1.1. Основи загальної екології

Экологизация суспільної свідомості світового співтовариства почалася відносно недавно й була обумовлена наростаючими явищами глобальної екологічної кризи, пов'язаного з демографічним вибухом, витисненням і знищенням природних природних співтовариств - лісів, степів і т.п., виснаженням природного потенціалу биопродуктивности, тобто збіднінням різних природних середовищ - океану, ґрунтів і повсюдним забрудненням навколишнього середовища продуктами господарської діяльності людини, від яких страждає не тільки навколишнє природне середовище, але й сама людина.

Що ж визначається терміном «екологія»? Спочатку це поняття було уведено Эрнстом Геккелем 150 років тому, коли він досліджував взаємозв'язки всього живого на прикладі окремих природних об'єктів (зокрема ставка біля свого будинку). Тоді поняття «екологія» позначало відносини живих організмів між собою й навколишнім середовищем. Згодом предмет екології настільки розширився, що так називана «глобальна або загальна екологія» як науковий напрямок складається вже з десятків напрямків (по Реймерсу):

• розділ екології впливів - физикоэкология, хімічна екологія, геохімічна екологія, радіаційна екологія;

• розділ биоэкологии - эндоэкология (эндо - внутрішній), що включає молекулярну екологію, екологію клітин і тканин, фізіологічну екологію індивіда, консорционную екологію; экзоэкология (экзо - зовнішній), що включає глобальну екологію (навчання про біосферу), биогеоценологию, біоценологію, синэкологию співтовариств, екологію виду, популяционную екологію й нек. ін.;

• екологія систематичних груп, таких, як прокаріоти, гриби, рослини, тварини, і більше дрібні групи;

• розділ геоэкологии - екологія ландшафтна: екологія тундри, лісу, лісостепу, степу, пустелі й ін.;

• екологія середовищ: повітряних, наземної, континентальних водойм, морів і т.п.;

• екологія культурних ландшафтів; экогеоморфология; палеоэкология;

• екологія регіонів: екологія Росії, екологія Далекого Сходу, екологія Білгородської області й т.п.;

• розділ екології людини, соціальної екології - екологія народонаселення, екологія особистості, екологія соціальних груп, екологія людських популяцій, екологія людства;

• розділ прикладної екології - еколого-економічні науки, технологічна екологія; промислова екологія, екологія домашніх рослин і тварин, медична екологія, рекреаційна екологія, сільськогосподарська екологія, промислова (інженерна) екологія, космічна екологія й ще цілий ряд розділів.

Таким чином, екологія – це наука, що досліджує закономірності життєдіяльності організмів (у будь-яких її проявах, на всіх рівнях інтеграції) у їхньому природному середовищі перебування з урахуванням змін, внесених у середовище діяльністю людини.

Змістекології – дослідження взаємин організмів один з одним і із середовищем на популяционно-биоценотическом рівні й вивчення біологічних макросистем більше високого рангу: біогеоценозів, біосфери, їхньої продуктивності, енергетики, стійкості.

Предметдослідження екології – біологічні макросистеми (системи надорганизменного рівня) і їхнього динаміка в часі й просторі, а також відносини компонентів цих систем. У складі біологічних макросистем розглядаються особини, організми (в аспекті відносин із середовищем перебування - вивчає аутэкология), малі соціальні групи (зграя, прайд і т.п. - демэкология), популяції (екологія популяцій), види (эйдэкология, або екологія видів), співтовариства популяцій різних видів (синэкология), біогеоценози (экосистемы) і біосфера (экосферология, биосферология).

Завданняекології – вивчення законів формування, взаємодії экосистем, їхні динаміки й структури, а також пошук можливостей керування екологічними процесами.

Природоохоронні аспекти науки екології включають у перелік її завдань наступні напрямки:

• дослідження закономірностей організації життя, у тому числі у зв'язку з антропогенним впливом на навколишнє середовище й біосферу в цілому;

• наукове забезпечення раціонального використання природних ресурсів, збереження середовища перебування людини;

• відновлення порушених природних систем;

• збереження (консервація) еталонних ділянок біосфери.

Повсякденне сприйняття екологічних і природоохоронних питань часто змішує ці області, а термін «екологія» використається не завжди коректно, що вимагає уточнення відповідних понять. На відміну від поняття «екологія», термін «охорона навколишнього природного середовища» споконвічно визначав і визначає не науковий напрямок, а сукупність мер, дій, планів і програм (міжнародних, державних, регіональних, локальних (місцевих), адміністративно-господарських, техноло-гических, політичних, юридичних і т.д.), спрямованих на збереження, раціональне використання й відтворення природного середовища й природних ресурсів. Згодом «охорона природного середовища» сформувалася в комплексну міжгалузеву наукову дисципліну, що розробляє загальні принципи й методи збереження й відновлення природних ресурсів, що підрозділяється на безліч розділів. Головні з них - охорона земель, вод, атмосфери, рослинного й тварини миру, природних комплексів.

Попутно коротко можна відзначити особливості історичних етапів розвитку екології як науки й системи охорони навколишнього природного середовища. Спочатку ці дві області знання розвивалися як би незалежно. Ціла плеяда вчених: Геккель, Дарвін, Вернадский, Реймерс й ін. розвивали екологію як систему наукового світогляду, але здебільшого як біологічну науку. До моменту усвідомлення екологічної кризи цей розвиток ішло незалежно від стихійно, що формується практики, природоохоронної діяльності. Природоохоронна діяльність має свою самостійну історію, коли народна самосвідомість, а часом і частки інтереси інтуїтивно або шляхом локальних досліджень визначали приватні екологічні взаємозв'язки й правила природокористування. Наприклад, установлювалися строгі режими розподілу води в сільському господарстві південних країн. У країнах Західної Європи в середні століття заповедывались лісові масиви з метою збереження дичини для королівських полювань. Існувала система покарань за злив нечистот у ріки в окремих областях ще дореволюційної Росії. Петро I створив інститут лісової охорони й т.п.

Загальна екологія – це галузь науки про загальні закономірності взаємин живих організмів і середовища їхнього перебування.

Середовище перебування – це частина природи, що оточує живі організми й з якої вони безпосередньо взаємодіють, постійно пристосовуючись до неї, регулюючи свою життєдіяльність відповідно до її змін.

Зреда складається з безлічі елементів неорганічної й органічної природи, а також елементів, що привносять людиною і його виробничою діяльністю. При цьому одні елементи можуть бути необхідні, інші майже або повністю байдужні, треті роблять шкідливий вплив. Наприклад, растительноядному тварині кисень, їжа, вода й т.д. потрібні; дерево з неїстівними листами - найчастіше нейтрально (не потрібно й не шкідливо), хоча іноді його можна використати, наприклад, сховатися від сонця; наявність кровососущих комах - шкідливо.

Основні типи середовища перебування: водні, наземно-повітряні, ґрунтова, самі живі організми.

Будь-яка умова середовища, як позитивне, так і негативне, на яке живе реагує пристосувальними реакціями, називається екологічним фактором.

Різноманіття екологічних факторів ділять на категорії:

1. абиотические фактори (неживої природи) - кліматичні, эдафические (субстратные, ґрунтові), орографические й хімічні;

2. биотические фактори - фітогенні, зоогенные, мікро-біогенні;

3. антропические - сукупність впливу діяльності людини на органічний мир. Уже фактом свого існування люди роблять на навколишнє середовище помітний вплив, функціонуючи в якості консументов, споживаючи органічну їжу, виділяючи вуглекислий газ й інші відпрацьовані речовини. Але це, власне кажучи, биотическая складова діяльності людини. У значно більшому ступені на природу впливає його виробнича діяльність, у результаті якої змінюється рельєф і хімічний склад земної поверхні, атмосфера, відбувається перерозподіл прісної води, змінюється клімат планети, ліквідуються окремі природні біогеоценози, повсюдно створюються штучні агробиогеоценозы, експлуатуються корисні й знищуються шкідливі для людини види рослин і тварин і т.п. Специфічна виробнича діяльність людини припускає виділення антропических факторів в окрему категорію.

Існують й інші системи класифікації за часом, по періодичності, по середовищу виникнення, по спектрі впливу й т.д.

Відзначимо основні закономірності впливу екологічних факторів.

Відповідно до закону оптимуму, кожен фактор має певні межі позитивного впливу на організм. Як недостатнє, так і надлишкова дія фактора негативно позначається на життєдіяльності особин. Стан екологічного фактора в цих межах називається зоною оптимуму экофактора.

Ю. Либих сформулював на прикладі агроценозов закон мінімуму, тобто живильна речовина, що перебуває в мінімумі (недоліку) визначає врожайність культури, незважаючи на більш-менш повну забезпеченість рослин іншими речовинами.

Этвід закон по суті є часткою случаємо встановленого Ф. Блэкманом закону фактора, що лімітує, що затверджує, що екологічні фактори, що є присутнім як у недоліку, так й у надлишку (стосовно оптимальних вимог організму), обмежують або припиняють його розвиток і навіть існування. Цей же зміст має сформульований В. Шелфордом закон толерантності – діапазон між мінімальним і максимальним значеннями фактора визначає діапазон толерантності (або витривалості) організму до даного фактора.

В якості частки випадку до перерахованим вище закономірностей Н. Ф. Реймерс обговорює запропоновані різними дослідниками уточнення, і зокрема закон (ефект) компенсації (взаємозамінності) факторів: відсутність або недолік деяких екологічних факторів може бути компенсований іншими близькими (аналогічними) факторами (Э. Рюбель, 1930). Наприклад, недолік світла може бути компенсований для рослини достатком вуглекислого газу.

Мінливість зовнішнього середовища обумовлює здатність організмів до адаптациям, тобто пристосуванням до зовнішнього середовища. Адаптації виникають у ході еволюції видів і проявляються на різних рівнях: від біохімії клітин і поводження окремих організмів до змін структури співтовариств й экосистем. Відповідно їх підрозділяють на фізіологічні, поведінкові й морфологічні.

Врє розмаїтість пристосувальних реакцій реалізується трьома шляхами: активний шлях - це посилення опірності; пасивний шлях - підпорядкування життєвих функцій зміні факторів середовища; шлях избегания несприятливих впливів.

На ділі найчастіше спостерігається сполучення всіх трьох варіантів.

Здатність видів адаптуватися називається екологічною валентністю, або пластичністю. Чим вище пластичність, тим більше в популяції шансів вижити в умовах непостійності факторів навколишнього середовища.

По даній ознаці всі організми підрозділяють на эврибионтные («эври» - широкий) і стенобіонтні («стенос» - вузький).

На організм одночасно діє безліч екологічних факторів: температура, вологість, світло, наявність їжі, присутність хижаків і т.д. Поняття эврибионтности або стенобионтности застосовується до дії кожного конкретного фактора індивідуально. Наприклад, рослини, относимые до групи «факультативних геліофітів», можуть існувати й на відкритих Сонцю ділянках, і в тіні - отже, відносно сонячної освітленості вони є эврибионтными. Але відносно змісту солей у ґрунті багато хто з подібних видів рослин не виносять засоленості, можуть існувати тільки у вузькому діапазоні змісту солей й є стенобіонтними. Отже, той самий організм може бути як эврибионтным, так і стенобіонтним залежно від того, який екологічний фактор, що впливає на організм, ми розглядаємо.

У наступних темах коротко розглянемо основні фактори середовища.