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.
КАРАГАНДИНСКИЙ ЭКОНОМИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
Рахимжанова Р.И.
Исабаев А.С.
ЭКОЛОГИЯ
Учебно- практическое пособие для дистанционного обучения студентов всех специальностей
КАРАГАНДА 2003
ВВЕДЕНИЕ
Экология стала для всего человечества не только наукой, но и способом мышления, поведения, реальностью действий. Она стала одной из сторон гуманизма, включающей в себя понимание единства человека с природой, высокую культуру, интеллект.
Слово "экология" впервые употребил Э. Геккель, обозначив им биологическую науку, изучающую взаимоотношения организмов с окружающей их средой.
В соответствии с принятой сейчас классификацией любое изменение в среде обитания входит в компетенцию экологии. Одной из важнейших задач экологии является оптимизация взаимоотношений между человеком, с одной стороны, отдельными видами и популяциями, экосистемами, с другой. Сохранение всех видов, популяций и экосистем на нашей планете считается экологически и экономически целесообразным, а концепция полезных и вредных-несостоятельна. Оптимизация взаимоотношений человека с природой рассматривается как необходимое условие существования человека с различными взаимоотношениями, которые должны проявляться в минимальном ущербе живым организмам и неживой природе. Появление на нашей планеты экологических катастроф говорит о необходимости, по уменьшению выбросов вредных веществ в окружающую среду и ее загрязнения, созданию малоотходных и безотходных технологий, охраны природы.
Большое значение имеет экологическое воспитание и образование людей. Многие просто не знают о надвигающейся беде и тех отрицательных последствиях, которые вызываются загрязнением окружающей среды.
Понятием, созвучным с термином "экология", в большинстве случаев является любое взаимодействие человека и природы или ухудшение качества окружающей среды, вызванное хозяйственной деятельностью человека. Экология как наука имеет собственные цели, объекты и методы исследования, а также различные направления: общая экология, прикладная экология, популяционная экология, аутэкология и др. Существуют два подхода: экосистемный и популяционный. Экосистемный базируется на понятии экосистемы - совокупности организмов и неживых компонентов. При таком подходе экологию рассматривают как науку об системах, и любое изучаемое явление представляет интерес прежде всего в том, что оно является составной частью экосистемы. Популяционный обращает внимание на популяциях, т. е. совокупностях особей одного вида, населяющих определенное пространство и обитающие в пределах одного биогеоценоза. В отличие от экосистемного подхода, популяционный подход более склонен к аналитическому объяснению.
В настоящее время бытует представление, что все связанное с загрязнением окружающей среды и с уменьшением вредного воздействия человеческой деятельности на природу является экологией. Основу экологии составляет изучение функционирования особей, популяций, сообщества, человека и их взаимодействий с окружающей средой при воздействии экологических факторов, проявляющихся в физических, химических и биологических изменениях. Здесь любые изменения особей, популяций, сообществ, человека являются своеобразными индикаторами окружающей среды и ее загрязнения.
Характерной чертой экологии является то, что она является междисциплинарной наукой. По мере своего развития и освоения человеком новых дисциплин экологические знания должны подниматься по спирали вверх.
1.1 Что такое экология. Термин "экология" (буквально от греч. oikos - жилище, местопребывание, дом и logos- наука) был предложен Эрнстом Геккелем в 1866 г. Это наука, изучающая организацию и функционирование систем различных уровней. В настоящее время современная экология изучает также взаимодействия человека и биосферы, производства с окружающей его природной средой и другие проблемы.
В зависимости от объекта и предмета исследований, экология подразделяется как:
1. Часть биологии, изучающая отношения организмов (особей, популяций, биоценозов и т. п.) между собой и окружающей средой, называется биоэкологией.
2. Дисциплина, изучающая общие законы функционирования экосистем различного уровня.
3. Комплексная наука, исследующая среду обитания живых существ (включая человека).
4. Наука о способах ограничения потребления ресурсов биосферы для удовлетворения нужд хозяйственной деятельности человека.
В настоящее время развивается экологизация различных дисциплин, под которой понимается процесс внедрения систем технологических, управленческих и других решений, позволяющих эффективно использовать природные ресурсы. В связи с этим экология распалась на ряд научных отраслей и дисциплин, далеких от первоначального понимания экологии как биологической науки об отношениях живых организмов с окружающей их средой. Но в основе всех современных направлений экологии лежат фундаментальные идеи биоэкологии.
Экологию по размерам объектов изучения делят на географическую, объектами изучения которой являются крупные геосистемы, географические процессы с участием живого и глобальную экологию - учение о биосфере Земли.
По отношению к предметам изучения экологию подразделяют на экологию микроорганизмов, грибов, растений, животных, человека, сельскохозяйственную, прикладную, инженерную и т.д.
По средам и компонентам различают экологию суши, водоемов, морскую, высокогорную, химическую.
По подходам к предмету исследования - аналитическую и динамическую экологию.
В системе экологии человека выделяют социальную экологию, изучающую взаимоотношения социальных групп общества, так и человека в целом.
1.2 Задачи экологии В зависимости от решаемых задач экологию подразделяют на общую, исследующую основные принципы организации и функционирования различных систем, и частную, сферой которой является изучение конкретных групп.
Общая экология классифицируется по уровням организации. Популяционная экология изучает популяции - совокупности особей одного вида объединяемых общей территорией. Биоценология исследует структуру и динамику природных сообществ - совокупностей совместно обитающих популяций разных видов.
В настоящее время многие разделы экологии имеют выраженную практическую направленность и имеют большое значение для развития различных отраслей хозяйства. Основной задачей экологии на современном этапе является изучение количественными методами основ структуры и функционирования природных и созданных человеком систем. Окружающая нас живая природа не является беспорядочным сочетанием живых существ. Она представляет собой устойчивую и организованную систему, сложившуюся в процессе эволюции органического мира. Любые явления, связанные с воздействиями человека на природу, обратными влияниями природы на человека и его экономику, с хозяйственными процессами называются экологической проблемой.
Взаимоотношение человека с видами и сообществами может быть достигнута за счет усилий со стороны человека. Этим может быть достигнуто решение многих хозяйственных проблем:
Интенсификация производства ряда отраслей;
Сохранение и экономия дорогостоящего сырья;
Увеличение продолжительности жизни и уменьшение заболеваемости людей;
Совершенствование механизмов взаимодействия общества и природы.
Cлово "экология" в последее время употребляется столь часто, что далеко не всегда можно с уверенностью сказать, что же имелось в виду. Дело доходит до того, что на дихлофосе и креслах из натуральной кожи (последнее кажется особенно циничным) пишут "ЭКОЛОГИЧЕСКИ ЧИСТЫЙ" (!). Экология души, экологический ("зеленый") PR... А вузовский преподаватель всерьез предлагал в качестве темы для реферата "Экологию никеля".
"Экология" стала модным словечком. С одной стороны, нельзя отрицать объективность такой "моды": назревший экологический кризис делает актуальным все, связанное с экологией и взаимоотношениями человека и природы. С другой стороны, слово "затирается", не редко приходится слышать, что экологи - это не серьезные ученые. Многие не понимают разницы между экологией и охраной природы, полагая, что экология - это про чистый воздух и промышленные выбросы.
Так что же такое экология? Наверно, чтобы ответить на этот вопрос, нам нужно вспомнить немного истории этой весьма молодой науки.
Итак, экология зарождалась, как раздел биологии, изучающий взаимоотношения организмов со средой их обитания. Первые экологические исследования, пожалуй, стоит отнести к работам отца зоологии Аристотеля. "Папочка" описал более 500 видов животных, указав в том числе и на характер их мест обитания - а это уже сфера экологии.
Сам термин "экология" был предложен в 1866 году Геккелем (до этого предлагались другие варианты - "эпирриология", "биономия" - но они не прижились).
Термин "экология", как известно, происходит от греческих корней "ойкос" - "обиталище" и "логос" - "наука". То есть это наука о взаимоотношениях организмов со средой обитания (а не наука о доме, как пишут некоторые "остряки").
Современное определение экологии звучит следующим образом:
Экология - наука о взаимоотношениях организмов между собой и с окружающей их неорганической средой; о связях в надорганизменных системах, о структуре и функционировании этих систем.
(в литературе, несомненно, можно встретить множество определений, то заужающих, то до неясности расширяющих сферу экологии как науки; данное определение охватывает, прежде всего, область классической биоэкологии)
Если же говорить проще, то экология изучает отношения организмов со средой их обитания, между которыми возникает множество разнообразных связей. Организмы же благодаря этим связям существуют в природе не как хаотичные скопления, а образуют определенные сообщества - надорганизменные системы (популяции, биоценозы, экосистемы - о них речь пойдет в последующих уроках), также являющиеся предметом экологии. Так как все живое организовано в экосистемы (вся биосфера в целом - это тоже экосистема высокого уровня), то человек также оказывается включенным в многочисленные экологические взаимосвязи. Наши сельскохозяйственные поля также представляют собой своеобразные экосистемы.
Итак, экология изучает взаимосвязи:
между организмами (включают пищевые и непищевые взаимосвязи);
между организмами и средой их обитания;
взаимосвязи внутри экосистем.
Соответственно, структура классической биоэкологии включает аутэкологию (экологию отдельных организмов), демэкологию (экологию популяций и видов), синэкологию (экологию сообществ организмов).
Как известно, в настоящее время науки претерпевают как бы два взаимно противоположных процесса. С одной стороны, происходит их дифференциация - науки распадаются на множество специализированных направлений, а с другой стороны, - интеграция - многие научные исследования проводятся на стыке наук, на стыке различных направлений возникают новые науки. Эти процессы не обошли стороной и экологию. Итак, определим уже названные разделы биоэкологии:
аутэкология - изучает взаимоотношения отдельной особи (представителей вида) с окружающей ее (их) средой; определяет пределы устойчивости и предпочтения вида по отношению к различным экологическим факторам;
демэкология - изучает взаимоотношения популяций с окружающей их средой, изучает демографию и ряд других характеристик популяций в свете их отношений с окружающей средой;
синэкология - исследует биотические сообщества и их взаимоотношения со средой: формирование сообществ, их энергетику, структуру, развитие и т.д.
На стыке экология и других научных дисциплин (медицины, педагогики, юриспрунденции, химии, технологии, агрономии и так далее) рождаются новые научные направления. В широком смысле слова экология выходит за рамки чисто биологической отрасли знаний.
В экологии выделяют экологию различных систематических групп (экология грибов, экология растений, экология млекопитающий и т.д.), сред жизни (суши, почвы, моря и т.п.), эволюционную экологию (связь эволюции видов и сопутсвующих экологических условий), ряд прикладных направлений (медицинская, с/х, эколо-экономические науки) и многие другие направления - нет смысла описывать все.
Особо следует отметить такой раздел как социальная экология - то есть экология человеческого сообщества, изучающая взаимоотношение социума и Природы.
После того как мы дали определение экологии, наверное, будет полезным развести экологию и некоторые другие науки и понятия, которые часто смешиваются, и все это создает невообразимую путаницу.
К экологии иногда неверно относят ряд дисциплин. Так, природопользование и охрана природы не являются разделами экологии. Другое дело, что в последнее время стало ясно, что нельзя организовывать природопользование и охрану природу, не применяя экологических методов и не используя экологическое знание. Только знание о взаимосвязи природных объектов, об устойчивости природных систем может определить возможные механизмы взаимодействия с ними. Этим и объясняется справедливый всеобщий интерес к экологии как науке о взаимосвязях живых организмов и окружающей их среды.
Глоссарий
Здесь мы будем расшифровывать (давать научные дефиниции) термины, употребленные в тексте урока. За исключением особо оговоренных случаев все определения даются по словарям Николая Федоровича Реймерса.
УСТОЙЧИВОСТЬ СИСТЕМЫ
способность оставаться относительно неизменной в течение определенного (достаточно длительного) периода времени, вопреки внешним и внутренним возмущениям.
ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ СТАБИЛЬНОСТЬ
это способность природной системы (популяции, сообщества или экосистемы) сохранять свою структуру и функции при воздействии внешних факторов.
УСТОЙЧИВОСТЬ ЭКОСИСТЕМЫ
ее способность к пропорциональному по величине отклику на величину воздействия.
ДЕГРАДАЦИЯ СРЕДЫ
общее ухудшение природной среды жизни человека. Деградация природной системы - ее угнетение, упрощение структуры.
НАДОРГАНИЗМЕННАЯ СИСТЕМА
саморазвивающаяся и саморегулирующаяся материально-энергетические совокупность, образованная естественными структурами. Существует как относительно устойчивое целое за счет взаимодействия, распределения и перераспределения веществ, энергии, информации и обеспечивает преобладание внутренних связей над внешними.
oikos – дом + …логия) наука, изучающая взаимодействия и взаимоотношения животных, растений, микроорганизмов между собой и окружаюещей средой; 2)экология человека- наука, рассматривающая проблемы взаимоотношений человеческого общества и окружающей среды.
Отличное определение
Неполное определение ↓
изучение взаимодействия живых существ с окружающей средой. Термин стал популярным в 1980-х гг. из-за возрастающего интереса к недолговечности Земли как обитаемой системы. Множество показателей подтверждает опасение, что естественные системы, развивавшиеся тысячелетия, находятся под угрозой технологических достижений, инициированных "промышленной революцией", технократическим мышлением, утратой ориентации людей на мудрость в отношениях с природой и между собой, а также в результате демографического взрыва. Такие показатели включают исчезновение множества видов растений и животных, нарушение систем биотических круговоротов обмена веществ и энергии, истощение оэонового слоя, глобальное потепление и изменение погоды, уменьшение плодородия почв, загрязнение обширных областей земли и воды, нарушающее естественное равновесие многих меньших систем (биогеоценозов). Составитель словаря полагает, что помимо многих мер по предотвращению экологической катастрофы, человечеству помогло бы формирование софиосферного сознания и осуществление стратегий по становлению софиосферы (См. соответствующие статьи).
Экология - это наука, изучающая жизнь различных организмов в их естественной среде обитания, или окружающей среде. Окружающая среда - это все живое и неживое вокруг нас. Ваша собственная окружающая среда - это все, что вы видите, и многое из того, чего вы не видите вокруг себя (например, которым вы дышите). Она в основном неизменна, но ее отдельные детали постоянно изменяются. Ваше тело - в каком-то смысле тоже окружающая среда для многих тысяч крошечных существ - бактерий, помогающих вам усваивать пищу. Ваше тело является для них естественной средой обитания.
На современном этапе развития цивилизации экология представляет собой сложную комплексную дисциплину, основанную на различных областях человеческого знания: биологии, химии, физики, социологии, природоохранной деятельности, различных видов технологии и т. д.
Впервые в науку понятие «экология» ввел немецкий биолог Э. Геккель (1886). Это понятие первоначально являлось чисто биологическим. В дословном переводе «экология» означает «наука о жилище» и подразумевала изучение взаимоотношений между различными организмами в природных условиях. В настоящее время это понятие очень усложнилось и разные ученые вкладывают в это понятие различный смысл. Рассмотрим некоторые из предлагаемых понятий.
1. По В. А. Радкевичу: «Экология - это наука, исследующая закономерности жизнедеятельности организмов (в любых ее проявлениях, на всех уровнях интеграции) в их естественной среде обитания с учетом изменений, вносимых в среду деятельностью человека». Это понятие соответствует биологической науке и его нельзя признать полностью соответствующим той области знания, которую изучает экология.
2. По Н. Ф. Реймерсу : «Экология (всеобщая, «большая») - это научное направление, рассматривающее некую значимую для центрального члена анализа (субъекта, живого объекта) совокупность природных и отчасти социальных (для человека) явлений и предметов с точки зрения интересов (в кавычках или без кавычек) этого центрального субъекта или живого объекта». Данное понятие является универсальным, но оно трудно для восприятия и воспроизведения. Оно показывает многообразие и комплексность экологической науки на современном этапе.
В настоящее время экология распадается на несколько направлений и научных дисциплин. Рассмотрим некоторые из них.
1. Биоэкология - отрасль биологической науки, изучающая взаимосвязи организмов друг с другом; средой обитания и воздействие деятельности человека на эти организмы и среду их обитания.
2. Популяционная экология (демографическая экология) - раздел экологии, изучающий закономерности функционирования популяций организмов в среде их обитания.
3. Аутэкология (аутоэкология) - раздел экологии, изучающий взаимоотношения организма (отдельной особи, вида) с окружающей средой.
4. Синэкология - раздел экологии, изучающий взаимоотношения популяций, сообществ и экосистем со средой.
5. Экология человека - комплексная наука, изучающая общие законы взаимоотношения биосферы и антропосистемы, влияние природной среды (в том числе и социальной) на отдельного человека и группы людей. Это наиболее полное определение экологии человека, оно может быть отнесено и к экологии отдельной личности, и к экологии человеческих популяций, в частности, к экологии различных этносов (народов, народностей). Большую роль в экологии человека играет социальная экология.
6. Социальная экология - многозначное понятие, одно из которых следующее: раздел экологии, изучающий взаимодействия и взаимосвязи человеческого общества с природной средой, разрабатывающий научные основы рационального природопользования, предполагающие охрану природы и оптимизацию жизненной среды человека.
Различают также прикладную, промышленную, химическую, онкологическую (канцерогенную), историческую, эволюционную экологию, экологию микроорганизмов, грибов, животных, растений и т. д.
Все вышеизложенное показывает, что экология - это комплекс научных дисциплин, имеющих в качестве объекта исследования Природу, учитывающих взаимосвязь и взаимодействие отдельных компонентов живого мира в виде отдельных особей, популяций, отдельных видов, взаимоотношения экосистем, роль отдельных людей и человечества в целом, а также пути и способы рационального природопользования, меры по охране Природы.
Экология изучает, как растения и животные, включая людей, живут вместе, влияют друг на друга и на окружающую их среду. Начнем с вас. Подумайте, как вы связаны с окружающей средой. Чем вы питаетесь? Куда выбрасываете отходы и мусор? Какие растения и животные живут рядом с вами. То, как вы воздействуете на окружающую среду, оказывает обратное воздействие и на вас, и на все , которые живут рядом с вами. Взаимосвязи между вами и ними образуют сложную и разветвленную сеть.
Естественное окружение группы растений и животных называется средой обитания, а сама группа, живущая в ней, - сообществом. Переверните камень и посмотрите, о пол над ним живет. Миленькие сообщества - всегда часть больших сообществ. Так, камень может быть частью ручья, если он лежит на его берегу, а ручей - частью леса, в котором протекает. В каждой крупной среде обитания живут различные растений и животных. Попробуйте отыскать несколько различных типов среды обитания вокруг вас. Глядите вокруг: вверх, вниз - во все стороны. Но не забывайте, что жизнь надо оставить такой, какой вы ее застали.
Впервые термин «экология» был употреблен в 1866 г. в работе немецкого биолога Э. Геккеля «Всеобщая морфология организмов». Самобытный биолог-эволюционист, медик, ботаник, зоолого-морфолог, сторонник и пропагандист учения Ч.Дарвина, он не только ввел в научный обиход новый термин, но и приложил все свои силы и знания для формирования нового научного направления. Ученый считал, что «экология - это наука об отношениях организмов к окружающей среде». Выступая на открытии философского факультета университета в Йене с лекцией «Путь развития и задачи зоологии» в 1869 г. Э. Геккель отмечал, что экология «исследует общее отношение животных как к их органической, так и неорганической средам, их дружественные и враждебные отношения к другим животным и растениям, с которыми они вступают в прямые и непрямые контакты, или, одним словом, все те запутанные взаимодействия, которые Ч. Дарвин условно обозначил как борьбу за существование». Под средой он понимал условия, создаваемые неорганической и органической природой. К неорганическим условиям Геккель относил физические и химические особенности мест обитания живых организмов: климат (теплота, влажность, освещенность), состав и почвы, особенности , а также неорганическую пищу (минералы и химические соединения). Под органическими условиями ученый подразумевал взаимоотношения между организмами, существующими в пределах одного сообщества или экологической ниши. Название экологической науки произошло от двух греческих слов: «экое» - дом, жилище, местообитание и «логос» - слово, учение.
Надо отметить, что Э. Геккель и многие его последователи использовали термин «экология» не для описания изменяющихся условий среды и меняющихся со временем взаимоотношений между организмами и средой, а только для фиксации существующих неизменными условий и явлений окружающей среды. Как полагают С. В. Клубов и Л. Л. Прозоров (1993), фактически исследовался физиологический механизм взаимоотношения живых организмов, выделялось их отношение к окружающей среде исключительно в рамках физиологических реакций.
В рамках биологической науки экология просуществовала до середины XX в. Акцент в ней был сделан на изучение живого вещества, закономерностей его функционирования в зависимости от факторов среды обитания.
В современную эпоху экологическая парадигма основывается на концепции экосистем. Как известно, этот термин был введен в науку А. Тенсли в 1935 г. Под экосистемой подразумевают функциональное единство, образованное биотопом, т.е. совокупностью абиотических условий, и населяющими его организмами. Экосистема является главным объектом изучения общей экологии. Предметом познания ее являются не только законы формирования структуры, функционирования, развития и гибели экосистем, но и состояние целостности систем, в частности их устойчивость, продуктивность, круговорот веществ и баланс энергии.
Таким образом, в рамках биологической науки общая экология оформилась и окончательно выделилась как самостоятельная наука, которая основывается на изучении свойств целого, не сводимого к простой сумме свойств его частей. Следовательно, экология в биологическом содержании этого термина подразумевает науку об отношениях растительных и животных организмов и образуемых ими сообществ между собой и с окружающей средой. Объектами биоэкологии могут быть гены, клетки, отдельные особи, популяции организмов, виды, сообщества, экосистемы и биосфера в целом.
Сформулированные законы общей экологии широко используются в так называемых частных экологиях. Точно так же, как и в биологии, развиваются своеобразные таксономические направления в общей экологии. Самостоятельно существуют экология животных и растений, экология отдельных представителей растительного и животного мира (водорослей, диатомовых водорослей, определенных родов водорослей), экология обитателей Мирового океана, экология сообществ отдельных морей и водоемов, экология определенных участков водоемов, экология животных и растений суши, экология пресноводных сообществ отдельных рек и водоемов (озер и водохранилищ), экология обитателей гор и возвышенностей, экология сообществ отдельных ландшафтных единиц и т. д.
В зависимости от уровня организации живого вещества экосистем в целом выделяют экологию особей (аутоэкологию), экологию популяций (демэкологию), экологию ассоциаций, экологию биоценозов и экологию сообществ (синэкологию).
При рассмотрении уровней организации живого вещества многие ученые полагают, что самые низшие ее ранги - геном, клетка, ткань, орган - изучаются сугубо биологическими науками - молекулярной генетикой, цитологией, гистологией, а высшие ранги - организм (особь), вид, популяция, ассоциация и биоценоз - как биологией и физиологией, так и экологией. Только в одном случае рассматриваются морфология и систематика отдельных особей и составляемых ими сообществ, а в другом - их взаимоотношение между собой и с окружающей средой.
К настоящему времени экологическое направление охватило практически все существующие области научного познания. Не только науки естественного профиля, но и сугубо гуманитарные науки при изучении своих объектов стали широко пользоваться экологической терминологией и главное методами исследования. Возникло множество «экологий» (экологическая геохимия, экологическая геофизика, экологическое почвоведение, геоэкология, экологическая геология, физическая и радиационная экология, медицинская экология и множество других). В связи с этим была проведена определенная структуризация. Так, в своих работах (1990-1994) Н. Ф. Реймерс сделал попытку представить структуру современной экологии.
Более простой выглядит структура Экологической науки с иных методологических позиций. В основу структуризации положено разделение экологии на четыре крупнейших и одновременно фундаментальных направления: биоэкологию, экологию человека, геоэкологию и прикладную экологию. Все перечисленные направления пользуются практически одинаковыми методами и методологическими основами единой экологической науки. В данном случае речь может идти об аналитической экологии с соответствующими подразделениями ее на физическую, химическую, геологическую, географическую, геохимическую, радиационную и математическую, или системную, экологии.
В рамках биоэкологии выделяют два равноценных и важнейших направления: эндоэкологию и экзоэкологию. Согласно Н. Ф. Реймерсу (1990), к эндоэкологии относятся генетическая, молекулярная, морфологическая и физиологическая экологии. К экзоэкологии относятся следующие направления: аутоэкология, или экология отдельных особей и организмов как представителей определенного вида; демэкология, или экология отдельных группировок; популяционная экология, которая изучает поведение и взаимоотношение в пределах какой-то определенной популяции (экология отдельных видов); синэкология, или экология органических сообществ; экология биоценозов, рассматривающая взаимоотношение сообществ или популяций организмов, составляющих биоценоз между собой и с окружающей средой. Наиболее высшим рангом экзоэкологического направления являются учение об экосистемах, учение о биосфере и глобальная экология. Последняя охватывает все области существования живых организмов - от почвенного покрова до тропосферы включительно.
Самостоятельным направлением экологического исследования является экология человека. В действительности, если строго придерживаться правил иерархии, данное направление должно входить составной частью в биоэкологию, в частности как аналог уаутоэкологии в рамках экологии животных. Однако, учитывая ту огромную роль, которую играет человечество в жизни современной биосферы, это направление выделяют в качестве самостоятельного. В экологии человека целесообразно выделить эволюционную экологию человека, археоэкологию, рассматривающую взаимоотношение человека со средой обитания начиная со времен первобытного общества, экологию этносоциальных групп, социальную экологию, экологическую демографию, экологию культурных ландшафтов и медицинскую экологию.
В середине XX в. в связи с проводившимися глубокими исследованиями среды обитания человека и органического мира возникли научные направления экологической направленности, тесно связанные с географическими и геологическими науками. Их цель - изучить не сами организмы, а только их реакцию на изменяющиеся условия среды обитания и проследить обратное воздействие деятельности человеческого общества и биосферы на среду обитания. Эти исследования были объединены в рамках геоэкологии, которой придано сугубо географическое направление. Однако представляется целесообразным в пределах как геологической, так и географической экологий выделить по крайней мере четыре самостоятельных направления - ландшафтную экологию, экологическую географию, экологическую геологию и космическую (планетарную) экологию. При этом надо особо подчеркнуть, что не все ученые согласны с таким разделением.
В рамках прикладной экологии, как следует из ее названия, рассматриваются многоаспектные вопросы экологии, связанные с сугубо практическими задачами. В ее составе выделяют промысловую экологию, т. е. экологические исследования, связанные с добычей определенных биоресурсов (ценных пород зверей или древесины), сельскохозяйственную экологию и инженерную экологию. Последняя отрасль экологии имеет много аспектов. Объектами изучения инженерной экологии являются состояние урбанизированных систем, агломераций городов и поселков, культурных ландшафтов, технологических систем, экологическое состояние мегаполисов, наукоградов и отдельных городов.
Концепция системной экологии возникла в ходе интенсивного развития экспериментальных и теоретических исследований в области экологии в 20-е и 30-е годы XX в. Эти исследования показали необходимость комплексного подхода к изучению биоценоза и биотопа. Впервые необходимость такого подхода была сформулирована английским геоботаником А. Тенсли (1935), который ввел в экологию термин «экосистема». Главное значение экосистемного подхода для экологической теории заключается в обязательном наличии взаимоотношений, взаимозависимости и причинно-следственных связей, т. е. объединение отдельных компонентов в функциональное целое.
Определенная логическая завершенность концепции экосистем выражается количественным уровнем их изучения. Выдающаяся роль в изучении экосистем принадлежит австрийскому биологу-теоретику Л. Берталанфи (1901-1972). Он разработал общую теорию, позволяющую с помощью математического аппарата описывать системы различных типов. Основой концепции экосистемы является аксиома системной целостности.
При всей полноте и глубине охвата в классификационной рубрикации экологических исследований, включающей все современные аспекты жизни человеческого общества, отсутствует такое важное звено познания, как историческая экология. Ведь при изучении современного состояния экологической обстановки исследователю для определения закономерностей развития и прогноза экологических условий в глобальном или региональном масштабе необходимо сравнивать существующие экологические ситуации с состоянием среды исторического и геологического прошлого. Эти сведения сосредоточены в исторической экологии, которая в рамках экологической геологии дает возможность с помощью геологических и палеогеографических методов определить физико-географические обстановки геологического и исторического прошлого и проследить их развитие и изменение вплоть до современной эпохи.
Начиная с исследований Э. Геккеля термины «экология» и «экологическая наука» широко вошли в обиход научных исследований. Во второй половине XX в. экология разделилась на два направления: сугубо биологическое (общая и системная экология) и геолого-географическое (геоэкология и экологическая геология).
Экологическое почвоведение возникло в 20-е годы XX в. В отдельных работах почвоведы стали употреблять термины «экология почв» и «педоэкология». Однако сущность терминов, как и магистральное направление экологических исследований в почвоведении, были раскрыты только в последние десятилетия. В научную литературу Г. В. Добровольским и Е. Д. Никитиным (1990) были введены понятия «экологическое почвоведение» и «экологические функции крупных геосфер». Последнее направление авторы трактуют применительно к почвам и рассматривают как учение об экологических функциях почв. Под этим подразумеваются роль и значение почвенного покрова и почвенных процессов в возникновении, сохранении и эволюции экосистем и биосферы. Рассматривая экологическую роль и функции почв, авторы считают логичным и необходимым выявить и охарактеризовать экологические функции других оболочек , а также биосферы в целом. Это даст возможность рассмотреть единство среды обитания человека и всей существующей биоты, глубже понять неотделимость и незаменимость отдельных компонентов биосферы. В течение всей геологической истории Земли судьбы этих компонентов оказались сильно переплетенными. Они проникли друг в друга и взаимодействуют через круговороты вещества и энергии, что и обусловливает их развитие.
Разрабатываются и прикладные аспекты экологического почвоведения, связанные главным образом с охраной и контролем за состоянием почвенного покрова. Авторы работ подобного направления стремятся показать принципы сохранения и создания таких свойств почв, которые определяют их высокое устойчивое и качественное плодородие, не наносящее ущерба сопряженным компонентам биосферы (Г. В. Добровольский, Н. Н. Гришина, 1985).
В настоящее время в некоторых высших учебных заведениях читают специальные курсы «Экология почв» или «Экологическое почвоведение». В данном случае речь идет о науке, в которой рассматриваются закономерности функциональных связей почвы с окружающей средой. С экологических позиций изучаются почвообразовательные процессы, процессы накопления растительного вещества и гумусообразования. Однако почвы рассматриваются в качестве «центра геосистемы». Прикладное значение экологического почвоведения сводится к разработке мер по рациональному использованию земельных ресурсов.
Пруд - пример более крупной среды обитания, идеальной для наблюдения за экосистемой. Это дом для большого сообщества различных растений и животных. Пруд, его сообщества и неживая природа вокруг него образуют так называемую экологическую систему. Глубины пруда - хорошая среда для изучения сообществ его обитателей. Осторожно поводите сачком в разных местах пруда. Запишите все, что окажется в сачке, когда вы его вытащите. Положите самые интересные находки в банку, чтобы лотом изучить их подробнее. Воспользуйтесь любым пособием, в котором описана жизнь обитателей пруда, чтобы определить названия найденных вами организмов. А когда закончите опыты, не забудьте обязательно выпустить живых существ обратно в пруд. Сачок вы можете купить или сделать сами. Возьмите кусок толстой проволоки и согните ее кольцом, а концы воткните в один из краев длинной бамбуковой палки. Затем обшейте проволочное кольцо капроновым чулком и завяжите его снизу узлом. В наши дни пруды встречаются куда реже, чем лет сорок назад. Многие из них обмелели и заросли. Это неблагоприятно сказалось на жизни обитателей прудов: лишь немногие из них сумели выжить. При высыхании пруда гибнут и его последние обитатели.
Выкопав прудик, вы можете устроить у себя уголок дикой природы. Это привлечет к нему множество видов животных и не станет для вас обузой. Однако пруд надо будет постоянно поддерживать в хорошем состоянии. Чтобы его создать, потребуется немало времени и сил, но зато когда в нем поселятся различные животные, вы сможете изучать их в любое время. Самодельная трубка для подводных наблюдений позволит вам лучше познакомиться с жизнью обитателей пруда. Аккуратно обрежьте горлышко и дно у пластиковой бутылки. На один конец наденьте прозрачный полиэтиленовый пакет и закрепите его на горлышке резинкой. Теперь через эту трубку вы можете наблюдать жизнь обитателей пруда. Для безопасности свободный край трубки лучше всего оклеить клейкой лентой.
