Экология определение, что изучает наука, кто ввел термин, основные понятия, методы, структура современной экологии, виды, принципы, цели и задачи

Экология

Эколо́гия (от др.-греч. οἶκος — обиталище, жилище, дом, имущество и λόγος — понятие, учение, наука) — наука о взаимодействиях живых организмов и их сообществ между собой и с окружающей средой. Термин впервые предложил немецкий биолог Эрнст Геккель в 1866 году в книге «Общая морфология организмов» («Generelle Morphologie der Organismen»).

Содержание

Определения

Современное значение понятия экология имеет более широкое значение, чем в первые десятилетия развития этой науки. В настоящее время чаще всего под экологическими вопросами ошибочно понимаются, прежде всего, вопросы охраны окружающей среды. Во многом такое смещение смысла произошло благодаря всё более ощутимым последствиям влияния человека на окружающую среду, однако необходимо разделять понятия ecological («относящееся к науке экологии») и environmental («относящееся к окружающей среде»). Всеобщее внимание к экологии повлекло за собой расширение первоначально довольно чётко обозначенной Эрнстом Геккелем области знаний (исключительно биологических) на другие естественнонаучные и даже гуманитарные науки.

Классическое определение экологии [1] : наука, изучающая взаимоотношения живой и неживой природы.

Второе определение дано на 5-м Международном экологическом конгрессе (1990) с целью противодействия размыванию понятия экологии, наблюдаемому в настоящее время. Однако это определение полностью исключает из компетенции экологии как науки аутэкологию (см. ниже), что в корне неверно.

Вот некоторые возможные определения науки «экология»:

  • Экология — познание экономики природы, одновременное исследование всех взаимоотношений живого с органическими и неорганическими компонентами окружающей среды… Одним словом, экология — это наука, изучающая все сложные взаимосвязи в природе, рассматриваемые Дарвином как условия борьбы за существование. [2]
  • Экология — биологическая наука, которая исследует структуру и функционирование систем надорганизменного уровня (популяции, сообщества, экосистемы) в пространстве и времени, в естественных и изменённых человеком условиях.
  • Экология — наука об окружающей среде и происходящих в ней процессах

Сложности определения экологии

  • Неопределённость границ дисциплин и взаимоотношения со смежными дисциплинами
  • Неустоявшиеся представления о структуре дисциплины.
  • Деление экологии на общую экологию и частную экологию
  • Подразделение экологии на четыре отдела — экологию особей, популяций, биогеоценозов и экосистем
  • Место экологии популяции при разделении на аутэкологию и синэкологию
  • Различия в терминологии между экологами растений и экологами животных.

История науки

Уже с давних времён люди стали замечать различные закономерности во взаимодействии животных друг с другом и с окружающей средой. Однако, в те времена даже биология не была отдельной наукой, являясь частью философии.

Античность

Первые описания экологии животных можно отнести к индийским и древнегреческим трактатам:

  • Индийские трактаты «Рамаяна», «Махабхарата» (VI—I века до н. э.) — Образ жизни зверей (более 50 видов), места обитания, питание, размножение, суточная активность, поведение при изменениях природной обстановки.
  • Аристотель — «История животных» — экологическая классификация животных, среда обитания, тип движения, места обитания, сезонная активность, общественная жизнь, наличие убежищ, использование голоса.
  • Теофраст — даны основы геоботаники, а также описано приспособительное значение изменений в окраске животных.
  • Плиний Старший — «Естественная история» — представлен экономический характер зооэкологических представлений.

Древние греки в целом представляли себе жизнь как нечто, не требующее понимания и адаптации, что близко к современным экологическим представлениям [3] .

Новое время

В Новое время, которое характеризуется подъёмом в области научного знания, экологические закономерности выявлялись учёными-энциклопедистами, зачастую весьма далекими от биологии в своих основных исследованиях.

  • Р. Бойль — им проведён один из первых экологических экспериментов — влияние атмосферного давления на животных, стойкость к вакууму водных, земноводных и др. пойкилотермных животных.
  • Антони Ван Левенгук — описание пищевых цепей, регулирование численности популяций.
  • Дэрем — «Физико-теология» (1713) — в этой работе впервые описан термин баланс в смысле регуляции численности животных.
  • Р. Брэдли — впервые экология описывается количественно — роль воробьиных птиц в истреблении вредных насекомых.
  • Рене Реомюр — «Мемуары по естественной истории насекомых» — рассматриваются количественные климатические факторы — постоянство суммы средних дневных температур в тени для сезонного периода в жизни организмов.
  • К. Линней — «Экономия природы», «Общественное устройство природы» — описана концепция равновесия в природе, применён системный подход к природе, оценено ведущее влияние климатических условий, описаны фенологические наблюдения — гибель одних организмов как средство для существования других, сравнение природы с человеческой общиной.
  • Ж. Бюффон — «Естественная история» — описано влияние факторов среды, исследования по популяционной экологии — влияние климата, характера местности и других внешних условий на популяции. Описан рост численности некоторых животных в геометрической прогрессии.
  • С. П. Крашенинников (1713—1755) «Описание земли Камчатки» (1755) — частная экология животных, описание растений, образ жизни.
  • И. И. Лепёхин «Дневные записки путешествия доктора и Академии наук адъюнкта Ивана Лепёхина по разным провинциям Российского государства», перевод Бюффона. Биологические характеристики зверей и птиц. Зависимость существования и географического распределения животных от климатических условий и растительности Зависимость численности, распределения, плодовитости и миграций белки, кедровки и прочих от урожая кедровых орехов и других хвойных пород.
  • Петер Симон Паллас «Путешествия по различным провинциям Российского государства», «Zoographia rosso-asiatica» — экологический подход к изучению животных (влияние внешних условий на животную жизнь). Климатология и физическая география, описание частной экологии грызунов. Программа наблюдений периодических явлений в популяциях животных.
  • В. Ф. Зуев (ученик П. С. Палласа) «Начертания естественной истории» — первый в России школьный учебник. Описания экологии белки.
  • Э. Циммерман — Зоогеография (1777) — Зависимость распространения млекопитающих от климата как по причине его прямого влияния, так и через растительность, как важнейший источник пищи для животных.
Читайте также:
Река Парана - положение, характер течения и режим питания
Первая половина XIX века
  • Ж. Б. Ламарк — «Философия зоологии» — Описано взаимодействия организм — среда.
  • Т. Фабер «О жизни птиц далекого севера» (1825) — экология птиц.
  • Константин Глогер — 1833 Правило Глогера (географические расы животных в тёплых и влажных регионах пигментированы сильнее, чем в холодных и сухих регионах), заложены начала современной зоогеографии. Влияние климата на птиц — поведение, выбор местообитания, степень оседлости, окраску.
  • В. Эдвардс — «Влияние физических агентов на жизнь» (1824) — сравнительная экологическая физиология. Эксперименты по влиянию температуры и водной среды на развитие головастиков лягушки. Влияние температуры, влажности, света и др. на дыхание, кровообращение, температуру, рост тела у рыб, земноводных, рептилий, птиц, зверей, человека.
  • Спейн (1802) — эксперименты с длиной светового дня и яйценоскостью кур.
  • Е. П. Менетрие — изучение вертикального распределения животных в горах Кавказа.
  • Г. Бергхаус — «Всеобщий зоологический атлас» (1851) — сочетание климатических условий и биотических отношений. Зоогеографическое районирование на основе распространения хищных млекопитающих (хищники интегрируют совокупное воздействие элементов природы).
  • Ш. Морран (1840) — закрепление понятия «Фенология».
  • К. Хойзингер (1822) — разделение зоологии на зоографию и зоономию. Изучение причин и законов возникновения и существования отдельных животных и всего животного царства.
  • Генрих Георг Бронн (1850) — «Экономия животных»
  • Э. А. Эверсманн (1794—1860), М. Н. Богданов — «Естественная история Оренбургского края» (1840—1866) — географическая зональность смены ландшафтов на основе изменений характера почвы. Биоценотические отношения между животными. Экологический оттенок в описаниях групп животных. Оценка экономического значения животных. Характеристика пустынных экосистем — бедность фауны при обилии особей. Прообраз в описаниях грызунов, как представителей R-стратегов. Морфологические приспособления к условиям обитания — тушканчики на разных грунтах, адаптивное строение и добывание пищи у дятлов. Экономия природы.
  • К. М. Бэр — экспедиция на Новую Землю. Основы современной теории динамики популяций рыб.
  • А. Ф. Миддендорф — «Путешествие на север и восток Сибири», «Сибирская фауна» — зоологическая география. Природа, как единое целое. Ландшафтно-экологический подход. Экоморфология и её приспособительное значение. Изопиптезы. Сезонные миграции птиц. Значение кочёвок птиц и зверей. Экология леммингов. Влияние полярного дня на морфофизиологические функции. Криптическая роль окраски. Сопряженность ареалов.
  • К. Ф. Рулье и Н. А. Северцов — основоположники российской экологии животных:

Карл Францевич Рулье — лекция «Жизнь животных по отношению к внешним условиям» (1852). Экологическая концепция, метод экологического изучения животных. Прямые и обратные явления жизни. Внутривидовые и межвидовые отношения животных. Существование общин (популяций). Проблема адаптации, морфобиологические особенности: жизненные формы животных, экологическая морфология, зоопсихология. Термины: зооэтика — зоогнозия, зообиология = этология Сент-Илера (от Милля). Н. А. Северцов «Периодические явления в жизни зверей, птиц и гад Воронежской губернии» — синэкологический аспект. Методический аспект — эколого-географический метод. Необходимость биоценологического подхода «местные мелкие фауны»: «Каждое явление мы изучаем у всех животных, у которых заметили его. Порядок в описании явлений определяется их естественной последовательностью — от весны до весны, только явления линяния отделены от прочих, современных им».

  • Жоффруа Сент-Илер «Естественная история органического мира» — этология = зоопсихология + экология.
  • Ч. Дарвин —

«Путешествие натуралиста вокруг света». Экономия природы. Объяснение паразитизма кукушки. Гибель крупных животных от катастрофических причин. Теория происхождения коралловых рифов. «Происхождение видов». Синэкологические взаимоотношения, как наиболее важные. Классификация взаимоотношений организмов. Продуктивность и состав сообществ. «Прочно укоренившееся заблуждение — считать физические условия за наиболее важные». Демография популяций. Синэкология: Взаимосвязь кошки — мыши — шмели-клевер и его ареал. Роль птиц в расселении семян — количественные исследования. Адаптивное строение цветка энтомофильных орхидей. Эколого-морфологический анализ челюстного аппарата гусеобразных.

  • Э. Геккель и формирование экологии как особой отрасли науки:

«Всеобщая морфология организмов». Биология делится на: морфологию (биостатику) и физиологию (биодинамику), а для узкого понимания термина биологии мы вводим термин экология, синоним — биономия — «Общие основы науки об органических формах, механически основанной на теории эволюции, реформированной Чарлзом Дарвином». Экология — наука об экономии, об образе жизни, о внешних жизненных отношениях организмов друг с другом и т. д. (1 глава) = этологии Сент-Илера, хотя сам Геккель этого не знал. Под экологией мы понимаем общую науку об отношениях организмов с окружающей средой, куда мы относим в широком смысле все условия существования (19 глава). Экология — физиологическая дисциплина: форономия (общая физиология) — эргология (физиология функций) и перилогия (физиология отношений) — экология и хорология. Отсутствие обязательной корреляции между плодовитостью, численностью и масштабами географического распространения (глупыш и многие плодовитые виды). Для каждого отдельного вида в экономии природы имеется только определённое число мест (=экологические ниши Элтона). В одном месте может существовать тем большее количество животных индивидов, чем более разнообразна их природа.

Экология животных после Дарвина и Геккеля
  • Форбс (1895) — замечание о понятии науки экология. Определение: наука об отношениях животных и растений к другим живым существам и ко всему их окружающему.
  • К. А. Тимирязев. Противник термина экология (биономия, биология в узком смысле).
  • М. А. Мензбир «Птицы России» — революция в зоологии: экологический подход к составлению систематических зоологических сводок.
  • М. Н. Богданов (1841—1888) «Птицы и звери Черноземной полосы Поволжья, долины средней и нижней Волги» («Биогеографические материалы» 1871) — широко используется понятие биоценоза (введённого К. А. Мёбиусом в 1877 году [4] ). Курс лекций зоологии в Петербургском университете с широкой биологической точки зрения, введена концепция саморегуляции биоценоза.
Читайте также:
Река Иртыш - расположение, исток и устье, режим питания

Современная классическая экология

Современная экология — сложная, разветвлённая наука. Ч. Элтон использовал концепции трофической (пищевой цепи), пирамиды численности, динамики численности [5] .

Полагают, что вклад в теоретические основы современной экологии внёс Б. Коммонер, сформулировавший основные 4 закона экологии:

  1. Всё связано со всем
  2. Ничто не исчезает в никуда
  3. Природа знает лучше — закон имеет двойной смысл — одновременно призыв сблизиться с природой и призыв крайне осторожно обращаться с природными системами.
  4. Ничто не даётся даром (вольный перевод — в оригинале что-то вроде «Бесплатных обедов не бывает»)

Второй и четвёртый законы по сути являются перефразировкой основного закона физики — сохранения вещества и энергии. Первый и третий законы — действительно основополагающие законы экологии, на которых должна строиться парадигма данной науки. Основным законом является первый, который может считаться основой экологической философии. В частности, эта философия положена в основу понятия «глубокая экология» в книге «Паутина жизни» Фритьофа Капры.

В 1910 г. на Третьем Международном ботаническом конгрессе в Брюсселе были выделены три подраздела экологии:

  • Аутэкология — раздел науки, изучающий взаимодействие индивидуального организма или вида с окружающей средой (жизненные циклы и поведение как способ приспособления к окружающей среде).
  • Демэкология — раздел науки, изучающий взаимодействие популяций особей одного вида внутри популяции и с окружающей средой.
  • Синэкология — раздел науки, изучающий функционирование сообществ и их взаимодействия с биотическими и абиотическими факторами.

Также выделяют геоэкологию, биоэкологию, гидроэкологию, ландшафтную экологию, этноэкологию, социальную экологию, химическую экологию, радиоэкологию, экологию человека, антэкологию и др.
В связи с многогранностью предмета и методов исследований в настоящее время некоторые ученые рассматривают экологию как комплекс наук, который изучает функциональные взаимосвязи между организмами (включая человека и человеческое общество в целом) и окружающей их средой, круговорот веществ и потоков энергии, делающих возможность жизнь [6] .

Связи экологии с другими науками

Методология экологии

Методологический подход к экологии как к науке позволяет выделить предмет, задачи и методы исследований.

Объекты исследования экологии — в основном, системы выше уровня отдельных организмов: популяции, биоценозы, экосистемы, а также вся биосфера. Предмет изучения — организация и функционирование таких систем.

Главная задача прикладной экологии — разработка принципов рационального использования природных ресурсов на основе сформулированных общих закономерностей организации жизни.

Методы исследований в экологии подразделяются на полевые, экспериментальные и методы моделирования.

Полевые методы представляют собой наблюдения за функционированием организмов в их естественной среде обитания.

Экспериментальные методы включают в себя варьирование различных факторов, влияющих на организмы, по выработанной программе в стационарных лабораторных условиях.

Методы моделирования позволяют прогнозировать развитие различных процессов взаимодействия живых систем между собой и с окружающей их средой

Учёные

Следующие люди внесли существенный вклад в представление об эволюции и экологии:

Экология – как наука, ее цели, задачи, методы.

Перечень вопросов, рассматриваемых в теме:

· Что изучает наука экология;

· Место экологии среди биологических наук;

· Предметы и задачи современной экологии;

· Учёных, оказавших наибольшее влияние на становление науки экология.

· умению оценивать информацию экологического характера;

· осознавать вклад учёных в развитие экологии и становлении экологии как науки.

· находить и использовать информацию экологического характера.

Существует целый ряд проблем, которые являются общими для всех людей вне зависимости от государственной, национальной или социальной принадлежности:

• дефицит и качество питьевой воды,

• загрязнение воздуха и глобальное потепление,

• распространение опасных заболеваний,

• деградация почв и нехватка продовольственных ресурсов,

• кислотные дожди и разрушение озонового экрана,

• утрата ценных видов организмов и массовое размножение вредителей,

• сокращение площади лесов и наступление пустынь,

• промышленные аварии, радиация,

• гибель малых рек, потери природы в зонах военных действий.

Эти вопросы рассматривает и изучает наука экология. Как наука она сформировалась в рамках биологии.

Экология(от греч. «ойкос» – дом, жилище и «логос» – слово, учение) – это наука о взаимосвязях живых ор­ганизмов и их сообществ между собой и средой их обитания, а также о структуре и функционировании надорганизменных систем.

Само название «экология» предложил выдающийся немецкий биолог Эрнст Ге́ккельв 1866 году (рис. 1).

Основные задачи экологии:

– выявление взаимосвязей между организмами, их сообществами и условиями среды обитания;

– изучение структуры и закономерностей функционирования сообществ организмов;

– наблюдение за изменениями в отдельных эко­системах и в биосфере в целом, прогнозирование ихпоследствий;

– создание базы данных и разработка рекоменда­ций для экологически безопасного планирования хозяйственной деятельности человека;

– применение экологических знаний в деле охра­ны окружающей среды и рационального использова­ния природных ресурсов.

Следовательно, предметом экологии является:

– разнообразие и структура взаимосвязей между ор­ганизмами, их сообществами и средой обитания;

– состав и закономерности функционирования сообществ организмов: популяций, биоценозов, био­геоценозов, биосферы.

Экология изучает системы уровня выше отдельного организма. Основные объекты ее изучения – это популяция, экосистема, биосфера.

Читайте также:
Антарктида - интересные факты, история освоения Россией

Основные разделы экологии:

1) фундаментальная экология;

2) социальная экология;

3) прикладная экология.

Фундаментальную (общую) экологию подразделяют по уровням организации жизни на Земле:

1) аутэкология – экология организмов изучает взаимоотношения организмов разной степени сложности с окружающей̆ средой. Предметом аутоэкологии является изучение питания, размножения, миграций, местообитаний отдельных видов животных и растений.

2) демэкология – или популяционная экология изучает закономерности группы особей одного вида — популяции.

3) синэкология – экология сообществ изучает организацию и функционирование природных сообществ (биоценозов) — совокупностей̆ популяций различных видов растений, животных и микроорганизмов, населяющих определенную территорию.

4) биосферная экология изучает функционирование и развитие экосистем Земли.

Фундаментальная или общая экология изучает всю живую природу в целом.

Современная экология – комплексная междисциплинарная наука, познающая устойчивости жизни на всех уровнях её организации. Экология – научная основа грамотного взаимоотношения общества и природы, рационального использования природных богатств, поддержания жизни на Земле.

Достижения экологии служат фундаментом для решения актуальных задач современности

Основная цель экологии вывести человечество из глобального экологического кризиса на путь устойчивого развития, при котором будет достигнуто удовлетворение жизненных потребностей нынешнего поколения без лишения такой возможности будущих поколении.

Социальная экология изучает взаимосвязи человеческого общества с природой.

Прикладная экология – основа рационального природопользования и охраны природы.

Географическая экология (геоэкология) изучаюет экологические закономерности географических процессов в экосистемах высоких уровней иерархии (суши, морских и пресных вод, высокогорий и др.); сюда же относится и геохимическая экология.

Методы исследований.

Современная экология располагает широким набором методов исследования. Основными являются:

• Метод наблюдения и описания заключается в сборе и описании фактов.

• Метод измерений использует измерения характеристик объектов.

• Сравнительный метод основан на анализе сходства и различий изучаемых объектов.

• Исторический метод изучает ход развития исследуемого объекта.

Экология, как и любая другая наука, использует разнообразные методы исследований: общие методы, которые нашли свое применение во многих науках, и специфические, которые обычно используются только в экологии (рис. 2).

К общим методамэкологических исследований относятся: химические,физические,биологические,метод индикации и др.

Специфические методыэкологии можно разделить на две группы: полевые и лабораторные.

Полевые методы предполагают изучение экологических явлений непосредственно в природе. Полевые методы, в свою очередь, могут быть маршрутными, стационарными, описательными и экспериментальными.

Лабораторные методыдают возможность изучить влияние комплекса факторов моделированной в лабораторных условиях среды на естественные или моделированные биологические системы и получить приблизительные результаты. Выводы, полученные в лабораторном экологическом эксперименте, требуют обязательной проверки в природе.

В последнее время широкое распространение получил метод моделирования экологических явлений в природе и обществе. Экологи оперируют не только биологическими, но и современными физическими и химическими методами, используют моделирование биологических явлений, т. е. воспроизведение в искусственных экосистемах различных процессов, происходящих в живой природе. Посредством моделирования можно изучить поведение любой системы с целью оценки возможных последствий применения различных стратегий и методов управления ресурсами, т. е. для экологического прогнозирования.

Для изучения и прогнозирования природных процессов широко используется также метод математического моделирования. Такие модели экосистем строятся на основе многочисленных сведений, накопленных в полевых и лабораторных условиях. При этом правильно построенные математические модели помогают увидеть то, что трудно или невозможно проверить в эксперименте. Однако сама по себе математическая модель не может служить абсолютным доказательством правильности той или иной гипотезы, но она служит одним из путей анализа реальности.

Сочетание полевых и экспериментальных методов исследования позволяет экологу выяснить все аспекты взаимоотношений между живыми организмами и многочисленными факторами окружающей среды, что позволит не только восстановить динамическое равновесие природы, но и управлять экосистемами.

В структуре современной экологии выделяют следующие направления:

♦ глобальная экология (основным объектом изучения является биосфера как глобальная экосистема);

♦ экология человека (рассматривается взаимодействие человека как биосоциального существа с окружающей средой);

♦ социальная экология (изучаются взаимоотношения в системе «человеческое общество – природа»);

♦ урбоэкология (экология города), наука о взаимодействии человека и окружающей городской среды;

♦ прикладная экология (инженерная, медицинская, агроэкология, строительная и др.).

В последние годы сформировалось новое направление – экологическая безопасность – это состояние защищенности природной среды и жизненно важных интересов человека от возможного негативного воздействия хозяйственной и иной деятельности, чрезвычайных ситуаций природного и техногенного характера, их последствий (Закон «Об охране окружающей среды»).

Таким образом, экология как наука основана на разных разделах биологии (физиологии, генетике, биофизике, зоологии, ботанике и др.) и связана с другими науками (например, с физикой, химией, географией, психологией, педагогикой, правом). Только на основе интеграции этих дисциплин возможно преодолеть технократическую парадигму мышления, выработать новый тип экологического сознания, мышление, коренным образом меняющее поведение людей по отношению к природе.

Экологическая наука: роль, предмет, образование и карьера

Экологическая наука — это изучение взаимодействия между физическими, химическими и биологическими компонентами природы. Таким образом, это многодисциплинарная наука, которая включает в себя ряд дисциплин, таких как геология, гидрология, почвенные науки, физиология растений и экология.

Ученые-экологи могут изучать более чем одну дисциплине; Например, геохимик обладает опытом в области геологии и химии. Чаще всего многодисциплинарный характер работы экологов исходит из сотрудничества, которое они поддерживают с другими учеными из исследовательских областей.

Читайте также:
Страны Евразии - географическое положение, государства

Что такое экология

Понятие об экологии, в современном мире, имеет намного большее значение, чем на ранних этапах развития научного направления. Ошибочно полагать, что основная задача науки – решение вопросов, связанных с охраной природы. Подобное смещение легко объясняется, пагубным влиянием человеческой жизнедеятельности на окружающую среду.

Есть два совершенно разных понятия экологии, как науки, об окружающей среде:

  • Ecological – относится к экологии;
  • Environmental — относится к окружающей среде.

Изначально, Эрнстом Геккелем существовала чётко обозначенная область биологических знаний. Однако, внимание общественности, к вопросам экологии, привело к тесной связи экологии с другими науками. Теперь экология общая и объединяет в себе биологические, естественные и гуманитарные науки.

Виды экологии

Экология, также как и остальные учения рассказывает о многих разделах жизни планеты. Уместить все основные факторы, влияющие на среду, не получится в одном направлении. Получится либо запутаться окончательно, либо и вовсе сбиться с верного пути для решения возникших проблем.

Стоит помнить, что экология зародилась не более 200 лет назад, однако она получила высокую степень значимости наряду с физическими, математическими и химическими учениями. Многие научные сферы не просто затронуты экологией – она берет их в качестве своих основ.

Интересно: Первые пресмыкающиеся: описание, фото и видео

Существуют несколько видов экологиии:

  • Экология биосферы, где досконально изучается среда обитания людей, а также глобальные проблемы и изменения.
  • Промышленная экология, которая изучает влияние человеческой деятельности, связанной с промышленным производством, на окружающую среду.
  • Отраслевая экология рассматривает каждые отрасли человеческого познания в отдельности, при этом они представляют большой интерес для исследований.
  • Сельскохозяйственная экология выявляет закономерности воздействия сельскохозяйственных предприятий и объектов на природу.
  • Экология эволюционного развития рассматривает эволюционные процессы, результаты их воздействия влияние на внешнюю среду.
  • Валеология, рассматривающая качество существования человечества и здоровье. Хорошо помогает в медицине.
  • Геоэкология производит исследования в области геосферы и обитателей Земли.
  • Морская и океаническая экология, направленная на рассмотрение вопросов загрязнения водной среды и исправления ситуации.
  • Социальная экология, рассматривающая чистоту в области социальных проблем.
  • Экология экономики, которая обращает внимание на постоянную разработку алгоритмов для решения волнующих человечество проблем в виде рационального распределения и эксплуатации ресурсов.

Каждый раздел постоянно дополняется и преумножается, однако каждое ответвление в любом случае сводится к одному – решению общемировых экологических проблем. Основная задача экологии заключается в сохранении и преумножении видов живых организмов, чтобы не дать Земле погибнуть раньше отведенного срока.

Проблема решения науки

Ученые-экологи редко изучают природные системы, но вместо этого обычно работают над решением проблем, связанных с нашим взаимодействием с окружающей средой. Обычно основной подход, предпринятый экологами, предполагает использование данных для выявления проблемы и оценки их тяжести. Затем разрабатываются и внедряются решения проблемы. Наконец, выполняется мониторинг, чтобы определить, была ли проблема исправлена.

К примерам типов проектов, которые могут быть привлечены ученые-экологи, относятся:

  • Координация усилий по очистке на заброшенном нефтеперерабатывающем заводе, а также определение степени загрязнения и составление плана восстановления.
  • Прогнозирование воздействия глобального изменения климата и повышения уровня моря на систему прибрежных заливов и оказание помощи в поиске решений для ограничения ущерба на прибрежные водно-болотные угодья, береговую собственность или общественную инфраструктуру.
  • Консультирование со строительной бригадой, чтобы помочь им свести к минимуму загрязнение местности при строительстве.
  • Помощь менеджерам парка транспортных средств государственного управления с принятием мер по сокращению выбросов двуокиси углерода и других выбросов парниковых газов.

Экология человека

Это взаимодействие между людьми и окружающей их средой. Здесь окружающая среда воспринимается как экосистема — воздух, почва, вода, живые организмы и физические структуры, включая все, что создано людьми. Живые элементы — микроорганизмы, растения и животные (включая человека) — являются ее биологическим населением. Экосистемы могут быть любого размера. Небольшой пруд в лесу и весь лес, ферма и сельская местность, деревни, поселки и крупные города, область в тысячи квадратных километров и планета Земля — это все экосистемы.

Рис. 2. Эрнст Геккель, автор термина «экология»

Хотя люди являются частью экосистемы, их взаимодействие с окружающей средой стоит рассматривать как связь между социальной системой человека и остальной частью экосистемы. Социальная система является центральной концепцией в экологии человека, потому что его деятельность находится под сильным влиянием общества, в котором живут люди. Ценности и знания, которые вместе формируют наше мировоззрение как личности и общества, представляют то, как мы обрабатываем и интерпретируем информацию и воплощаем ее в действия. Социальная организация и социальные институты, определяющие социально приемлемое поведение, формируют возможности того, что мы на самом деле делаем. Как и экосистемы, социальные системы могут иметь любой масштаб — от семьи до всего населения планеты.

Основы науки

Основа общих исследований экологического направления — это изучение взаимодействий объектов, организованных на биосферном, видовом, биоцентрическом и организменном уровнях с окружающей средой. Из общей экологии выделяют несколько главных отделов:

  • Демэкология – изучает экологию популяций, природные механизмы, влияющие на численность и плотность живых организмов. Исследует допустимые границы изъятия разных популяций и видов.
  • Аутэкология – исследует экологию живых организмов, виды, их индивидуальные связи с окружающей средой и в составе общих видовых групп.
  • Синэкология изучает экологию сообществ, экосистемные и популяционные взаимодействия с окружающей средой, биогеоценозные механизмы и структуру.
Читайте также:
Население Зарубежной Европы - список стран, большие государства

Образно, экологию можно описать как науку, изучающую взаимодействия неживой и живой природы. Это область изучения систем уровнем выше, чем один отдельный организм. Основные объекты исследований:

  • Биосфера – распространение жизни на планете;
  • Популяция – относящиеся к одному или нескольким сходным видам групп организмов и обитающих на определённой территории;
  • Экосистема – исследования совокупности популяций на исследуемой территории (биотическое сообщество) и среду обитания.

Связь природы с человеком специфична. Люди имеют разум, который позволяет осознать своё предназначение и место на планете. С древних времён, человечество задавалось вопросами о своей роли в мире. Будучи частью природы, люди основали среду обитания – человеческую цивилизацию. Однако путь развития, выбранный человечеством, вступал в противоречия с окружающим миром, пагубно отражаясь на состоянии природы. Однако, современный уровень развития человеческой цивилизации, привёл людей к осознанию своих ошибок: бездумная эксплуатация природных ресурсов угрожает существованию человечества. И экология предлагает пути решения этой проблемы.

Экологическая проблема достигла общепланетарных масштабов и привела к необходимой экологизации. Это учёт экологических требований и законов, для деятельности человека во всех науках.

Экология связывает биологические и физические явления, создавая мост между науками общества и естественными науками. В отличие от дисциплин линейной структуры, экология развивается по горизонтали, включая вопросы из разных дисциплин.

Проблемы взаимодействия общества и природы можно решить только объединив вместе несколько аспектов:

  • Экономические;
  • Географические;
  • Социальные;
  • Технологические.

Но ни одна современная наука, кроме экологии, не может справиться с этой задачей. Так как, только она является интегрированным направлением, направленным на совершенствование взаимодействий.

Современная экология, выйдя из несамостоятельного биологического отдела, переросла в междисциплинарную науку. Нарушив границы классической биологии и естествознания, экология приобрела собственную мировоззренческую составляющую. Принципы науки связаны с биологией, философией и культурой.

Среда обитания

Все, что нас окружает, живые и неживые объекты – всё это окружающая среда. Собственная окружающая среда – это всё, что мы видим и не видим (воздух) вокруг себя. Отдельные детали окружающей среды постоянно изменяются, но основная её часть неизменна. Тело человека – окружающая среда для бактерий.

Чтобы понять влияние экологических факторов на живые организмы, нужно увидеть взаимосвязь среды обитания и жизни живых объектов. Природные нашей планеты являются местом обитания для различных видов животных и растений. Именно из среды обитания живые организмы получают всё необходимое для полноценной жизнедеятельности.

Одним из первых мест обитания для мельчайших организмов стали водные резервы. Там возникла первичная жизнь, в виде микроскопических бактерий впоследствии освоивших наземно-воздушную и почвенную среду. Организменную среду освоили симбионты и различные паразиты.

Благодаря разнице условий существования, в разных средах обитания, у различных организмов выработался ряд специфических морфологических, физиологических и поведенческих различий. Это позволяет им приспосабливаться к постоянно изменяющимся условиям их среды обитания.

Пагубное влияние человека на окружающую среду

Кроме взаимоотношений между природой и живыми организмами, экология также занимается решением вопросов, связанных с загрязнением окружающей среды. На научном языке наш окружающий мир называется биосфера. Загрязнением называется процесс попадания в биосферу веществ, пагубно воздействующих на места обитания живых организмов. Однако, не только токсические вещества могут навредить нашей планете. Кроме твёрдых, газообразных и жидких веществ, в биосферу попадают различные вредоносные энергии. Например: излучения, звуки, шумы. Загрязнения окружающей среды разделяют на два вида. Классификация которых производится по происхождению.

Антропогенное загрязнение – вина человека. Считается самым опасным, ведь современная наука до сих пор не нашла эффективных способов нейтрализации влияния человека на окружающий мир. Такие загрязнения имеют огромные масштабы, затрагивая не только атмосферу, но и почву, воду. Человеческая цивилизация оставила след своей жизнедеятельности даже в околоземном космическом пространстве. Если не развивать экологию, как науку, человечество будет неизбежно приближаться к всемирной экологической катастрофе.

Природные загрязнения – происходят без вмешательства человека и устраняются естественным путём.

Интересные факты

Когда ученые изучают экологию определенных районов, они называют эти районы экосистемами. Вместе живые (биотические) и неживые (абиотические) организмы в определенной области называются экосистемой:

  • Биотические или живые существа включают растения, животных (сюда относятся и люди), бактерии, грибы и все другие живые организмы;
  • Абиотические, или неживые, составляющие окружающей среды включают солнечный свет, почву, атмосферу, климат, питательные вещества и воду.

Экосистема может быть маленькой, как лужа на заднем дворе, где друг с другом взаимодействуют только несколько организмов. Или большой, как лес, с множеством взаимодействующих живых существ.

Важно! Одним из основных видов деятельности в экосистеме является поиск энергии. Все живые существа в экосистеме для выживания нуждаются в энергии. Основной источник энергии для жизни на Земле исходит от Солнца.

Приставка “эко” давно стала синонимом экологически чистой жизни. Все организмы, независимо от их размера, вида или места проживания, должны взаимодействовать с другими видами в их “окрестностях” и с окружающей средой, чтобы выжить. Область экологии огромна, и она охватывает все организмы, живущие на Земле, их физическое и химическое окружение. Лучше разобраться в столь широком понятии, как экология, вам поможет предложенная видео лекция.

Экология. 10 класс

Конспект урока

Экология, 10 класс

Урок 1. Введение в экологию

Перечень вопросов, рассматриваемых в теме:

Читайте также:
Рельеф в географии - основные формы, виды, примеры

На уроке мы узнаем:

  • Что изучает наука экология;
  • Место экологии среди биологических наук;
  • Предметы и задачи современной экологии;
  • Учёных, оказавших наибольшее влияние на становление науки экология.
  • умению оценивать информацию экологического характера;
  • осознавать вклад учёных в развитие экологии и становлении экологии как науки.
  • находить и использовать информацию экологического характера.

Глоссарий по теме:

Экология – комплексная междисциплинарная наука о взаимодействиях живых организмов с окружающей средой. Эти связи образуют единую и очень сложную систему, которую называют жизнью на Земле.

Фундаментальная или общая экология изучает всю живую природу в целом.

Социальная экология изучает взаимосвязи человеческого общества с природой.

Прикладная экология – основа рационального природопользования и охраны природы.

Аутэкология или экология организмов изучает взаимоотношения организмов разной степени сложности с окружающей̆ средой. Предметом аутоэкологии является изучение питания, размножения, миграций, местообитаний отдельных видов животных и растений.

Демэкология или популяционная экология изучает закономерности группы особей одного вида — популяции.

Синэкология или экология сообществ изучает организацию и функционирование природных сообществ (биоценозов) — совокупностей популяций различных видов растений, животных и микроорганизмов, населяющих определенную территорию. Синэкология ввела в обиход такие экологические понятия как сообщество (биоценоз), экосистема (биогеоценоз), экологическая ниша и другие.

Биосферная экология изучает функционирование и развитие экосистем Земли.

Географическая экология (геоэкология) – раздел экологии, изучающий экологические закономерности географических процессов в экосистемах высоких уровней иерархии (суши, морских и пресных вод, высокогорий и др.); сюда же относится и геохимическая экология.

Основная и дополнительная литература (точные библиографические данные с указанием страниц):

Обязательная литература:

Экология. 10–11 классы: учеб. пособие для общеобразоват. организаций: базовый уровень / М. В. Аргунова, Д. В. Моргун, Т. А. Плюснина. – 2-е изд. – М.: Просвещение, 2018. – 143 с.

Дополнительные источники:

Крискунов Е.А., Пасечник В.В. Экология. 10–11 кл. М.: Дрофа, 2010.

Открытые электронные ресурсы по теме урока (при наличии):

Теоретический материал для самостоятельного изучения:

Экология – комплексная междисциплинарная наука о взаимодействиях живых организмов с окружающей средой. Эти связи образуют единую и очень сложную систему, которую называют жизнью на Земле.

Слово «экология» происходит от греческих слов oikos — дом и logos — наука. Термин введен немецким исследователем Эрнстом Геккелем в 1866 г.

Основные разделы экологии:

1) фундаментальная экология;

2) социальная экология;

3) прикладная экология.

Фундаментальную (общую) экологию подразделяют по уровням организации жизни на Земле:

1) аутэкология – экология организмов;

2) демэкология – экология популяций;

3) синэкология – экология сообществ;

4) биосферная экология.

Фундаментальная или общая экология изучает всю живую природу в целом.

Современная экология – комплексная междисциплинарная наука, познающая устойчивости жизни на всех уровнях её организации. Экология – научная основа грамотного взаимоотношения общества и природы, рационального использования природных богатств, поддержания жизни на Земле.

Достижения экологии служат фундаментом для решения актуальных задач современности

Основная цель экологии вывести человечество из глобального экологического кризиса на путь устойчивого развития, при котором будет достигнуто удовлетворение жизненных потребностей нынешнего поколения без лишения такой возможности будущих поколении.

– изучить экологические механизмы адаптации различных видов организмов на Земле в постоянно изменяющихся условиях, какие законы позволяют жизни сохранять устойчивость при колебаниях и нарушениях внешней среды;

– изучить и создать прогнозы изменений биосферы под влиянием естественных и антропогенных факторов;

– оценивать состояние и динамику природных ресурсов и экологических последствий их потребления;

– разрабатывать методы управления качеством окружающей среды;

– формировать понимание проблем биосферы и экологическую культуру общества.

Социальная экология изучает взаимосвязи человеческого общества с природой.

Прикладная экология – основа рационального природопользования и охраны природы.

Аутэкология или экология организмов изучает взаимоотношения организмов разной степени сложности с окружающей̆ средой. Предметом аутоэкологии является изучение питания, размножения, миграций, местообитаний отдельных видов животных и растений.

Демэкология или популяционная экология изучает закономерности группы особей одного вида — популяции.

Синэкология или экология сообществ изучает организацию и функционирование природных сообществ (биоценозов) — совокупностей̆ популяций различных видов растений, животных и микроорганизмов, населяющих определенную территорию.

Биосферная экология изучает функционирование и развитие экосистем Земли.

Географическая экология (геоэкология) изучаюет экологические закономерности географических процессов в экосистемах высоких уровней иерархии (суши, морских и пресных вод, высокогорий и др.); сюда же относится и геохимическая экология.

Примеры и разбор решения заданий тренировочного модуля (не менее 2 заданий):

Найдите и выделите цветом по вертикали и горизонтали фамилии учёных, внёсших вклад в развитие науки экология.

  1. Русский ученый, создатель учения о биосфере.
  2. Немецкий ученый, который ввел термин экология.
  3. Советский эколог, теоретик и практик развития заповедного дела в СССР.

Ответы: 1) Вернадский, 2) Геккель, 3) Реймерс.

Задание на актуализацию пройденного на уроке материала, закрепление взаимосвязи между фамилиями учёных и вкладом в развитие отдельных направлений экологии.

Решение ребуса по материалам вводного урока носит мотивирующую функцию и не представляет сложности для выполнения, т.к. необходимы только знания, актуализированные на вводном уроке.

1. Предмет экологии, ее структура, задачи экологии.

2. Основные методы экологии.

3. История развития экологии как науки.

4. Значение экологического образования в настоящее время.

1 . Предмет экологии, ее структура, 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 она развивалась как составная часть биологической науки, в тесной связи с другими естественными науками. Термин экология впервые предложил немецкий ученый Эрнст Геккель в 1866 году. Он понимал под экологией науку о взаимоотношениях живых организмов и окружающей среды, которая и является местом обитания всего живого на Земле.

Читайте также:
Атмосфера высота, строение слоев по порядку, состав воздушной оболочки, физические свойства, значение в жизни Земли

Предметом экологии является совокупность или структура связей между организмами и средой. Главный объект изучения в экологии — экосистемы, представляющие собой единые природные комплексы, образованные живыми организмами и средой их обитания. Кроме того, в область ее компетенции входит изучение отдельных видов организмов (организменный уровень), их популяций, т. е. совокупностей особей одного вида (популяционно-видовой уровень), биотических сообществ, т. е. совокупностей популяций (биоценологический уровень) и биосферы в целом (биосферный уровень).

Главной целью в экологии является изучение проблемы выживания живых существ в окружающей среде, и задачи перед ними стоят биологического содержания — изучить закономерности адаптацииорганизмов и их сообществ к окружающей среде, саморегуляцию, устойчивость экосистем и биосферы в целом. В таком понимании общую экологию называютбиоэкологией.

Экология классифицируется с точки зрения изучения экологических процессов во времени на историческую и эволюционную, а с точки зрения изучения конкретных объектов и сред — на экологию животных, экологию растений и экологию микроорганизмов.

В настоящее время экология вышла за рамки сугубо биологической науки и превратилась в междисциплинарную науку, изучающую сложнейшие проблемы взаимодействия человека с окружающей средой.

Экологию можно разделить на две части (по Реймерсу, 1994) — теоретическую и прикладную. Теоретическая экология раскрывает общие закономерности организации жизни в экосистемах и самой биосфере как глобальной экосистеме Земли, на основе законов общей экологии, учения о биосфере и положений экологии человека. Прикладная экология изучает механизмы разрушения биосферы человеком, способы предотвращения этого процесса, разрабатывает принципы рационального природопользования на основе законов, правил и принципов фундаментальной (теоретической) экологии.

В XXI в. экология возведена в ранг обобщающей науки, которая включает в себя экологические направления самых различных наук. Так, например, на стыке экологии с другими науками получили развитие такие новые направления, как инженерная экология, геоэкология, математическая экология, сельскохозяйственная экология, промышленная экология, космическая экология, например, химическая – разрабатывает методы определения загрязнений в объектах окружающей среды; экономическая – разрабатывает экономические механизмы рационального природопользования и возможности рационального снижения отрицательного воздействия на окружающую среду; юридическая – разрабатывает систему законов, направленных на охрану окружающей среды.

Экологическими проблемами Земли как планеты занимается глобальная экология, объектом изучения которой является биосфера как глобальная экосистема (экосфера), а взаимоотношениями в системе «человеческое общество — природа» — социальная экология. Одним из новых самостоятельных ответвлений экологии человека становится быстро развивающаяся отрасль — валеология, рассматривающая вопросы приобретения человеком навыков здорового образа жизни.

Экология тесно связана с политикой, экономикой, правом (включая и международное право), психологией и педагогикой и т. п. Ее методическую основу составляет сочетание системного подхода, натурных наблюдений, эксперимента и моделирования.

Задачи экологической науки состоят в следующем:

• разработка теории и методов оценки устойчивости экологических систем на всех уровнях, включая биосферный;

• исследование проблем популяционной экологии, экологии биотических сообществ, сохранения биоразнообразия в природе, регулирующего воздействия биоты на окружающую среду;

• изучение и прогнозирование изменений биосферы под влиянием природных и антропогенных факторов и оценка экологических последствий этих изменений;

• оценка состояния и динамики природных ресурсов и экологических последствий их потребления;

• разработка и совершенствование методов управления качеством окружающей среды;

• формирование биосферного мышления и экологического сознания у людей, выработка норм экологической этики и морали;

• оптимизация экономических, социальных и иных решений для обеспечения экологически безопасного устойчивого развития общества и государства.

Основы экологии

1.2. Предмет, структура, содержание и методы экологических исследований

Хотя термин «экология» Эрнст Геккель предложил еще в 1866 г., который в буквальном смысле означает «наука о местообитании», единого и строгого определения экологии как науки нет.

В большом энциклопедическом словаре «Биология» (Москва, 1998) дается следующее определение: «Экология – это биологическая наука, изучающая организацию и функционирование надорганизменных систем различных уровней: популяций, биоценозов (сообществ), биогеоценозов (экосистем) и биосферы».

Экологию определяют также как науку о взаимоотношениях организмов между собой и с окружающей средой.

На наш взгляд, это определение удерживает экологию только в рамках биологических наук. Но содержание понятия экологии многократно расширялось и под ней стали понимать науку, изучающую среду обитания всех живых существ, включая человека.

По определению В.А. Радкевича (1998), экология – это наука, исследующая закономерности жизнедеятельности организмов (в любых ее проявлениях, на всех уровнях интеграции) в их естественной среде обитания с учетом изменений, вносимых в среду деятельностью человека.

Таким образом, современная экология превращается из раздела биологии в своеобразную гипернауку, в комплекс фундаментальных и прикладных дисциплин, в так называемую мегаэкологию, т. е. «большую экологию» или «макроэкологию».

Следует отметить, что в западной литературе и в ряде наших специальных изданий по биологии термин «экология» часто употребляют для традиционного круга объектов и методов, а все, что связано с экологией человека, окружающей средой и охраной природы называют наукой об окружающей среде (environmental science). В отечественной литературе оба эти понятия часто используют или как синонимы, или включают последнее в экологию.

Читайте также:
Транспортная система Зарубежной Европы - виды и специфика

Поэтому мегаэкологию можно подразделить на две большие ветви: общую и частную (специальную).

Основной, традиционной, частью экологии как биологической науки является общая экология.

Общая экология изучает основные принципы строения и функционирования различных надорганизменных систем.

Предметом общей экологии являются биологические макросистемы – популяции, биоценозы, экосистемы, их динамика во времени и пространстве. Причем изучаются как природные, так и антропогенные системы, т. е. созданные человеком, – агроценозы, города и т. д.

Общая экология изучает проявления жизни на четырех уровнях ее организации:

3) биоценотическом или биогеоценотическом;

На организменном уровне рассматриваются как проблемы адаптации организмов к влиянию факторов среды, так и одновременное воздействие этого организма на окружающую среду.

Популяционно-видовой уровень отражает наличие или отсутствие вида в данных природных условиях, степень обильности или редкости вида в конкретном месте, степень устойчивости и колебания численности популяции на изучаемой территории.

Эти задачи решаются с использованием двух научных подходов:

1. Исследование проводится в зависимости от свойств и признаков, характерных для отдельно взятой особи. При этом изыскиваются сочетания различных свойств организма и их использование особями в популяции.

2. Происходит изучение и оценка свойств популяции, рассматривается их взаимосвязь со средой обитания особей в популяции.

На биоценотическом уровне изучаются состав и структура сообщества, биоценоза; рассматриваются пути превращения и использования энергии и биогенных элементов в биоценозе в рамках круговорота веществ и энергии биосферы; исследуются свойства функционирования сообществ.

На биосферном (глобальном) уровне выявляются причины и механизмы изменения элементов биосферы в результате антропогенного воздействия.

Таким образом, в составе общей экологии в зависимости от изучаемого уровня проявления жизни можно выделить четыре основные ветви:

1) аутэкология (от греч. autos – сам) – экология особей и составленных ими видов, изучает взаимоотношения организма (вида, особи) с окружающей средой и исследует действие среды на морфологию, физиологию и поведение организмов;

2) демэкология (от греч. demos – народ, население) – экология популяций, изучает динамику популяций, описывает и устанавливает причины колебания численности различных видов;

3) эйдоэкология (от греч. eidos – образ, вид) – экология видов. Наименее разработанное направление, так как вид как надорганизменная биологическая макросистема еще не стал объектом активного изучения современной экологии. Это объясняется тем, что интерес исследователей с организма переключился сразу же на популяцию, а затем на биоценоз;

4) синэкология (от греч. syn – вместе) – экология сообществ, или биоценозов, исследует взаимоотношения популяций и сообществ со средой. Часто к этим основным разделам добавляют еще биогеоценологию – учение о биогеоценозах, или экологических системах, и биосферологию – учение о функционировании биосферы.

Частная, или специальная, экология занимается изучением экологических аспектов конкретных таксономических групп организмов (экология различных видов растений, животных, экология человека и т. д.) или сообществ (экология сельскохозяйственных экосистем – агроэкология, растительных сообществ – фитоценология и т. д.).

Развитие промышленности, сельскохозяйственного производства привело к возникновению нового направления экологии – прикладной экологии.

Такие науки, как промышленная (инженерная), сельскохозяйственная, промысловая экология, изучают возможность использования природных ресурсов и среды жизни, допустимые нагрузки на них, формы управления и хозяйствования. Они исследуют воздействие промышленности, транспорта, сельского хозяйства на природу и, наоборот, влияние естественной природной среды на функционирование промышленных предприятий и сельскохозяйственных комплексов.

Экологическими проблемами Земли как планеты занимается глобальная экология.

Задачами экологии являются:

1. Изучение закономерностей взаимоотношений разных групп организмов (популяций, видов) с факторами внешней среды и их влияние на среду обитания.

2. Изучение биогеоценозов и их систем.

3. Разработка основ рационального использования природных ресурсов человеком и прогнозирование антропогенных изменений среды.

4. Разработка и внедрение биологических методов борьбы с вредителями и сорняками, безотходных и малоотходных технологий производства.

Каждая из перечисленных задач решается с помощью определенных методов исследования, которые помогают рассмотреть все многообразие связей, формирующихся на уровне биологических макросистем.

Для этого широко используют методы физиологии, биохимии, анатомии, систематики и других биологических и небиологических наук. Выбор того или иного метода определяется в первую очередь с учетом особенностей объекта изучения.

Все методы, применяемые в экологических исследованиях, можно разделить на три большие группы.

1. Полевые методы. Их использование позволяет изучить конкретное влияние целого комплекса экологических факторов на развитие и жизнедеятельность популяции в естественных условиях. К ним можно отнести:

а) методы регистрации и оценки состояния среды (например, метеорологические наблюдения, измерения освещенности, мониторинг);

б) методы количественного учета организмов;

в) методы оценки биомассы и продуктивности растений и животных.

2. Экспериментальные методы. Они позволяют исследовать влияния отдельных факторов среды на жизнедеятельность организмов в лабораторных условиях.

В реальной среде обитания невозможно рассмотреть воздействие на организм или сообщество отдельного фактора, так как они действуют комплексно. Поэтому создаются искусственные модели экосистем, аналогичные естественным.

3. Методы математического моделирования и экологического прогнозирования. Они дают возможность прогнозировать развитие экосистем в зависимости от изменений климата и антропогенных воздействий. В основе этих моделей лежит количественный анализ наблюдений специалистов разного профиля: биологов, геологов, гидрологов, метеорологов, микробиологов и т. д. Эти данные обрабатываются с помощью компьютерных программ, анализируются. В результате их оценки делаются выводы о последствиях того или иного воздействия на экосистему в режиме реального времени или через десятилетия.

Читайте также:
Великие озёра Северной Америки происхождение системы 5 озер Эри

Как правило, в экологических исследованиях эти и другие применяемые методы исследований используются совместно или в комплексе.

Вопрос №2: Экология как наука. Предмет, задачи и методы экологии. Структура экологии и ее место в системе естественных наук

Термин «экология» впервые был введен в 1866 году немецким ученым Э. Геккелем в его книге «Всеобщая морфология организмов». Он состоит из двух латинских слов: «oikos» -дом, местообитание, жилище, и «logos» – наука. В дословном переводе – это наука об организмах у себя дома. Э.Геккель рассматривал экологию как науку, изучающую взаимодействие организмов со средой их обитания. С точки зрения современной биологии жизнь на Земле представлена следующими уровнями организации живой материи: ген- клетка – ткань – орган – организм- популяция – биоценоз (сообщество)- биогеоценоз (экосстема)- биом- биосфера и предметом экологии являются биологические системы от организма до биосферы. Современное определение экологии как науки звучит так: Экология – это биологическая наука, изучающая формирование, структуру и функционирование биологических систем всех уровней от организма до биосферы и их взаимодействие с окружающей средой.

Экология как наука должна решать следующие задачи:

1.Изучать законы и закономерности взаимодействия организмов со средой их обитания.

2.Изучать формирование, структуру и функционирование надорганизменных биологических систем (популяция, биоценоз (сообщество), биогеоценоз (экосистема), биом, биосфера).

3.Изучать законы и закономерности взаимодействия надорганизменных биологических систем с окружающей средой.

Цели экологии можно сформулировать следующим образом.

1. Разработка оптимальных путей взаимодействия общества и природы с учетом законов существования природы;

2. Прогнозирование последствий воздействия общества на природу с целью предотвращения негативных результатов.

Для решения задач, стоящих перед экологией, она использует собственные методы, которые можно разделить на три группы.

1.Полевые методы – это методы, позволяющие изучить влияние комплекса факторов естественной среды на природные биологические системы и установить общую картину существования и развития системы.

2.Лабораторные методы – это методы, позволяющие изучить влияние комплекса факторов моделированной в лабораторных условиях среды на естественные или моделированные биологические системы и требующие подтверждения в полевых условиях.

3.Экспериментальные методы – это методы, позволяющие изучить влияние отдельных факторов естественной или моделированной среды на естественные или моделированные биологические системы. Они применяются в сочетании как с полевыми, так и с лабораторными методами.

В зависимости от типа изучаемой биологической системы в экологии выделяют следующие разделы: факториальная экология (аутэкология), учение о популяциях (демэкология), учение о сообществах (синэкология), учение об экосистемах (биогеоценология) и учение о биосфере (глобальная экология).

Промышленная экология изучает влияние техногенной среды на живое вещество и взаимоотношение живого вещества с техногенной средой.

Антропоэкология и социальная экология изучает влияние на человека природных и социальных факторов.

Современная экология — это фундаментальная наука о природе, являющаяся комплексной и объединяющая знание основ нескольких классических естественных наук: биологии, геологии, географии, климатологии, ландшафтоведения и др. Согласно основным положениям этой науки, человек является частью биосферы как представитель одного из биологических видов и так же, как и другие организмы, не может существовать без биоты, т. е. без совокупности живущих ныне на Земле биологических видов, которые и составляют среду обитания человечества.

Экологические системы, как и живые системы других уровней организации, являются весьма сложными, характеризуются нелинейной динамикой и их поведение в математических моделях описывают такие современные науки, как динамическая теория систем и синергетика. В моделировании экосистем определенную роль сыграли также представления кибернетики (науки об управлении) о теории регулирования, об устойчивости и неустойчивости, об обратных связях.

В наше время термином «экология» все чаще обозначают совокупность взаимоотношений природы и общества. Рассматривая структуру современной экологической науки, примерно соответствующую структуре естественнонаучной дисциплины в высших учебных заведениях, можно выделить три основные ветви экологии.

Общая экология, или биоэкология, — это изучение взаимоотношений живых систем разных рангов (организмов, популяций, экосистем) со средой и между собой. Эту часть экологии в свою очередь подразделяют на следующие разделы:

• аутэкологию, т. е. изучение закономерности взаимоотношений организмов отдельного вида со средой обитания ;

• демэкологию или экологию популяций ;

• синэкологию, т. е. экологию сообществ;

• экосистемную и биосферную экологию .

Геоэкология — это изучение геосфер, их динамики и взаимодействия , геофизических условий жизни, факторов (т. е. ресурсов и условий) неживой окружающей среды, действующей на организмы.

Прикладная экология — это аспекты инженерной, социальной, экономической охраны среды обитания человека, проблем взаимоотношений природы и обпдества, экологических принципов охраны природы.

Вопрос №3: Понятие экосистемы (А. Тенсли) и биогеоценоза (В.Н. Сукачев). Сходство и отличие понятий. Структура экосистемы (видовая, пространственная, трофическая, экологическая).

Экосистема— биологическая система, состоящая из сообщества живых организмов (биоценоз), среды их обитания (биотоп), системы связей, осуществляющей обмен веществом и энергией между ними.

Биогеоценоз— система, включающая сообщество живых организмов и тесно связанную с ним совокупность абиотических факторов среды в пределах одной территории, связанные между собой круговоротом веществ и потоком энергии (природная экосистема). Представляет собой устойчивую саморегулирующуюся экологическую систему.

Экосистемы состоят из живого и неживого компонентов, называемых биотическим и абиотическим. Совокупность живых организмов биотического компонента называется сообществом. Исследование экосистем включает, в частности, выяснение и описание тесных взаимосвязей, существующих между сообществом и абиотическим компонентом.

Читайте также:
Река Нил: характеристика режима течения, описание дельты и притоков

Биотический компонент полезно подразделить на автотрофные и гетеротрофные организмы. Автотрофы синтезируют необходимые им органические вещества из простых неорганических и делают, за исключением хемотрофных бактерий, с помощью фотосинтеза, используя свет как источник энергии. Гетеротрофы нуждаются в источнике органического вещества и (за исключением некоторых бактерий) используют химическую энергию, содержащуюся в потребляемой пище.

Гетеротрофы в своем существовании зависят от автотрофов, и понимание этой зависимости необходимо для понимания экосистем.

Организмы в экосистеме связаны общностью энергии и питательных веществ. Всю экосистему можно уподобить единому механизму, потребляющему энергию и питательные вещества для совершения работы.

Питательные вещества первоначально происходят из абиотического компонента системы, в который, в конце концов, и возвращаются либо в качестве отходов жизнедеятельности, либо после гибели и разрушения организмов. Таким образом, в экосистеме происходит круговорот питательных веществ, в котором участвуют и живой и неживой компоненты. Такие круговороты называются биогеохимическими циклами. Движущей силой этих круговоротов служит энергия Солнца. Фотосинтезирующие организмы непосредственно используют энергию солнечного света и затем передают ее другим представителям биотического компонента. В итоге создается поток энергии и питательных веществ через экосистему. Таким образом, все живые организмы – это преобразователи энергии, и каждый раз, когда происходит превращение энергии, часть ее теряется в виде тепла. В конце концов, вся энергия, поступающая в биотический компонент экосистемы, рассеивается в виде тепла. Изучение потока энергии через экосистемы называется энергетикой экосистемы. Фактически живые организмы не используют тепло, как источник энергии для совершения работы – они используют свет и химическую энергию. Изучение потока энергии через экосистемы называется энергетикой экосистем.

Кроме того, различают видовую, пространственную и трофическую структуры экоситем.

Трофическая структура. Виды, входящие в состав экосистемы, связаны между собой пищевыми связями, так как служат объектами питания друг для друга.

Последовательность питающихся друг другом организмов называют пищевой, или трофической, цепью. Отдельные звенья трофической цепи называют трофическими уровнями. Пищевые цепи состоят, как правило, из трех – пяти звеньев.

Различают два типа трофических (пищевых) цепей. Пищевые цепи, которые начинаются с растений, идут через растительноядных животных к другим потребителям, называют пастбищными или цепями выедания. Пищевые цепи другого типа начинаются с отмерших растений, трупов или помета животных и идут к мелким животным и микроорганизмам. Эти цепи называют детритными, или цепями разложения.

Линейные пищевые цепи – большая редкость в природе. Как правило, пищевые цепи в экосистеме тесно переплетаются. Совокупность пищевых связей в экосистеме образует пищевые сети, в которых многие консументы служат пищей нескольким членам экосистемы. В то же время некоторые животные могут принадлежать сразу к нескольким трофическим уровням, так как питаются и растительной, и животной пищей, то есть являются всеядными (например, медведь).

Видовая структура экосистемы – это разнообразие видов, взаимосвязь и соотношение их численности. Различные сообщества, входящие в состав экосистемы, состоят из разного числа видов – видового разнообразия. Видовое разнообразие зависит от соотношения численности видов в экосистеме. Уменьшение видового разнообразия угрожает самому существованию вида в силу сокращения генетического разнообразия – запаса рецессивных аллелей, обеспечивающего приспособленность популяций к меняющимся условиям среды обитания.

В свою очередь, видовое разнообразие служит основой экологического разнообразия – разнообразия экосистем. Совокупность генетического, видового и экологического разнообразия составляет биологическое разнообразиепланеты.

Деятельность человека по влиянию на биологическое разнообразие планеты превосходит все известные в прошлом геологические катастрофы. Очень важно не допустить такого снижения биоразнообразия, которое привело бы к снижению устойчивости экосистем, перешло бы границы их самовосстановительных возможностей.

Пространственная структура экосистемы. Популяции разных видов в экосистеме распределены определенным образом – образуют пространственную структуру. Различают вертикальную и горизонтальную структуры экосистемы.

Основу вертикальной структуры формирует растительность.

Растительное сообщество определяет, как правило, облик экосистемы. Растения в значительной мере влияют на условия существования остальных видов. В лесу это крупные деревья, на лугах и в степях – многолетние травы, а в тундрах господствуют мхи и кустарнички.

Обитая совместно, растения одинаковой высоты создают своего рода этажи – ярусы. Имеется и подземная ярусность, что связано с разной глубиной проникновения в почву корневых систем растений. Благодаря ярусному расположению растения наиболее эффективно используют световой поток, при этом снижается конкуренция: светолюбивые растения занимают верхний ярус, а теневыносливые развиваются под их пологом.

Животные тоже приспособлены к жизни в том или ином растительном ярусе.

Вследствие неоднородности рельефа, свойств почвы, различных биологических особенностей растения и в горизонтальном направлении располагаются микрогруппами, различными по видовому составу. Это явление носит название мозаичности. Мозаичность растительности – это своего рода “орнамент”, образованный скоплениями растений разных видов.

Благодаря вертикальной и горизонтальной структурам обитающие в экосистеме организмы более эффективно используют минеральные вещества почвы, влагу, световой поток.

Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет

Рейтинг
( Пока оценок нет )
Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: