Здравствуйте, в этой статье мы постараемся ответить на вопрос: «Предмет, объект и задачи экологии». Если у Вас нет времени на чтение или статья не полностью решает Вашу проблему, можете получить онлайн консультацию квалифицированного юриста в форме ниже.
Биотические факторы среды проявляются через взаимоотношения организмов, входящих в одно сообщество. Исследовать растения или животные в «чистых культурах», вне связей с другими живыми существами, можно только в лаборатории. В природе многие виды тесно взаимосвязаны, и их отношения друг к другу как к компонентам окружающей среды могут носить чрезвычайно сложный характер. Что касается связей между сообществом и окружающей неорганической средой, то они всегда являются двусторонними, обоюдными. Так, характер леса зависит от соответствующего типа почв, но сама почва того или иного типа формируется в значительной мере под влиянием леса. Подобно этому, температура, влажность и освещенность в лесу определяются растительностью, но сформировавшиеся в результате климатические условия в свою очередь влияют на сообщество обитающих здесь организмов.
Важную часть экологии составляет изучение жизненных циклов различных видов животных и растений («биономия»). Понять особенности структуры и функционирования целых сообществ без предварительного исследования потребностей и поведения доминирующих видов невозможно. Подобные исследования обычно относят к области «экологии видов» (в отличие от «экологии сообществ»).
Чтобы получить представление об особенностях экологии какого-либо вида животных или растений, необходимо обратить внимание на то, как и с какой скоростью эти организмы растут, как и чем они питаются, как размножаются, расселяются и переживают неблагоприятные в климатическом отношении периоды. Здесь необходимы наблюдения в природных условиях, а также лабораторные опыты. Пожалуй, наиболее слабое место в изучении сообществ – практическая невозможность применить экспериментальные методы к столь сложным объектам. Именно поэтому наше понимание устройства сообществ в значительной мере основывается на тех данных, которые получают при изучении отдельных популяций составляющих сообщество видов.
Что означает экология?
Экология содержит в себе множество вопросов, решение которых нужно для всего человечества. Экология тесно связана со средой обитания и чистотой природы. «Эко» многие воспринимают как символ чистоты, безопасности и здоровья. Это происходит из-за того, что задачей экологии как научного учения является сохранение чистоты и здоровья планеты.
Экологи – это ученые, изучающие влияние большинства процессов, веществ и живых организмов на окружающий мир. Произнося слово экология, каждый подразумевает некую чистоту и непорочность природы.
Экотопы – особые участки среды обитания многих организмов, которые претерпели изменения в результате их деятельности на данной территории.
Термином экосистема обозначают область взаимодействия больших групп живых организмов.
Добавляя приставку эко- к любому товару, маркетологи добиваются увеличения числа продаж. Слепо доверять подобным приставкам не стоит, лучше тщательно присматриваться и изучать содержимое тех продуктов питания или предметов. Лишь в некоторых случаях приставка эко- может значить абсолютно другое, однако такое можно услышать лишь в научной среде.
Из материала предыдущего раздела вытекает, что составные части экосистем взаимосвязаны между собой и действуют как бы по единому плану. Другими словами, в экосистемах имеет место организация, наподобие того, как она существует в отдельном организме или социуме. В экологии рассматривается организация (а точнее самоорганизация) на двух уровнях – на уровне сообществ и на уровне популяций.
Понятие сообщества имеет в экологии иной смысл, чем в гуманитарных науках, когда, скажем, говорят о мировом сообществе в смысле совокупности государств и людей, живущих на планете. Не совпадает понятие сообщества и с понятием географической территории, в том смысле, что на одной территории может существовать несколько сообществ.
Обычно в состав сообщества входит несколько видов с высокой численностью и множество видов с небольшой численностью. Большее разнообразие означает более длинные пищевые цепи, больше случаев симбиоза и большие возможности для действия отрицательной обратной связи, которая уменьшает колебания и потому повышает стабильность систем. При стрессе число редких видов уменьшается.
Приграничные зоны между двумя или более сообществами, например между лесом и лугом, называют экотоном. Тенденция к увеличению разнообразия и плотности живых организмов на границах сообществ получило название краевого эффекта. Организмы, которые преимущественно обитают, наиболее многочисленны или проводят большую часть времени на границах между сообществами, называют «пограничными» видами.
Отдельные виды или группы видов, которые принимают значительное участие в регуляции энергетического обмена и оказывают существенное влияние на среду обитания других видов, известны как экологические доминанты. Природа создает естественные средства защиты от преобладания какой-либо популяции. Например, хищники предотвращают монополизацию одним видом основных условий существования. Человек, выступая сам в роли суперхищника, вызывает противоположный эффект, уменьшая разнообразие и способствуя развитию монокультур. С созданием агрокультурных систем человек выходит на уровень, до которого не доходило ни одно животное, – на уровень производства продуктов питания. Но от этого естественные средства защиты от преобладания доминирующих видов не перестают действовать, и на монокультуры нападают резко увеличивающиеся популяции так называемых вредителей сельского хозяйства. Происходит не только популяционный взрыв численности населения, но и численности вредителей, с которыми человек вынужден бороться, применяя химические средства для защиты искусственных экосистем. Но пестициды действуют не только на отдельные виды, как того хотелось бы человеку, а на все живое, в том числе на виды, уничтожающие вредителей. Эффект получается обратный: численность вида, от которого хотели избавиться, не уменьшается, а растет, да к тому же происходит загрязнение окружающей среды. Применяемые человеком ядохимикаты по мере продвижения по пищевым цепям не рассеиваются, а накапливаются (так называемое биологическое накопление). Пример – ДДТ.
Отбор на урожайность съедобных частей растения не обязательно связан с увеличением первичной продукции. По валовой продуктивности культурные системы не обязательно превосходят природные. Природа стремится увеличить валовую, а человек – чистую продукцию. Скажем, повышение урожайности сортов пшеницы сопровождается уменьшением урожая «соломы», которая, обеспечивая прочность, представляет собой средство самозащиты растения. Селекция растений на быстрый рост и пищевую ценность делает их более восприимчивыми к насекомым-вредителям и болезням. Это еще одна трудность, стоящая перед человеком. Частное решение одной проблемы приводит к возникновению других. Образуется цепочка: естественная экосистема ? монокультура ? размножение вредителей ? загрязнение ? понижение сопротивляемости растений.
Возникает вопрос: не является ли данный «сдвиг проблем» средством защиты биосферы от доминирования популяции человека? Этот вопрос, как и все, касающиеся человека, очень сложен, так как человек – уникальный вид на Земле и его не с кем сравнить, что обычно делает наука, формулируя законы природы.
Он формулируется следующим образом: отсутствие или невозможность развития экосистемы определяется не только недостатком, но и избытком любого из факторов (тепло, свет, вода). Следовательно, организмы характеризуются как экологическим минимумом, так и максимумом. Слишком много хорошего тоже плохо. Диапазон между двумя величинами составляет пределы толерантности, в которых организм нормально реагирует на влияние среды. Закон толерантности предложил В. Шелфорд в 1913 году. Можно сформулировать ряд предложений, дополняющих его:
1. Организмы могут иметь широкий диапазон толерантности в отношении одного фактора и узкий в отношении другого.
2. Организмы с широким диапазоном толерантности ко всем факторам обычно наиболее широко распространены.
3. Если условия по одному экологическому фактору не оптимальны для вида, то может сузиться диапазон толерантности к другим экологическим факторам.
4. В природе организмы очень часто оказываются в условиях, не соответствующих оптимальному значению того или иного фактора, определенному в лаборатории.
5. Период размножения обычно является критическим; в этот период многие факторы среды часто оказываются лимитирующими.
Живые организмы изменяют условия среды, чтобы ослабить лимитирующее влияние физических факторов. Виды с широким географическим распространением образуют адаптированные к местным условиям популяции, которые называются экотипами. Их оптимумы и пределы толерантности соответствуют местным условиям. В зависимости от того, закреплены ли экотипы генетически, можно говорить об образовании генетических рас или о простой физиологической акклимации.
Наиболее важными факторами на суше являются свет, температура и вода (осадки), а в море – свет, температура и соленость. Эти физические условия существования могут быть лимитирующими и влияющими благоприятно. Все факторы среды зависят друг от друга и действуют согласованно.
Из других лимитирующих факторов можно отметить атмосферные газы (углекислый газ, кислород) и биогенные соли. Формулируя «закон минимума», Либих и имел в виду лимитирующее воздействие жизненно важных химических элементов, присутствующих в среде в небольших и непостоянных количествах. Они называются микроэлементами и к ним относятся железо, медь, цинк, бор, кремний, молибден, хлор, ванадий, кобальт, йод, натрий. Многие микроэлементы подобно витаминам действуют как катализаторы. Фосфор, калий, кальций, сера, магний, требующиеся организмам в больших количествах, называются макроэлементами.
Важным лимитирующим фактором в современных условиях является загрязнение природной среды. Оно происходит в результате внесения в среду веществ, которых в ней либо не было (металлы, новые синтезированные химические вещества) и которые не разлагаются вовсе, либо существующих в биосфере (например, углекислый газ), но вносимых в чрезмерно больших количествах, не дающих возможности их переработать естественным способом. Образно говоря, загрязняющие вещества – это ресурсы не на своем месте. Загрязнение приводит к нежелательному изменению физических, химических и биологических характеристик среды, которое оказывает неблагоприятное влияние на экосистемы и человека. Цена загрязнения – здоровье, цена в том числе в прямом смысле затрат на его восстановление. Загрязнение увеличивается как в результате роста населения и его потребностей, так и в результате использования новых технологий, обслуживающих эти потребности. Оно бывает химическим, тепловым, шумовым.
Главный лимитирующий фактор, по Ю. Одуму, – размеры и качество «ойкоса», или нашей «природной обители», а не просто число калорий, которые можно выжать из земли. Ландшафт не только склад запасов, но и дом, в котором мы живем. «Следует стремиться к тому, чтобы сохранить по меньшей мере треть всей суши в качестве охраняемого открытого пространства. Это означает, что треть всей нашей среды обитания должны составлять национальные или местные парки, заповедники, зеленые зоны, участки дикой природы и т. п.» (Ю. Одум. Основы… с. 541). Ограничение использования земли является аналогом природного регулирующего механизма, называемого территориальным поведением. При помощи этого механизма многие виды животных избегают скученности и вызываемого ею стресса.
Территория, необходимая одному человеку, по разным оценкам колеблется от 1 до 5 га. Вторая из этих цифр превосходит площадь, которая приходится ныне на одного жителя Земли. Плотность населения приближается к одному человеку на 2 га суши. Пригодны же для сельского хозяйства только 24 % суши. «Хотя с площади всего лишь 0,12 га можно получить достаточно калорий, чтобы поддержать существование одного человека, для полноценного питания с большим количеством мяса, фруктов и зелени необходимо около 0,6 га на человека. Кроме того, нужно еще около 0,4 га для производства разного рода волокна (бумага, древесина, хлопок) и еще 0,2 га для дорог, аэропортов, зданий и т. п.» (Ю. Одум. Основы… с. 539). Отсюда концепция «золотого миллиарда», в соответствии с которой оптимальным количеством населения является 1 млрд человек, и стало быть, уже сейчас около 5 млрд «лишних людей». Человек впервые за свою историю столкнулся с предельными, а не локальными ограничениями.
Преодоление лимитирующих факторов требует огромных затрат вещества и энергии. Для удвоения урожая необходимо десятикратное увеличение количества удобрений, ядохимикатов и мощности (животных или машин).
К лимитирующим факторам относится и численность популяции. Это обобщается в принципе Олли: «степень агрегации (так же, как и общая плотность), при которой наблюдается оптимальный рост и выживание популяции, варьирует в зависимости от вида и условий, поэтому как „недонаселенность“ (или отсутствие агрегации), так и перенаселенность может оказывать лимитирующее влияние». Некоторые экологи считают, что принцип Олли приложим и к человеку. Если это так, то отсюда возникает потребность в определении максимальной величины городов, стремительно растущих в настоящее время.
Основа общих исследований экологического направления — это изучение взаимодействий объектов, организованных на биосферном, видовом, биоцентрическом и организменном уровнях с окружающей средой. Из общей экологии выделяют несколько главных отделов:
- Демэкология – изучает экологию популяций, природные механизмы, влияющие на численность и плотность живых организмов. Исследует допустимые границы изъятия разных популяций и видов.
- Аутэкология – исследует экологию живых организмов, виды, их индивидуальные связи с окружающей средой и в составе общих видовых групп.
- Синэкология изучает экологию сообществ, экосистемные и популяционные взаимодействия с окружающей средой, биогеоценозные механизмы и структуру.
Образно, экологию можно описать как науку, изучающую взаимодействия неживой и живой природы. Это область изучения систем уровнем выше, чем один отдельный организм. Основные объекты исследований:
- Биосфера – распространение жизни на планете;
- Популяция – относящиеся к одному или нескольким сходным видам групп организмов и обитающих на определённой территории;
- Экосистема – исследования совокупности популяций на исследуемой территории (биотическое сообщество) и среду обитания.
Связь природы с человеком специфична. Люди имеют разум, который позволяет осознать своё предназначение и место на планете. С древних времён, человечество задавалось вопросами о своей роли в мире. Будучи частью природы, люди основали среду обитания – человеческую цивилизацию. Однако путь развития, выбранный человечеством, вступал в противоречия с окружающим миром, пагубно отражаясь на состоянии природы. Однако, современный уровень развития человеческой цивилизации, привёл людей к осознанию своих ошибок: бездумная эксплуатация природных ресурсов угрожает существованию человечества. И экология предлагает пути решения этой проблемы.
Экологическая проблема достигла общепланетарных масштабов и привела к необходимой экологизации. Это учёт экологических требований и законов, для деятельности человека во всех науках.
Экология связывает биологические и физические явления, создавая мост между науками общества и естественными науками. В отличие от дисциплин линейной структуры, экология развивается по горизонтали, включая вопросы из разных дисциплин.
Проблемы взаимодействия общества и природы можно решить только объединив вместе несколько аспектов:
- Экономические;
- Географические;
- Социальные;
- Технологические.
Но ни одна современная наука, кроме экологии, не может справиться с этой задачей. Так как, только она является интегрированным направлением, направленным на совершенствование взаимодействий.
Современная экология, выйдя из несамостоятельного биологического отдела, переросла в междисциплинарную науку. Нарушив границы классической биологии и естествознания, экология приобрела собственную мировоззренческую составляющую. Принципы науки связаны с биологией, философией и культурой.
«Ведь, если звезды зажигают — значит — это кому-нибудь нужно?» — такой вопрос задавал советский поэт Владимир Маяковский современникам. В чём же значение экологии?
Во-первых, она обобщает ценные фундаментальные знания об устройстве живой и неживой природы, полученные нами из других наук, помогает понять основные законы её функционирования.
Во-вторых, экология может дать ответ на волнующий умы многих вопрос: почему в наши дни природа пребывает в таком бедственном состоянии и как мы можем что-либо изменить?
В-третьих, результаты исследований экологов порой находят применение в самых неожиданных, отдалённых областях, таких как экономика и социология. Оказывается, что в ряде случаев поведение людей в группе, изменение численности населения страны, а то и глобальные экономические проблемы весьма точно описываются уже известными законами экологии.
Что означает экология?
Экология содержит в себе множество вопросов, решение которых нужно для всего человечества. Экология тесно связана со средой обитания и чистотой природы. «Эко» многие воспринимают как символ чистоты, безопасности и здоровья. Это происходит из-за того, что задачей экологии как научного учения является сохранение чистоты и здоровья планеты.
Экологи – это ученые, изучающие влияние большинства процессов, веществ и живых организмов на окружающий мир. Произнося слово экология, каждый подразумевает некую чистоту и непорочность природы.
Экотопы – особые участки среды обитания многих организмов, которые претерпели изменения в результате их деятельности на данной территории.
Термином экосистема обозначают область взаимодействия больших групп живых организмов.
Добавляя приставку эко- к любому товару, маркетологи добиваются увеличения числа продаж. Слепо доверять подобным приставкам не стоит, лучше тщательно присматриваться и изучать содержимое тех продуктов питания или предметов. Лишь в некоторых случаях приставка эко- может значить абсолютно другое, однако такое можно услышать лишь в научной среде.
Экология: что это такое. Виды экологии
Сегодня в обиходе очень модный и актуальный термин — экология! Но что подразумевают люди, употребляя это слово в своей речи, вписывая его в статьи, научные работы и «отрывая» от него заветный кусочек «эко», чтобы «приклеить» к чему-то важному, например: «экопродукты», «экокожа», «эколайф»?
На самом деле, «экология» — слово, состоящее из греческого «ойкос» — ‘дом’ и «логос» — ‘наука’. Получается, что дословно «экология» — это наука о доме. Но, конечно, само понятие намного шире, многогранней, интересней, чем кажется, если отталкиваться от этого определения.
Если погрузиться в осмысление всего, что значит этот модный термин, то можно открыть для себя много нового и весьма интересного, особенно для человека, который нацелен на правильный (здоровый) образ жизни.
Методологический подход к экологии как к науке позволяет выделить предмет, задачи и методы исследований.
Объекты исследования экологии
— в основном, системы выше уровня отдельных организмов: популяции, биоценозы, экосистемы, а также вся биосфера. Предмет изучения — организация и функционирование таких систем.
Главная задача прикладной экологии — разработка принципов рационального использования природных ресурсов на основе сформулированных общих закономерностей организации жизни.
Методы исследований в экологии подразделяются на полевые
,
экспериментальные
и
методы моделирования
.
Полевые методы представляют собой наблюдения за функционированием организмов в их естественной среде обитания.
Экспериментальные методы включают в себя варьирование различных факторов, влияющих на организмы, по выработанной программе в стационарных лабораторных условиях.
Методы моделирования позволяют прогнозировать развитие различных процессов взаимодействия живых систем между собой и с окружающей их средой.
Варианты определения термина экология
Описание термина было предложено в 1866 немецким биологом Эрнстом Геккелем. Новая наука с тех пор составляла один из разделов общей биологии, постепенно взаимодействуя и с другими направлениями: химией, физикой, математикой, философией. Термин образован от двух древнегреческих слов:
- οἶκος (ойкос) – дом, место жительства;
- λόγος (логос) – наука.
С постепенным развитием научной мысли, ростом численности населения, увеличением темпа жизнедеятельности на планете, менялось и восприятие термина. Значение разделилось два основных направления:
- научная деятельность;
- защита окружающей среды.
В связи с разграничением понятия в 1990-м году была предпринята попытка обновить определение для сохранения первоначального научного смысла. Новая трактовка не стала массовой, а, кроме этого, не учитывала один из видов экологической науки.
Связь экологии с другими науками
В первую очередь экология – это наука, изучающая проблемы окружающей среды, и одной ей не под силу исправить сложившуюся ситуацию. Теперь, когда стало видно, насколько тревожной является ситуация в разных экосистемах, становится еще понятнее, насколько важна связь экологии с другими науками. Без тесного взаимодействия с медициной, биологией, химией, физикой и некоторыми другими научными отраслями просто невозможно будет активно решать экологические проблемы.
Ученым предстоит приложить совместные усилия для того, чтобы постараться свести к минимуму тот вред, который наносит человек природе. Ученые разных стран в спешном порядке ищут безопасные источники энергии. В некоторых государствах уже значительно выросла доля автомобилей, работающих на электроэнергии. Многое зависит от усилий химиков, им предстоит в новом веке кардинально решать проблему по минимализации вреда промышленных отходов. В решении общих проблем должны быть обязательно задействованы все области экологии.
Экология, также как и остальные учения рассказывает о многих разделах жизни планеты. Уместить все основные факторы, влияющие на среду, не получится в одном направлении. Получится либо запутаться окончательно, либо и вовсе сбиться с верного пути для решения возникших проблем.
Стоит помнить, что экология зародилась не более 200 лет назад, однако она получила высокую степень значимости наряду с физическими, математическими и химическими учениями. Многие научные сферы не просто затронуты экологией – она берет их в качестве своих основ.
Интересно: Может ли ветер дуть сразу с двух сторон?
Существуют несколько видов экологиии:
- Экология биосферы, где досконально изучается среда обитания людей, а также глобальные проблемы и изменения.
- Промышленная экология, которая изучает влияние человеческой деятельности, связанной с промышленным производством, на окружающую среду.
- Отраслевая экология рассматривает каждые отрасли человеческого познания в отдельности, при этом они представляют большой интерес для исследований.
- Сельскохозяйственная экология выявляет закономерности воздействия сельскохозяйственных предприятий и объектов на природу.
- Экология эволюционного развития рассматривает эволюционные процессы, результаты их воздействия влияние на внешнюю среду.
- Валеология, рассматривающая качество существования человечества и здоровье. Хорошо помогает в медицине.
- Геоэкология производит исследования в области геосферы и обитателей Земли.
- Морская и океаническая экология, направленная на рассмотрение вопросов загрязнения водной среды и исправления ситуации.
- Социальная экология, рассматривающая чистоту в области социальных проблем.
- Экология экономики, которая обращает внимание на постоянную разработку алгоритмов для решения волнующих человечество проблем в виде рационального распределения и эксплуатации ресурсов.
Каждый раздел постоянно дополняется и преумножается, однако каждое ответвление в любом случае сводится к одному – решению общемировых экологических проблем. Основная задача экологии заключается в сохранении и преумножении видов живых организмов, чтобы не дать Земле погибнуть раньше отведенного срока.