12. Концепции экологии

Термин «экология» введен Э.Геккелем в 1866 году. Первоначально

он означал науку о домашнем быте живых организмов. Долгое время экология оставалась чисто биологической наукой. В настоящее время

экология является междисциплинарной наукой, изучающей проблемы взаимоотношений организмов с окружающей средой (природой), свя- зывающей физические, химические и биологические явления и, обра- зующей своеобразный мост между естественными и общественнымии

науками. Особое значение как наука экология приобрела в 70-е годы ХХ века, когда стало очевидным какую угрозу несет миру техногенная ци- вилизация. Загрязнения атмосферы, отравление рек и озер, кислотные

дожди, увеличивающиеся отходы производства, в особенности радиоак- тивные отходы, являются одними из наиболее существенных проблем , которыми занимается экология. Выделились в отдельные направления

социальная экология,историческая экология, медицинская экология, этическая экология. Создана программа всеобщего экологического обра- зования.

Уровни организации материи

Вселенная

супермакромир

( космос )

Галактики ?

Солнечная система

Планеты

_Земля

Экосфера

_{область}

Экосистемы экологии

Сообщества область

_{Популяции} распространения

_{макромир}

Организмы ^жизни

Системы органов

Органы Ткани Клетки

Протоплазма граница жизни микромир Молекулы

Атомы отсутствие жизни

_{Элементарные частицы}

Ключевым понятием экологии является понятие «экосистема». Экосистема представляет собой совокупность организмов, взаимодейст- вующих между собой и с окружающей средой.

В качесве совокупностей организмов выделяют вид, популяцию и сообщество. Вид- это совокупность особей, способных скрещиваться

между собой в естественных условиях. Популяция- группа организмов одного вида, проживающих на одной территории. Сообщество- сово- купность живых организмов различных видов, проживающих на одной территории. При рассмотрении экосистем применяют среднегрупповые

cтатистические характеристики, используя вероятностное оценивание.

Область экологии распространяется на живые организмы, пред-

ставленные в иерархической структуре организации материи, начиная с уровня отдельного организма ( нижний уровень ) и заканчивая экосфе-

рой ( верхний уровень ).

Различают следующие типы экосистем: наземные и водные экоси-

стемы, эстуарии и экотоны.

Типы экосистем

Наземные (биомы ) Водные

Пруд Рифы

Лесные Степные Пустынные Озеро Река Океан

_{Болото Устье реки Залив океана}

Экотон представляет собой переходную область между двумя раз-

личными экосистемами, а эстуарии- область где морская вода встреча- ется с речной. Эти разновидности экосистем отличает большое разнооб- разие видов живых организмов.

Экосистемы имеют имеют в своем составе биотические ( живые организмы ) и абиотические ( факторы среды ) компоненты.

Компоненты экосистем

БиотическиеАбиотические

продуцентыконсументыредуценты физическиехимические

Взаимодействие компонентов экосистем осуществляется по двумциклам:

малому : продуценты деструкторыабиотические факторы

и большому : продуцентыконсументы деструкторыабиотические факторы

Любой этап взаимодействий сопровождается потреблением и пре-

образованием солнечной энергии и сопровождается выделением тепло-

вой энергии в окружающую среду.

При изучении структуры экосистем наибольшее внимание уделяет-

ся анализу трофических (пищевых ) связей между популяциями живых организмов. Различают два трофических уровня:

 автотрофный ( верхний уровень ), характерный для растений, кото-

рые на основе фотосинтеза простые неорганические вещества преоб-

разуют в сложные органические соединения;

 гетеротрофный ( нижний уровень ) характерный для животных,

которые преобразуют и разлагают сложные органические соединения

в простые.

В экосистемах происходит постоянное взаимодействие автотрофных и гетеротрофных подсистем, что приводит к круговороту веществ в при- роде.

Взаимодействие между частями и целым в экосистемах исследуется двумя путями:

 изучение свойств отдельных частей и перенос их свойств на свойства

целого;

 изучение системы в целом.

Первый путь оказывается эффективным в случае, если удается раз-

делить систему на отдельные независимые части. Исследование же свойств системы как целого необходимо уже потому, что эти свойства могут отсутствовать у частей системы ( в соответствии с принципом системной эмерджентности ) и в силу этого не могут быть определены.

Экосистема- открытая система, поэтому живые организмы и окружающая среда оказывают взаимное влияние друг на друга,

обмениваясь веществом, энергией, информацией. Существуют различные гипотезы о том,что образовалось раньше: атмосфера, обогащенная кислородом или живые организмы. Согласно гипотезе Геи,

живые организмы. Согласно гипотезе Геи, выдвинутой в 1970 году фи- зиком Джеймсом Лавлоком и микробиологом Линн Маргулис, образо- вание кислорода в атмосфере в целом явилось результатом жизнедея- тельности простейших живых организмов, которые в анаэробных ( бес- кислородных ) условиях стали выделять в окружающее пространство кислород. Эта гипотеза подтверждается многочисленными фактами из истории развития органического мира, хотя и противоречит традицион- ной гипотезе о том, что жизнь на Земле возникла лишь после того как сформировалась атмосфера с достаточным для существования живых организмов содержанием кислорода.

Обмен энергией и веществом между экосистемой и средой проявля-

ется в усвоении абиотических ( неорганических ) и биотических (орга-

нических ) факторов среды. Процессы обмена в целом носят устойчивый характер и соответствуют принципу гомеостаза, сформулированному американским физиологом Уолтером Кенноном, согласно которому все важнейшие параметры системы поддерживаются на постоянном уровне, благодаря наличию в системе обратных связей. Принцип гомеостаза, примененный к биосфере, означает, что природные системы способны поддерживать устойчивое динамическое равновесие, испытывая давле- ние со стороны живых организмов ( в частности антропогенное давле- ние).

При анализе устойчивости экосистем различают следующие виды

их устойчивости:

 инертность ( выносливость живучесть ) экосистемы- способность живых систем сопротивляться различным нарушениям или изменени-

ям;

 упругость экосистемы- способность живых систем самовосстанавли-

ваться после действия внешних нарушений ( при условии что они не были катастрофическими );

 постоянство экосистемы- способность живых систем сохранять свои размеры.

В природных экосистемах выполняется принцип Ле Шателье:

При возникновении внешних возмущений, нарушающих состоя- ние окружающей среды, в биоте должны возникать процессы, ком- пенсирующие это возмущение.

Реакцию живых организмов на любое сильное воздействие называ-

ют стрессом ( от англ. «напряжение» ). Стрессоры- факторы приводя-

щие организмы в состояние стресса.