Які науки вивчають екологічні проблеми. Що вивчає наука екологія? Термін та поняття екології
Екологія – це наука, яка вивчає закони природи, взаємодію живих організмів із навколишнім середовищем, основи якої заклав Ернст Геккель у 1866 році. Проте люди цікавилися секретами природи ще з давніх-давен, мали дбайливе ставлення до неї. Понять терміна «екологія» існують сотні, у різні часи вчені давали визначення екології. Саме слово складається з двох частинок, з грецького «ойкос» перекладається як будинок, а «логос» – як вчення.
З розвитком технічного прогресу стан довкілля став погіршуватися, що привернула увагу світової спільноти. Люди помітили, що повітря стало забрудненим, зникають види тварин та рослин, погіршується вода у річках. Цим та багатьом іншим явищам дали назву – .
Глобальні екологічні проблеми
Більшість екологічних проблем з локальних переросли у глобальні. Зміна невеликої екосистеми у конкретній точці світу може вплинути на екологію всієї планети. Наприклад, зміна океанічної течії Гольфстрім призведе до великих кліматичних змін, похолодання клімату в Європі та Північній Америці.
На сьогоднішній день вчені налічують десятки глобальних екологічних проблем. Наведемо лише найактуальніші з них, які загрожують життю на планеті:
- - зміна клімату;
- - Виснаження запасів прісної води;
- - Скорочення популяцій і зникнення видів і;
- - Виснаження корисних копалин;
Це не весь перелік глобальних проблем. Скажімо, екологічні проблеми, які можна прирівняти до катастрофи, — це забруднення біосфери і . Щорічно температура повітря підвищується на +2 градуси за Цельсієм. Причиною цього є парникові гази. У Парижі проводилася всесвітня конференція, присвячена проблемам екології, де багато країн світу зобов'язалися скоротити кількість викидів газів. Внаслідок високої концентрації газів відбувається танення льодів на полюсах, підвищується рівень води, що надалі загрожує затопленню островів та берегів континентів. Щоб запобігти катастрофі, що насувається, потрібно виробити спільні дії і проводити заходи, які сприятимуть уповільненню та припиненню процесу глобального потепління.
Предмет вивчення екології
На даний момент існує кілька розділів екології:
- - загальна екологія;
- - Біоекологія;
Кожен розділ екології має свій предмет вивчення. Найбільш популярною є загальна екологія. Вона вивчає навколишній світ, що складається з екосистем, їх окремі компоненти – і рельєф, ґрунт, тваринний та рослинний світ.
Значення екології для кожної людини
Турбота про екологію на сьогоднішній день стала модним заняттям, прситавку «еко» використовують скрізь. Але багато хто з нас навіть не усвідомлює глибини всіх проблем. Звичайно, це добре, що величезне людство людей стало небайдужим до життя нашої планети. Однак варто усвідомити, що стан довкілля залежить від кожної людини.
Будь-який житель планети може щодня виконувати прості дії, що допоможе покращити екологію. Наприклад, можна здавати макулатуру та зменшити використання води, економити електроенергію та викидати сміття в урну, вирощувати рослини та використовувати предмети багаторазового використання. Чим більше людей виконуватиме ці правила, тим більше шансів зберегти нашу планету.
Екологія
ЕКОЛОГІЯ-і; ж.[від грец. oikos - будинок, житло та logos - вчення]
1. Наука про відносини рослинних і тваринних організмів та утворених ними угруповань між собою та навколишнім середовищем. е. рослин. е. тварин. е. людини.
2. Екологічна система. е. лісу.
3. Природа і взагалі довкілля всього живого (зазвичай про поганий їх стан). Турботи про екологію. Порушена е. Гнітючий стан екології. е. північного заходу Росії.
◁ Екологічний (див.).
екологія(від грец. óikos - будинок, житло, місцеперебування і ...логія), наука про відносини організмів і утворених ними угруповань між собою і з навколишнім середовищем. Термін «екологія» запропонований у 1866 Е. Геккелем. Об'єктами екології можуть бути популяції організмів, види, спільноти, екосистеми та біосфера в цілому. Із середини XX ст. у зв'язку з впливом людини на природу, що посилився, екологія набула особливого значення як наукова основа раціонального природокористування та охорони живих організмів, а сам термін «екологія» - ширший зміст. З 70-х років. XX ст. складається екологія людини, чи соціальна екологія, вивчає закономірності взаємодії нашого суспільства та довкілля, і навіть практичні проблеми її охорони; включає різні філософські, соціологічні, економічні, географічні та інші аспекти (наприклад, екологія міста, технічна екологія, екологічна етика та ін.). У цьому сенсі говорять про «екологізацію» сучасної науки. Екологічні проблеми, породжені сучасним суспільним розвитком, викликали низку суспільно-політичних рухів («Зелені» та ін.), що виступають проти забруднення довкілля та інших негативних наслідків науково-технічного прогресу.
З невеликою затримкою перевіримо, чи не приховав videopotok свій iframe setTimeout(function() ( if(document.getElementById("adv_kod_frame").hidden) document.getElementById("video-banner-close-btn").hidden = true; ) , 500); ) ) if (window.addEventListener) ( window.addEventListener("message", postMessageReceive); ) else ( window.attachEvent("onmessage", postMessageReceive); ) ))();
ЕКОЛОГІЯЕКОЛОГІЯ (від грец. oikos - будинок, житло, місцеперебування і логос - слово, вчення), наука про відносини живих організмів і утворених ними угруповань між собою і з навколишнім середовищем.
Термін «екологія» запропонований у 1866 Е. Геккелем (див.ГЕККЕЛЬ Ернст). Об'єктами екології можуть бути популяції організмів, види, спільноти, екосистеми та біосфера в цілому. Із сірий. 20 ст. у зв'язку з впливом людини на природу, що посилився, екологія набула особливого значення як наукова основа раціонального природокористування та охорони живих організмів, а сам термін «екологія» - ширший зміст.
З 70-х років. 20 ст. складається екологія людини, чи соціальна екологія, вивчає закономірності взаємодії нашого суспільства та довкілля, і навіть практичні проблеми її охорони; включає різні філософські, соціологічні, економічні, географічні та інші аспекти (напр., Екологія міста, технічна екологія, екологічна етика та ін). У цьому сенсі говорять про «екологізацію» сучасної науки. Екологічні проблеми, породжені сучасним суспільним розвитком, викликали низку суспільно-політичних рухів («Зелені») (див.ЗЕЛЕНІ (рух)та ін), які виступають проти забруднення навколишнього середовища та ін. негативних наслідків науково-технічного прогресу.
* * *
ЕКОЛОГІЯ (від грец. oikos - будинок, житло, місцеперебування та... логія), наука, що вивчає взаємозв'язки організмів з навколишнім середовищем, тобто сукупністю зовнішніх факторів, що впливають на їх зростання, розвиток, розмноження та виживання. До певної міри умовно ці чинники можна розділити на «абіотичні», або фізико-хімічні (температура, вологість, довжина світлового дня, вміст мінеральних солей у ґрунті та ін.), та «біотичні», обумовлені наявністю або відсутністю інших живих організмів (в в тому числі є об'єктами харчування, хижаками або конкурентами).
Предмет екології
У центрі уваги екології - те, що безпосередньо пов'язує організм із навколишнім середовищем, дозволяючи жити у тих чи інших умовах. Екологів цікавить, наприклад, що споживає організм і що виділяє, як швидко він росте, у якому віці приступає до розмноження, скільки нащадків виробляє світ, і яка ймовірність у цих нащадків дожити до певного віку. Об'єктами екології найчастіше є окремо взяті організми, а популяції (див.ПОПУЛЯЦІЯ), біоценози (див.Біоціноз), а також екосистеми (див.ЕКОСИСТЕМА). Прикладами екосистем можуть бути озеро, море, лісовий масив, невелика калюжа або навіть стовбур дерева, що гниє. Як найбільшу екосистему можна розглядати і всю біосферу (див.БІОСФЕРА).
У сучасному суспільстві під впливом засобів масової інформації, екологія часто трактується як суто прикладне знання про стан довкілля людини, і навіть - як саме цей стан (звідси такі безглузді висловлювання як «погана екологія» того чи іншого району, «екологічно чисті» продукти або товари). Хоча проблеми якості середовища для людини, безумовно, мають дуже важливе практичне значення, а вирішення їх неможливе без знання екології, коло завдань цієї науки набагато ширше. У своїх роботах фахівці-екологи намагаються зрозуміти, як влаштована біосфера, яка роль організмів у кругообігу різних хімічних елементів та процесах трансформації енергії, як різні організми взаємопов'язані між собою та з середовищем свого проживання, що визначає розподіл організмів у просторі та зміну їх чисельності у часі . Оскільки об'єкти екології - це, як правило, сукупності організмів або навіть комплекси, що включають поряд з організмами неживі об'єкти, її визначають іноді як науку про надорганізмові рівні організації життя (популяції, співтовариства, екосистеми і біосферу), або як науку про живий вид біосфери.
Історія становлення екології
Термін «екологія» було запропоновано у 1866 році німецьким зоологом та філософом Е. Геккелем. (див.ГЕККЕЛЬ Ернст), Який, розробляючи систему класифікації біологічних наук, виявив, що немає ніякої спеціальної назви в галузі біології, що вивчає взаємини організмів із середовищем. Геккель визначав також екологію як «фізіологію взаємовідносин», хоча «фізіологія» розумілася при цьому дуже широко - як вивчення різних процесів, що протікають в живій природі.
У наукову літературу новий термін входив досить повільно і більш менш регулярно став використовуватися тільки з 1900-х років. Як наукова дисципліна екологія формувалася в 20-му столітті, але передісторія її сягає 19, і навіть 18 століття. Так, вже у працях К. Ліннея (див.ЛІННІЙ Карл), що заклав основи систематики організмів, було уявлення про «економію природи» - сувору впорядкованість різних природних процесів, спрямованих на підтримку деякої природної рівноваги. Розумілася ця впорядкованість виключно на кшталт креаціонізму (див.КРЕАЦІОНІЗМ)- як втілення «задуму» Творця, який спеціально створив різні групи живих істот для виконання різних ролей в «економії природи». Так, рослини повинні служити їжею травоїдним тваринам, а хижаки повинні не дозволяти травоїдним розмножуватися в дуже великій кількості.
У другій половині 18 ст. на зміну уявленням природної історії, невіддільним від церковних догматів, стали приходити нові ідеї, поступовий розвиток яких призвів до тієї картини світу, що й сучасної наукою. Найважливішим моментом була відмова від суто зовнішнього опису природи і перехід до виявлення внутрішніх, часом прихованих зв'язків, що визначають її природний розвиток. Так, І. Кант (див.КАНТ Іммануїл)у своїх лекціях з фізичної географії, прочитаних в університеті Кенігсберга, наголошував на необхідності цілісного опису природи, який враховував би взаємодію процесів фізичних і тих, що пов'язані з діяльністю живих організмів. У Франції, на початку 19 в. Ж. Б. Ламарк (див.Ламарк Жан Батіст)запропонував свою, значною мірою умоглядну концепцію круговороту речовин Землі. Живим організмам при цьому приділялася дуже важлива роль, оскільки передбачалося, що тільки життєдіяльність організмів, що призводить до створення складних хімічних сполук, здатна протистояти природним процесам руйнування та розпаду. Хоча концепція Ламарка була досить наївною і не завжди відповідала навіть тодішньому рівню знань у галузі хімії, в ній були передбачені деякі ідеї щодо функціонування біосфери, що отримали розвиток вже на початку 20 століття.
Безумовно, предтечею екології можна назвати німецького натураліста А. Гумбольдта (див.ГУМБОЛЬДТ Олександр), багато робіт якого зараз з повним правом вважаються екологічними. Саме Гумбольдту належить заслуга у переході від вивчення окремих рослин до пізнання рослинного покриву як деякої цілісності. Заклавши основи «географії рослин (див.ГЕОГРАФІЯ РОСЛИН)», Гумбольдт не лише констатував відмінності у розподілі різних рослин, а й намагався їх пояснити, пов'язуючи з особливостями клімату.
Спроби з'ясувати роль тих інших чинників у розподілі рослинності робилися та інші вченими. Зокрема, це питання досліджував О. Декандоль (див.ДЕКАНДОЛЬ), що підкреслив важливість як фізичних умов, а й конкуренції між різними видами за загальні ресурси. Ж. Б. Буссенго (див.БУССЕНГО Жан Батіст)заклав основи агрохімії (див.АГРОХІМІЯ), показавши, що всі рослини потребують азоту ґрунту. Він з'ясував, що з успішного завершення розвитку рослині необхідне певну кількість тепла, яку можна оцінити, підсумовуючи температури кожного дня на весь період розвитку. Ю. Лібіх (див.ЛІБІХ Юстус)показав, різні хімічні елементи, необхідні рослині, є незамінними. Тому якщо рослині не вистачає якогось одного елемента, наприклад, фосфору, то недолік його ніяк не може бути компенсований додаванням іншого елемента - азоту або калію. Це правило, яке стало відомим як «закон мінімуму Лібіха», відіграло важливу роль при впровадженні в практику сільського господарства мінеральних добрив. Своє значення воно зберігає і в сучасній екології, особливо при вивченні факторів, що обмежують розподіл чи зростання чисельності організмів.
Визначну роль у підготовці наукової спільноти до сприйняття надалі екологічних ідей мали роботи Ч. Дарвіна (див.Дарвін Чарлз Роберт), Насамперед його теорія природного відбору як рушійної сили еволюції. Дарвін виходив з того, що будь-який вид живих організмів може збільшувати свою чисельність у геометричній прогресії (за експоненційним законом, якщо користуватися сучасним формулюванням), а оскільки ресурсів для підтримки зростаючої популяції незабаром починає бракувати, то між особами обов'язково виникає конкуренція (боротьба за існування ). Переможцями у цій боротьбі виявляються особини, найбільш пристосовані до даних конкретних умов, тобто зуміли вижити та залишити життєздатне потомство. Теорія Дарвіна зберігає своє неминуче значення й у сучасної екології, нерідко задаючи напрямок пошуку певних взаємозв'язків і дозволяючи зрозуміти суть різних «стратегій виживання», використовуваних організмами тих чи інших умовах.
У другій половині 19 століття дослідження, які по суті були екологічними, стали проводитися в багатьох країнах, причому як ботаніками, так і зоологами. Так, у Німеччині, в 1872 р. виходить капітальна праця Августа Гризебаха (1814-1879), що вперше дав опис основних рослинних угруповань усієї земної кулі (ці роботи були видані і російською мовою), а в 1898 р. - велике зведення Франца Шимпера (1856-1901) "Географія рослин на фізіологічній основі", в якій наведено безліч докладних відомостей про залежність рослин від різних факторів середовища. Ще один німецький дослідник – Карл Мебіус (див.МЕБІУС Карл Август), вивчаючи відтворення устриць на мілинах (так званих устричних банках) Північного моря, запропонував термін «біоценоз (див.Біоціноз)», яким позначив сукупність різних живих істот, що мешкають на одній території та між собою тісно взаємопов'язані.
На рубежі 19 і 20 століть саме слово «екологія», яке майже не використовувалося в перші 20-30 років після того, як воно було запропоновано Геккелем, починає вживатися все частіше і частіше. З'являються люди, які називають себе екологами і прагнуть розвивати саме екологічні дослідження. У 1895 р. датський дослідник Й. Е. Вармінг (див.ВАРМІНГ Йоханнес Еугеніус)публікує навчальний посібник з «екологічної географії» рослин, невдовзі перекладений німецькою, польською, російською (1901 р.), а потім і англійською мовою. У цей час екологія найчастіше сприймається як продовження фізіології, лише перенесла свої дослідження з лабораторії у природу. Основна увага приділяється цьому вивченню на організми тих чи інших чинників довкілля. Іноді, однак, ставляться нові завдання, наприклад, виявити загальні, регулярно повторювані риси у розвитку різних природних комплексів організмів (спільнот, біоценозів).
Важливу роль у формуванні кола проблем, що вивчаються екологією, та у становленні її методології відіграло, зокрема, уявлення про сукцесію (див.СУКЦЕСІЯ). Так, США Генрі Каульс (1869-1939) відновив детальну картину сукцесії, вивчаючи рослинність на піщаних дюнах біля озера Мічиган. Ці дюни утворилися в різний час, і тому на них можна було знайти спільноти різного віку - від наймолодших, представлених небагатьма трав'янистими рослинами, які здатні рости на зибучих пісках, до найбільш зрілих, що є справжніми змішаними лісами на старих закріплених дюнах. Надалі концепцію сукцесії детально розробляв інший американський дослідник – Фредерік Клементс (1874–1945). Спільноту він трактував як найвищою мірою цілісне освіту, чимось нагадує організм, наприклад, як і організм, що зазнає певного розвитку - від молодості до зрілості, та був і старості. Клементс вважав, що й на початкових етапах сукцесії різні спільноти однієї території можуть сильно відрізнятися, то більш пізніх вони стають дедалі більше подібними. Зрештою, виявляється так, що для кожної області з певним кліматом та ґрунтом характерно лише одне зріле (кліматне) співтовариство.
Рослинним угрупованням чимало уваги приділялося і в Росії. Так, Сергій Іванович Коржинський (1861-1900), вивчаючи кордон лісової та степової зон, підкреслив, що крім залежності рослинності від кліматичних умов, не менш важливим є і вплив самих рослин на фізичне середовище, їх здатність робити його більш придатним для проростання інших видів. У Росії (а потім і в СРСР) для розвитку досліджень рослинних угруповань (або інакше кажучи - фітоценології) важливе значення мали наукові праці та організаторська діяльність В. Н. Сукачова (див.СУКАЧОВ Володимир Миколайович). Сукачов одним із перших почав експериментальні дослідження конкуренції та запропонував свою класифікацію різних типів сукцесії. Він постійно розробляв вчення про рослинні угруповання (фітоценози), які трактував як цілісні утворення (у цьому був близький до Клементса, хоча ідеї останнього дуже часто критикував). Пізніше, вже у 1940-х роках, Сукачов сформулював уявлення про біогеоценоз (див.БІОГЕОЦЕНОЗ)- природному комплексі, що включає як рослинне співтовариство, але й грунт, кліматичні і гідрологічні умови, тварин, мікроорганізми тощо. буд. Дослідження біогеоценозів у СРСР нерідко вважали самостійної наукою - біогеоценологією. Нині біогеоценологія зазвичай сприймається як частина екології.
Для перетворення екології на самостійну науку дуже важливими були 1920-1940-ті роки. У цей час публікується низка книг з різних аспектів екології, починають виходити спеціалізовані журнали (деякі з них існують досі), виникають екологічні суспільства. Але найголовніше – поступово формується теоретична основа нової науки, пропонуються перші математичні моделі та виробляється своя методологія, що дозволяє ставити та вирішувати певні завдання. Тоді ж оформляються два досить різних підходи, що існують і в сучасній екології: популяційний - динаміці чисельності організмів, що приділяє основну увагу, і їх розподілу в просторі, і екосистемний - концентрується на процесах круговороту речовини і трансформації енергії.
Розвиток популяційного підходу
Однією з найважливіших завдань екології популяції було виявлення загальних закономірностей динаміки чисельності популяцій - як окремо взятих, так і взаємодіючих (наприклад, конкурують за один ресурс або пов'язаних відносинами «хижак-жертва»). Для вирішення цього завдання використовувалися прості математичні моделі - формули, що показують найбільш ймовірні зв'язки між окремими величинами, що характеризують стан популяції: народжуваністю, смертністю, швидкістю зростання, щільністю (числом особин на одиницю простору), та ін. Математичні моделі дозволяли перевіряти наслідки різних припущень, виявивши необхідні та достатні умови для реалізації того чи іншого варіанта популяційної динаміки.
У 1920 р. американський дослідник Р. Перль (1879-1940) висунув так звану логістичну модель популяційного зростання, що передбачає, що в міру збільшення щільності популяції швидкість її зростання знижується, стаючи рівною нулю при досягненні деякої граничної щільності. Зміна чисельності популяції у часі описувалося таким чином S-подібною кривою, що виходить на плато. Перль розглядав логістичну модель як універсальний закон розвитку будь-якої популяції. І хоча невдовзі з'ясувалося, що це далеко не завжди так, сама ідея про наявність деяких основних принципів, що виявляються в динаміці багатьох різних популяцій, виявилася дуже продуктивною.
Впровадження у практику екології математичних моделей розпочалося з робіт Альфреда Лотки (1880-1949). Свій метод він сам називав «фізичною біологією» - спробою впорядкувати біологічне знання за допомогою підходів, які зазвичай застосовуються у фізиці (у тому числі - математичних моделей). Як один із можливих прикладів він запропонував просту модель, що описує пов'язану динаміку чисельності хижака і жертви. Модель показала, що й вся смертність у популяції жертви визначається хижаком, а народжуваність хижака залежить тільки від забезпеченості його кормом (тобто числа жертв), чисельність і хижака, і жертви робить правильні коливання. Потім Лотка розробив модель конкурентних відносин, а також показав, що в популяції, що збільшує свою чисельність за експонентом, завжди встановлюється постійна вікова структура (тобто співвідношення часток особин різного віку). Пізніше їм було запропоновано методи розрахунку низки найважливіших демографічних показників. Приблизно в ці роки італійський математик В. Вольтерра (див.ВОЛЬТЕРРА Віто), незалежно від Лотки, розробив модель конкуренції двох видів за один ресурс і показав теоретично, що два види, обмежені у своєму розвитку одним ресурсом, не можуть стійко співіснувати - один вид неминуче витісняє інший.
Теоретичні дослідження Лотки та Вольтерри зацікавили молодого московського біолога Г. Ф. Гаузе (див.ГАУЗЕ Георгій Францович). Він запропонував свою, набагато зрозумілішу біологам, модифікацію рівнянь, що описують динаміку чисельності конкуруючих видів, і вперше здійснив експериментальну перевірку цих моделей на лабораторних культурах бактерій, дріжджів та найпростіших. Особливо вдалими були досліди щодо конкуренції між різними видами інфузорій. Гаузе вдалося показати, що види можуть співіснувати тільки в тому випадку, якщо вони обмежені різними факторами, або, інакше кажучи, якщо вони займають різні екологічні ніші. Це правило, яке отримало назву «закону Гаузе», тривалий час слугувало відправною точкою в обговоренні міжвидової конкуренції та її ролі у підтримці структури екологічних спільнот. Результати робіт Гаузе були опубліковані у низці статей та книзі «Боротьба за існування» (1934), яка за сприяння Перла вийшла англійською мовою в США. Книга ця мала величезне значення для подальшого розвитку теоретичної та експериментальної екології. Вона кілька разів перевидавалася і досі часто цитується у науковій літературі.
Вивчення популяцій відбувалося у лабораторії, а й у польовий обстановці. Важливу роль у визначенні загальної спрямованості таких досліджень відіграли роботи англійського еколога Чарлза Елтона (1900-1991), особливо його книга «Екологія тварин», опублікована вперше у 1927, а потім неодноразово перевидавалась. Проблема динаміки чисельності висувалась у цій книзі як одна з центральних для всієї екології. Елтон звернув увагу на циклічні коливання чисельності дрібних гризунів, що відбувалися з періодом у 3-4 роки, а, обробивши багаторічні дані про заготівлю хутра в Північній Америці, з'ясував, що зайці та рисі теж демонструють циклічні коливання, але піки чисельності спостерігаються приблизно раз на 10 років. Багато уваги Елтон приділяв вивченню структури співтовариств (припускаючи, що ця структура суворо закономірна), а також ланцюгам харчування і так званим «пірамідам чисел» - послідовному зменшенню чисельності організмів у міру переходу від нижніх трофічних рівнів до вищих - від рослин до травоїдних, а від травоїдних до хижаків. Популяційний підхід у екології тривалий час розвивався переважно зоологами. Ботаніки ж більше досліджували співтовариства, які найчастіше трактували як цілісні та дискретні утворення, між якими досить легко провести кордони. Проте, вже у 1920-ті роки окремі екологи висловлювали «єретичні» (на той час) погляди, за якими різні види рослин можуть по-своєму реагувати на певні чинники довкілля, які розподіл зовсім необов'язково має збігатися з розподілом інших видів тієї самої спільноти. З цього випливало, що межі між різними спільнотами можуть бути дуже розмиті, а саме виділення їх умовне.
Найбільш чітко такий, що випереджає свій час, погляд на рослинну спільноту був розвинений російським екологом Л. Г. Раменським (див.РАМЕНСЬКИЙ Леонтій Григорович). У 1924 у невеликій статті (що стала класичною) він сформулював основні положення нового підходу, підкресливши, з одного боку, екологічну індивідуальність рослин, а з іншого - «багатомірність» (тобто залежність від багатьох факторів) і безперервність всього рослинного покриву. Незмінними Раменський вважав лише закони поєднання різних рослин, які й слід було вивчати. У США незалежні подібні погляди приблизно в ті ж роки розвивав Генрі Аллан Глісон (1882-1975). У його «індивідуалістичної концепції», висунутої як антитези уявленням Клементса про співтовариство як аналог організму, також підкреслювалася незалежність розподілу різних видів рослин друг від друга і безперервність рослинного покриву. По-справжньому роботи з вивчення популяцій рослин розгорнулися лише 1950-х і навіть 1960-х роках. У Росії безперечним лідером цього напряму був Тихін Олександрович Работнов (1904-2000), а у Великій Британії - Джон Харпер.
Розвиток екосистемних досліджень
Термін «екосистема» був запропонований в 1935 видним англійським екологом-ботаніком Артуром Тенслі (1871-1955) для позначення природного комплексу живих організмів та фізичного середовища, в якому вони мешкають. Проте дослідження, які цілком можна назвати екосистемними, почали проводитися значно раніше, а безперечними лідерами тут були гидробиологи. Гідробіологія, а особливо – лімнологія (див.ЛІМНОЛОГІЯ)від початку були комплексними науками, що мали справу одночасно з багатьма живими організмами, і з їх середовищем. Вивчалися у своїй як взаємодії організмів, як їх залежність від середовища, а й, що менш важливо, - вплив самих організмів на фізичне середовище. Нерідко об'єктом досліджень для лімнологів було ціле водоймище, в якому фізичні, хімічні та біологічні процеси тісно взаємопов'язані. Вже на початку 20-го століття американський лімнолог Едвард Бердж (1851-1950) за допомогою суворих кількісних методів вивчає «дихання озер» - сезонну динаміку вмісту у воді розчиненого кисню, яка залежить як від процесів перемішування водної маси та дифузії кисню з повітря, і від життєдіяльності організмів. Істотно, що з останніх як виробники кисню (планктонні водорості), і його споживачі (більшість бактерій і всі тварини). У 1930-х роках великих успіхів у вивченні кругообігу речовини та трансформації енергії було досягнуто в Радянській Росії на Косинській лімнологічній станції під Москвою. Очолював станцію в цей час Леонід Леонідович Россолімо (1894-1977), який запропонував так званий «балансовий підхід», що приділяє основну увагу кругообігу речовин та трансформації енергії. У рамках цього підходу розпочав свої дослідження первинної продукції (тобто створення автотрофами органічної речовини) та Г. Г. Вінберг (див.Вінберг Георгій Георгійович), використовуючи дотепний метод «темних та світлих склянок» Суть його в тому, що про кількість органічної речовини, що утворилася при фотосинтезі судять за кількістю кисню, що виділився.
Через три роки аналогічні виміри були здійснені в США Г. А. Райлі. Ініціатором цих робіт був Джордж Евелін Хатчінсон (1903-1991), який своїми власними дослідженнями, а також гарячою підтримкою починань багатьох талановитих молодих учених, вплинув на розвиток екології не тільки в США, а й у всьому світі. Перу Хатчинсона належить «Трактат з лімнології» - серія з чотирьох томів, що є найповнішим у світі зведенням по життю озер.
У 1942 в журналі «Еколоджі» вийшла стаття учня Хатчінсона, молодого і, на жаль, дуже рано померлого еколога - Раймонда Ліндемана (1915-1942), в якій було запропоновано загальну схему трансформації енергії в екосистемі. Зокрема, було теоретично продемонстровано, що при переході енергії з одного трофічного рівня на інший (від рослин до травоїдних тварин, від травоїдних – до хижаків) кількість її зменшується та організмам кожного наступного рівня виявляється доступною лише мала частина (не більше 10%) від тієї енергії, що була у розпорядженні організмів попереднього рівня.
Для самої можливості проведення екосистемних досліджень дуже важливим було те, що при колосальному розмаїтті форм організмів, що існують у природі, кількість основних біохімічних процесів, що визначають їхню життєдіяльність (а отже - і кількість основних біогеохімічних ролей!), дуже обмежена. Так, наприклад, різні рослини (і ціанобактерії (див.ЦІАНОБАКТЕРІЇ)) здійснюють фотосинтез (див.ФОТОСИНТЕЗ), при якому утворюється органічна речовина та виділяється вільний кисень. А оскільки кінцеві продукти однакові, то можна підсумовувати результати активності одразу великої кількості організмів, наприклад, усіх планктонних водоростей у ставку, або всіх рослин у лісі, і таким чином оцінити первинну продукцію ставка чи лісу. Вчені, які стояли біля витоків екосистемного підходу, це добре розуміли, а розроблені ними уявлення лягли в основу тих великомасштабних досліджень продуктивності різних екосистем, які отримали розвиток у різних природних зонах вже в 1960-1970-х роках.
До екосистемного підходу примикає за своєю методологією та вивчення біосфери. Термін «біосфера» для позначення області на поверхні нашої планети, охопленої життям, було запропоновано наприкінці 19 століття австрійським геологом Едуардом Зюссом (1831-1914). Однак у деталях уявлення про біосферу як про систему біогеохімічних циклів, основною рушійною силою яких є активність живих організмів («живої речовини»), було розроблено вже в 1920-30-х роках російським ученим Володимиром Івановичем Вернадським (1863-1945). Що ж до безпосередніх оцінок цих процесів, їх отримання і постійне уточнення розгорнулося лише у другій половині 20-го століття, і триває досі.
Розвиток екології в останні десятиліття 20 століття
У другій половині 20-го ст. завершується становлення екології як самостійної науки, що має власну теорію та методологію, своє коло проблем, та свої підходи до їх вирішення. Математичні моделі поступово стають реалістичнішими: їх передбачення можуть бути перевірені в експерименті або спостереженнями в природі. Самі ж експерименти та спостереження дедалі частіше плануються та проводяться так, щоб отримані результати дозволяли прийняти або спростувати заздалегідь висунуту гіпотезу. Помітний внесок у становлення методології сучасної екології зробили роботи американського дослідника Роберта Макартура (1930-1972), який вдало поєднував у собі таланти математика та біолога-натураліста. Макартур досліджував закономірності співвідношення чисельностей різних видів, що входять в одне співтовариство, вибір хижаком найбільш оптимальної жертви, залежність числа видів, що населяють острів, від його розміру та віддаленості від материка, ступінь допустимого перекриття екологічних ніш співіснуючих видів та ряд інших завдань. Констатуючи наявність у природі певної повторюваної регулярності («патерну»), Макартур пропонував одну або кілька альтернативних гіпотез, що пояснюють механізм виникнення цієї регулярності, будував відповідні математичні моделі, а потім зіставляв їх з емпіричними даними. Свою думку Макартур дуже чітко сформулював у книзі «Географічна екологія» (1972), написаної ним, коли він був невиліковно хворий, за кілька місяців до своєї передчасної смерті.
Підхід, який розвивали Макартур та його послідовники, був орієнтований насамперед на з'ясування загальних принципів устрою (структури) будь-яких спільнот. Однак, у рамках підходу, що набув поширення дещо пізніше, у 1980-х рр., основна увага була перенесена на процеси та механізми, внаслідок яких відбувалося формування цієї структури. Наприклад, щодо конкурентного витіснення одного виду іншим, екологи стали цікавитися передусім механізмами цього витіснення і особливостями видів, які визначають результат їх взаємодії. З'ясувалося, наприклад, що при конкуренції різних видів рослин за елементи мінерального харчування (азот або фосфор) переможцем часто виявляється не той вид, який у принципі (за відсутності дефіциту ресурсів) може зростати швидше, а той, який здатний підтримувати хоча б мінімальне зростання при нижчої концентрації серед цього елемента.
Особливу увагу дослідники почали приділяти еволюції життєвого циклу та різним стратегіям виживання. Оскільки можливості організмів завжди обмежені, а кожне еволюційне придбання організмам доводиться чимось розплачуватися, між окремими ознаками неминуче виникають чітко виражені негативні кореляції (так звані «трейдоффи»). Не можна, наприклад, рослині дуже швидко зростати і водночас утворювати надійні засоби захисту від травоїдних тварин. Вивчення подібних кореляцій дозволяє з'ясувати, як у принципі досягається можливість існування організмів у тих чи інших умовах.
У сучасній екології, як і раніше, зберігають свою актуальність деякі проблеми, які вже мають давню історію досліджень: наприклад, встановлення загальних закономірностей динаміки великої кількості організмів, оцінка ролі різних факторів, що обмежують зростання популяцій, з'ясування причин циклічних (регулярних) коливань чисельності. У цій галузі досягнуто значного прогресу - багатьом конкретних популяцій виявлено механізми регуляції їх чисельності, зокрема і тих, які породжують циклічні зміни чисельності. Продовжуються дослідження взаємовідносин типу «хижак-жертва», конкуренції, і навіть взаємовигідного співробітництва різних видів - мутуалізму.
Новим напрямом останніх є так звана макроекологія - порівняльне вивчення різних видів у масштабах великих просторів (порівняних з розмірами континентів).
Величезний прогрес наприкінці 20-го століття досягнуто у вивченні круговороту речовин та потоку енергії. Насамперед це пов'язано з удосконаленням кількісних методів оцінки інтенсивності тих чи інших процесів, а також з зростаючими можливостями широкомасштабного застосування цих методів. Прикладом може бути дистанційне (із супутників) визначення вмісту хлорофілу в поверхневих водах моря, що дозволяє скласти карти розподілу фітопланктону для Світового океану і оцінити сезонні зміни його продукції.
Сучасний стан науки
Сучасна екологія - це наука, що швидко розвивається, характеризується своїм колом проблем, своєю теорією і своєю методологією. Складна структура екології визначається тим, що об'єкти її відносяться до дуже різних рівнів організації: від цілої біосфери та великих екосистем до популяцій, причому популяція нерідко сприймається як сукупність окремих особин. Масштаби простору та часу, в яких відбуваються зміни цих об'єктів і які мають бути охоплені дослідженнями, також варіюють надзвичайно широко: від тисяч кілометрів до метрів та сантиметрів, від тисячоліть до тижнів та доби. У 1970-ті роки. формується екологія людини. У міру тиску на довкілля зростає практичне значення екології, її проблемами широко цікавляться філософи та соціологи.
Екологія (від грец. ойкос -будинок та логос- Вчення) - наука про закони взаємодії живих організмів з середовищем їх проживання.
Засновником екології вважається німецький біолог Е. Геккель(1834-1919 рр.), який уперше в 1866 р. вжив термін "Екологія".Він писав: «Під екологією ми маємо на увазі загальну науку про ставлення організму та навколишнього середовища, куди ми відносимо всі "умови існування" у широкому значенні цього слова. Вони частково є частково органічної неорганічної природи».
Спочатку цією наукою була біологія, що вивчає популяції тварин і рослин серед їхнього проживання.
Екологіявивчає системи рівня вище за окремий організм. Основними об'єктами її вивчення є:
- популяція -група організмів, що належать до одного або подібних видів і займають певну територію;
- , Що включає біотичне співтовариство (сукупність популяцій на території, що розглядається) і середовище проживання;
- - область поширення життя Землі.
На сьогодні екологія вийшла за межі власне біології і перетворилася на міждисциплінарну науку, що вивчає найскладніші. проблеми взаємодії людини з довкіллям.Екологія пройшла складний і тривалий шлях до усвідомлення проблеми "людина - природа", спираючись на дослідження в системі "організм - середовище".
Взаємодія Людини з Природою має власну специфіку. Людина наділена розумом, і це дає можливість усвідомити своє місце у природі і призначення Землі. З початку розвитку цивілізації Людина замислювалася про свою роль у природі. Будучи, безумовно, частиною природи, людина створила особливе місце існування,яка називається людської цивілізації.З розвитком вона дедалі більше суперечила природою. Зараз людство вже підійшло до усвідомлення того, що подальша експлуатація природи може загрожувати власному існуванню.
Актуальність цієї проблеми, спричиненої загостренням екологічної обстановки в масштабах усієї планети, призвела до «екологізації»- До необхідності врахування законів та вимог екології— у всіх науках та у всій людській діяльності.
Екологією в даний час прийнято називати науку про «власний будинок» людини — біосферу, її особливості, взаємодію та взаємозв'язок з людиною, а людину — з усім людським суспільством.
Екологія є не тільки інтегрованою дисципліною, де виявляються пов'язаними фізичні та біологічні явища, вона утворює своєрідний міст між природничими та суспільними науками. Вона належить до дисциплін з лінійної структурою, тобто. розвивається не по вертикалі — від простого до складного, — вона розвивається по горизонталі, охоплюючи дедалі ширше коло питань із різних дисциплін.
Жодна окрема наука не здатна вирішити всі завдання, пов'язані з удосконаленням взаємодії між суспільством та природою, оскільки ця взаємодія має соціальні, економічні, технологічні, географічні та інші аспекти. Вирішувати ці завдання може лише інтегрована (узагальнююча) наука, якою є сучасна екологія.
Таким чином, з несамостійної дисципліни в рамках біології екологія перетворилася на комплексну міждисциплінарну науку. сучасну екологію— із яскраво вираженою світоглядною складовою. Сучасна екологія вийшла межі як біології, а й у цілому. Ідеї та принципи сучасної екології мають світоглядний характер, тому екологія пов'язана не лише з науками про людину та культуру, а й з філософією. Такі серйозні зміни дозволяють зробити висновок, що, незважаючи на більш ніж столітню історію екології, сучасна екологія – наука динамічна.
Цілі та завдання сучасної екології
Однією з головних цілей сучасної екології як науки є вивчення основних закономірностей та розвиток теорії раціональної взаємодії в системі «людина – суспільство – природа», розглядаючи людське суспільство як невід'ємну частину біосфери.
Найголовніша мета сучасної екологіїна даному етапі розвитку людського суспільства — вивести Людство з глобальної екологічної кризи на шлях сталого розвитку, за якого буде досягнуто задоволення життєвих потреб нинішнього покоління без такого майбутнього покоління.
Для досягнення цих цілей екологічній науці належить вирішити низку різноманітних та складних завдань, у тому числі:
- розробити теорії та методи оцінювання стійкості екологічних систем на всіх рівнях;
- дослідити механізми регуляції чисельності популяцій та біотичної різноманітності, ролі біоти (флори та фауни) як регулятора стійкості біосфери;
- вивчити та створити прогнози змін біосфери під впливом природних та антропогенних факторів;
- оцінювати стани та динаміки природних ресурсів та екологічних наслідків їх споживання;
- розробляти методи управління якістю довкілля;
- формувати розуміння проблем біосфери та екологічну культуру суспільства.
Навколишнє нас живе середовищене є безладним та випадковим поєднанням живих істот. Вона є стійку і організовану систему, що склалася в процесі еволюції органічного світу. Будь-які системи піддаються моделюванню, тобто. можна передбачити, як та чи інша система відреагує на зовнішній вплив. Системний підхід – основа вивчення проблем екології.
Структура сучасної екології
В даний час екологія розділилася на низку наукових галузей та дисциплін, часом далеких від початкового розуміння екології як біологічної науки про відносини живих організмів із довкіллям. Однак у основі всіх сучасних напрямів екології лежать фундаментальні ідеї біоекології, яка сьогодні є сукупністю різних наукових напрямів. Так, наприклад, виділяють аутекологію,досліджує індивідуальні зв'язки окремого організму із середовищем; популяційну екологію, що займається відносинами між організмами, які відносяться до одного виду та живуть на одній території; синекологію, що комплексно вивчає групи, спільноти організмів та їх взаємозв'язки в природних системах (екосистемах).
Сучасна екологія є комплексом наукових дисциплін.Базовою є загальна екологія, Що вивчає основні закономірності взаємовідносин організмів та умов середовища. Теоретична екологіядосліджує загальні закономірності організації життя, зокрема у зв'язку з антропогенним впливом на природні системи.
Прикладна екологія вивчає механізми руйнування біосфери людиною та способи запобігання цьому процесу, а також розробляє принципи раціонального використання природних ресурсів. Прикладна екологія базується на системі законів правил та принципів теоретичної екології. З прикладної екології виділяються такі наукові напрями.
Екологія біосфери, Що вивчає глобальні зміни, що відбуваються на нашій планеті внаслідок впливу господарської діяльності людини на природні явища
Промислова екологія, що вивчає вплив викидів підприємств на довкілля та можливості зменшення цього впливу шляхом удосконалення технологій та очисних споруд.
Сільськогосподарська екологія, Що вивчає способи отримання сільськогосподарської продукції без виснаження ресурсів ґрунту при збереженні навколишнього середовища
Медична екологія, що вивчає хвороби людини, пов'язані із забрудненням довкілля.
Геоекологія, що вивчає будову та механізми функціонування біосфери, зв'язок та взаємозв'язок біосферних та геологічних процесів, роль живої речовини в енергетиці та еволюції біосфери, участь геологічних факторів у виникненні та еволюції життя на Землі.
Математична екологіямоделює екологічні процеси, тобто. зміни у природі, які можуть статися за зміни екологічних умов.
Економічна екологіярозробляє економічні механізми раціонального природокористування та охорони навколишнього середовища.
Юридична екологіярозробляє систему законів, вкладених у захист природи.
Інженерна екологія -порівняно новий напрямок екологічної науки, вивчає взаємодії техніки та природи, закономірності формування регіональних та локальних природно-технічних систем та способи управління ними з метою захисту природного середовища та забезпечення екологічної безпеки. Вона забезпечує відповідність техніки та технології промислових об'єктів екологічним вимогам
Соціальна екологіявиникла зовсім недавно. Лише 1986 р. у Львові відбулася перша конференція, присвячена проблемам цієї науки. Наука про «будинок», або місце проживання соціуму (людини, суспільства), вивчає планету Земля, а також космос як життєве середовище соціуму.
Екологія людини -частина соціальної екології, що розглядає взаємодію людини як біосоціальної істоти з навколишнім світом.
- одне з нових самостійних відгалужень екології людини - наука про якість життя та здоров'я.
Синтетична еволюційна екологія- Нова наукова дисципліна, що включає приватні напрями екології - загальну, біо-, гео-і соціальну.
Короткий історичний шлях розвитку екології як науки
В історії розвитку екології як науки можна виділити три основні етапи. Перший етап -зародження та становлення екології як науки (до 1960-х років), коли накопичувалися дані про взаємозв'язок живих організмів із середовищем їх проживання, було зроблено перші наукові узагальнення. У цей період французький біолог Ламарк і англійський священик Мальтус вперше попереджають людство про можливі негативні наслідки впливу людини на природу.
Другий етап -оформлення екології у самостійну галузь знань (після 1960-х до 1950-х років). Початок етапу ознаменувався виходом у світ робіт російських учених К.Ф. Рульє, Н.А. Северцева,В.В. Докучаєва, які вперше обґрунтували низку принципів та понять екології. Після досліджень Ч. Дарвіна у сфері еволюції органічного світу німецький зоолог Еге. Геккель перший зрозумів, що Дарвін називав «боротьбою існування», є самостійну область біології, і назвав її екологією(1866 р.).
Як самостійна наука екологія остаточно оформилася на початку ХХ століття. У цей період американський учений Ч. Адамі створив перше зведення екології, публікуються й інші важливі узагальнення. Найбільший російський вчений XX ст. В.І. Вернадський створює фундаментальне вчення про біосферу.
У 1930-1940-ті роки спочатку англійський ботанік А. Тенслі (1935 р.) висунув поняття «екосистема», а трохи пізніше В. Я. Сукачов(1940 р.) обґрунтував близьку йому виставу про біогеоценоз.
Третій етап(1950-і роки - до теперішнього часу) - перетворення екології в комплексну науку, що включає науки про охорону навколишнього людини середовища. Поруч із розвитком теоретичних основ екології вирішувалися і прикладні питання, пов'язані з екологією.
У нашій країні у 1960-1980-ті роки щорічно уряд приймало постанови про посилення охорони навколишнього середовища; було видано земельний, водний, лісовий та інші кодекси. Однак, як показала практика їхнього застосування, вони не дали необхідних результатів.
Сьогодні Росія переживає екологічну кризу: близько 15% території є фактично зонами екологічного лиха; 85% населення дихають повітрям, забрудненим значно вище ГДК. Зростає кількість «екологічно обумовлених» захворювань. Спостерігається деградація та скорочення природних ресурсів.
Аналогічне становище склалося та інших країнах світу. Питання, що станеться з людством у разі деградації природних екологічних систем і втрати біосферою здатності підтримувати біохімічні цикли, стає однією з актуальних.
Екологія - це наука, що вивчає життя різних організмів в їхньому природному середовищі, або навколишньому середовищі. Навколишнє середовище – це все живе та неживе навколо нас. Ваше власне довкілля - це все, що ви бачите, і багато з того, чого ви не бачите навколо себе (наприклад, яким ви дихаєте). Вона переважно незмінна, та її окремі деталі постійно змінюються. Ваше тіло - в якомусь сенсі також навколишнє середовище для багатьох тисяч крихітних істот - бактерій, які допомагають вам засвоювати їжу. Ваше тіло є для них природним місцем проживання.
Загальна характеристика екології як розділу загальної біології та комплексної науки
На сучасному етапі розвитку цивілізації екологія є складною комплексною дисципліною, заснованою на різних галузях людського знання: біології, хімії, фізики, соціології, природоохоронної діяльності, різних видів технології тощо.
Вперше у науку поняття «екологія» запровадив німецький біолог Еге. Геккель (1886). Це поняття спочатку було суто біологічним. У дослівному перекладі "екологія" означає "наука про житло" і мала на увазі вивчення взаємовідносин між різними організмами в природних умовах. Нині це поняття дуже ускладнилося і вчені вкладають у це поняття різний зміст. Розглянемо деякі з пропонованих понять.
1. За В. А. Радкевичу: «Екологія - це наука, що досліджує закономірності життєдіяльності організмів (в будь-яких її проявах, на всіх рівнях інтеграції) у їхньому природному середовищі проживання з урахуванням змін, що вносяться в середовище діяльністю людини». Це поняття відповідає біологічній науці та її не можна визнати повністю відповідним тій галузі знання, яку вивчає екологія.
2. По Н. Ф. Реймерсу: «Екологія (загальна, «велика») - це науковий напрямок, що розглядає якусь значиму для центрального члена аналізу (суб'єкта, живого об'єкта) сукупність природних і частково соціальних (для людини) явищ і предметів з точки зору інтересів (у лапках або без лапок) цього центрального суб'єкта чи живого об'єкта». Дане поняття є універсальним, але воно важко для сприйняття та відтворення. Воно показує різноманіття та комплексність екологічної науки на етапі.
В даний час екологія розпадається на кілька напрямків та наукових дисциплін. Розглянемо деякі з них.
1. Біоекологія - галузь біологічної науки, що вивчає взаємозв'язки організмів один з одним; середовищем проживання та вплив діяльності людини на ці організми та середовище їхнього проживання.
2. Популяційна екологія (демографічна екологія) - розділ екології, вивчає закономірності функціонування популяцій організмів серед їхнього проживання.
3. Аутекологія (аутоекологія) – розділ екології, що вивчає взаємовідносини організму (окремої особини, виду) з навколишнім середовищем.
4. Синекологія - розділ екології, що вивчає взаємини популяцій, угруповань та екосистем з середовищем.
5. Екологія людини - комплексна наука, що вивчає загальні закони взаємовідносини біосфери та антропосистеми, вплив природного середовища (у тому числі і соціального) на окрему людину та групи людей. Це найповніше визначення екології людини, може бути віднесено і до екології окремої особистості, і до екології людських популяцій, зокрема, до екології різних етносів (народів, народностей). Велику роль екології людини грає соціальна екологія.
6. Соціальна екологія - багатозначне поняття, одне з яких таке: розділ екології, що вивчає взаємодії та взаємозв'язки людського суспільства з природним середовищем, що розробляє наукові основи раціонального природокористування, що передбачають охорону природи та оптимізацію життєвого середовища людини.
Розрізняють також прикладну, промислову, хімічну, онкологічну (канцерогенну), історичну, еволюційну екологію, екологію мікроорганізмів, грибів, тварин, рослин тощо.
Все вищевикладене показує, що екологія - це комплекс наукових дисциплін, що мають як об'єкт дослідження Природу, що враховують взаємозв'язок та взаємодію окремих компонентів живого світу у вигляді окремих особин, популяцій, окремих видів, взаємини екосистем, роль окремих людей та людства в цілому, а також шляхи та способи раціонального природокористування, заходи щодо охорони Природи.
Взаємозв'язки
Екологія вивчає, як рослини і тварини, включаючи людей, живуть разом, впливають один на одного і на навколишнє середовище. Почнемо із вас. Подумайте, як ви пов'язані з довкіллям. Чим ви харчуєтесь? Куди викидаєте відходи та сміття? Які рослини та тварини живуть поряд з вами. Те, як ви впливаєте на навколишнє середовище, надає зворотний вплив і на вас, і на всі, які мешкають поряд з вами. Взаємозв'язки між вами та ними утворюють складну та розгалужену мережу.
Середовище проживання
Природне оточення групи рослин і тварин називається довкіллям, а сама група, яка живе в ній, - співтовариством. Переверніть камінь і подивіться, що підлога над ним живе. Милі співтовариства - завжди частина великих спільнот. Так, камінь може бути частиною струмка, якщо він лежить на його березі, а потік - частиною лісу, в якому протікає. У кожному великому середовищі живуть різні рослин та тварин. Спробуйте знайти кілька різних типів довкілля навколо вас. Дивіться навколо: вгору, вниз - на всі боки. Але не забувайте, що життя треба залишити таким, яким ви його застали.
Сучасний стан екологічної науки
Вперше термін «екологія» був ужитий 1866 р. у роботі німецького біолога Еге. Геккеля «Загальна морфологія організмів». Самобутній біолог-еволюціоніст, медик, ботанік, зоолого-морфолог, прихильник і пропагандист вчення Ч.Дарвіна, він не тільки ввів у науковий побут новий термін, а й доклав усі свої сили та знання для формування нового наукового спрямування. Вчений вважав, що «екологія – це наука про відносини організмів до довкілля». Виступаючи на відкритті філософського факультету університету в Єні з лекцією «Шлях розвитку та завдання зоології» в 1869 р. Е. Геккель зазначав, що екологія «досліджує загальне ставлення тварин як до їх органічного, так і неорганічного середовища, їх дружні та ворожі відносини до інших тваринам і рослинам, із якими вступають у прямі і непрямі контакти, чи, одним словом, всі ті заплутані взаємодії, які Ч. Дарвін умовно позначив як боротьбу існування». Під середовищем він розумів умови, створювані неорганічною та органічною природою. До неорганічних умов Геккель відносив фізичні та хімічні особливості місць проживання живих організмів: клімат (теплота, вологість, освітленість), склад і ґрунти, особливості, а також неорганічну їжу (мінерали та хімічні сполуки). Під органічними умовами вчений мав на увазі взаємовідносини між організмами, що існують у межах однієї спільноти чи екологічної ніші. Назва екологічної науки походить від двох грецьких слів: «еке» - будинок, житло, місцепроживання та «логос» - слово, вчення.
Слід зазначити, що Еге. Геккель і його послідовники використовували термін «екологія» задля опису змінних умов середовища проживання і змінюються з часом взаємовідносин між організмами і середовищем, лише фіксації існуючих незмінними умов і явищ довкілля. Як вважають С. В. Клубів та Л. Л. Прозоров (1993), фактично досліджувався фізіологічний механізм взаємовідносини живих організмів, виділялося їхнє ставлення до навколишнього середовища виключно в рамках фізіологічних реакцій.
У межах біологічної науки екологія проіснувала до середини ХХ ст. Акцент у ній було зроблено вивчення живого речовини, закономірностей його функціонування залежно від чинників довкілля.
У сучасну епоху екологічна парадигма ґрунтується на концепції екосистем. Як відомо, цей термін було введено в науку А. Тенслі у 1935 р. Під екосистемою мають на увазі функціональну єдність, утворену біотопом, тобто. сукупністю абіотичних умов, і організмами, що його населяють. Екосистема є основним об'єктом вивчення загальної екології. Предметом пізнання її є не лише закони формування структури, функціонування, розвитку та загибелі екосистем, а й стан цілісності систем, зокрема їхня стійкість, продуктивність, кругообіг речовин та баланс енергії.
Таким чином, у рамках біологічної науки загальна екологія оформилася і остаточно виділилася як самостійна наука, яка ґрунтується на вивченні властивостей цілого, яке не зводиться до простої суми властивостей його частин. Отже, екологія в біологічному змісті цього терміну має на увазі науку про відносини рослинних і тваринних організмів і утворених ними угруповань між собою і з навколишнім середовищем. Об'єктами біоекології можуть бути гени, клітини, окремі особини, популяції організмів, види, спільноти, екосистеми та біосфера загалом.
Сформульовані закони загальної екології широко застосовують у про приватних екологіях. Так само, як і в біології, розвиваються своєрідні таксономічні напрями у загальній екології. Самостійно існують екологія тварин і рослин, екологія окремих представників рослинного та тваринного світу (водоростей, діатомових водоростей, певних пологів водоростей), екологія мешканців Світового океану, екологія спільнот окремих морів і водойм, екологія певних ділянок водойм, екологія тварин і рослин суші угруповань окремих річок і водойм (озер та водосховищ), екологія мешканців гір і височин, екологія угруповань окремих ландшафтних одиниць і т.д.
Залежно від рівня організації живої речовини екосистем загалом виділяють екологію особин (аутоекологію), екологію популяцій (демекологію), екологію асоціацій, екологію біоценозів та екологію угруповань (синекологію).
При розгляді рівнів організації живої речовини багато вчених вважають, що найнижчі її ранги - геном, клітина, тканина, орган - вивчаються суто біологічними науками - молекулярною генетикою, цитологією, гістологією, фізіологією, а вищі ранги - організм (особина), вид, населення , асоціація та біоценоз - як біологією та фізіологією, так і екологією Тільки одному випадку розглядаються морфологія і систематика окремих особин і складених ними співтовариств, а іншому - їх взаємовідносини між собою і з довкіллям.
До теперішнього часу екологічний напрямок охопив практично всі існуючі галузі наукового пізнання. Не лише науки природного профілю, а й суто гуманітарні науки щодо своїх об'єктів стали широко користуватися екологічної термінологією і головне методами дослідження. Виникло безліч «екологій» (екологічна геохімія, екологічна геофізика, екологічне ґрунтознавство, геоекологія, екологічна геологія, фізична та радіаційна екологія, медична екологія та багато інших). У зв'язку з цим було проведено певну структуризацію. Так було у своїх роботах (1990-1994) М. Ф. Реймерс зробив спробу уявити структуру сучасної екології.
Простіший виглядає структура Екологічної науки з інших методологічних позицій. В основу структуризації покладено поділ екології на чотири найбільші і одночасно фундаментальні напрями: біоекологію, екологію людини, геоекологію та прикладну екологію. Усі перелічені напрями користуються практично однаковими методами та методологічними основами єдиної екологічної науки. У цьому випадку може йтися про аналітичну екологію з відповідними підрозділами її на фізичну, хімічну, геологічну, географічну, геохімічну, радіаційну та математичну, або системну, екології.
У рамках біоекології виділяють два рівноцінні та найважливіші напрями: ендоекологію та екзоекологію. Відповідно до Н. Ф. Реймерса (1990), до ендоекології відносяться генетична, молекулярна, морфологічна та фізіологічна екології. До екзоекології належать такі напрямки: аутоекологія, або екологія окремих особин та організмів як представників певного виду; демекологія, чи екологія окремих угруповань; популяційна екологія, яка вивчає поведінку та взаємовідносини в межах якоїсь певної популяції (екологія окремих видів); синекологія, або екологія органічних угруповань; екологія біоценозів, що розглядає взаємовідносини угруповань або популяцій організмів, що становлять біоценоз між собою і з навколишнім середовищем. Найбільш вищим рангом екзоекологічного спрямування є вчення про екосистеми, вчення про біосферу та глобальна екологія. Остання охоплює всі сфери існування живих організмів - від ґрунтового покриву до тропосфери включно.
Самостійним напрямом екологічного дослідження є екологія людини. Насправді, якщо суворо дотримуватися правил ієрархії, цей напрямок має входити складовою біоекологію, зокрема як аналог уаутоэкологии у межах екології тварин. Однак, враховуючи ту величезну роль, яку відіграє людство в житті сучасної біосфери, цей напрямок виділяють як самостійний. В екології людини доцільно виділити еволюційну екологію людини, археоекологію, що розглядає взаємовідносини людини з місцем існування починаючи з часів первісного суспільства, екологію етносоціальних груп, соціальну екологію, екологічну демографію, екологію культурних ландшафтів і медичну екологію.
У середині XX ст. у зв'язку з проведеними глибокими дослідженнями довкілля людини і органічного світу виникли наукові напрями екологічної спрямованості, тісно пов'язані з географічними та геологічними науками. Їх мета - вивчити не самі організми, а лише їхню реакцію на умови середовища, що змінюються, і простежити зворотний вплив діяльності людського суспільства і біосфери на середовище проживання. Ці дослідження були об'єднані в рамках геоекології, якій надано суто географічне спрямування. Однак доцільним у межах як геологічної, так і географічної екологій виділити принаймні чотири самостійні напрями - ландшафтну екологію, екологічну географію, екологічну геологію та космічну (планетарну) екологію. При цьому слід особливо наголосити, що не всі вчені згодні з таким поділом.
У рамках прикладної екології, як випливає з її назви, розглядаються багатоаспектні питання екології, пов'язані із суто практичними завданнями. У її складі виділяють промислову екологію, т. е. екологічні дослідження, пов'язані з видобутком певних біоресурсів (цінних порід звірів чи деревини), сільськогосподарську екологію та інженерну екологію. Остання галузь екології має багато аспектів. Об'єктами вивчення інженерної екології є стан урбанізованих систем, агломерацій міст та селищ, культурних ландшафтів, технологічних систем, екологічний стан мегаполісів, наукоградів та окремих міст.
Концепція системної екології виникла в ході інтенсивного розвитку експериментальних та теоретичних досліджень у галузі екології у 20-ті та 30-ті роки XX ст. Ці дослідження показали необхідність комплексного підходу до вивчення біоценозу та біотопу. Вперше необхідність такого підходу була сформульована англійським геоботаніком А. Тенслі (1935), який увів в екологію термін «екосистема». Головне значення екосистемного підходу для екологічної теорії полягає в обов'язковій наявності взаємовідносин, взаємозалежності та причинно-наслідкових зв'язків, тобто об'єднання окремих компонентів у функціональне ціле.
Певна логічна завершеність концепції екосистем виражається кількісним рівнем вивчення. Визначна роль вивченні екосистем належить австрійському біологу-теоретику Л. Берталанфі (1901-1972). Він розробив загальну теорію, що дозволяє за допомогою математичного апарату описувати системи різних типів. Основою концепції екосистеми є аксіома системної цілісності.
При всій повноті та глибині охоплення в класифікаційній рубрикації екологічних досліджень, що включає всі сучасні аспекти життя людського суспільства, немає такої важливої ланки пізнання, як історична екологія. Адже при вивченні сучасного стану екологічної обстановки досліднику для визначення закономірностей розвитку та прогнозу екологічних умов у глобальному чи регіональному масштабі необхідно порівнювати існуючі екологічні ситуації із станом середовища історичного та геологічного минулого. Ці відомості зосереджені в історичній екології, яка в рамках екологічної геології дає можливість за допомогою геологічних та палеогеографічних методів визначити фізико-географічні обстановки геологічного та історичного минулого та простежити їх розвиток та зміну аж до сучасної доби.
Починаючи з досліджень Е. Геккеля терміни «екологія» та «екологічна наука» широко увійшли в ужиток наукових досліджень. У другій половині XX ст. екологія розділилася на два напрями: суто біологічний (загальна та системна екологія) та геолого-географічне (геоекологія та екологічна геологія).
Екологічне ґрунтознавство
Екологічне ґрунтознавство виникло у 20-ті роки XX ст. В окремих роботах ґрунтознавці стали вживати терміни «екологія ґрунтів» та «педоекологія». Однак сутність термінів, як і магістральний напрямок екологічних досліджень у ґрунтознавстві, були розкриті лише в останні десятиліття. У наукову літературу Г. В. Добровольським та Є. Д. Нікітіним (1990) були введені поняття «екологічне ґрунтознавство» та «екологічні функції великих геосфер». Останній напрямок автори трактують стосовно грунтів і розглядають як вчення про екологічні функції грунтів. Під цим маються на увазі роль і значення ґрунтового покриву та ґрунтових процесів у виникненні, збереженні та еволюції екосистем та біосфери. Розглядаючи екологічну роль та функції грунтів, автори вважають логічним та необхідним виявити та охарактеризувати екологічні функції інших оболонок, а також біосфери загалом. Це дасть можливість розглянути єдність довкілля людини і всієї існуючої біоти, глибше зрозуміти невіддільність та незамінність окремих компонентів біосфери. Протягом усієї геологічної історії Землі долі цих компонентів виявилися сильно переплетеними. Вони проникли один в одного і взаємодіють через кругообіги речовини та енергії, що і зумовлює їх розвиток.
Розробляються і прикладні аспекти екологічного ґрунтознавства, пов'язані головним чином з охороною та контролем за станом ґрунтового покриву. Автори робіт такого напряму прагнуть показати принципи збереження та створення таких властивостей ґрунтів, які визначають їх високу стійку та якісну родючість, що не завдає шкоди пов'язаним компонентам біосфери (Г. В. Добровольський, Н. Н. Гришина, 1985).
Нині у деяких вищих навчальних закладах читають спеціальні курси «Екологія ґрунтів» або «Екологічне ґрунтознавство». У разі йдеться про науку, у якій розглядаються закономірності функціональних зв'язків грунту з довкіллям. З екологічних позицій вивчаються ґрунтоутворювальні процеси, процеси накопичення рослинної речовини та гумусоутворення. Проте ґрунти розглядаються як «центр геосистеми». Прикладне значення екологічного ґрунтознавства зводиться до розробки заходів щодо раціонального використання земельних ресурсів.
Проточний ставок
Ставок - приклад більшого довкілля, ідеального для спостереження за екосистемою. Це будинок для великої спільноти різних рослин та тварин. Ставок, його спільноти та нежива природа навколо нього утворюють так звану екологічну систему. Глибині ставка - хороше середовище для вивчення спільнот його мешканців. Обережно поводьте сачком у різних місцях ставка. Запишіть усе, що опиниться в сачці, коли ви його витягнете. Покладіть найцікавіші знахідки у банку, щоб лотом вивчити їх докладніше. Скористайтеся будь-яким посібником, у якому описано життя мешканців ставка, щоб визначити назви знайдених вами організмів. А коли закінчите досліди, не забудьте обов'язково випустити живих істот назад у ставок. Сачок ви можете купити чи зробити самі. Візьміть шматок товстого дроту і зігніть його кільцем, а кінці вставте в один із країв довгої бамбукової палиці. Потім обшийте дротяне кільце капроновим панчохою і зав'яжіть його знизу вузлом. У наші дні ставки зустрічаються набагато рідше, ніж років сорок тому. Багато хто з них обміліли і зарості. Це несприятливо позначилося життя мешканців ставів: лише з них зуміли вижити. При висиханні ставка гинуть та його останні мешканці.
Влаштуйте ставок самі
Викопавши ставок, ви можете влаштувати у себе куточок дикої природи. Це приверне до нього безліч видів тварин і не стане для вас тягарем. Однак ставок треба буде постійно підтримувати у хорошому стані. Щоб його створити, знадобиться чимало часу і сил, але коли в ньому оселяться різні тварини, ви зможете вивчати їх у будь-який час. Саморобна трубка для підводних спостережень дозволить вам краще познайомитися із життям мешканців ставка. Акуратно обріжте шийку та дно біля пластикової пляшки. На один кінець надягніть прозорий поліетиленовий пакет і закріпіть його на шийці резинкою. Тепер через цю трубку ви можете спостерігати життя мешканців ставка. Для безпеки вільний край трубки найкраще обклеїти клейкою стрічкою.
Екологія- це наука про відносини рослинних і тваринних організмів або їх угруповань між собою та навколишнім середовищем. Термін “екологія”, утворений із двох грецьких слів: ойкос- будинок, житло, батьківщина та логос- наука, запропонований німецьким біологом Э.Геккелем в 1869г. і означає буквально "вивчення власного будинку" або "наука про місце проживання".
Як самостійна наука екологія сформувалася у ХХ столітті, хоча факти, що становлять її зміст, привертали увагу людини з давніх-давен. У сучасному вигляді екологія охоплює надзвичайно широке коло питань і тісно переплітається з низкою суміжних наук (біологія, геологія, фізика, хімія, генетика та ін.).
Величезне значення екології стали розуміти зовсім недавно, коли зважаючи на посилення антропогенного впливу на природне середовище з усією очевидністю виникла проблема збереження життя на нашій планеті, збереження людської цивілізації. Не можна бездумно ставитись до природи, безжально її експлуатувати! Людське суспільство може жити і розвиватися лише перебуваючи у гармонії з природою. Для цього необхідно знати, як влаштована та функціонує природа, як вона реагує на втручання людини.
Екологія тісно пов'язана з іншими біологічними науками – зоологією та ботанікою. У момент становлення цих наук основна увага дослідників була зосереджена на систематиці та будові організмів. Але вже у перших творах з флори опис кожного виду рослини стало супроводжуватися зазначенням місць проростання. У вивченні фауни також дійшли того, що спосіб життя тварини взаємопов'язаний з умовами її проживання. Очевидно, більшість цих відомостей відноситься і до екології.
Екологія вивчає організацію життя трьох рівнях. Перший рівень відноситься до окремих рослин і тварин - особинам. Будь-яка особина під впливом різних умов довкілля і відчуває їх вплив. Одними з головних умов є кліматичні - температура, вологість, освітленість та ін. Крім того, для наземних тварин, особливо мешканців ґрунту, та рослин важливу роль відіграють фізичні та хімічні властивості ґрунту. Для водних організмів особливого значення набувають фізичні та хімічні властивості води як довкілля.
Розділ екології, в якому досліджується взаємодія окремого організму із середовищем проживання (спосіб життя, поведінка, взаємодія з окремими елементами навколишнього середовища та ін.), має назву аутекології(від грецької аутос- Сам).
У реальному житті, проте, жоден організм немає поза зв'язки з іншими, собі подібними організмами, тобто. особинами того ж виду. Як правило, організми існують у вигляді особливих угруповань - популяцій (від латинського - популус- Народ, населення). Взаємодія організмів у популяції призводить до того, що з'являються власні властивості, відмінні від властивостей окремих особин. Під впливом багатьох зовнішніх умов (параметрів навколишнього середовища, якості та кількості їжі та ін) популяції змінюють чисельність у часі та просторі, набувають властивості накопичувати та витрачати речовину та енергію, їм властиві більш складні реакції на зміни середовища, ніж реакції індивідуума.
Розділ екології, що вивчає взаємовідносини між організмом та середовищем проживання на рівні популяцій, носить назву демекологіїабо популяційної екології.
Але й населення ізольовано існувати неспроможна, оскільки потребує енергії, речовині, просторі та інших життєвих ресурсах. Тому популяція обов'язково входить у взаємовідносини коїться з іншими популяціями: популяція хижої тварини черпає енергію від популяції травоїдного, популяції можуть виборювати простір, їжу тощо. Однак вони можуть і допомагати один одному: ґрунтові тварини, переробляючи мертву рослинну речовину, збільшують родючість ґрунту, комахи беруть участь в запиленні рослин, деякі рослиноїдні тварини забезпечують перенесення насіння рослин, сприяючи їх розмноженню. Отже, популяції що неспроможні існувати друг без друга. Стабільність природної системи у часі підтримується взаємодіями між усіма її живими та неживими складовими.
У природі популяції різних організмів, що спільно мешкають, завжди утворюють певну єдність, звану спільнотоюабо біоценозом(від грецької біос- життя та ціноз- загальне). Займаний співтовариством природний життєвий простір називається біотопом(від грецької біос- життя та топос- Місце). Спільнота - це досить стійка біологічна освіта, оскільки має здатність до самопідтримування своїх природних властивостей та видового складу. Стійкість співтовариства визначається як стійкістю що входять у нього популяцій, а й особливістю взаємодії з-поміж них.
Комплексне вивчення угруповань є предметом ще більш складного розділу екології - синекології(від грецької син- разом) або екології спільнот.
