Раздел 1. Предмет и задачи экологии

Понятие «природа» определяется как окружающий нас материально-энергетический и информационный мир Вселенной, совокупность условий существования человеческого общества. Отсюда следует, что к природе относятся все живые организмы, обитающие на Земле и все неживые компоненты окружающей среды.

Что такое экология?

Экология – наука, изучающая закономерности существования, формирования и функционирования биологических систем от простейших организмов до биосферы и их взаимодействия с окружающей средой.

1. Краткая история экологии, как науки

Слово «экология» в переводе с греческого означает («oikos» - дом, жилище и logos – наука) в дословном переводе означает «домашнее хозяйство». Заметим, что древние греки под термином «oikos» (экос) понимали любое место пребывания человека на местности, более точно родину. Термин «экология» был введен в науку немецким биологом Эрнстом Геккелем в 1866 году.

Появившись на планете, человек на всех стадиях развития влиял на среду обитания. Вначале локально, создавая первые города и развивая хозяйственную деятельность, а затем глобально за счет демографического взрыва и технической революции. В настоящее время деятельность человечества сравнима с природными явлениями, что чревато в лучшем случае экологическому кризису, в худшем – экологической катастрофе.

Первые представления о биосфере как области жизни и оболочке Земли даны французским ученым Ж.-Б. Ламарком (1744 -1829). Определение биосферы и само ее название были предложены в 1875 г. австрийским геологом Э. Зюссом. В России заслуга в формировании основных положений экологии и экологического мировоззрения в первую очередь принадлежит проф. Московского университета Карлу Францевичу Рулье (1814 - 1858) и академику Владимиру Ивановичу Вернадскому (1863–1945). В 1935 г. английский биолог Артур Джорж Тенсли ввел основное понятие экологии – экосистема. В 1942 г. академик В.Н.Сукачев предложил понятие «биогеоценоз» и заложил основы биогеоценологии. Известный американский ученый Ю. Одум в 1953 г. написал один из лучших современных учебников по экологии. А наш современник, русский ученый Н.Ф. Реймерс систематизировал в 1994 г. понятия современной «большой экологии».

Современная экология является фундаментальной комплексной наукой, которая подразделяется на:

- общую экологию (теоретическая экология, математическая экология, моделирование экологических систем и процессов, экспериментальная экология);

- биоэкологию (экология организмов, экология естественных биосистем, эволюционная экология, учение о биосфере);

- геоэкологию (экология геосфер и частей природной среды обитания организмов, экология природных зон и биомов, климатология, экология регионов, стран, континентов);

- экологию человека (биоэкология человека, социальная экология – личности, семьи, социальных групп и др., экология человечества);

- прикладную экологию (инженерная, сельскохозяйственная, промысловая, коммунальная, медицинская экология, экологическая экономика природопользования)

- экологию права и др.

В настоящее время экологию часто понимают в узком смысле как комплексную науку об охране и рациональном использовании природы.

Дадим основные понятия, используемые в экологии.

Популяция – совокупность особей одного вида, находящихся во взаимодействии между собой и населяющих общую территорию (популяции различных птиц, рыб, животных).

Сообщество – совокупность взаимосвязанных особей, взаимосвязанных видов в пределах какого-либо пространства. Сообщество может состоять из продуцентов, консументов и редуцентов.

Продуценты – производители органического (живого) вещества в любой экосистеме, например, растения.

Консументы – потребители органического вещества живых организмов. К ним относятся:

- растительноядные животные (фитофаги) - лошадь, овца и др.;

- плотоядные животные (зоофаги) - волк, лисица и др.;

- паразиты (живущие за счет веществ организма хозяина) – апесторхи и др.;

- симбиотрофы (бактерии, грибы, простейшие), питающиеся соками и выделениями организма хозяина.

Детритофаги – организмы, питающиеся остатками растений и животных (мертвыми органическими веществами). К этим организмам относятся гнилостные бактерии, личинки насекомых, грибы, черви. Они участвуют в образовании почвы, донных отложений водоема и др.

Редуценты - это бактерии и низшие грибы. Они завершают деструктивную работу консументов и детритофагов, доводя разложения органики до полной минерализации, возвращая в среду экосистемы неорганические вещества.

Автотроиды – организмы, образующие органическое вещество своего тела из неорганических веществ (углекислый газ (СО₂) и вода (Н₂О)) в процессах «фотосинтеза» (растения) и «хемосинтеза» (бактерии). В первом случае источником служит солнечная энергия, во втором, энергия окисления водорода, серы, сероводорода, аммиака и железа.

Организмы, которые потребляют это, уже готовое, органическое вещество и другие продукты их жизнедеятельности, называются гетеротрофы.

Адаптация - эволюционно возникшее приспособление организмов к условиям среды, выражающееся в изменении их внешних и внутренних особенностей (биол.); совокупность реакций экосистемы, поддерживающих её функциональную устойчивость при изменении условий среды.

Экосистема – это система, состоящая из живых и неживых элементов природной среды, между которыми происходит обмен веществом, энергией и информацией (по А.Тенсли). По-другому, – это любое сообщество любых существ вместе с их средой обитания, функционирующее как единое целое.

Биосфера – это глобальная экосистема, поддерживающая планетарный круговорот веществ. По-другому, это та область Земли, которая охвачена влиянием живого вещества.

Биоценоз – совокупность растений, животных и микроорганизмов, населяющих участок среды обитания с относительно однородными условиями жизни.

Биота – совокупность живых организмов, объединенных общей областью распространения. В отличие от биоценоза между организмами биоты может не быть экологических взаимосвязей.

Биотоп – относительно однородное по абиотическим факторам среды (воздух, вода, почва) пространство, занятое биоценозом. Это место обитания биоценоза.

Биогеоценоз – элемент биосферы, где на известном протяжении биоценоз и отвечающий ему биотоп (части атмосферы, литосферы и гидросферы) остаются однородными и тесно связанными между собой в единый комплекс.

Биогеоценоз является элементарной экологической системой, включающей две составляющие:

• абиотическую (литосферу, гидросферу, атмосферу),

• биотическую (фитоценоз - растения, зооценоз - животные, микробоценоз - микроорганизмы).

Абиотические факторы в экосистемах - факторы, включающие радиацию (космическая, солнечная) с её вековой, годовой и суточной цикличностью; зональные, высотные и глубинные факторы распределения тепла и света с градиентами и закономерностями циркуляции воздушных масс; факторы литосферы с её рельефом, различным минеральным составом и гранулометрией, тепло- и влагоёмкостыо; факторы гидросферы с градиентами её состава, закономерностями водо-и газообмена.

Окружающая среда – это природная и техногенная среды окружающие человека.

Антропогенные факторы - влияние деятельности человека на окружающую среду; изменение состава и режима атмосферы, рек, океанов, а также почв при загрязнении продуктами технологии и радиоактивными веществами; нарушение состава и структуры экосистем.

Природная среда включает 4 основные макросистемы (геосферы): атмосферу, гидросферу, литосферу и биосферу.

Атмосфера – это газовая оболочка Земли, которая включает газы вблизи земной поверхности, растворенные в воде и находящиеся в почве.

Гидросфера – это водная оболочка Земли, которая включает океаны, моря, реки, озера, болота, ледники и подземные воды.

Литосфера – это твердая оболочка Земли, которая включает земную кору вместе с почвенным слоем, подкорковую часть верхней мантии и подстилающую часть астеносферы.

Техногенная среда включает города, промышленные зоны, инженерные сети и коммуникации, транспортные системы и вообще любые искусственные сооружения.