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

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.

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.

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:

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.

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.

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.

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.

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