Предмет и основные задачи экологии
Ныне слово «экология» стало весьма популярным, этот термин нередко употребляют в сочетании с такими словами, как общество, культура, семья, здоровье и т. д. Наиболее часто применяют это слово, указывая на неблагополучное состояние окружающей нас природы. Термин «экология» означает в буквальном смысле «науку о местообитании» [14, с. 14].
Любой натуралист – исследователь растительного и животного мира – всегда не только ботаник или зоолог, но и эколог, поскольку невозможно изучать тот или иной организм в отрыве от его местообитания. Поэтому великими экологами прошлого можно назвать шведа К. Линнея (1770-1778), француза Ж. Б. Ламарка (1744-1829), англичан Т. Мальтуса (1766-1834) и Ч. Дарвина (1809-1882).
В качестве самостоятельной науки экология сформировалась к началу ХХ века. При этом наряду с зарубежными учеными в ее развитие и становление внесли огромный вклад наши соотечественники: К.А. Тимирязев, В.В. Докучаев, В.И. Вернадский, Н.И. Вавилов, В.Н. Сукачев, С.С. Шварц, Г.Ф. Морозов, А. В. Яблоков, Н.Ф. Реймерс и др. Крупнейший русский ученый В. И. Вернадский (1863-1945) создал учение о биосфере, указав при этом, какую огромную роль играют живые организмы в геохимических процессах на нашей планете. Экология обособилась в рамках биологии почти полтора столетия назад и специально направлена на изучение тех законов, которые управляют связями живых организмов с окружающим миром. Содержание экологии, как и всякой развивающейся науки, постепенно изменялось вслед за ростом знаний о природе. Лишь к середине ХХ столетия экология приобрела ту структуру, которая позволяет охватить все основные уровни организации жизни.
|
|
|
Зародившись с рассмотрения связей и событий организменного уровня, как «естественная история» видов, экология вскоре обогатилась анализом жизни биологических сообществ, затем в ней возник раздел, изучающий популяции, а к середине 50-х годов оформилась также специальная область, рассматривающая экосистемные принципы и материально-энергетические связи в экосистемах.
Значимость экологической науки была широко осознана только тогда, когда ее успехи показали, что развитие общества также в сильной степени зависит от того, насколько оно учитывает экологические законы. Ведь все экологические неприятности – это лишь следствие нарушения людьми экологических связей.
Сейчас многие считают, что именно взаимоотношения человеческого общества с природной средой и являются главным содержанием экологии. На самом деле это лишь верхушка того айсберга, каковым выступает современная разветвленная система экологических знаний.
|
|
|
Прежде всего надо иметь в виду, что в центре внимания научной экологии находятся именно живые системы, их устойчивость, структуры связи, пределы колебаний, законы развития. Экология изучает эти свойства на уровне организмов и надорганизменных структур – популяций, сообществ и экосистем, охватывает все уровни организации жизни.
Другой круг наук, способствующих развитию экологических знаний, - все науки о среде, дающие информацию об условиях существования биологических систем, масштабах нарушения, преобразованиях и флуктуациях этих условий, в том числе в результате деятельности человека. Это комплекс физических и химических дисциплин, все науки о Земле, включая географию, океанологию, метеорологию и др. В настоящее время они тоже значительно экологизированы и ориентированы на оценку в основном антропогенных изменений среды.
Наконец, гуманитарные и социальные науки в последнее время также претендуют на экологическую проблематику и внесение своей лепты в этом плане в формирование общественного сознания. Проблемы отношений со средой затрагивают весь институт человеческого общества.
Вырисовываются два главных круга современных экологических проблем. Первый из них связан с тем, как выправить последствия неправильного, нерационального использования природы в течение длительного периода ее стихийной эксплуатации, иначе – как исправить последствия уже свершившихся экологических катастроф и предотвратить выступление новых. Это острые проблемы сегодняшнего дня – загрязнения, переэксплуатация ресурсов, нарушение естественных круговоротов и другие. Второй круг экологических проблем, стоящих перед обществом, направлен на то, чтобы разработать новые хозяйственные технологии, в корне меняющие наши отношения с природой. От противостояния и борьбы с ее извечными законами мы должны перейти к стратегии сотрудничества.
|
|
|
Итак, в экологии, как биологизированной науке, в настоящее время выделяют три основные ветви: ауэтэкология, демэкология, синэкология.Часто к этим основным разделам добавляют биогеоценологию и биосферологию.
Детализируйте понятие демэкологии. Это…
[1] экология особей и составленных ими видов; (от греч. – сам) – изучает взаимоотношения организма (вида, особи) с окружающей средой и исследует действие среды на морфологию, физиологию и поведение организмов;
[2] экология популяций: (от греч. – народ, население) – изучает динамику популяций, описывает и устанавливает причину колебания численности различных видов;
|
|
|
[3] экология сообществ, или биоценозов; (от греч. – вместе) – исследует взаимоотношение популяций и сообществ со средой;
[4] учение о биогеоценозах, или экологических систем;
[5] учение о функционировании биосферы.
Экосистемы
Понятие экосистемы является ключевым для каждого, кто стремится узнать и понять, как устроен мир. Экосистемы являются своего рода «кирпичиками», из которых слагается одна большая общая живая система-биосфера. Экосистема – это фундаментальное понятие, обозначающее общность живого и среды его обитания [9, с. 132].
Термин «экосистема» был предложен в 1935 г. английским ботаником А.Тенсли. Тенсли считал, что экосистемы представляют собой основные природные единицы поверхности Земли. Понятие «экосистемы» можно применить к объектам различной степени сложности и разного размера. Это может быть частичка почвы и капля воды, кочка на болоте и само болото, лужа, озеро и океан, луг, лес, Земля в целом. Таким образом, каждая конкретная экосистема может характеризоваться определенными границами (экосистема елового леса, экосистема низинного болота). Однако само понятие «экосистема» является безранговым, обладает признаком безразмерности, ей не свойственны территориальные ограничения. Обычно экосистемы разграничиваются элементами абиотической среды, например рельефом, видовым разнообразием, физико-химическими и трофическими условиями и т. п. Размер экосистемы не может быть выражен в физических единицах измерения (площадь, длина, объем и т. д.). Он выражается системной мерой, учитывающей процессы обмена веществ и энергии. Термин «экосистема» применяется и по отношению к искусственным образованиям, например экосистема парка, сельскохозяйственная экосистема.
Экосистемы по их размерности можно разделить на микроэкосистемы (гниющий пень или дерево в лесу, прибрежные заросли водных растений), мезоэкосистемы (болото, сосновый лес) и макросистемы (океан, море, пустыня).
Пространственная разграниченность экосистем в одних случаях может быть выражена относительно отчетливо, в других – границы между ними могут быть только условными. Для эколога, изучающего структуру экосистем, удобно пользоваться естественными границами (например, край болота, опушка леса, берег реки или озера). В любом случае выделение экосистемы правомочно лишь в том случае, если имеет место приток из окружающей среды не только энергии, но и определенного количества вещества.
Все экологические системы принадлежат к открытым термодинамическим системам, относительно стабильным во времени: они должны получать и отдавать энергию и обмениваться веществом. Отличительной чертой любой системы является наличие у нее входа и выхода, причем определенное изменение входной величины влечет за собой некоторое изменение и величины выходной (рис. 7).
Стабильность экосистем создается и регулируется взаимодействием круговорота веществ и потоков энергии. Исходя из общей теории систем концепция экосистемы, как открытой системы, должна учитывать специфику связанных между собой среды на входе и среды на выходе. К примеру, для биосферы нашей Земли средой на входе будет являться энергия, земное и космическое вещество, а на выходе – осадочные биогенные породы и уходящие в космос газы.
Рис. 7. Общая схема системы
Ю. Одум (1986) выделяет три группы природных экосистем: наземные (биомы), пресноводные и морские (рис. 8). В основе классификации лежат определенные признаки: для наземных – тип растительности, для пресноводных - физические свойства воды и др.
Рис. 8. Основные типы природных экосистем
Еще следует добавить сравнительно недавно открытую экосистему глубоководных рифтовых зон Мирового океана, характеризующуюся высокой биомассой живых организмов.
Структура экосистемы, как и любой системы, не может рассматриваться как простое механическое составляющее подсистем низшего уровня или как иерархическая структура. Обыкновенно структура экосистемы есть нечто большее, чем сумма всех ее элементов. При определении понятия «экосистема» особенно важно подчеркнуть особую роль, которая принадлежит процессам взаимодействия живых и неживых ее компонентов.
Итак, экосистема - это …
[1] комплекс живых организмов;
[2] неживая природа и ее энергия;
[3] совокупность существ, сцементированных множеством цепочек питания;
[4] любое сообщество живых существ вместе с его физической средой обитания, функционирующее как единое целое;
[5] взаимообусловленный комплекс живых и косных компонентов, связанных между собой обменом веществ и энергии и представляет собой одну из наиболее сложных природных систем.
Биогеоценоз
В истории экологии 20-40-е годы ХХ столетия примечательны тем, что именно в это время многие экологи искали ту основную структурную единицу природного целого, которая может лежать в основе биосферных процессов. Англичанин Тенсли предложил такой единицей считать экосистему. В России, а затем и Советском Союзе развитие теоретической экологии шло по несколько иному руслу. Естественнонаучные взгляды формировались под влиянием воззрений ученых, которые относились к традиционно сильной в России школе лесоведения и лесоводства.
Дисциплиной, возникшей в недрах лесной геоботаники и оформившейся в последствии в фундаментальную науку со своими задачами и методами, является биогеоценология (от греч. bios - жизнь, де - земля, koеns - общий) [9, с. 166; 14, с. 78]. Основоположником биогеоценологии стал выдающийся геоботаник, лесовод и эколог В.Н. Сукачев (1880-1967), предложивший свою трактовку структурной организации биосферы. Он посвятил свою жизнь разработке общих вопросов фитоценологии – науки о растительных сообществах (фитоценозах). В своих работах он придавал большое значение изучению межвидовых и внутривидовых взаимоотношений растений в растительных сообществах. Им завладела идея единства и взаимосвязи биоценоза и среды его обитания (биотопа). Такая эволюция взглядов привела к формулировке понятия «биогеоценоз». Хотя В. Н. Сукачев разрабатывал концепцию биогеоценоза, как ботаник и фитоценолог, она была принята большинством современных экологов. Важной ее особенностью является то, что биогеоценоз связывается с определенным участком земной поверхности.
Исходным понятием при определении биогеоценоза был геоботанический термин «фитоценоз» - растительное сообщество, группировка растений с однородным характером взаимоотношений между ними самими и между ними и средой. Растения (автотрофные организмы) развиваются на вполне конкретном субстрате – почве, представляющей собой органоминеральное естественно-историческое природное образование, которое населено микроорганизмами. Еще одним природным компонентом, с которым непосредственно контактируют растения, является атмосфера. Любой фитоценоз всегда населен разнообразными животными (гетеротрофными организмами).
Объединяя все указанные составляющие в одно целое, получаем структуру биогеоценоза. Она включает пять основных функционально связанных частей. Это фитоценоз – растительное сообщество (автотрофные организмы, продуценты); зооценоз – животное население (гетеротрофы, консументы) и микробоценоз – различные микроорганизмы, представленные бактериями, грибами, простейшими (редуценты). Эту живую часть биогеоценоза В.Н. Сукачев относил к биоценозу. Неживую, абиотическую часть биогеоценоза составляют: совокупность климатических факторов данной территории – климатоп и биокосное образование – эдафотоп (почва). В последнее время в структуру абиотической среды биогеоценоза включают также и гидрологические факторы (гидротоп). Такая совокупность абиотических компонентов биогеоценоза носит название биотоп (в качестве синонима в лесной биогеоценологии употребляется термин «экотоп»; термин «биотоп» чаще используется экологами, изучающими животных) (рис. 9).
Рис. 9. Структура биогеоценоза и схема взаимодействия
между его компонентами
Все взаимодействия компонентов биогеоценоза связаны между собой совокупностью пищевых цепей и взаимообусловлены. Исключительно важны взаимодействия между микроорганизмами и растительностью, микроорганизмами и поз- воночными и беспозвоночными животными (рис. 10).
Рис. 10. Пищевые взаимосвязи организмов в биоценозе
Предложенная структурная единица биосферы сходна с тем, что Тенсли понимал под экосистемой. В основе обеих формулировок лежит принцип единства живых и неживых компонентов биологических систем.
Несмотря на некоторые различия в смысловых нюансах, термины «биоценоз», «экосистема» и «биогеоценоз» практически означают одно и то же природное явление, надвидовый уровень организации биологических систем. Так в чем же заключается все-таки отличие в терминах «экосистема» и «биогеоценоз»?
Отличие заключается в том, что …
[1] экосистема может не содержать растительных сообществ, а биогеоценоз невозможен без фитоценоза;
[2] границы биогеоценоза совпадают с границами растительного сообщества, являющегося его основой;
[3] экосистема исследует закономерности рассеяния потока энергии в пищевых цепях, а биогеоценоз соединяет экологический подход с принципами ландшафтоведения;
[4] экосистема изучает взаимоотношение особей или групп особей, а биогеоценоз – механизм регуляции численности организмов;
[5] экосистема – образование более общее, безранговое.
Дата добавления: 2018-08-06; просмотров: 732; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!