экология классифицируется по объектам исследования:

• растений

• позвоночных

• микроорганизмов

• человека

Основные задачи экологии

1. Исследование закономерностей организации жизни в природных системах, в том числе при антропогенном воздействии на эти системы.

2. Создание научной основы рациональной эксплуатации биологических ресурсов, прогнозирование изменения природы в результате деятельности человека, управление процессами, протекающими в биосфере.

3. Регуляция численности популяций.

4. Экологическое определение загрязнения природных сред.

5. Восстановление нарушенных природных систем.

6. Сохранение эталонных участков биосферы

На схеме 1 представлена иерархия экологических уровней. Областью изучения науки – экология являются все уровни расположенные уровня организмов: популяции, экосистемы, биосфера.

Область изучения экологии

(надорганизменные системы)

БИОСФЕРА

ЭКОСИСТЕМА

ПОПУЛЯЦИЯ

ОРГАНИЗМ

ОРГАНЫ

ТКАНИ

КЛЕТКИ

ГЕНЫ

Схема 1. Иерархия экологических уровней (расположение ступенчатым рядом):

Экология изучает главным образом те системы, которые расположены в правой части спектра, то есть выше уровня организма.

Принцип эмерджентности.

Как можно видеть из схемы1, биосистемы организованны иерархически. Деление иерархии на ступени условно, так как каждый уровень взаимосвязан с соседними уровнями. Например, гены не могут функционировать в природе вне клетки, клетки вне органов, органы – вне организма и т.д. Самое важное следствие иерархической организации живой природы состоит в том, что по мере объединения подсистем в более крупные единицы у новых систем возникают уникальные свойства, которых не было на предыдущем уровне. В экологии эти качественно новые свойства называют эмерджентными (emergent – неожиданно появляющийся).

Суть принципа эмерджентности состоит в том, что биологические системы обладают свойствами, которые нельзя свести к сумме свойств составляющих их подсистем.

Эмерджентные свойства возникают в результате взаимодействия компонентов экосистемы, свойства которых не изменяются, а интегрируются, обуславливая появление новых уникального целого. Пример можно привести из химии: водород и кислород, соединяясь в определённом соотношении, образуют воду – жидкость, свойства которой нельзя предсказать, исходя из свойств исходных газов.

Поэтому для решения экологических проблем важно изучать как свойства компонентов, так и целой системы.

Основные понятия экологии.

Вид – совокупность особей, обладающих общими морфофизиологическими признаками, занимающих свою область обитания, способных в природных условиях скрещиваться друг с другом.

Популяция – совокупность особей одного вида, объединённых общими условиями существования.

Популяция характеризуется рядом признаков:

плотность, рождаемость, смертность, возрастная структура, распределение в пространстве, кривая роста и т.п.

Количественно популяция может быть оценена числом особей, пpиходящихся на аpеал (площадь ее pаспpостpанения). Так обычно оцениваются популяции животных, в частности - пpомысловых. Дpугим паpаметpом является плотность популяции, котоpая может быть, в зависимости от целей, опpеделена количеством особей или биомассой (или эквивалентной ей энеpгией) данного вида на единицу площади

Её обычно измеряют и выражают числом особей или биомассой популяции на единицу площади или объёма (500 деревьев на 1 га или 200 кг рыбы на 1 га поверхности водоёма).

Плотность популяции, являясь важнейшей ее хаpактеpистикой, не дает исчеpпывающего пpедставления о благополучии популяции, динамики и тенденции ее pазвития. Эти данные могут быть получены из анализа динамики численности популяции, т.е. изучения pождаемости, смеpтности и возpастной структуры.

Рождаемость – способность популяции к увеличению численности.

Смертность – гибель особей в популяции.

Для исследования возpастных стpуктуp популяций используют гpафические пpиемы, напpимеp возpастные пиpамиды популяции, шиpоко используемые в демогpафических исследованиях (рис.2). Возрастной состав популяции – соотношение разных возрастных групп. В быстрорастущих популяциях значительную долю составляют молодые особи, в популяциях, находящихся в стабильном состоянии, возрастное распределение равномерно, а в отмирающих содержится большая доля старых особей.

.

Рис.2. Возрастные пирамиды популяции. А - массовое размножение, В - стабильная популяция, С - сокращающаяся популяция

Исследования численности популяций и опpеделяющих ее фактоpов позволяет оценить последние и в отдельных случаях обеспечить ее биологическое pегулиpование.

Несколько популяций образуют сообщества – биоценозы.

Биоценоз – совокупность популяций, которая функционирует в определённом пространстве абиотической среды – биотопе. Биоценоз и биотоп функционируют как единое целое.

Экосистема – совокупность совместно обитающих разных видов организмов и условий их существования, находящихся в закономерной связи друг с другом.

Биосфера – (bios – жизнь, spharia – шар) – это сумма экосистем, включающая все живые организмы, взаимосвязанные с физической средой Земли. Оболочка Земли, в которой развивается жизнь разнообразных организмов, населяющих поверхность суши, почву, нижние слои атмосферы, гидросферу. В своей основе биосфера представляет собой результат взаимодействия живой и неживой материи.

Впервые этот термин ввёл в 1875 году австрийский учёный Э. Зюсс.

Но впервые обратил внимание на огромную роль живого вещества в жизни нашей планеты и вложил в это понятие более глубокий смысл выдающийся русский учёный Вернадский. Он является основоположником современных представлений о биосфере.

Биосферу Вернадский рассматривал как своеобразную оболочку Земли, развитие которой в значительной мере определяется деятельностью живых организмов.

Современная биосфера начала формироваться около несколько млрд. лет назад, когда в океанах возникли морские организмы, которые были способны использовать солнечную энергию в синтезируемых ими органических веществах и при этом расщеплять молекулу воды с выделением свободного кислорода. Молекулярный кислород накапливался в течение сотен миллионов лет, что привело к возникновению атмосферы и в ней слоя озона. Обеспечивающего защиту живых организмов от разрушительного ультрафиолетового излучения Солнца. Заселение суши началось, вероятно, 400 млн. лет назад.

Органическая жизнь сосредоточена в тропосфере, гидросфере, а также литосфере. Верхней границей биосферы является озоновый слой (20-30 км от земной поверхности), а её нижняя граница не опускается в литосферу ниже 2-3 км. К биосфере также относится человеческое общество с его производством.

Если характеризовать биосферу по количеству вещества живых организмов, выраженному в тоннах сухой массы, то окажется, что на континентах преобладает биомасса зелёных растений, а в океанах – животных.