Специфические особенности экологии жизни

Размещено на http://www.allbest.ru

Размещено на http://www.allbest.ru

Термин экология образован от двух греческих слов (ойкос - дом, жилище, родина, и логос - наука), означающих дословно "наука о местообитании". В более общем смысле экология - это наука, изучающая взаимоотношения организмов и их сообществ с окружающей их средой обитания (в том числе многообразие взаимосвязей их с другими организмами и сообществами).

В качестве самостоятельной науки экология оформилась лишь в ХХ в., хотя факты, составляющие ее содержание, с давних времен привлекали внимание человека. Большое значение экологии как науки по-настоящему стали понимать лишь недавно. Этому есть объяснение, которое связано с тем, что рост численности населения Земли и усиливающееся воздействие человека на природную среду поставили его перед необходимостью решать ряд новых жизненно важных задач. Для удовлетворения своих потребностей в воде, пище, чистом воздухе человеку надо знать, как устроена и как функционирует окружающая его природа. Экология как раз и изучает эти проблемы.

Очевидно, что экология тесно связана с другими биологическими дисциплинами, например с зоологией и ботаникой. Это действительно так. На заре развития этих наук внимание исследователей было сосредоточено на систематике и строении организмов. Но уже в первых сочинениях по флоре писание каждого вида растения стало сопровождаться указанием мест его произрастания. В изучении фауны также пришли к тому, что образ жизни животного взаимосвязан с условиями его обитания. Большинство этих сведений относятся, по существу, к экологии.

Теперь перейдем к следующему подразделению экологии и будем рассматривать особь не изолированно, а в составе группы таких же особей, занимающих определенную территорию и относящихся к одному виду. Такие группы называют популяциями (от латинского слова популус - народ, или население). Наша особь начинает испытывать влияние соседей, а главное - начинает размножаться. И здесь возникают новые проблемы, относящиеся к изучению влияния внешних факторов уже не на отдельную особь, а на их группу, на изменение ее численности и состава.

Жизнь и функционирование популяций достаточно сложный процесс. Дело в том, что популяция - не просто сумма отдельных особей. Взаимодействия организмов в популяции приводят к тому, что у нее появляются собственные свойства, отличные от свойств отдельных особей. Природная популяция всегда представляет собой некое единство.

Под влиянием различных факторов численность (число особей) популяции, ее возрастной состав и область распространения могут значительно изменяться во времени. Часто эти изменения способны приводить к неблагоприятным последствиям. Например, вспышки численности насекомых-вредителей могут наносить большой урон сельскому хозяйству. И наоборот, ущерб может возникать вследствие снижения численности организмов, используемых человеком для своих нужд (промысловых рыб, охотничьих и других видов животных и растений).

Изучение жизни отдельных популяций, определение причин их изменений представляют собой большой материал, определяющий популяционную экологию.

В природе совместно обитающие популяции различных организмов всегда образуют определенное единство, называемое сообществом, или биоценозом (от греческих слов биос - жизнь и ценоз - общее). Сообщество - довольно устойчивое биологическое образование, так как обладает способностью к самоподдержанию своих природных свойств и видового состава при внешних воздействиях, вызываемых обычными изменениями климатических и других факторов. Устойчивость сообщества определяется не только устойчивостью входящих в него популяций, но и особенностями взаимодействия между ними. Изучение сообществ позволяет более точно определять причины изменений численности отдельных групп организмов, правильно организовывать ведение сельского, охотничьего или лесного хозяйства, разрабатывать способы борьбы с инфекциями, планировать размещение населенных пунктов и т.д. Здесь мы сталкиваемся со следующим, еще более сложным разделом экологии - экологией сообществ.

Совокупность всех экосистем Земли, в пределах трех геосфер (литосферы, гидросферы, атмосферы), с которыми взаимодействуют живые организмы, образует самую крупную экологическую систему Земли, называемую биосферой (от греческих слов биос - жизнь и сфера - шар).

В биосфере протекают очень сложные процессы. Все живые организмы тесно взаимосвязаны между собой и со своим окружением, состоящим из элементов неживой природы. Это вода, воздух, почва, свет, температура.

Организмы не только зависят от внешних условий, но и сами оказывают огромное влияние на окружающий их мир. Иными словами, живые организмы и неживая природа тесно связаны и находятся в постоянном взаимодействии. Изучение биосферы - наивысший по сложности раздел экологии, именуемый глобальной экологией.

В экологии имеются и другие подразделения. Одно из них ставит в центр внимания изучение человека. Эту отрасль экологии, использующую экологический подход применительно к человеческому обществу, называют сейчас наукой об окружающей среде, или экологией человека.

Итак, экология - наука, изучающая взаимоотношения живых организмов (включая человека) между собой и с окружающей средой. При этом объекты ее изучения - не только отдельные организмы, но, главным образом, их популяции, сообщества в определенных средах обитания, то есть природные экологические системы, развивающиеся и действующие по своим законам.

Экология - жизненно важная для человека наука, изучающая его непосредственное природное окружение. Человек, наблюдая природу и присущую ей гармонию, невольно стремился внести эту гармонию и в свою жизнь. Это желание стало особенно острым лишь сравнительно недавно, после того как сделались очень заметными последствия неразумной хозяйственной деятельности, приводящие к разрушению природной среды. А это в конечном итоге оказало неблагоприятное влияние на самого человека. Вот почему термин "экология" получил такое широкое распространение.

Следует помнить, что экология - фундаментальная научная дисциплина, идеи которой имеют очень важное значение. И если мы признаем важность этой науки, нам надо научиться правильно пользоваться ее законами, понятиями, терминами. Ведь они помогают людям определять свое место в окружающей их среде, правильно и рационально использовать природные богатства.

Знания основ экологии помогут разумно строить свою жизнь и обществу и отдельному человеку; они помогут каждому ощутить себя частью великой Природы, достичь гармонии и комфорта там, где ранее шла неразумная борьба с природными силами.

В настоящее время экология превратилась в одну из главенствующих междисциплинарных синтетических наук, решающую актуальную проблему современности - изучение взаимоотношений человечества с окружающей средой. Это связано, прежде всего, с негативными экологическими последствиями воздействия антропогенных факторов на биосферу Земли: парниковый эффект, кислотные дожди, истощение "озонового слоя", обезлесивание, опустынивание, угрожающее загрязнение среды различными токсикантами, обеднение и деградация природных экосистем.

Экология вызывает в настоящее время особый интерес, как в различных естественнонаучных дисциплинах, так и в гуманитарном знании. Интегрирующее направление в этой науке связано с исследованием гармоничных взаимодействий системы и окружающей среды и с исследованием экосистем. Подобное направление хорошо коррелирует с концепцией относительных равновесий в природе. Можно даже сказать, что относительные идеи экологии основаны на относительных равновесиях. Экология - одна из наук биосферного класса, которые получили широкое распространение в современном естествознании, поскольку в ней равновесные взаимодействия природной системы и окружающей среды принимаются в качестве исходного понятия.

Экология рассматривается в свете основных принципов естествознания. Возможность подойти к экологии как к науке, изучающей экосистемы, существует благодаря развитию системного метода исследований. Для эффективного использования этого метода необходимо расширить представления об основных понятиях данной науки, основываясь прежде всего на таких, как "адаптация", "экосистема", "экологическое равновесие", "экологическая ниша".

Сам термин "экосистема" введен А. Тенсли в 1935 г. Экосистема слагается из всех организмов, обитающих в данной местности и зависящих друг от друга в различных отношениях, и из окружающей эти элементы физической и химической среды. Выделение в ландшафте различных экосистем осуществляется достаточно произвольно. Четкие границы между ними встречаются редко. Процессы в одной экосистеме затрагивают и другую. Круговороты воды обеспечивают связь между экосистемами воды и суши. Следовательно, все экосистемы взаимосвязаны и образуют в своей совокупности единое целое - биосферу.

Важной разновидностью экосистем можно считать экосистему человека, под которой понимаются отдельные люди вместе со своими культурными растениями и домашними животными. Каждый организм может жить, только взаимодействуя со своим окружением в рамках экосистемы. Устойчивые экосистемы - основное условие устойчивости жизни на Земле. В каждой экосистеме выделяют два основных компонента: организмы и факторы окружающей их неживой среды. Первые (совокупность организмов - растений, животных, микробов) называют биотой экосистемы.

Развитие представлений об экологии как науке, об экосистемах позволяет сформулировать три основных принципа функционирования экосистем (Н.Ф. Реймерс).

1. Получение ресурсов и избавление от отходов осуществляется в рамках круговорота всех элементов.

2. Экосистемы существуют за счет не загрязняющей среду и практически вечной солнечной энергии, количество которой относительно постоянно в пределах экосистем и избыточно.

3. Чем больше биомасса популяции, тем ниже должен быть занимаемый ею трофический (пищевой) уровень.

Первый принцип хорошо гармонирует с законом сохранения массы. Поскольку атомы не исчезают, не возникают и не превращаются один в другой, постольку они могут использоваться бесконечно в самых различных соединениях и запас их никогда не истощится.

Второй принцип делает акцент на основном факторе, который обеспечивает устойчивость процессов взаимодействия экосистем с окружающей их средой. Количество солнечной энергии, достигающей земной поверхности, является постоянной величиной и может служить наглядным примером природных равновесий. Второй принцип органически вписывается в основополагающие принципы современного естествознания, он хорошо коррелирует с концепцией относительных равновесий природы.

Третий принцип связан с принципом дополнительности. Одной из важнейших форм энергетических потоков в экосистемах являются пищевые цепи. Исходная причина всех этих потоков - солнечное излучение, практическое их воплощение характеризуется особыми механизмами.

В природе существуют два типа процессов: первый - экологическое равновесие и закономерные изменения среды; второй - экологическое равновесие организмов во времени. Исследование экосистем ведется, прежде всего, в рамках исследования биогеоценозов. Здесь основную роль сыграли В.Н. Сукачев, который в 1940 г. ввел само понятие "биогеоценоз", и Н.В. Тимофеев-Ресовский, предложивший разделять экосистемы на типы: биотропные, недотропные, гидротропные и эквитропные. В основе этого разделения лежат различия в накопительных способностях биомассы, содержащейся в почвах, грунтах водоемов, илах. Биомасса является мощным накопителем многих элементов, и именно этим объясняются интенсивность миграции элементов и условия ускорения и замедления этой миграции.

Понятия "экосистема" и "адаптация" тесно связаны между собой. Они ориентированы на совместное рассмотрение понятий "система" и "среда", их влияния друг на друга. Экологическое равновесие обеспечивает в природе устойчивость существования совокупности животных, растительных организмов и человека. В основе экологического равновесия лежит относительное постоянство круговорота веществ в каждой конкретной экосистеме. В связи с этим уместно подчеркнуть, что простые системы экологически нестабильны и, наоборот, разнообразие - залог стабильности.

Прибавление особей обусловливается биотическим потенциалом, их гибель - сопротивлением среды. Подобное равновесие называют динамическим, так как параметры сопротивления редко подолгу остаются неизменными. Размер популяций является результатом динамического равновесия между их биотическим потенциалом и сопротивлением среды.

Нечто подобное можно сказать и относительно вида. Основным условием, определяющим жизнеспособность вида, является его способность устанавливать и поддерживать равновесие с другими видами в пределах экосистемы, обеспечивающей эффективный круговорот биогенов и устойчивый поток энергии. Что касается человечества, то оно имеет дело с промежуточными равновесиями и не достигло еще собственного популяционного равновесия, которое можно считать исходным для построения остальных равновесий.

Выделенный нами подход к экологическим проблемам иллюстрируется рядом важнейших экологических принципов и законов.

Отметим правило В. Шелфорда, согласно которому процветание популяции зависит от комплекса экологических факторов, каждому из которых соответствует определенный диапазон выносливости (толерантности). К этому правилу примыкает закон Ю. Либиха, который сформулировал его применительно к сельскохозяйственным культурам: вещество, имеющееся в минимальном объеме, определяет урожай, а также величину и устойчивость последнего во времени. Обычно правило Шелфорда объединяется с законом Либиха в принцип лимитирующих факторов. К этим законам следует добавить правило А. Мичерлиха: продуктивность биологической системы определяется всей совокупностью действующих экологических факторов. Это правило может рассматриваться как поправка к закону Либиха. В основе данного правила лежит математическая формула, описывающая совокупное действие экологических факторов и их взаимодействие. В 1918 г. правило было дополнено математической формулой и преобразовано Б. Бауле в закон совокупного действия Мичерлиха-Бауле.

В экологии следует особо отметить термодинамический метод, который позволяет исследовать передачи массы и энергии. С ним связаны цепи питания, а также загрязнения окружающей среды. Процессы деградации энергии неизбежны, но начала термодинамики не запрещают с помощью работы преобразовать более опасные продукты деградации в менее опасные. Особенно много разрушающего (деградационного) действия производит неразумно организованная энергетика. В настоящее время одна она способна привести к всепланетарной экологической катастрофе.

Циклические процессы, с которыми связаны взаимодействия организмов и окружающей их среды, часто бывают организованы весьма сложным образом. Согласно Вильямсу, солнечная радиация вызывает на Земле два вида круговорота веществ: геологический и биологический. Следовательно, все циклические взаимодействия систем с окружающей их средой вовлечены в эти планетарные циклы.

Таким образом, все рассмотренные основные понятия экологии тесно связаны с различными типами равновесий, причем равновесий динамических, т.е. непрерывно регулирующихся. Экологию можно считать ступенью восхождения к планетарному мышлению.

Экология - это наука, изучающая условия существования живых организмов и взаимосвязи между организмами и окружающей средой. Впервые термин и общее определение экологии дал немецкий биолог Э. Геккель (1866) в своем капитальном труде "Всеобщая морфология организмов". Он писал: "Под экологией мы понимаем сумму знаний, относящихся к экономике природы: изучение всей совокупности взаимоотношений животного с окружающей его средой, как органической, так и неорганической, и прежде всего - его дружественных или враждебных отношений с теми животными и растениями, с которыми он прямо или косвенно вступает в контакт".

Однако в настоящее время отмечается разнообразие толкования самого термина:

1) экология - одна из биологических наук, изучающая живые системы в их взаимодействии со средой обитания;

2) экология - комплексная наука, синтезирующая данные естественных и общественных наук о природе и взаимодействии ее и общества;

3) экология - особый общенаучный подход к исследованию проблем взаимодействия организмов, биосистем и среды (экологический подход);

4) экология - совокупность научных и практических проблем взаимоотношений человека и природы (экологические проблемы).

Литература

экосистема пищевой природный биологический

1. Брылов С.А., Грабчак Л.Г., Комащенко В.И. Охрана окружающей среды.

2. Вронский В.А. Прикладная экология: учебное пособие. - Ростов н/Д.: Феникс, 1996.

3. Голубев И.Р., Новиков Ю.В. Окружающая среда и ее охрана.

4. Данилова В.С., Кожевников Н.Н. Основные концепции современного естествознания: Учебн. пособие для вузов. - М.: Аспект Пресс, 2000.

5. Криксунов Е.А., Пасечник В.В., Сидорин А.П. Экология. 9класс: Учеб. для общеобразов. учеб. заведений. - М.: Дрофа, 1997.

6. Справочник по охране природы / Под ред. К.П. Митрюшкина.

Размещено на Allbest.ru