Экология: основные понятия. Что изучает экология

1.Природные условия жизни организмов

Климат и природные ресурсы определяют структуру, количественный и качественный состав биологических сообществ. К природным ресурсам относятся земля, вода, растения, животные, полезные ископаемые и многое другое. Природные катастрофы нарушают сформировавшееся течение жизни. Иногда жизнь начинает развиваться в другом направлении. К природным катастрофам относятся землетрясения, извержения вулканов, наводнения, ураганы, оползни и обвалы.

2.Взаимоотношения живых организмов и их сообществ между собой и со средой обитания

В природе устанавливается равновесие между различными видами живых организмов, например, между травоядными животными и растениями, хищниками и травоядными.

3.Изменения условий жизни под влиянием антропогенных факторов

Человек вырубает леса, распахивает землю, возводит плотины на реках, строит заводы... Подобная деятельность резко изменяет природные условия жизни и загрязняет окружающую среду. Это пагубно отражается на всех живых организмах, в том числе и на человеке.

I. Экологические факторы

1. Условия и ресурсы среды

Ресурсы среды - природные объекты и явления, используемые для прямого и непрямого потребления

Фотосинтез - процесс превращения зелеными растениями, водорослями и и некоторыми бактериями лучистой энергии Солнца в энергию химических связей органического вещества.

Закон экологического оптимума В.Шелфорда: ограничивающий фактор процветания организма может быть как минимумом, так и максимумом экологического фактора, диапазон между которыми определяет пределы толерантности 4 организма к данному фактору.

Толерантность - способность организма выносить отклонения экологических факторов среды от оптимальных для него значений. Организмы с широким диапазоном толерантности обозначаются приставкой "эври-" , а с узким диапазоном - приставкой "стено-" ,например:

Стенобионт - организм, требующий строго определенных условий среды. Пример: форель не может переносить большие колебания температур.

Эврибионт - организм, способный жить в различных, порой резко отличающихся друг от друга условиях среды. Пример: волк живет во всех географических зонах.

Условия и ресурсы 1 среды - взаимосвязанные понятия. Они характеризуют среду обитания организмов. Условия среды обычно определяют как экологические факторы, оказывающие влияние (положительное или отрицательное) на существование и географическое распространение живых существ. Экологические факторы очень многообразны как по своей природе, так и по воздействию на живые организмы. Условно все факторы среды подразделяются на три основные группы.

Как самостоятельная наука экология сформировалась в XX столетии, хотя факты, составляющие ее содержание, привлекали внимание человека с давних времен. В современном виде экология охватывает чрезвычайно широкий круг вопросов и тесно переплетается с целым рядом смежных наук: биологией, геологией, физикой, химией, генетикой и др.

Экология - это наука об отношениях растительных и животных организмов или их сообществ между собой и с окружающей средой. Термин «экология», образованный из двух греческих слов: ойкос - дом, жилище, родина и логос - наука, был предложен немецким биологом Э. Геккелем в 1869 г. и обозначает буквально «изучение собственного дома», или «наука о местообитании».

Экология тесно связана с другими биологическими науками - зоологией и ботаникой. В период становления этих наук основное внимание исследователей было сосредоточено на систематике и строении живых организмов. Но уже в первых сочинениях по флоре описание каждого вида растения стало сопровождаться указанием мест его произрастания. В ходе исследований фауны ученые также пришли к выводу, что образ жизни животного и среда его обитания взаимосвязаны. Очевидно то, что большинство сведений из этих областей одновременно является предметом изучения экологии.

Огромное значение экологии было осознано обществом совсем недавно - когда ввиду постоянно усиливающегося антропогенного воздействия на природную среду со всей очевидностью возникла проблема сохранения жизни на нашей планете, сохранения человеческой цивилизации.

Нельзя бездумно относиться к природе, безжалостно ее эксплуатировать! Человеческое общество может жить и развиваться, только находясь в гармонии с природой. Для этого необходимо знать, как устроена и функционирует природа, как она реагирует на вмешательство человека.

Экология изучает организацию жизни на трех уровнях. Первый уровень охватывает отдельные растения и животных - особи. Любая особь находится под влиянием различных условий окружающей среды, испытывает на себе их воздействие. Одними из главных воздействующих на организм условий являются климатические - температура, влажность, освещенность и др. Кроме того, в существовании наземных животных, особенно обитателей почвы, и в жизни растений важную роль играют физические и химические свойства почвы. Для водных организмов особое значение имеют физические и химические свойства воды как среды обитания.

Раздел экологии, в рамках которого исследуется взаимодействие отдельного организма со средой обитания (образ жизни, поведение, взаимодействие с отдельными элементами окружающей среды и др.), носит название аутэкологии (от греческого аутос - сам).

В реальной жизни, однако, ни один организм не существует вне связи с другими ему подобными организмами, то есть особями того же вида. Как правило, организмы существуют в виде особых группировок - популяций (от латинского популус - народ, население). Взаимодействие организмов в популяции приводит к тому, что у нее появляются собственные свойства, отличные от свойств отдельных особей. Под влиянием многих внешних условий (параметров окружающей среды, качества и количества пищи и др.) популяции меняют численность во времени и пространстве, приобретают свойства накапливать и расходовать вещество и энергию, им свойственны более сложные реакции на изменения среды, чем соответствующие реакции индивидуума.

Раздел экологии, изучающий взаимоотношения между организмом и средой обитания на уровне популяций, носит название демэкологии , или популяционной экологии .

Но и популяция изолированно существовать не может, поскольку нуждается в энергии, веществе, пространстве и других жизненных ресурсах. Поэтому популяция обязательно вступает во взаимоотношения с другими популяциями: популяция хищного животного черпает энергию от популяции травоядного, популяции могут бороться за пространство, пищу и т.п. Однако они могут и помогать друг другу: почвенные животные, перерабатывая мертвое растительное вещество, увеличивают плодородие почвы, насекомые участвуют в опылении растений, некоторые растительноядные животные обеспечивают перенос семян растений, способствуя их размножению. Таким образом, популяции не могут существовать друг без друга. Стабильность природной системы во времени поддерживается посредством взаимодействия между всеми ее живыми и неживыми составляющими.

В природе совместно обитающие популяции различных организмов всегда образуют определенное единство, называемое сообществом , или биоценозом (от греческого биос - жизнь и ценоз - общее). Занимаемое сообществом природное жизненное пространство принято именовать биотопом (от греческого биос - жизнь и топос - место). Сообщество - это довольно устойчивое биологическое образование, поскольку оно обладает способностью к самоподдерживанию своих природных свойств и видового состава. Устойчивость сообщества определяется не только устойчивостью входящих в него популяций, но и особенностями взаимодействия между ними.

Комплексное изучение сообществ является предметом еще более сложного раздела экологии – синэкологии (от греческого син - вместе), или экологии сообществ.

Экология (от греч. ойкос - дом и логос — учение) — наука о законах взаимодействия живых организмов со средой их обитания.

Основателем экологии считается немецкий биолог Э. Геккель (1834- 1919 гг.), который впервые в 1866 г. употребил термин «экология». Он писал: «Под экологией мы подразумеваем общую науку об отношении организма и окружающей среды, куда мы относим все "условия существования" в широком смысле этого слова. Они частично являются органической частично неорганической природы».

Первоначально этой наукой была биология, изучающая популяции животных и растений в среде их обитания.

Экология изучает системы уровня выше отдельного организма. Основными объектами ее изучения являются:

• популяция - группа организмов, относящихся к одному или сходным видам и занимающих определенную территорию;
• , включающая биотическое сообщество (совокупность популяций на рассматриваемой территории) и среду обитания;
• - область распространения жизни на Земле.

К настоящему времени экология вышла за рамки собственно биологии и превратилась в междисциплинарную науку, изучающую сложнейшие проблемы взаимодействия человека с окружающей средой. Экология прошла сложный и длительный путь к осознанию проблемы «человек — природа», опираясь на исследования в системе «организм — среда».

Взаимодействие Человека с Природой имеет свою специфику. Человек наделен разумом, и это дает ему возможность осознать свое место в природе и предназначение на Земле. С начала развития цивилизации Человек задумывался о своей роли в природе. Являясь, безусловно, частью природы, человек создал особую среду обитания, которая называется человеческой цивилизацией. По мере развития она все больше вступала в противоречие с природой. Сейчас человечество уже подошло к осознанию того, что дальнейшая эксплуатация природы может угрожать его собственному существованию.

Актуальность этой проблемы, вызванной обострением экологической обстановки в масштабах всей планеты, привела к «экологизации» — к необходимости учета законов и требований экологии — во всех науках и во всей человеческой деятельности.

Экологией в настоящее время принято называть науку о «собственном доме» человека — биосфере, ее особенностях, взаимодействии и взаимосвязи с человеком, а человека — со всем человеческим обществом.

Экология является не только интегрированной дисциплиной, где оказываются связанными физические и биологические явления, она образует своеобразный мост между естественными и общественными науками. Она не относится к числу дисциплин с линейной структурой, т.е. развивается не по вертикали — от простого к сложному, — она развивается по горизонтали, охватывая все более широкий круг вопросов из различных дисциплин.

Ни одна отдельная наука не способна решить все задачи, связанные с совершенствованием взаимодействия между обществом и природой, поскольку это взаимодействие имеет социальные, экономические, технологические, географические и другие аспекты. Решать эти задачи может лишь интегрированная (обобщающая) наука, какой и является современная экология.

Таким образом, из несамостоятельной дисциплины в рамках биологии экология превратилась в комплексную междисциплинарную науку - современную экологию — с ярко выраженной мировоззренческой составляющей. Современная экология вышла за пределы не только биологии, но и в целом. Идеи и принципы современной экологии имеют мировоззренческий характер, поэтому экология связана не только с науками о человеке и культуре, но и с философией. Столь серьезные изменения позволяют заключить, что, несмотря на более чем столетнюю историю экологии, современная экология — наука динамичная.

Цели и задачи современной экологии

Одной из главных целей современной экологии как науки является изучение основных закономерностей и развитие теории рационального взаимодействия в системе «человек — общество — природа», рассматривая человеческое общество как неотъемлемую часть биосферы.

Главнейшая цель современной экологии на данном этапе развития человеческого общества — вывести Человечество из глобального экологического кризиса на путь устойчивого развития, при котором будет достигнуто удовлетворение жизненных потребностей нынешнего поколения без лишения такой возможности будущих поколении.

Для достижения этих целей экологической науке предстоит решить ряд разнообразных и сложных задач, в том числе:

• разработать теории и методы оценивания устойчивости экологических систем на всех уровнях;
• исследовать механизмы регуляции численности популяций и биотического разнообразия, роли биоты (флоры и фауны) как регулятора устойчивости биосферы;
• изучить и создать прогнозы изменений биосферы под влиянием естественных и антропогенных факторов;
• оценивать состояния и динамики природных ресурсов и экологических последствий их потребления;
• разрабатывать методы управления качеством окружающей среды;
• формировать понимание проблем биосферы и экологическую культуру общества.

Окружающая нас живая среда не является беспорядочным и случайным сочетанием живых существ. Она представляет собой устойчивую и организованную систему, сложившуюся в процессе эволюции органического мира. Любые системы поддаются моделированию, т.е. можно предсказать, как та или иная система отреагирует на внешнее воздействие. Системный подход — основа изучения проблем экологии.

Структура современной экологии

В настоящее время экология разделилась на ряд научных отраслей и дисциплин , подчас далеких от первоначального понимания экологии как биологической науки об отношениях живых организмов с окружающей средой. Однако в основе всех современных направлений экологии лежат фундаментальные идеи биоэкологии , которая сегодня представляет собой совокупность различных научных направлений. Так, например, выделяют аутэкологию, исследующую индивидуальные связи отдельного организма со средой; популяционную экологию , занимающуюся отношениями между организмами, которые относятся к одному виду и живут на одной территории; синэкологию , комплексно изучающую группы, сообщества организмов и их взаимосвязи в природных системах (экосистемах).

Современная экология представляет собой комплекс научных дисциплин. Базовой является общая экология , изучающая основные закономерности взаимоотношений организмов и условий среды. Теоретическая экология исследует общие закономерности организации жизни, в том числе в связи с антропогенным воздействием на природные системы.

Прикладная экология изучает механизмы разрушения биосферы человеком и способы предотвращения этого процесса, а также разрабатывает принципы рационального использования природных ресурсов. Прикладная экология базируется на системе законов правил и принципов теоретической экологии. Из прикладной экологии выделяются следующие научные направления.

Экология биосферы , изучающая глобальные изменения, происходящие на нашей планете в результате воздействия хозяйственной деятельности человека на природные явления.

Промышленная экология , изучающая влияние выбросов предприятий на окружающую среду и возможности уменьшения этого влияния путем совершенствования технологий и очистных сооружений.

Сельскохозяйственная экология , изучающая способы получения сельскохозяйственной продукции без истощения ресурсов почвы при сохранении окружающей среды.

Медицинская экология, изучающая болезни человека, связанные с загрязнением окружающей среды.

Геоэкология , изучающая строение и механизмы функционирования биосферы, связь и взаимосвязь биосферных и геологических процессов, роль живого вещества в энергетике и эволюции биосферы, участие геологических факторов в возникновении и эволюции жизни на Земле.

Математическая экология моделирует экологические процессы, т.е. изменения в природе, которые могут произойти при изменении экологических условий.

Экономическая экология разрабатывает экономические механизмы рационального природопользования и охраны окружающей среды.

Юридическая экология разрабатывает систему законов, направленных на защиту природы.

Инженерная экология - сравнительно новое направление экологической науки, изучает взаимодействия техники и природы, закономерности формирования региональных и локальных природно- технических систем и способы управления ими в целях защиты природной среды и обеспечения экологической безопасности. Она обеспечивает соответствие техники и технологии промышленных объектов экологическим требованиям

Социальная экология возникла совсем недавно. Лишь в 1986 г. во Львове состоялась первая конференция, посвященная проблемам этой науки. Наука о «доме», или месте обитании социума (человека, общества), изучает планету Земля, а также космос — как жизненную среду социума.

Экология человека - часть социальной экологии, рассматривающая взаимодействие человека как биосоциального существа с окружающим миром.

- одно из новых самостоятельных ответвлений экологии человека - наука о качестве жизни и здоровье.

Синтетическая эволюционная экология — новая научная дисциплина, включающая частные направления экологии — общую, био-, гео- и социальную.

Краткий исторический путь развития экологии как науки

В истории развития экологии как науки можно выделить три основных этапа. Первый этап - зарождение и становление экологии как науки (до 1960-х годов), когда накапливались данные о взаимосвязи живых организмов со средой их обитания, были сделаны первые научные обобщения. В этот же период французский биолог Ламарк и английский священник Мальтус впервые предупреждают человечество о возможных негативных последствиях воздействия человека на природу.

Второй этап - оформление экологии в самостоятельную отрасль знаний (после 1960-х до 1950-х годов). Начало этапа ознаменовалось выходом в свет работ русских ученых К.Ф. Рулье, Н.А. Северцева, В.В. Докучаева, впервые обосновавших ряд принципов и понятий экологии. После исследований Ч. Дарвина в области эволюции органического мира немецкий зоолог Э. Геккель первый понял, что Дарвин называл «борьбой за существование», представляет собой самостоятельную область биологии, и назвал ее экологией (1866 г.).

Как самостоятельная наука экология окончательно оформилась в начале XX столетия. В этот период американский ученый Ч. Адаме создал первую сводку по экологии, публикуются и другие важные обобщения. Крупнейший русский ученый XX в. В.И. Вернадский создает фундаментальное учение о биосфере.

В 1930-1940-е годы сначала английский ботаник А. Тенсли (1935 г.) выдвинул понятие «экосистема» , а несколько позжеВ. Я. Сукачев (1940 г.) обосновал близкое ему представление о биогеоценозе.

Третий этап (1950-е годы — до настоящего времени) — превращение экологии в комплексную науку, включающую в себя науки об охране окружающей человека среды. Одновременно с развитием теоретических основ экологии решались и прикладные вопросы, связанные с экологией.

В нашей стране в 1960-1980-е годы практически ежегодно правительство принимало постановления об усилении охраны природы; были изданы земельный, водный, лесной и иные кодексы. Однако, как показала практика их применения, они не дали требуемых результатов.

Сегодня Россия переживает экологический кризис: около 15% территории фактически являются зонами экологического бедствия; 85% населения дышат воздухом, загрязненным существенно выше ПДК. Растет число «экологически обусловленных» заболеваний. Наблюдается деградация и сокращение природных ресурсов.

Аналогичное положение сложилось и в других странах мира. Вопрос о том, что произойдет с человечеством в случае деградации природных экологических систем и утраты биосферой способности поддерживать биохимические циклы, становится одним из наиболее актуальных.

Часто наука идет вразрез с религией и "бытовым" знанием. Наука предлагает человеку действительно хорошо разобраться в изучаемом явлении и получить качественные и проверенные данные. Поговорим немного о науке экологии.

Предмет изучения экологии

Что изучает экология? Экология - это особый раздел общей биологии. Она изучает взаимодействие живых организмов, их приспособление к жизни друг с другом. Также в экологии изучается характер связи и зависимости живых существ от условий их существования.

Известно, что в ходе эволюции самые приспособленные виды выживают с помощью того, что умеют адаптировать себя к условиям окружающей среды. Этот закон выживания касается абсолютно всех живых организмов без исключения. Теорию естественного отбора создал и разработал Чарльз Дарвин.

Виды науки экологии

Экология охватывает большой круг вопросов. Прежде всего, изучению подвергаются факторы среды и комплексы этих факторов. Дается ответ на вопрос о том, каким образом какие-то элементы среды могут влиять на жизнь вида и к каким приемам адаптации они приводят. В качестве основных факторов выделяют такие, как физико-химический (температура, свет, влажность, осадки, ветер, почва и т. д.), биотический фактор (влияние организмов и видов друг на друга), антропогенный (влияние человеческой деятельности на жизнь природы). Вот что изучает экология.

Второй блок науки экологии занимается изучением популяций растений и животных. Популяции определяют как некую группировку особей одного вида, которые живут на одной территории и используют ее ресурсы. Также особи обладают одним органическим строением и биологическими свойствами.

И третий раздел экологии называют биоценология. Этот раздел занимает очень важное место в экологии. Он занимается изучением целых растительных и животных сообществ. Эти большие образования состоят из популяций разных видов.

Жизнь и внешний облик любого животного определяют условия пребывания, в которых животное оказывается. Все разнообразие форм жизни на Земле сформировалось благодаря разным местам обитания. Скажем, крот не нуждается в хорошем зрении, так как он живет под землей. Ему, скорее, лучше подойдут хорошие обонятельные способности. А вот обитателям неба, например, орлам, просто необходим острый глаз, способный видеть жертву с расстояния в несколько километров. Таким образом, в небе нужны крылья, ну а под землей - гладкая шерсть, которая может легко скользить в почве. Вот что изучает экология.

Деятельность экологов

Ну а чем занимаются сами ученые-экологи? Основная площадка их деятельности - это сама природа. Экологи выбираются в экспедиции, где исследуют все интересующие их факторы. Они изучают жизнь растений и животных в различных условиях, плотность и характер заселения видами разных территорий, пытаются выделить закономерности влияния факторов среды на животных и растения, проводят количественные расчеты, детально изучают популяции и большие сообщества. Несомненно, им есть чем заняться. Обычно экспедиции могут достигать нескольких месяцев по времени проведения. Но зачастую, и этого очень мало, чтобы успеть изучить все, что нужно.

Техническое оснащение экологов поразит фантазию даже самых ярых поклонников шпионских и детективных фильмов. На их вооружении находятся самолеты, вертолеты, автомобили повышенной проходимости, различные высокоточные приборы замера синтеза растений, термометры, действующие на расстоянии, эхолокаторы, радиотрекеры, приборы ночного видения и многое-многое другое. Вот что изучает экология.

Наука экология занимает важнейшее место в системе всех естественно научных направлений знания. Данные, которые получены экологами, могут использоваться в целях повышения качества жизни нашей планеты в целом. Таким образом, экология позволяет понять нашу планету, законы ее природы и роль влияния человека на Землю. Насколько мы портим или, наоборот, улучшаем жизнь нашей родной планеты? Вот на какой вопрос может ответить экология.

Слово «экология» сегодня очень часто встречается на страницах газет и интернет-изданий, звучит в телепередачах и по радио.


Несложно догадаться, что оно имеет какое-то отношение к природе. Но все ли точно знают его значение и понимают, что изучает экология и для чего она вообще нужна?

Термин «экология» впервые появился в научной среде в 1866 году. Тогда этим словом было предложено называть отрасль науки, которая изучает существование различных сообществ живых существ, взаимодействующих между собой и с окружающей их естественной средой.

Уже тогда было замечено, что с изменением внешних условий изменяется и система сосуществования живых организмов разных видов: для одних условия становятся более благоприятными, для других – менее.

С развитием технического уровня цивилизации влияние техногенных факторов на естественную среду обитания постоянно возрастало. Причем это влияние, как правило, имело разрушительный, негативный характер. Когда изменения достигли таких масштабов, что стали влиять уже на жизнь человеческого сообщества, изучение экологии вышло для человечества в ряд первоочередных задач.


С этого времени слово приобрело современный смысл: экология — наука, изучающая все, в том числе техногенные и антропогенные, влияния на сложившиеся системы взаимоотношений живых существ в отдельно взятом регионе.

Некоторые ошибочно считают, что экология изучает только вредные влияния техногенных факторов на природу и методы охраны существующих экосистем, однако это не так.

Сегодня наиболее верным считается определение, которое было выработано в 1990 году на Международном конгрессе экологов: это наука, которая изучает взаимодействие живой и неживой природы.

Мир вокруг нас – это сложный многоуровневый комплекс взаимодействий живых существ и окружающих их неживых объектов. Это не только пресловутые пищевые цепочки, хотя они тоже входят в состав экосистем: растения служат пищей для животных, животные, погибая, служат пищей для микроорганизмов и насекомых, которые, поглощая органические остатки, превращают их в плодородную почву, которая служит питательной средой для растений и т.д.

Не менее важную роль играют и другие факторы среды, которые в совокупности образуют уравновешенную саморегулирующуюся систему.


Эти факторы среды и изучает экология, выявляющая, как взаимодействуют между собой отдельные составляющие экосистемы. Среди них ученые различают:

— физико-химические факторы (почва, рельеф местности, климат и т.д.);

— биологические и биотические факторы (взаимодействие живых организмов между собой);

— антропогенные факторы (влияние на природную среду человека и его деятельности).

Кроме того, экология изучает популяции животных: от чего зависят увеличение и уменьшение численности отдельных видов, какое влияние на них оказывает неживая природа и какое – другие виды живых существ, от микроорганизмов до крупных хищников.

Немаловажное значение для экологов имеет изучение биоценозов – сообществ живых существ, зависящих друг от друга.

Экология – наука, получившая сегодня огромное значение. Деятельность человека все больше изменяет окружающий мир, разрушая устоявшиеся экологические системы. Нередко от этого страдает и сам человек, поскольку непродуманные действия порождают серьезные последствия.

Один из наиболее ярких примеров – практически полное исчезновение за последние полвека Аральского моря и всей его экосистемы. Там, где еще 50-60 лет назад была гладь моря, полного рыбы, а вокруг расстилалась зеленая степь, сегодня можно увидеть лишь бесплодные барханы и солончаки.


Работа экологов может предупредить подобные катастрофы, сохранив природные взаимосвязи от воздействия негативных факторов деятельности человека. Наблюдение за сохранением равновесия природных экосистем поможет вовремя заметить появление серьезного негативного воздействия, обнаружить и нейтрализовать его влияние.

Мы обязаны сберечь богатство и многообразие живой природы для наших внуков и правнуков, чтобы они могли жить в чистом, здоровом и дружелюбном мире, радоваться его красоте и гармонии.