в которых он может существовать, но и физиологические и морфологические изменения, характерные для данных особей. Поэтому аутэкология изучает взаимоотношения организма с внешней средой, в основе которых лежат его морфофизиологические реакции на воздействия среды. С изучения этих реакций начинается любое экологическое исследование. Причем основное внимание уде­ляется биохимическим реакциям, интенсивности газового и водного обмена, а также другим физиологическим процессам, которые опре­деляют состояние организма. При проведении исследований используются сравнительно-экологи­ческий и эколого-географический методы, сопоставляются состояние и реакция организма на внешние воздействия в различные периоды жизни (сезонная и суточная активность). Большое место в аутэкологических исследованиях занимает изучение влияния на организм естес­твенной и искусственной радиоактивности, техногенного загрязнения.

­ аутэкологию , исследующую индивидуальные связи отдель­ного организма (вида, особи) с окружающей его средой;

­ популяционную экологию (демоэкологию) , в задачу которой входит изучение структуры и динамики популяций отдель­ных видов, взаимоотношения между организмами одного вида в пределах популяции и средой обитания. Популяционную экологию рассматривают и как специальный раздел аутэкологии;

­ синэкологию (биоценологию) - учение об экосистемах (биогеоценозах), изучающую взаимоотноше­ние популяций, сообществ и экосистем со средой.

­ !!глобальная экология - учение о роли живых организмов (живого вещества) и продуктов их жизнедеятельности в создании земной оболочки (атмосферы, гидросферы, литосферы) ее функционирования.

Для всех этих направлений главным является изучение выживания живых существ в окружающей среде и задачи перед ними стоят преимущественно биологического свойст­ва - изучить закономерности адаптации организмов и их со­обществ к окружающей среде, саморегуляцию, устойчивость экосистем и биосферы и т. д.

Кроме того, экология классифицируется по конкретным объектам и средам исследования, т.е. различают экологию животных, экологию растений и экологию микроорганизмов.

В последнее время роль и значение биосферы как объек­та экологического анализа непрерывно возрастает. Особен­но большое значение в современной экологии уделяется про­блемам взаимодействия человека с окружающей природной средой. Выдвижение на первый план этих разделов в эколо­гической науке связано с резким усилением взаимного отри­цательного влияния человека и среды, возросшей ролью экономических, социальных и нравственных аспектов, в связи с резко негативными последствиями научно-технического прогресса.

Таким образом, современная экология не ограничивает­ся только рамками биологической дисциплины, трактующей отношения главным образом животных и растений, она пре­вращается в междисциплинарную науку, изучающую слож­нейшие проблемы взаимодействия человека с окружающей средой. Актуальность и многогранность этой проблемы, вы­званной обострением экологической обстановки в масшта­бах всей планеты, привела к «экологизации» многих естест­венных, технических и гуманитарных наук.

Например, на стыке экологии с другими отраслями зна­ний продолжается развитие таких новых направлений, как инженерная экология, геоэкология, математическая экология, сельскохозяйственная экология, космическая экология и т. д.

Экологическими проблемами Земли как планеты зани­мается интенсивно развивающаяся глобальная экология , ос­новным объектом изучения которой является биосфера как глобальная экосистема. В настоящее время появились и та­кие специальные дисциплины, как социальная экология, изу­чающая взаимоотношения в системе «человеческое общест­во - природа», и ее часть - экология человека (антропоэкология), в которой рассматривается взаимодействие человека как биосоциального существа с окружающим миром.

Современная экология тесно связана с политикой, эко­номикой, правом (включая международное право), психологией и педагогикой, так как только в союзе с ними возмож­но преодолеть технократическую парадигму мышления, свой­ственную XX в., и выработать новый тип экологического сознания, коренным образом меняющий поведение людей по отношению к природе.

С научно-практической точки зрения вполне обоснована деление экологии на теоретическую и прикладную.

Теоретическая экология вскрывает 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 общеэкологических законов, правил и принципов.

Исходя из приведенных выше понятий и направлений сле­дует, что задачи экологии весьма многообразны.

В общетеоретическом 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.

Задачи экологии:

­ изучение механизмов адаптации живых организмов к условиям среды;

­ доработка научной основы рационального использования природных ресурсов и сохранение нормальной среды обитания;

­ регуляция численности населения;

­ разработка систем и мероприятий, обеспечивающих минимальное использова­ние химических средств в сельском хозяйстве;

­ экологическая индикация для изучения систем загрязнения;

­ разработка экологического мониторинга - системы повторных целенаправленных исследований параметров окружающей среды;

Задачи экологии применительно к проектно–конструкторской и инженерной деятельности:

­ оптимизация инженерных решений на стадии проектирования с точки зрения наименьшего вреда;

­ прогнозирование и оценка возможных отрицательных последствий новых инженерных решений;

­ своевременное выявление и корректировка технологических процессов нанося­щих ущерб окружающей среде.

Развитие организма как живой целостной системы

Организм - любое живое существо. Он отличается от неживой природы определенной совокупностью свойств, при­сущих только живой материи: клеточная организация; обмен веществ при ведущей роли белков и нуклеиновых кислот, обес­печивающий гомеостаз организма - самовозобновление и поддержание постоянства его внутренней среды. Живым ор­ганизмам присущи движение, раздражимость, рост, развитие, размножение и наследственность, а также приспособляемость к условиям существования - адаптация .

Взаимодействуя с абиотической средой, организм высту­пает как целостная система, включающая в себя все более низкие уровни биологической организации (левая часть «спек­тра», рис. 1.1). Все эти части организма (гены, клетки, кле­точные ткани, целые органы и их системы) являются компо­нентами и системами доорганизменного уровня. Изменение одних частей и функций организма неизбежно влечет за со­бой изменение других его частей и функций. Так, в изменяющихся условиях существования, в результате естествен­ного отбора, те или иные органы получают приоритетное раз­витие. Например, мощная корневая система у растений за­сушливой зоны (ковыль) или «слепота» в результате редук­ции глаз у ночных животных, существующих в темноте (крот).

Живые организмы обладают обменом веществ, или ме­таболизмом, при этом происходит множество химических ре­акций. Примером таких реакций могут служить дыхание, ко­торое еще Лавуазье и Лаплас считали разновидностью горения, или фотосинтез, посредством которого зелеными расте­ниями связывается солнечная энергия, а результаты дальней­ших процессов метаболизма используются всем растением, и др.

Как известно, в процессе фотосинтеза кроме солнечной энергии используется двуокись углерода и вода. Суммарно химическое уравнение фотосинтеза выглядит так:

Практически вся двуокись углерода (С0 2) поступает из ат­мосферы и днем ее движение направлено вниз, к растениям, где осуществляется фотосинтез и выделяется кислород. Дыха­ние - процесс обратный, и движение СО 2 ночью направлено вверх и идет поглощение кислорода.

Некоторые микроорганизмы, бактерии, способны создавать органические соединения и за счет других компонентов, напри­мер за счет соединений серы. Такие процессы называются хе­мосинтезом .

Обмен веществ в организме происходит только при уча­стии особых макромолекулярных белковых веществ - фермен­тов, выполняющих роль катализаторов. Каждая биохимиче­ская реакция в процессе жизни организма контролируется осо­бым ферментом, который в свою очередь контролируется единичным геном. Изменение гена, называемое мутацией, приво­дит к изменению биохимической реакции вследствие измене­ния фермента, а в случае нехватки последнего и к выпадению соответствующей ступени метаболической реакции.

Однако не только ферменты регулируют процессы метабо­лизма. Им помогают коферменты - это крупные молекулы, частью которых являются витамины -вещества, необходимые для обмена веществ всех организмов - бактерий, зеленых рас­тений, животных и человека. Отсутствие витаминов ведет к болезням: нарушается обмен веществ.

Наконец, для ряда метаболических процессов необходи­мы особые химические вещества, называемые гормонами, которые вырабатываются в различных местах (органах) ор­ганизма и доставляются в другие места кровью или посред­ством диффузии. Гормоны осуществляют в любом организ­ме общую химическую координацию метаболизма и помога­ют в этом деле, например, нервной системе животных и че­ловека.

На молекулярно-генетическом уровне особенно чувстви­тельно воздействие загрязняющих веществ, ионизирующей и ультрафиолетовой радиации. Они вызывают нарушение гене­тических систем, структуры клеток и подавляют действие фер­ментных систем. Все это приводит к болезням человека, жи­вотных и растений, угнетению и даже уничтожению видов, живых организмов.

Метаболические процессы протекают с различной интен­сивностью на протяжении всей жизни организма, всего пути его индивидуального развития. Этот его путь от зарождения и до конца жизни называется онтогенезом. Онтогенез представляет собой совокупность последовательных морфологических, физиологических и биохимических преобразований, претерпе­ваемых организмом за весь период жизни.

Онтогенез включает рост организма, т. е. увеличение мас­сы и размеров тела, и дифференциацию, т. е. возникновение различий между однородными клетками и тканями, приводя­щее их к специализации по выполнению различных функций в организме. У организмов с половым размножением онтоге­нез начинается с оплодотворенной клетки (зиготы). При бес­полом размножении - с образованием нового организма пу­тем деления материнского тела или специализированной клетки, путем почкования, а также от корневища, клубня, лукови­цы и т. п.

Каждый организм в онтогенезе проходит ряд стадий раз­вития. Для организмов, размножающихся половым путем, раз­личают зародышевую (эмбриональную), послезародышевую (постэмбриональную) и период развития взрослого организ­ма. Зародышевой период заканчивается выходом зародыша из яйцовых оболочек, а у живородящих - рождением. Важ­ное экологическое значение для животных имеет первоначаль­ный этап послезародышевого развития - протекающий по ти­пу прямого развития или по типу метаморфоза. В первом случае идет постепенное развитие во взрослую форму (цып­ленок - курица и т. д.), во втором - развитие происходит вначале в виде личинки, которая существует и питается само­стоятельно, прежде чем превратиться во взрослую особь (го­ловастик - лягушка). У ряда насекомых личиночная стадия позволяет пережить неблагоприятное время года (низкие тем­пературы, засуху и т. д.)

В онтогенезе растений различают рост, развитие (форми­руется взрослый организм) и старение (ослабление биосинтеза всех физиологических функций и смерть). Основной особенно­стью онтогенеза высших растений и большинства водорослей является чередование бесполого (спорафит) и полового (гема-тофит)поколений.

Процессы и явления, проходящие на онтогенетическом уров­не, т. е. на уровне индивида (особи), - это необходимое и весь­ма существенное звено функционирования всего живого. Процессы онтогенеза могут быть нарушены на любой стадии дей­ствием химического, светового и теплового загрязнения среды и привести к появлению уродов или даже привести к гибели индивидов на послеродовой стадии онтогенеза.

Современный онтогенез организмов сложился в течение длительной эволюции, в результате их исторического разви­тия - филогенеза. Не случайно этот термин ввел Э. Геккель в 1866 г., так как для целей экологии необходима реконструк­ция эволюционных преобразований животных, растений и мик­роорганизмов. Этим занимается наука - филогенетика, кото­рая базируется на данных трех наук - морфологии, эмбриоло­гии и палеонтологии.

Взаимосвязь между развитием живого в историко-эволю-ционном плане и индивидуальным развитием организма сфор­мулирована Э. Геккелем в виде биогенетического закона: он­тогенез всякого организма есть краткое и сжатое повторение филогенеза данного вида. Иными словами, вначале в утробе матери (у млекопитающих и др.), а затем, появившись на свет, индивид в своем развитии повторяет в сокращенном виде исто­рическое развитие своего вида.

Системы организмов и биота Земли

В настоящее время на Земле насчитывается более 2,2 млн видов организмов. Систематика их все более усложняется, хо­тя основной ее скелет остается почти неизменным со времени ее создания выдающимся шведским ученым Карлом Линнеем в середине XVII в.

Таблица 1.1

Высшие таксоны систематики империи клеточных организмов

Оказалось, что на Земле существуют две большие группы организмов, различия между которыми намного более глубо­ки, чем между высшими растениями и высшими животными, и, следовательно, по праву среди клеточных были выделены два надцарства: прокариотов - низкоорганизованных доядерных и эукаритов - высокоорганизованных ядерных. Прока­риоты (Ргосагуо1а) представлены царством так называемых дро­бянок, к которым относятся бактерии и синезеленые водорос­ли, в клетках которых нет ядра и ДНК в них не отделяется от цитоплазмы никакой мембраной. Эукариоуы (Еисагуо1а) пред­ставлены тремя царствами: животных, грибов и растений, клетки которых содержат ядро и ДНК отделена от цитоплазмы ядерной мембраной, поскольку находится в самом ядре. Гри­бы выделены в отдельное царство, так как оказалось, что они не только не относятся к растениям, но имеют, вероятно, происхождение от амебоидных двужгутиковых простейших, т.е. имеют более тесную связь с животным миром.

Однако такое деление живых организмов на четыре царст­ва еще не легло в основу справочной и учебной литературы, поэтому при дальнейшем изложении материала мы придер­живаемся традиционных классификаций, но которым бактерии, синезеленые водоросли и грибы являются отделами низших растений.

Всю совокупность растительных организмов данной тер­ритории планеты любой детальности (региона, района и т.д.) называют флорой, а совокупность животных организмов - фауной.

Флора и фауна данной территории в совокупности состав­ляют биоту. Но эти термины имеют и гораздо более широкое применение. Например, говорят: флора цветковых растений, флора микроорганизмов (микрофлора), микрофлора почв и т. п. Аналогично используется термин «фауна»: фауна млекопитаю­щих, фауна птиц (орнитофауна), микрофауна и т. п. Термин «биота» используют, когда хотят оценить взаимодействие всех живых организмов и среды или, скажем, влияние «почвенной биоты» на процессы почвообразования и др. Ниже приводится общая характеристика фауны и флоры в соответствии с класси­фикацией (табл. 1.1).

Прокариоты являются древнейшими организмами в ис­тории Земли, следы их жизнедеятельности выявлены в отло­жениях протерозоя, образовавшихся около миллиарда лет на­зад. В настоящее время их известно около 5000 видов.

Самыми распространенными среди дробянок являются бактериин в настоящее время это самые распространенные в биосфере микроорганизмы. Их размеры составляют от деся­тых долей до двух-трех микрометров.

Бактерии распространены повсеместно, но больше всего их в почвах - сотни миллионов на один грамм почвы, а в черноземах - более двух миллиардов.

Микрофлора почв весьма разнообразна. Здесь бактерии вы­полняют различные функции и подразделяются на следую­щие физиологические группы: бактерии гниения, нитрофи-цирующие, азотофиксирующие, серобактерии и др. Среди них есть аэробные и анаэробные формы.

В результате эрозии почв бактерии попадают в водоемы. В прибрежной части их до 300 тыс. в 1 мл, с удалением от берега и с глубиной их количество снижается до 100-200 осо­бей на 1 мл.

В атмосфере воздуха бактерий значительно меньше.

Широко распространены бактерии в литосфере ниже поч­венного горизонта. Под почвенным слоем их всего на поря­док меньше, чем в почве. Бактерии распространяются на сот­ни метров в глубину земной коры и даже встречаются на глу­бине двух и более тысяч метров.

Синезеленые водоросли сходны по строению с бактери­альными клетками, являются фотосинтезирующими автотро­фами. Обитают преимущественно в поверхностном слое пре­сноводных водоемов, хотя есть и в морях. Продуктом их ме­таболизма являются азотистые соединения, способствующие развитию других планктонных водорослей, что при опреде­ленных условиях может привести к «цветению» воды и к ее загрязнению, в том числе и в водопроводных системах.

Эукариоты - это все остальные организмы Земли. Са­мые распространенные среди них - растения, которых около 300 тыс. видов.

Растения - это практически единственные организмы, которые создают органическое вещество за счет физических (неживых) ресурсов - солнечной инсоляции и химических эле­ментов, извлекаемых из почв (комплекс биогенных элемен­тов). Все остальные питаются уже готовой органической пи­щей. Поэтому растения как бы создают, продуцируют пищу для всего остального животного мира, т. е. являются проду­центами.

Все одноклеточные и многоклеточные формы растений имеют, как правило, автотрофное питание за счет процессовфотосинтеза.

Водоросли - это большая группа растений, живущих в во­де, где они могут либо свободно плавать, либо прикрепляться к субстрату. Водоросли - это первые на Земле фотосинтези-рующие организмы, которым мы обязаны появлением кисло­рода в ее атмосфере. Кроме того, они способны усваивать азот, серу, фосфор, калий и другие компоненты непосредственно из воды, а не из почвы.

Остальные, более организованные растения - обитате­ли суши. Они получают питательные элементы из почвы по­средством корневой системы, которые транспортируются че­рез стебель в листья, где берут начало процессы фотосинте­за. Лишайники, мхи, папоротникообразные и цветковые ра­стения являются одним из важнейших эементов географи­ческого ландшафта, доминируют здесь цветковые, которых более 250 тыс. видов. Растительность суши - главный ге­нератор кислорода в атмосферу и ее бездумное уничтожение не только оставит животных и человека без пищи, но и без кислорода.

Низшие почвенные грибы играют основную роль в про­цессах почвообразования.

Животные представлены большим разнообразием форм и размеров, их более 1,7 млн видов. Все царство животных - это гетеротрофные организмы, консументы.

Наибольшее количество видов и наибольшая численность особей у членистоногих. Насекомых, например, столько, что на каждого человека их приходится более 200 млн особей. На втором месте по количеству видов стоит класс моллюсков, но их численность значительно меньше, чем насекомых. На третьем месте по числу видов выступают позвоночные, среди которых млекопитающие занимают примерно десятую часть, а половина всех видов приходится на рыб.

Значит, большая часть видов позвоночных формировалась в водных условиях, а насекомые - это сугубо животные су­ши.

Насекомые развивались на суше в тесной связи с цветко­выми растениями, являясь их опылителями. Эти растения поя­вились позже других видов, но более половины видов всех растений приходится на цветковые. Видообразование в этих двух классах организмов находилось и находится сейчас в тес­ной взаимосвязи.

Если сравнить количество видов сухопутных организмов и водных, то это соотношение будет примерно одинаково и для растений, и для животных: количество видов на суше - 92-93 %, в воде - 7-8 %, значит, выход организмов на сушу дал мощный толчок эволюционному процессу в направлении увеличения видового разнообразия, что ведет к повышению устойчивости природных сообществ организмов и экосистем в целом.

ПОНЯТИЕ ОБ ЭКОСИСТЕМЕ

Концепция функционирования экосистемы

Термин «экосистема » введен английским ботаником А. Тенсли в 1935 году, хотя мысль о взаимосвязи и единстве организмов и среды их обитания высказывалась еще древ­ними учеными. Лишь в конце прошлого века стали появляться публи­кации, включающие понятия, идентичные термину «экосистема», при­чем практически одновременно в американской, западноевропейской и русской научной литературе. Так, немецкий ученый К. Мёбиус в 1877 г. ввел термин «биоценоз», через 10 лет американский биолог С. Форбс опубликовал свой классический труд об озере как водной экосистеме. В 1846-1903 гг. основоположник почвоведения в России В.В. Докучаев отмечал в своих трудах единство живых организмов с материнской породой при образовании почв. Примерно на рубеже XIX-XX вв. появилось серьезное отношение к идее о том, что приро­да функционирует как целостная система независимо от того, о какой среде идет речь - пресноводной, морской или наземной. Но только спустя полвека была разработана общая теория систем, началось развитие нового, количественного направления экологии экосистем. Основоположниками этого направления были Ф. Хатчинсон, Р. Маргалеф, К. Уатт, П. Пэттен, Ван Дайн, Г. Одум.

Экосистема - основная функциональная единица в экологии. Она включает в себя все организмы (биотическое сообщество), сов­местно функционирующие на конкретной территории, которые взаи­модействуют с физической средой таким образом, что поток энергии создает четко определенные биотические структуры и круговорот ве­ществ между живой и неживой частями.

1.1. Предмет изучения экологии

Экология - это наука, которая изучает отношения организмов (особей, популяций, биоценозов и т.п.) между собой и с окружающей неорганічною природой, общие законы функционирования экосистем различного иерархического уровня, среду обитания живых существ (включая человека). Усиление влияния человека на природу оказывает все большую остроту экологическим проблемам взаимодействия человека и природы, человечества и биосферы.

Экология как наука сформировалась в середине ХІХ века, когда возникло понимание, что не только строение и развитие организмов, но и их взаимоотношения со средой обитания подчинены определенным закономерностям.

Понятие «экология» впервые употребил в 1866 году немецкий ученый Е. Геккель. Оно происходит от греческих слов oikos, что означает дом, жилище, место пребывания и logos - наука. «Под экологией мы понимаем сумму знаний, - писал Е. Геккель, - относящихся к экономике природы: изучение всей совокупности взаимоотношений животного с окружающей средой как органическим, так и неорганическим и прежде всего - его дружественных и враждебных отношений с теми животными и растениями, с которыми оно прямо или косвенно вступает в контакт. Одним словом, взаимоотношений, которые Дарвин называет условиями, порождающими борьбу за существование» .

Первоначально этот термин применялся тогда, когда речь шла об изучении взаимосвязей между растительными и живыми сообществами, которые входят в состав стойких и организованных систем, которые сложились в процессе эволюции органического мира и окружающей среды.

Американский эколог Юджин Одум дал самое краткое и наименее специальное определение экологии как биологии окружающей среды.

Формирование экологии как науки происходило в начале ХХ века, и долгое время она развивалась среди биологических наук. Важную роль в дифференциации экологической науки отыграл III Ботанический конгресс, который состоялся в 1910 году в Брюсселе. На нем было решено разделить экологию растений на экологию особей (аутекологію) и экологию сообществ (синекологію). Это деление распространилось также на экологию животных и общую экологию.

Общая экология занимается исследованием всех типов экосистем. Экология растений изучает связи растительных организмов со средой. Экология животных исследует динамику и организацию животного мира.

Кроме того, существует экология человека и экология микроорганизмов. С 70-х годов ХХ века складывается социальная экология, изучающая особенности взаимодействия общества и окружающей среды и ее охраны.

Однако высокие темпы роста населения на земном шаре, бурное развитие промышленности, транспорта, строительства сопровождались все большими объемами потребления природных ресурсов. Техногенный характер цивилизации западного типа с ее мощным потенциалом средств уничтожения всего живого на Земле, развитие научно-технологического прогресса обусловил под влиянием деятельности человека (антропогенной деятельности) большие изменения в окружающей среде.

Во многих странах мира - Северной Америки, Западной Европы, Японии - обострилась экологическая ситуация, возникли регионы экологического кризиса, где качество среды обитания не соответствовала нормальным условиям функционирования живых организмов. Во второй половине ХХ века. возникла необходимость исследовать среду обитания человека. А это, в свою очередь, обусловило «экологизацию» многих отраслей современной науки. Вопросами охраны среды обитания человека, рационального природопользования в настоящее время активно занимаются такие науки, как экономика, география, геология, химия, физика, математика и др. Сбылось предсказание В. И. Вернадского о том, что наши знания будут развиваться не по наукам, а по проблемам.

Экология значительно расширила предмет своего изучения. Более того, за короткое время, преимущественно с 60-70-х годов ХХ века. состоялась диверсификация науки. За М. Ф. Реймерсом, экология - это: 1) часть биологии (биоэкология), изучающая отношения (отношения) организмов (особей, популяций, биоценозов) между собой и окружающей средой, то есть имеет тот предмет изучения, что его очертил еще Е. Геккель; 2) дисциплина, изучающая общие законы функционирования экосистем различного иерархического уровня. Под иерархией понимают расположение элементов, регионов, систем ступенчатым рядом. На каждой ступени (или уровни) в результате взаимодействия с окружающей средой (энергией и веществом) возникают характерные функциональные системы; 3) комплексная наука, исследующая среду обитания живых существ, в том числе и человека; 4) область знаний, которая рассматривает некоторую совокупность предметов и явлений под углом зрения субъекта или объекта (в основном живого и с участием живого); 5) исследование положения человека как вида и общества в экосфере планеты, ее связи с экосистемами и величина воздействия на них .

Очень широк спектр подразделений экологии. В него входят специализированные экологические науки, которые различаются по объектом и предметом исследования.

Биоэкология - часть биологии, изучающая отношения организмов (особей, популяций, биоценозов и т. п) между собой и с окружающей средой. В ее состав включается экология особей (аутэкология), популяций (популяционная экология, демекологія) и сообществ (синекологія).

Аутэкология изучает взаимосвязи представителей вида с окружающей средой. Она, главным образом, изучает пределы устойчивости вида и его взаимодействие с различными экологическими факторами: теплом, светом, влагой, плодородием и др., а также исследует влияние среды на морфологию, физиологию и поведение организмов, раскрывает общие закономерности действия факторов среды на живые организмы.

Синекологія анализирует отношения между отдельными представителями определенной совокупности живых организмов, относящихся к разным популяциям, а также между ними и окружающей средой.

В тридцатые годы ХХ века сформировалась популяционная экология - демекологія. Она изучает структуру вида (биологическую, половую, возрастную, экологическую) и описывает колебания численности различных видов и устанавливает их причины.

На современном этапе развития общества экология решает круг проблем и пользуется методами, материалами, принципами, которые далеко выходят за пределы сугубо биологических наук. Несмотря на то, что отдельные ученые (преимущественно биологи) продолжают относить ее к биологическим наукам, большинство из них, в частности геоекологи, считают, что сейчас экология сформировалась в принципиально новую интегральную дисциплину, которая объединяет все естественные, точные, гуманитарные и социальные науки. Этого взгляда придерживаются Н. Реймерс, Г. Голубев, А. Яблоков, А. Яншин, Г. Ягодин, А. Лаптев, Д. Медоуз, Т. Миллер, К. Монтгомери и много других известных отечественных и зарубежных исследователей. 20 лет назад профессор-географ В. Алпатов отметил, что экологию в равной степени можно отнести как к биологической, так и к географической области знаний, и ее следует рассматривать как вполне самостоятельную науку. На долю экологии выпало задание разработать новые, научно обоснованные методы, исходят из идеи сохранения биосферы планеты.

Существует несколько определений современной экологии и несколько классификаций ее основных составляющих. Одни авторы главное внимание уделяют общефилософским и культурным аспектам, вторые - социальным, третьи - эколого-экономическим, четвертые - біоекологічній детализации.

Так, Г. Швебс в центре схемы классификации экологического знания ставит культуру как основу накопления человечеством знаний, богатства истории человечества, воплощенной в духовных и материальных ценностях, и как элемент творческой деятельности (культура производства, полеводства, поведения, природопользования и др). Он считает, что экологизация мышления будет естественной формой деятельности только после того, как станет неотъемлемым элементом культуры. А для этого необходима соответствующая подготовка и междисциплинарный подход, когда в центре стоит загальнофілософський направление - культура.

Г. Швебс считает нецелесообразным, классифицируя современные экологические знания, основное место отводить биоэкологии, технологии или геоэкологии, поскольку в этом случае предметный подход сужает проблему. Объясняя свое видение проблемы, он утверждает: «… ядром экологического образования должна стать социальная экология - междисциплинарная отрасль знания о взаимоотношениях в системе » природа - общество» . То есть в основу положен все же не обобщающее понятие «культура», а один из разделов общей экологии - соціоекологію.

В схеме Г. Швебса заслуживает внимания справедливое выделение среди основных четырех уже известных, определенных большинством исследователей блоков экологических знаний (биоэкология, геоэкология, техноэкология, экология человека), разделов «экология души» и «экология культуры» (исследование вопросов экологической этики, экологизации искусства, дипломатии). Но предложение рассматривать всю экологию только в системе общественных наук вызывает сомнения.

В виде цветка с шестью лепестками - отраслевыми подразделениями - и «теоретической соціоекологією» внутри предложил свою структурную схему современной экологической науки Г. Бачинский. Он тоже придерживается мнения, что под воздействием больших антропогенных изменений окружающей среды на протяжении последних десятилетий на грани естественных, общественных и технических наук в большинстве развитых стран начала формироваться новая комплексная научная дисциплина - соціоекологія. Г. Бачинский является горячим сторонником этого термина и, излагая свое мнение относительно цели, задач и методов различных экологических подразделений, до многих широко известных ранее терминов добавляет префикс социо-: соціоекосистема, социоэкологической законы взаимодействия общества и природы, соціоекологічне право, социоэкологической научные учреждения и тому подобное, практически не изменяя сущности самих понятий.

Схема структуры экологии Г. Бачинского упрощенная и весьма неубедительно обосновывает целесообразность отведения центрального места соціоекології, которая «не просто механически суммирует результаты отраслевых соціоекологічних исследований, но и обобщает их на качественно новом системном уровне, изучая соціоекосистеми как целостные системные объекты». Автор утверждает, что «соціоекологія, как каждая самостоятельная наука, имеет свою теоретическую базу, четко очерченный круг задач, характерных только для нее, объект, предмет изучения и свои методы исследований». К сожалению, теоретический потенциал соціоекології сейчас очень слабый и «своих методов исследований» она не имеет, а использует методы, которые широко применяются в экономике, геологии, географии, биологии, математике и тому подобное. Схема Г. Бачинского не дает представления о характере взаимосвязей между отдельными подразделениями экологии, а также о их иерархию, не охватывает новейших подразделений экологической науки (глобальной экологии, космической, техноекологічної, урбоекології) и слишком соціологізована.

А. Лаптев предлагает свою диверсификацию современной экологии, где главное место отводит общей экологии, которая охватывает семь основных подразделений экологии биотических и біокосних систем, географическую (ландшафтную), градостроительную (инженерную), социальную, экономическую, промышленную и сельскохозяйственную экологию. Эта схема не детализирована, но четче и логичнее, чем схема Г. Бачинского. Новейших подразделений она также не охватывает.

Один из ведущих молдавских біоекологів И. Дедю в своем фундаментальном труде «Экологический энциклопедический словарь» много внимания уделил вопросам сущности структуры и задач современной экологии. Современную экологию он считает синтетической биологической наукой о взаимосвязи между живыми организмами и окружающей средой.

И. Дедю замечает, что современная теоретическая фундаментальная экология еще только развивается, но именно она должна стать биологической базой для трех основных наук об окружающей среде - глобальной экологии, экологии человека и охраны природы. Не отрицая необходимости выделения новых экологических подразделений в структуре современной экологии, объединенных им в блоке «прикладная экология», И. Дедю в основу схемы положил биологию, уменьшив значение географических, геологических и техногенных аспектов. Но важным является то, что, ставя в центр внимания современной экологии исследования всех аспектов взаимодействия энергии и вещества в экосистеме, ученый считает, что природные экосистемы образуют биотипы и биоценозы на всех их уровнях, которые являются главным объектом изучения экологии.

То есть в решении проблемы одинаково большое значение придается исследованию генезиса, динамики и взаимосвязей всех экологических факторов: биотических, абиотических и антропогенных.

Наиболее подробной и обоснованной является схема структуры современной экологии, предложенная российским экологом М. Реймерсом. Он приводит пять различных определений экологии (биоэкологии как, как комплексной науки, изучающая среду обитания живых существ и тому подобное).

Центральное место в схеме М. Реймерса занимает большая экология (общая, глобальная мегаекологія), которая делится на блоки, отделы и подотделы (всего 38 подразделений).

Основными блоками в схеме есть биоэкология, географическая, или ландшафтная экология, экология человека и прикладная экология (техноэкология). Отдельно выделены также динамичную, общую аналитическую и космическую экологию.

Несмотря на совершенство (по сравнению с другими схемами), схема Г. Реймерса, по мнению Г. А. Белявского, Н. М. Падун, Г. С. Фурдуй, имеет определенные недостатки.

Во-первых, схема и ее объяснения не дают четкого представления о том, какая разница между функциями экологии большой (глобальной) и общей, которую определено отдельным отделом. Не понятно, почему блоки «аналитическая экология» и «динамическая экология» оторваны от блока «биоэкология», а несколько подразделений «медицинской экологии» отделены от блока «экология человека» и помещены в блок «прикладная экология» совместно с «инженерным» и «сельскохозяйственной экологии».

Во-вторых, схема не охватывает такие важные новые подразделы, как экология культуры, военного дела, транспорта, энергетики, правовая экология.

В-третьих, в блоке географическая экология меньшие подразделения выделены по совершенно разным критериям - геоструктурним, зонально-ландшафтным, геохимическим, категорией природных вод. В схеме нет подразделений «экономика рационального природопользования» и «охрана ресурсов», не учтены геологические аспекты и тому подобное.

Этими авторами предложена новая схема классификации экологии, в которой для всех разделов современной экологии обобщающим понятием должно быть «большое», или «общая экология». Ее главными задачами являются следующие:

изучение с позиций системного подхода общего состояния современной биосферы планеты, причин его формирования и особенностей изменений под воздействием природных и антропогенных факторов (т. е. изучение закономерностей формирования, существования и функционирования биологических систем всех уровней во взаимосвязи с атмосферой, литосферой, гидросферой, техносферой);

прогноз динамики состояния биосферы во времени и пространстве;

разработка путей гармонизации взаимоотношений человеческого общества и природы, сохранение способности биосферы к самовосстановлению и саморегуляции с учетом основных экологических законов и общих законов оптимизации взаимосвязей общества и природы.

Схема состоит из шести блоков: центрального - общая (большая) экология и пяти основных (биоэкология, геоэкология, техноэкология, соціоекологія и космическая экология). Каждый блок имеет свои экологические отраслевые отделы и подотделы. Всего в схеме насчитывается более 80 экологических подразделений, которые охватывают практически все современные направления экологических исследований (рис. 1.1). С появлением новых направлений исследований и деятельности схему легко можно дополнить.

Самым развитым и самым «старым по возрасту» есть блок биоэкология - материнский субстрат экологической науки. Структура этого блока построена с учетом идей современных выдающихся біоекологів (Ю. Одум, Г. Дажо, Н. Ф. Реймерс, И. Дедю и др.). Но до уже известных подразделений блока биоэкологии добавляются еще такие, как основы биоиндикации, экспериментальная экология, заповедное дело, біоекомоніторинг, биосферная, экология человека.

Блок геоэкология состоит из семи основных разделов и девяти подразделений. Основными является ландшафтная экология, экономика природопользования и охрана окружающей среды (для решения их задач используются результаты исследований практически всех других геоэкологических подразделений, а также многих подразделений, структурно входящих в биоэкологии, техноэкологии и соціоекології), экология атмосферы, гидросферы и литосферы. В последних двух подразделах структурными элементами являются экология искусственных водоемов, Мирового океана, озер и болот, рек, почв, месторождений полезных ископаемых (или горного дела), геоінженерна экология, геологическое заповедное дело и др. Новейшие разделы блока - геоекоінформатика и экология геоенергоаномальних зон.

Основными структурными элементами блока техноэкология являются экология энергетики, промышленности, агроэкология, экология транспорта, военного дела. В частности, экология энергетики имеет такие подразделы: экология АЭС, ТЭС, ГЭС, нетрадиционных источников энергии (солнечная, геотермальная, ветровая, биоэнергетика, энергетика моря). Экология промышленности объединяет такие направления, как экология химической, металлургической, топливной, электроэнергетики, деревообрабатывающей промышленности, машиностроения и промышленности стройматериалов.

Агроэкология делится на почвозащитную, мелиоративную и агрохимическую экологию и экологию животноводства.

Блок соціоекологія имеет 12 подразделений, главные из которых - психоекологія, урбоэкология, экология народонаселения, природоохранное законодательство и международное сотрудничество в охране биосферы.

И, наконец, блок космическая экология - молодое направление экологических исследований, который имеет следующие подразделы: экология космических аппаратов, экология ближнего Космоса, экология планет солнечной системы, экология внешнего Космоса и глобальный космический екомоніторинг.

Каждый из указанных блоков общей экологии должен решать свой круг проблем, но все они тесно связаны между собой, и каждый пользуется материалами и результатами другого во время выполнения разработок, моделей и прогнозов относительно природной среды.

В наше время наблюдается бурная экологизация различных технических дисциплин, под которой следует понимать процесс неуклонного и последовательного внедрения технологических, управленческих и других решений, позволяющих повышать эффективность использования естественных ресурсов наряду с улучшением или хотя бы сохранением качества природной среды (или жизненной среды вообще) на локальном, региональном, национальном и глобальном уровнях. Существует и понятие экологизации технологий производства, суть которого состоит в применении мероприятий по предотвращению отрицательного воздействия производственных процессов на природную среду. Экологизация технологий достигается путем разработки современных технологий с минимумом вредных веществ на выход - безотходные или малоотходные технологии. В последнее время во всем мире начинают самые разнообразные направления экологических исследований, чтобы обеспечить специалистов необходимой экологической информацией из всех сфер человеческой деятельности. Сейчас сформировалось около ста направлений экологических исследований, которые можно объединить по принципу отраслевой принадлежности, взаимосвязей, взаємопідпорядкованості, приоритетности, теоретического и практического значения (рис. 1.2).

В связи с этим экология распалась на ряд новых отраслей и дисциплин, которые значительно отошли от первоначального определения экологии как науки об отношениях живых организмов с окружающей средой. Но в основе всех современных направлений экологии лежат фундаментальные идеи биоэкологии.

Экологию по размерам объектов изучения разделяют на географическую или ландшафтную, объектами изучения которой являются крупные геосистемы, географические процессы, и на глобальную экологию, предметом исследования которой являются биосфера и антропогенная деятельность
в ее пределах.

Глобальная экология. Как научная дисциплина изучает биосферу, то есть экосистему, охватывающую всю планету. Предметом исследования глобальной экологии является также экологические связи биосферы с процессами, происходящими в недрах Земли и в космосе.

Глобальная экология стала единственным учением о экологические взаимоотношения биосферы с факторами различного происхождения, пытаясь комплексно исследовать влияние на нее антропогенных, космических, географических, геохимических и других факторов. Основные задачи глобальной экологии заключаются в изучении антропогенных изменений природной среды, обоснования методов его сохранения и улучшения в интересах человечества, выяснения закономерностей эволюции биосферы. Первоочередной задачей является прогнозирование изменений биосферы в будущем.

Космическая экология - отрасль экологии, изучающая особенности жизнедеятельности человека и других организмов в практически полностью замкнутых микросистемах космических кораблей и станций. Она разрабатывает системы жизнеобеспечения, изучает возможности создания условий для длительных межпланетных полетов.

По отношению к предметам изучения экология подразделяется на экологию микроорганизмов, грибов, растений, животных, человека, сельскохозяйственную, прикладную, инженерную и общую экологию - теоретическую и обобщающую дисциплину.

За средой и компонентам различают экологию суши, пресных водоемов, морскую, высокогорную, химическую и тому подобное.

По подходам к предмету изучения выделяют аналитическую и динамическую экологию.

Во временном аспекте различают историческую и эволюционную экологию.

В системе экологии человека существует социальная экология, изучающая взаимоотношения элементарных социальных групп общества и человечества в целом с жизненной средой.

Прикладная экология - дисциплина, изучающая механизмы антропогенного воздействия на биосферу, способы предотвращения негативных процессов и разрабатывает принципы рационального использования природных ресурсов без деградации среды обитания. Прикладная экология базируется на системе законов, принципов и правил экономики природопользования.

Прикладная экология как наука базируется, прежде всего, на знаниях в различных областях биологии - физиологии, генетике, биофизике, но она также связана с другими естественными науками - физикой, химией, геологией, географией, математикой. Прикладная экология, кроме того, не может быть отделена от экономики, морали, права, поскольку только в союзе с ними может коренным образом изменить отношение человека к природе.

Прикладную экологию по научным направлениям разделяют на промышленную экологию, экологию энергетики, сельскохозяйственную, канцерогенеза и тому подобное.

Итак, современное толкование термина «экология» как области знаний заключается в рассмотрении и раскрытии закономерностей развития организмов, предметов, компонентов сообществ и сообществ в целом во взаимодействиях в системах биогеоценозов, нообіогеоценозів, биосфере с точки зрения субъекта или объекта (живого или с участием живого), который является центральным в этой системе.

В некоторых случаях к экологии относят смежные прикладные и напівприкладні области знаний, главным образом связанные с енваронментологією - комплексная дисциплина об окружающей человека, главным образом естественное, о его качестве и его охрану. Термин «экология» начинают отождествлять с дисциплиной «Охрана природы» или «Охрана окружающей среды». Однако эти дисциплины традиционно базируются на введении запретов и регламентаций, а не на общей рационализации природопользования.

Современные экологические исследования должны быть научной базой для разработки стратегии и тактики поведения человечества в природной среде, рационального природопользования, охраны и воспроизводства окружающей среды. Важнейшим выводом экологических исследований должно быть определение экологической емкости территорий, что полностью зависит от состояния их экосистем.

Геккель Е. Естественная история миротворения: общедоступное научное изложение учения о развитии. - Спб.: Науч. мысль, 1909. - С. 247.

Реймерс Н. Ф. Природопользование: Словарь-справочник. - М.: Мысль, 1990. - С. 592-594.

Швебс Г. Ы. Контурное земледелие. Одесса: Маяк, 1985. - С. 17.

(Visited 3 655 times, 1 visits today)

Предмет, цель и задачи экологии

Что такое экология? Термин «экология» возник сравнительно недавно, но свой вклад в эту науку внесли еще ученые древности - Аристотель, Гиппократ, Эпикур и др. Известен, например, постулат Эпикура, в котором говорится: «...нельзя насиловать природу, следует повиноваться ей, необходимые желания исполняя, а также естественные, если они не вредят. А вредные - сурово подавляя ». (Интересно сравнить с известным у нас - через два тысячелетия - тезисом: «Нам нельзя ждать милостей от природы! Взять их у нее - наша задача»).

Понятие экология ввел в 1866 году немецкий зоолог Эрнст Геккель. Слово «экология » образовано из двух греческих слов: («ойкос » - дом, жилище, убежище и «логос » - учение), т. е. наука о доме, обители человека, но в особом применении этих слов.

Геккель определил экологию как общую науку о взаимоотношениях живых организмов с окружающей средой, в которую входят все условия их существования. В дальнейшем это определение значительно расширилось.

Сегодня слово "экология" для многих означает "общность человека и окружающей среды". В современном понимании экология - это наука об отношениях живых организмов и образуемых ими сообществ между собой и с окружающей средой (ОС). Под окружающей средой понимается практически вся Вселенная. Очень часто термин ОС заменяют словом «природа».

Под живыми организмами понимается не только человек, но и все остальные живые представители природы: животные, растения, простейшие организмы.

Экология приобрела практический интерес еще на заре развития человечества. В примитивном обществе каждый индивидуум для того, чтобы выжить, должен был иметь определенные знания об окружающей его среде, о силах природы, растениях и животных. Можно утверждать, что цивилизация возникла тогда, когда человек научился использовать огонь и другие средства и орудия, позволяющие ему изменять среду обитания. Для современной экологии чрезвычайно важен вопрос о закономерностях изменений этих организмов и их сообществ под воздействием самой природы и человека.

Предметом (объектом) исследования экологии являются биологические экосистемы (популяции, биоценозы), размещенные выше уровня организмов и их динамика во времени и пространстве.

Природные условия жизни организмов - климат и природные ресурсы, определяют структуру, количественный и качественный состав биологических сообществ. Эта структура значительно богаче на берегу и в толще воды теплого южного моря, чем на берегу холодного северного моря или в безводной пустыне. К природным ресурсам относятся земля, вода, растения, животные, полезные ископаемые и другое, что составляет основу жизни и саму жизнь.

Взаимоотношения живых организмов и их сообществ между собой и со средой обитания. Человек бесцеремонно стал входить в любую среду обитания: он вырубает леса, распахивает землю, возводит плотины на реках, строит заводы. Подобная его деятельность резко изменяет природные условия жизни других обитателей планеты и загрязняет окружающую среду. Это пагубно влияет на все живые организмы, в том числе и на самого человека.

Основной целью изучения дисциплины "Экология и охрана окружающей среды" (ЭКОС) является познание закономерностей взаимодействия общества с окружающих естественной средой для обеспечения конструктивного природопользования; формирования умений и навыков экологической ориентации, эффективного внедрения природоохранных мероприятий.

Основными задачам курса ЭКОС являются:

1. формирование экологического мировоззрения;
2. обретение умений и навыков эффективного внедрения природоохранных мероприятий;
3. усвоение основных закономерностей взаимодействия человека, общества и природы посредством обретения эколого-экономических знаний.

Понятие популяция (от лат. populus - народ) сначала использовали для определения групп людей, в экологии оно приобрело более широкое значение и характеризует группу особей любого вида.

Рассматривая уровни организации жизни – сообщество, популяции, организм, орган, клетку и ген мы видим, что они расположены в иерархическом порядке – от малых систем к крупным. На каждом уровне или ступени в результате взаимодействия с окружающей физической средой (энергией и веществом) возникают характерные функциональные системы. Под системой понимаются упорядоченно взаимодействующие и взаимозависимые компоненты, образующие единое целое. Экология изучает главным образом, системы надорганизменных уровней организации: популяционные, экологические.

Термин «экология» (от греч. oikos– жилище, место обитания и logos– наука) предложил Э. Геккель в 1866 г. для обозначения биологической науки, изучающей взаимоотношения животных с органической и неорганической средами. С того времени представление о содержании экологии претерпело ряд уточнений, конкретизаций. Однако до сих по нет достаточно чёткого и строгого определения экологии, и все ещё идут споры о том, что такое экология, следует ли её рассматривать как единую науку или же экология растений и экология животных – самостоятельные дисциплины. Не решён вопрос, относится ли биоценология к экологии или это обособленная область науки. Не случайно почти одновременно появляются руководства по экологии, написанные с принципиально разных позиций. В одних экология трактуется как современная естественная история, в других – как учение о структуре природы, в котором конкретные виды рассматриваются лишь как средства трансформации вещества и энергии в биосистемах, в третьих – как учение о популяции и т.д.

Экология – это наука, исследующая закономерности жизнедеятельности организмов (в любых её проявлениях, на всех уровнях интеграции) в их естественной среде обитания с учётом изменений, вносимых в среду деятельностью человека. Из этой формулировки можно сделать вывод, что все исследования, изучающие жизнь животных и растений в естественных условиях, открывающие законы, по которым организмы объединяются в биологические системы, и устанавливающие роль отдельных видов в жизни биосферы, относятся к экологическим.

Экология (греч. oikos - жилище, местопребывание, logos - наука)- биологическая наука о взаимоотношениях между живыми организмами и средой их обитания. Этот термин был предложен в 1866 г. немецким зоологом Эрнстом Геккелем. Становление экологии стало возможным после того, как были накоплены обширные сведения о многообразии живых организмов на Земле и особенностях их образа жизни в различных местообитаниях и возникло понимание, что строение, функционирование и развитие всех живых существ, их взаимоотношения со средой обитания подчинены определенным закономерностям, которые необходимо изучать. Объектами экологии являются преимущественно системы выше уровня организмов, т. е. изучение организации и функционирования надорганизменных систем: популяций, биоценозов (сообществ), биогеоценозов (экосистем) и биосферы в целом. Другими словами, главным объектом изучения в экологии являются экосистемы, т. е. единые природные комплексы, образованные живыми организмами и средой обитания. Задачи экологии меняются в зависимости от изучаемого уровня организации живой материи. Популяционная экология исследует закономерности динамики численности и структуры популяций, а также процессы взаимодействий (конкуренция, хищничество) между популяциями разных видов. В задачи экологии сообществ (биоценологии) входит изучение закономерностей организации различных сообществ, или биоценозов, их структуры и функционирования (круговорот веществ и трансформация энергии в цепях питания). Главная же теоретическая и практическая задача экологии - раскрыть общие закономерности организации жизни и на этой основе разработать принципы рационального использования природных ресурсов в условиях все возрастающего влияния человека на биосферу. Взаимодействие человеческого общества и природы стало одной из важнейших проблем современности, поскольку положение, которое складывается в отношениях человека с природой, часто становится критическим: исчерпываются запасы пресной воды и полезных ископаемых (нефти, газа, цветных металлов и др.), ухудшается состояние почв, водного и воздушного бассейнов, происходит опустынивание огромных территорий, усложняется борьба с болезнями и вредителями сельскохозяйственных культур. Антропогенные изменения затронули практически все экосистемы планеты, газовый состав атмосферы, энергетический баланс Земли. Это означает, что деятельность человека вступила в противоречие с природой, в результате чего во многих районах мира нарушилось ее динамическое равновесие. Для решения этих глобальных проблем и прежде всего проблемы интенсификации и рационального использования, сохранения и воспроизводства ресурсов биосферы экология объединяет в научном поиске усилия ботаников, зоологов и микробиологов, придает эволюционному учению, генетике, биохимии и биофизике их истинную универсальность. В круг проблем экологии включены также вопросы экологического воспитания и просвещения, морально-этические, философские и даже правовые вопросы. Следовательно, экология становится наукой не только биологической, но и социальной.

Экология одна из сравнительно молодых бурно развивающихся наук. Н.Ф. Реймерс отличает, что она "… из строго биологической науки превратилась в значительный цикл знания, вобрав в себя разделы географии, геологии, химии, физики, социологии, теории культуры, экономики, даже теологии - по сути дела, всех известных научных дисциплин. В единой науке образовался новый угол зрения, новый ее предмет - рассмотрение значимой для центрального члена анализа (субъекта, живого макро- и микрообъекта, объекта с участием живого или важного для живого, в том числу человека) совокупности природных (в том числе космических) и от части социальных (для человека) явлений и предметов с точки зрения интересов (без кавычек или в кавычках) этого центрального субъекта или живого объекта (а также систем с их участием)".

В настоящее время экология распалась на ряд научных отраслей и дисциплин, подчас далеких от первоначального понимания ее как биологической науки (биоэкологии) об отношениях живых организмов с окружающей их средой. Так, Н.Ф. Реймерс, выделяет около 50 отраслей

Н.Ф. Реймерс (1994) экологию по размерам объектов изучения предлагает подразделять на: аутоэкологию (особей и организмов как представителей вида); демэкологию (экологию малых групп); популяционную экологию;спецэкологию (экологию вида); синэкологию (экологию сообществ); биоценологию (экологию биоценозов); биогеоценологию (учение об экосистемах различного иерархического уровня организации); биосферологию (учение о биосфере); экосферологию (глобальная экология).

В.А. Радкевич экологию по размерам объектов изучения делит на аутэкологию (особи, организм и его среда), демэкологию, или популяционную экологию (популяция и ее среда), синэкологию (биотическое сообщество, экосистема и их среда), географическую или ландшафтную экологию (крупные геосистемы, географические процессы с участием живого и их среды) и глобальную экологию (мегаэкология, учение о биосфере Земли)

По отношению к предметам изучения экологию подразделяют на экологию микроорганизмов (прокариот), грибов, растений, животных, человека сельскохозяйственную, промышленную (инженерную), общую экологию.

По средам и компонентам различают экологию суши, пресных водоемов, морскую, Крайнего Севера, высокогорий, химическую (геохимическую, биохимическую). По подходам к предмету выделяют аналитическую и динамическую экологии.

С точки фактора времени рассматривают историческую и эволюционную экологии (в том числе археологию). В системе экологии человека выделяют социальную экологию (взаимоотношения социальных групп общества с их средой жизни), отличающуюся от экологии индивида и экологии человеческих популяций по функционально-пространственному уровню, равную синэкологии, но имеющую ту особенность, что сообщества людей в связи с их средой имеют доминанту социальной организации (социальную экологию рассматривают для уровней от элементарных групп до человечества в целом).

Современная экология и ее структура.

Структура современной экологии

Экология делится на фундаментальную и прикладную. Фундаментальная экология изучает наиболее общие экологические закономерности, а прикладная – использует полученные знания для обеспечения устойчивого развития общества.

Основу экологии составляет биоэкология как раздел общей биологии. «Спасти человека – это, прежде всего, сохранить природу. И здесь только биологи могут привести необходимые аргументы, доказывающие правомерность высказанного тезиса».

Биоэкология (как и любая наука) делится на общую и частную. В состав общей биоэкологии входят разделы:

1. Аутэкология – изучает взаимодействие со средой обитания отдельных организмов определенных видов.

2. Экология популяций (демэкология) – изучает структуру популяций и ее изменение под воздействием экологических факторов.

3. Синэкология – изучает структуру и функционирование сообществ и экосистем.

К общей биоэкологии относятся и другие разделы:

– эволюционная экология – изучает экологические механизмы эволюционного преобразования популяций;

– палеоэкология – изучает экологические связи вымерших групп организмов и сообществ;

– морфологическая экология – изучает закономерности изменения строения органов и структур в зависимости от условий обитания;

– физиологическая экология – изучает закономерности физиологических изменений, лежащих в основе адаптации организмов;

– биохимическая экология – изучает молекулярные механизмы приспособительных преобразований в организмах в ответ на изменение среды;

– математическая экология – на основании выявленных закономерностей разрабатывает математические модели, позволяющие прогнозировать состояние экосистем, а также управлять ими.

Частная биоэкология изучает экологию отдельных таксономических групп, например: экология животных, экология млекопитающих, экология выхухоли; экология растений, экология опыления, экология сосны; экология водорослей; экология грибов и т. д.

Биоэкология тесно связана с ландшафтной экологией, например:

– экологией водных ландшафтов (гидробиологией) – океанов, рек, озер, водохранилищ, каналов...

– экологией наземных ландшафтов – лесов, степей, пустынь, высокогорий...

Отдельно выделяются разделы фундаментальной экологии, связанные с существованием и деятельностью человека:

– экология человека – изучает человека как биологический вид, вступающий в разнообразные экологические взаимодействия;

– социальная экология – изучает взаимодействие человеческого общества и окружающей среды;

– глобальная экология – изучает наиболее крупномасштабные проблемы экологии человека и социальной экологии.

Прикладная экология включает: промышленную экологию, сельскохозяйственную экологию, экологию города (населенных пунктов), медицинскую экологию, экологию административных районов, экологическое право, экологию катастроф и многие другие разделы. Прикладная экология тесно связана с охраной природы и окружающей среды.

Экологические знания должны служить основой рационального природопользования. На их основе базируется создание и развитие сети охраняемых территорий: заказников, заповедников и национальных парков, а также охрана отдельных памятников природы. Рациональное использование природных ресурсов является основой устойчивого развития человечества.

Во второй половине ХХ века в связи с интенсивным воздействием человеческого общества на биосферу начинается экологический кризис, особенно обострившийся в последние десятилетия. Современная экология включает множество разделов и охватывает самые разнообразные стороны человеческой деятельности; происходит экологизация всего общества.

Задачи экологии.

В задачи экологии входит изучение взаимоотношений организмов и их популяций с окружающей средой, исследование действия среды на строение, жизнедеятельность и поведение организма, установление зависимости между средой и численностью популяций. Экология исследует отношения между популяциями разных видов в сообществе, между популяциями и факторами внешней cреды, их влияние на расселение видов, на развитие и смену сообществ. Изучение борьбы за существование в популяциях и направлений естественного отбора также входит в задачу экологии. Экология неразрывно связана с эволюционным учением, особенно с проблемами микроэволюции, так как она изучает процессы, протекающие в популяциях.

Большое значение имеет экология для развития различных отраслей народного хозяйства. Наиболее важные области применения экологических знаний - это охрана природы, сельское хозяйство, некоторые отрасли промышленности (например, создание безотходных технологий). Экология служит основной теоретической базой для развития различных отраслей народного хозяйства.

1. Этапы развития экологии

Экология своими корнями уходит в далекое прошлое. Потребность в знаниях, определяющих «отношение живого к окружающей его органической и неорганической среде», возникла очень давно. Достаточно вспомнить труды Аристотеля (384- 322 до н. э.), Плиния Старшего (23-79 н. э.), Р. Бойля (1627- 1691) и др., в которых обсуждалось значение среды обитания в жизни организмов и приуроченность их к определенным местообитаниям, чтобы убедиться в этом.

В истории развития экологии можно выделить три основных этапа.

Первый этап

Зарождение и становление экологии как науки (до 60-х гг. XIX в.). На этом этапе накапливались данные о взаимосвязи живых организмов со средой их обитания, делались первые научные обобщения.

В XVII-XVIII вв. экологические сведения составляли значительную долю во многих биологических описаниях (А. Реомюр, 1734; А. Трамбле, 1744, и др.). Элементы экологического подхода содержались в исследованиях русских ученых И.И. Лепехина, А.Ф. Миддендорфа, С.П. Крашенинникова, французского учёного Ж. Бюффона, шведского естествоиспытателя К. Линнея, немецкого ученого Г. Йегера и др.

В этот же период Ж.-Б. Ламарк (1744-1829) и Т. Мальтус (1766-1834) впервые предупреждают человечество о возможных негативных последствиях воздействия человека на природу.

Второй этап

Оформление экологии в самостоятельную отрасль знаний (после 60-х гг. XIX в.). Начало этапа ознаменовалось выходом работ русских ученых К.Ф. Рулье (1814- 1858), Н.А. Северцова (1827-1885), В.В. Докучаева (1846- 1903), впервые обосновавших ряд принципов и понятий экологии, которые не утратили своего значения и до настоящего времени. Неслучайно поэтому американский эколог Ю. Одум (1975) считает В.В. Докучаева одним из основоположников экологии. В конце 70-х гг. XIX в. немецкий гидробиолог К. Мёбиус (1877) вводит важнейшее понятие о биоценозе как о закономерном сочетании организмов в определенных условиях среды.

Неоценимый вклад в развитие основ экологии внес Ч. Дарвин (1809-1882), вскрывший основные факторы эволюции органического мира. То, что Ч. Дарвин называл «борьбой за существование», с эволюционных позиций можно трактовать как взаимоотношения живых существ с внешней абиотической средой и между собой, т. е. с биотической средой.

Немецкий биолог-эволюционист Э. Геккель (1834-1919) первый понял, что это самостоятельная и очень важная область биологии, и назвал ее экологией (1866). В своем капитальном труде «Всеобщая морфология организмов» он писал: «Под экологией мы понимаем сумму знаний, относящихся к экономике природы: изучение всей совокупности взаимоотношений животного с окружающей его средой, как органической, так и неорганической, и прежде всего - его дружественных или враждебных отношений с теми животными и растениями, с которыми он прямо или косвенно вступает в контакт. Одним словом, экология - это изучение всех сложных взаимоотношений, которые Дарвин назвал «условиями, порождающими борьбу за существование».

Как самостоятельная наука экология окончательно оформилась в начале XX столетия. В этот период американский ученый Ч. Адаме (1913) создает первую сводку по экологии, публикуются другие важные обобщения и сводки (В. Шелфорд, 1913, 1929; Ч. Элтон, 1927; Р. Гессе, 1924; К. Раункер, 1929 и др.). Крупнейший русский ученый XX в. В. И. Вернадский создает фундаментальное учение о биосфере.

В 30-е и 40-е гг. экология поднялась на более высокую ступень в результате нового подхода к изучению природных систем. Сначала А. Тенсли (1935) выдвинул понятие об экосистеме, а несколько позже В.Н. Сукачев (1940) обосновал близкое этому представление о биогеоценозе. Следует отметить, что уровень отечественной экологии в 20-40-х гг. был одним из самых высоких в мире, особенно в области фундаментальных разработок. В этот период в нашей стране работали такие выдающиеся ученые, как академики В.И. Вернадский и В.Н. Сукачев, а также крупные экологи В.В. Станчинский, Э.С. Бауэр, Г.Г. Гаузе, В.Н. Беклемишев, А.Н. Формозов, Д.Н. Кашка-ров и др.

Во второй половине XX в. в связи с прогрессирующим загрязнением окружающей среды и резким усилением воздействия человека на природу экология приобретает особое значение.

Начинается третий этап (50-е гг. XX в. - до настоящего времени) - превращение экологии в комплексную науку, включающую в себя науки об охране природной и окружающей человека среды. Из строгой биологической науки экология превращается в «значительный цикл знания, вобрав в себя разделы географии, геологии, химии, физики, социологии, теории культуры, экономики...» (Реймерс, 1994).

Современный период развития экологии в мире связан с именами таких крупных зарубежных ученых, как Ю. Одум, Цж. М. Андерсен, Э. Пианка, Р. Риклефс, М. Бигон, А. Швейдер, Дж. Харпер, Р. Уиттекер, Н. Борлауг, Т. Миллер, Б. Не-5ел и др. Среди отечественных ученых следует навать И.П. Герасимова, А.М. Гилярова, В.Г. Горшкова, Ю.А. Израэля, Ю.Н. Куражсковского, К.С. Лосева, Н.Н. Моисеева, Я.П. Наумова, Н.Ф. Реймерса, В.В. Розанова, Ю.М. Свирикева, В.Е. Соколова, В.Д. Федорова, С.С. Шварца, А.В. Яблокова, А.Л. Яншина и др.

Первые природоохранные акты на Руси известны с IX- <И вв. (например, свод законов Ярослава Мудрого «Русская Правда», в которых были установлены правила охраны охотничьих и бортничьих угодий). 8 XIV-XVII вв. на южных границах Русского государства существовали «засечные леса», своеобразные охраняемые территории, на которых были запрещены хозяйственные рубки. История сохранила более 60 природоохранных указов Петра I. При нем же началось изучение богатейших природных ресурсов России. В 1805 г. в Москве было основано общество испытателей природы. В конце XIX - начале XX в. возникло движение за охрану редких объектов природы. Трудами выдающихся ученых В.В. Докучаева, К.М. Бэра, Г.А. Кожевникова, И.П. Бородина, Д.Н. Анучина, С.В. Завадского и других были заложены научные основы охраны природы.

Начало природоохранной деятельности Советского государства совпало с рядом первых декретов, начиная с «Декрета о земле» от 26 октября 1917 г., который заложил основы природопользования в стране.

Именно в этот период зарождается и получает законодательное выражение основной вид природоохранной деятельности - охрана природы.

В период 30-40-х гг., в связи с эксплуатацией природных богатств, вызванной главным образом ростом масштабов индустриализации в СССР, охрана природы стала рассматриваться как «единая система мероприятий, направленная на защиту, развитие, качественное обогащение и рациональное использование природных фондов страны» (из резолюции Первого Всероссийского съезда по охране природы, 1929 г.).

Таким образом, в России появился новый вид природоохранной деятельности - рациональное использование природных ресурсов.

В 50-е г. дальнейшее развитие производительных сил в стране, усиление негативного влияния человека на природу обусловили необходимость создания еще одной формы, регулирующей взаимодействие общества и природы, - охраны среды обитания человека. В этот период принимаются республиканские законы об охране природы, которые провозглашают комплексный подход к природе не только как к источнику природных ресурсов, но и как к среде обитания человека. К сожалению, еще торжествовала лысенковская псевдонаука, канонизировались слова И.В. Мичурина о необходимости не ждать милости от природы.

В 60-80-е гг. в СССР практически ежегодно принимались правительственные постановления об усилении охраны природы (об охране бассейна Волги и Урала, Азовского и Черного морей, Ладожского озера, Байкала, промышленных городов Кузбасса и Донбасса, Арктического побережья). Продолжался процесс создания природоохранного законодательства, издавались земельные, водные, лесные и иные кодексы.

Эти постановления и принятые законы, как показала практика их применения, не дали необходимых результатов - губительное антропогенное воздействие на природу продолжалось. В 1986 г. на Чернобыльской АЭС произошла крупнейшая за всю историю развития человечества экологическая катастрофа. Сегодня Россия продолжает находиться в сложной экологической ситуации.

Факторы среды и взаимоотношения организма и среды. Определение понятия среды. Классификация экологических факторов, факторы-ресурсы, факторы-условия. Закономерности воздействия факторов. Экологическая пластичность организмов.

Экологические факторы это отдельные свойства или элементы среды, воздействующие прямо или косвенно на живые организмы, хотя бы на протяжении одной из стадий индивидуального развития. Экологические факторы многообразны. Существует несколько квалификаций, в зависимости от подхода. Это по влиянию на жизнедеятельность организмов, по степени изменчивости во времени, по длительности действия. Рассмотрим классификацию экологических факторов.

Экологические факторы среды.

Абиотические факторы (неживой природы)	Биотические факторы (живой природы)	Антропогенные факторы (связанные человека на природу)
3. Концентрация солей 4Давление 6.Движение воздушных масс	1.Влияние организмов или популяций одного вида друг на друга 2.Взаимодействие особей или популяций разных видов	1. прямое воздействие человека на организмы и популяции, экологические системы. 2.воздействие человека на среду обитания