1 курс / 1 семестр / Основы экологии / Рындевич. Основы экологии

Экология популяций исследует условия формирования, структуру и динамику популяций — группировок организмов одного вида, которые являютсясамымнизкимуровнеминтеграцииорганизмоввмакросистемы.

Экология видов — раздел экологии, изучающий взаимоотношения вида как биологической системы в составе биоценозов, экосистем и биосферы с живой и неживой природой.

Экология сообществ изучает организованные сообщества живых

Г

организмов, пути и условия их формирования, динамику и структуру,

взаимодействиябиоценозов скомпонентаминеживойприроды.

С этим разделом тесно связана экология экосистем — разделУ

экологии, изучающий разнообразие и функционирование экосистем,

ном отрывеот биотопа.

биоценоза

их продуктивность и энергетику. Зачастую синэкологию понимают

Б

как экологию сообществ (биоценозов) и экосистем, чторне лишено

логики, так как очень сложно рассматривать жизнь

в пол-

й

В зависимости от того, какие экосистемы исследуются, выде-

ляют многочисленные подразделы

экологии

экосистем:

экология лугов;

экология лесов;

р

экология тундр;

о

экология степей;

т

экология пустынь;

и

экология болот;

экология рек;

з

экология о ер;

экология морей

океанов;

эк л гия стровов;

п

эк л гия г р и т. д.

Экологияобиосферы (глобальная) исследует структуру, функ-

ционированиеи эволюционныепроцессы живой оболочки Земли.

Р

Как раздел, исследующий структуру и функционирование раз-

личныхегеографических подразделений (геологических оболочек

Земли, континентов и

островов,

природных зон,

ландшафтных

комплексов и т. д.) в составе биосферы, выделяют геоэкологию. Этот раздел очень близок к экологии экосистем, что подтверждается абсолютным совпадением названий подразделов, входящих в геоэкологию и экологию экосистем (например: экология геосфер, а

11

именно атмосферы, литосферы и гидросферы, экология островов, экология морей, экология континентальных водных объектов, экология саванн), и сответственно предметов исследований.

Учитывая то, что экология развивается в тесной взаимосвязи с различными отраслями науки, в ХХ веке возникли разделы экологии, имеющие комплексный характер. Так на стыке экологии и социологии зародилась социальная экология, исследующая взаимо-

Г

отношения в системе «человеческое общество — природа». Дан-

ный раздел экологии включает в себя ряд подразделов:

У

экология человеческих популяций;

р

экология человечества;

а

экологиянаселенныхпунктов, ккоторойотноситсяиу боэкология;

экология жилища.

Б

Экология человека — раздел экологии, исследующий взаимоотно-

шения человека (как биологического вида) с окружающей средой, при-

й

родную сущность человека и экологические факторы здоровья. Нередко

и

этотразделрассматриваютвкачествеподразделасоциальнойэкологии.

Во второй половине прошлого века

начале нынешнего боль-

р

шое внимание стало уделяться эколог ческим исследованиям, нося-

что

объясняет развитие такого раздела,

щим прикладной характер,

как прикладная экол гия. В ее ст уктуру входит рядподразделов:

т

логия, исследующая функциониро-

сельскохозяйс венная эк

вание сельскохозяйс венных экосистем и взаимоотношения сель-

и

скохозяйственных в дов растений и животных с окружающей сре-

з

дой и человеком. Включает в себя агроэкологию и экологию сель-

скохозяйственных ж вотных;

пр мысл вая экология, изучающая взаимоотношения промы-

п

рганизмов с окружающей средой и человеком;

словых вид в

е

экология

техносферы, исследующая функционирование ан-

тро ог нных экосистем с технической составляющей в составе био-

Р

сф ры и воздействие техногенных факторов на живую природу. Достаточно распространенными являются такие термины, как «промышленная (инженерная) экология» и «транспортная экология», которые используются для обозначения разделов или подразделов в составе экологии. На наш взгляд, использование этих терминов является не вполне корректным и допустимым, так как не позволяет обозначить объект такой научной дисциплины. Объектом экологии и

12

ееразделов всегда выступают организмы или их объединения. Ав промышленности единственным живым организмом является человек и его социальные группировки. Жизнедеятельность организмов, используемых в технологических процессах (микроорганизмы, грибы, растения и животные), их связи с окружающей средой и человеком изучает биотехнология. Взаимоотношения человека как вида и его социальных групп изучают экология человека и социальная эколо-

			Г
гия. Поэтому считаем более целесообразным использование термина
«экология техносферы». Этот термин является более емким и при-
ком в качестве мест отдыха и т. д.		биосферы
емлемым, так какрассматривает техносферу какчасть			;У
рекреационная экология, которая изучает функциони ование
	а
естественных и антропогенных экосистем, используемых челове-
	Б
Палеоэкология изучает взаимоотношения вымерших организ-

мов с окружающей средой в процессе эволюции в геологическом прошлом, на основе сохранившихся следовйих жизнедеятельности.

Археоэкология — раздел экологии, исследующий историю взаимоотношениячеловеческогообществаиокружающейсреды наосновематериальныхостатков жизнедеятельности человека. Является фундаментом для

таких разделов, каксоциальнаяэколог я							экологиячеловека.		Иногда ар-
						и
хиоэкологиярассматриваетсякакп д азделэкологиичеловека.
						р
1.1.5 Методы экологическихо								исследований
					т
Метод исследован я — это прием, совокупность процедур и
операций	получен ю нового знания. Метод исследования опре-
деляется исх дя			и
				характеристик сущности и содержания иссле-
дуемого	из
	бъекта, цели и задач исследования.
Значительным				аспектом любой			биологической		научно-
	по
иссл доват льской работы, в том числе и в экологии, выступает
н обходимостьп		грамотного соотношения и применения полевых,
лабораторных		и		экспериментальных			методов исследования, яв-
е
ляющихся основой биологических методик.
Полевые методы — методы изучения организмов и биологиче-
Р
ских макросистем в естественной обстановке (в природе), которые

позволяют установить результат воздействия фактора или комплекса факторов на организм или макросистему, выяснить аспекты их жизнедеятельности в конкретных условиях окружающей среды.

13

К данным методам относятся: наблюдение, метод учета животных на маршрутах, метод точечных учетов, метод пробных площадок, метод кошения, метод почвенных проб, приманочный метод учета животных (приманка естественного происхождения), метод сбора насекомых с использованием феромонных ловушек, светоловушек, почвенных ловушек и т. д.

Лабораторные методы — методы изучения организмов в ис-

		Г
кусственно созданных условиях, позволяющие установить причину
наблюдаемых в природе явлений. В этом случае организмы поме-
щаются в искусственные условия, максимально приближенныеУк
естественным.	а
К лабораторным методам относятся: методы изучения циклов раз-
	Б
вития растений и животных, например, насекомыхрв инсектариях.
К этой же группе относятся и методы обработки собр нных в естест-

венной обстановкематериалов и данных, например, методы лаборатор-
ной идентификации видовой принадлежности организмов, также ана-
томическиеифизиологическиеметоды исследованияорганизмовит. д.
Экспериментальные методы позволяют проанализировать и
спрогнозировать результаты вл ян яйэкологических факторов на ор-
ганизм и биологические мак ос стемы. Они могут быть использова-
		и
ны как в естественных, так и в искусственных условиях. Эксперимент
в природной среде предп лагаетрпостановку отдельных особей, попу-
ляций или экосистем в искусственно созданные условия, при которой
можно дозировать	о
	ли иной экологический фактор (например,

охоту) и оцен ть его вл яние. Экспериментальныеметоды позволяют
	от
проанализировать во действие отдельных факторов на жизнедеятель-
	и
ность ргани ма (например, влажности, температуры, определенных
веществ, другихзрганизмов) в искусственных условиях.
К экс ериментальным методам относятся методы установления
о
пр д очитаемой пищи животными, изучение температурного пре-
ф пндума животных и растений, методы влияния дозы фактора на
развитие организма, методы исследования при создании лесополос,
локальных мелиорированных участков и т. д.
Кроме биологических методов, экологи широко применяют ме-
Ртоды математической обработки результатов лабораторных и поле-

вых исследований, информационные технологии для моделирования и прогнозирования экологических ситуаций, методы химического анализа среды и т. д.

14

1.1.6 Краткая история развития экологии

Экология как самостоятельная научная дисциплина сформиро-

валась на рубеже XIX—XX вв, но этому событию предшествовал
долгий период накопления экологических знаний, длившийся не
одно столетие. Своими корнями экологические знания уходят в
древнейшую историю человеческой цивилизации.	У
	Г

Человек всегда находился в тесной зависимости от растений и жи-

вотных. Он с самого начала своей истории был вынужден изучать осо-

средененосили научного характера и были невсегдасбораосознрнными, но с течением времени именно они явились первонач льной зой экологических знаний. Наши далекие предки знали сроки съедобных плодов, признаки по которым можно найти место произрастания того

бенности их образа жизни, чтобы обеспечить себя пищей, защититься

от хищников и т. д. Представления древнего человека об ок ужающей

или иного вида растений, как отыскать нужное животное. Они знали,
что численность охотничьих видов	Б
	зависит от урожая кор-
мовыхрастений, от урона, наносимого	мх щникамиит. д.
	й
О зависимости урожая растений от внешн х условий хорошо знали

еще на заре земледелия (15—10 тыс. лет назад). Севооборот сельскохо-
	животных
зяйственных культур, исп льз вание кото ого целесообразно с экологи-
ческой точки зрения, применялирв Египте, Китаеи Индии еще 5 000 лет
назад. Экологически грам ная система земледелия была у индейцев
о
майявЮжнойАмер ке удревнихнародовЮго-ВосточнойАзии.
В самых древн х рукоптсных источниках не только упоминают-

древнеиндийских сказаниях «Рамаяна» и «Махабхарта» (VI—II вв. доен. э.). В них же упоминается и о некоторых охотничьих запретах.

ся различные на ван я ж вотных и растений, но и сообщаются не-
которые п др бн сти, характеризующие их образ жизни. Так, ин-
формация		з
		вадках и образежизни 50 видов животных отражены в
	о
п

РСроки пос ва и сбора диких и культурных растений, способы обработки з мли, описания птиц и зверей присутствуют в древних рукописных книгах Китая и Вавилона. В них организмы рассматриваются в первую очередь с точки зрения их значимости для человека как объекта охоты, рыболовства, лекарственного средства, опасного животного и т. д. В IV в. до н. э. в древней Эфиопии уже существовали законы, предусматривающие регламентацию охоты, защиту водотоков и водоемов от загрязненияи др.

15

Большой вклад в накопление экологических знаний внесли античные греческие ученые: Гиппократ (460—370 г. до н. э.), Аристотель (384—322 год до н. э.), Теофраст (Парацельз, он же Тиртам) (287—372 год до н. э). Все они использовали в своих работах экологический подход к проведению исследований и систематиза-

ции полученных данных.

Гиппократ впервые высказал идею о зависимости состояния

Г

здоровья человека от различных факторов окружающей среды.

В «Истории животных» Аристотель (рис. 1.1.2), которого счи-

тают основоположником зоологии, описал более 500 видов Уживот-

ных, классифицируя их по образу жизни на водных и сухопутных,

плавающих, летающих,

а

ползающих и др. В своих боте он рас-

Б

сматривал приуроченность организмов к определеннымрместооби-

таниям, такие экологические особенности как одиночн я или стай-

ная жизнь, различия в способе питания и т. д.

й

Теофраст (рис. 1.1.3), считающи ся отцом ботаники, в своем

фундаментальном труде «Исследования о ботанике» описал 500 ви-

и

дов растений. Большое вниман

е в сво х работах ученый уделял

влиянию внешней среды на ж вые организмы, и именно он впер-

вые разделил покрытосеменные

астения на жизненные формы:

о

деревья, кустарники, п лукуста ники и травы, с учетом зависимо-

т

р

сти от почвы и климата.

и

з

о

п

е

Р

Рисунок 1.1.2 — Аристотель

Рисунок 1.1.3 —Теофраст

16

Древнеримский ученый Плиний Старший (23—79 г. н. э.) в своей многотомной «Философии природы» отмечал, что явления в живой природе рассматриваются во взаимосвязи с явлениями в неживой природе, т. е. прослеживаетсясвязь организма сокружающей средой.

В средние века в Европе развитие естественных наук сильно затормозилось. Отдельные научные сведения экологического характера содержатся лишь в единичных работах: «Зеркало вещей»

		Г
Венсенна де Бове (XIII в.), «Поучение Владимира Мономаха»
(XI в.), «О поучениях и сходствах вещей» доминиканского монаха
Иоанна Сиенского (XIV в.). В основном они имеют прикладноеУ
значение и заключаются в описании целебных трав, культиви уе-
мых растений и животных.	а
	Б

Отдельные экологические сведения, носящие приклрдной характер (особенности лекарственных трав и др.), присутствов ли в работах

известных ученых того времени: Разеса (850—923) и Авиценны (980—1037). Впозднеесредневековье Альберт Великий (Альберт фон

Больштедт) (1193—1280) в своих трудах о растениях придавал боль-
	ри
шое значение условиям произрастан я, возде ствию различных фак-
	рассматр
торов среды, в частности свету,	йвалпричины «зимнего сна»,
т. е. он пытался объяснить	чекую тмичность в природе.

ныхиз дальних стран. Благ даря путешественникам, таким какМарко

Поло (XIII в.), Афанасий Ники ин (XV в.), биология начала накапли-

В средниевека стала пбиологступать информация о растениях и живот-

вать фактический ма ер ал, который способствовал формированию
новых идей в науке.	т
Великие географ ческ е открытия эпохи Возрождения, послужи-

описывали ных. Описание провождалось сведениями о зависимости растений

ли толчк м для равитиябиологии. Ученые и путешественники не
только	звнешнее и внутреннее строение растений и живот-

отеусловий роизрастания или возделывания сельскохозяйственных культур, о поведении, повадках, местах обитания животных, возмож- Рных областях применения разных видов организмов. В течение XVI— XVII вв. ученые не только стали накапливать материал по многообразии живой природы, но и выявлять особенности образа жизни организмов, их связи с внешней средой, что нашло отражениев сочинени-

ях К. Геспера (Швейцария), Г. Ронделеи П. Белона (Франция). Конрад Геснер (1516—1565) издает пятитомную «Историю жи-

вотных», в которой, следуя классификации Аристотеля, описывает

17

животных. Заслугой Геснера было то, что в свою классификацию он включил описание среды обитания животных. Геснер основал в Цюрихе ботанический сади первый естественно-исторический музей.

Первыесистематики-ботаникиА. Цезальпин (1509—1603), Дж. Рей (1623—1705), Ж. Турнефор (1656—1708) в своихработах указывали на

зависимостьрастенийотусловий среды иместпроизрастания.
		Английский		биолог		Джон
					Г
	Рей (рис. 1.1.4), предшественник
	К. Линнея, в 1670 г. предложил
	первую		естественную системуУ
	растений, ввел п едставление об
			а
	однодольных и двудольных рас-
			Б
	тениях,		кл ссифицировалр			жи-
	вотных по зуб м, копытам и
	пальцам лап и впервые исполь-
	зовал категории вида и рода в
	смысле, близком к современным
ми
	поз ц ям в систематике.
		йИзвестный английский хи-
на развитие ж во ныхБойль.		к Р. Бойль (1627—1691) по-
	выяснил, что наибольшей стой-
	ставил		первый	экологический
костью к вакуумуобладают водные, земноводные и животные с
	эксперимент по влиянию низко-
Рисунок 1.1.4 — Дж. Рей р
	гоатмосферногодавления
непостоянной температурой тела. Он объяснил этот феномен
о
их образ м жини.
Г лландецзАнтони ван Левенгук (1632—1723), который изо-
брел
микр ск п, был первым среди ученых заинтересовавшихся
изуч ни м трофических взаимодействий и их значением в процес-
сахпр гуляции численности организмов.
Французский энтомолог РенеРеомюр (1683—1757) в своем шести-
атомном труде«Мемуары по естественной истории насекомых» публи-
кует огромное количество сведений об условиях жизни насекомых, их
Робщественномустройстве, сезонныхявлениях, паразитизмеит. д.

Вопросам влиянию климата на животных уделял внимание в своих исследованиях известный французский ученый Жорж Лек-

лерк Бюффон (1707—1788) (рис. 1.1.5). В своем фундаментальном

18

44-томном труде «Естественная история» он высказывал идеи о

единстве растительного и животного мира, а также идеи об изменяемости видов под влиянием условий среды.

Накопленный материал позволил ученым сделать огромный шаг вперед в создании системы биологических знаний, используя, в том числе и экологический подход, задолго до возникновения экологии. В первой половинеXVIII в. шведский ученый Карл Линней (рис. 1.1.6) ввел бинарную (двойную) номенклатуру в биологию и создал таксоно-

мическую систему животных и растений. Линнея заслужено считают
	У
реформатором биологии. Помимо бинарной номенклату ы он аз або-
тал терминологию, введя в систематику более 1 000 те миновГдля раз-
ных органов растений и их частей. Линней много путешествовал по
разным странам. Он открыл и описал более 1 500 видов рстений, вы-
явил целебныеи ядовитыесвойства многих растений. Линней внесзна-
	а
чительный вклади в зоологию. Он установил и назвал более300 родов
животных. В своих знаменитых работах «Виды растений» «Система
	Б
природы» Карл Линней предпринял попытку распределить растения и
животные по классам, родам и видам.	составлении кратких и точ-
ных описаний животных и растений, велйк шведский ученый уделял

значительноевниманиеихэкологическим особенностям.
								При
							р
						о
					т
				и
			з
		о
	п
е
Р
Рисунок 1.1.5 —Ж. Бюффон								Рисунок 1.1.6.— К. Линней

19

Особенно

большой

интерес с

экологической точки зрения пред-

ставляют такие работы ученого, как

«Экономия природы» и «Общест-

венное устройство природы». Под

«экономией» Линней понимал вза-

имные отношения всех естествен-

ных тел. Он сравнивал природу с

человеческой

общиной,

живущей

У

по определенным законам. В этих

работах

сделана

сформу-

лировать общие з коны

Г

жизнедея-

Рисунок 1.1.7 — П. С. Паллас

р

тельности орг низмов, основанные

на связи с внешними условиями.

попытка

Важныенаучныесведения, оказавшиевпоследствиивлияниенаразви-

тие экологии, были получены в экспедициях рядом российских ученых во

Б

второйполовинеXVIII — началеXIX вв. СрединихнадоотметитьСтепана

Петровича Крашенинникова (1713—1755), автора «Описания земли Кам-

й

чатки», Ивана Ивановича Лепех на (1740—1802), автора четырехтомных

«Дневных

записок путешествия

доктора

Академии наук адъюнкта

и

ИванаЛепехинапоразнымп винциямРоссийскогогосударства».

Петр Симон Паллас (1741—1811)р

(рис. 1.1.7), российский ес еств испы-

о

татель и путешес венн к, известный

своими исследовантями в области

зоологии,

, географии, геоло-

гии,

ки

капи-

пале нт л гии, написал

з

тальный труд «Описание животных

российско-азиатских», в

котором

ботан

внимание уделял экологиче-

скимпособенностямразныхвидов.

М. В. Ломоносов (1711—1765)

большое

(рис. 1.1.8) в своих работах также рас-

сматривал влияниесреды на организм.

Р

останкам вымерших

животных

По

(моллюсков и насекомых) Ломоносов

пытался выяснить экологические усло-

вияихсуществованиявпрошлом.

Рисунок 1.1.8 — М. В. Ломоносов

20