Содержание, предмет, задачи и методы исследования общей экологии

Основным содержанием общей экологии становится ис­следование взаимоотношений организмов друг с другом и с окружающей средой на популяционно-биоценотичес-ком, биогеоценотическом (экосистемном) и биосферном уровнях.

Предметом исследования экологии являются биологи­ческие макросистемы (популяции, биоценозы, экосистемы) и их динамика во времени и пространстве. Основные зада­чи экологии заключаются в изучении динамики популя­ции, биоценозов и их систем, вскрытии законов экологи­ческих процессов и овладении управлением ими в условиях неизбежной индустриализации и урбанизации планеты.

Как и всякая наука, экология обладает целым комплек­сом различных методов и приемов исследования. Основны­ми теоретическими методами исследования экологии яв­ляются описательный метод, системный анализ, моделиро­вание. Основными эмпирическими методами выступают: наблюдение, сравнительный анализ, эксперименты (лабо­раторные и полевые), а также мониторинг. Наблюдение и сравнительный анализ являются традиционными метода­ми науки, на основе которых экологи получают первичную информацию, описываемую и подвергаемую анализу. Ста­новясь при этом вторичной, информация используется для дальнейших теоретических построений.

В экологии объектом исследования служат не единич­ные особи, а группы особей — популяции, сообщества, эко­системы, т. е. биологические макросистемы. Многообразие связей, формирующихся на уровне биологических макросистем, обусловливает разнообразие методов экологичес­ких исследований.

Для эколога первостепенное значение имеют полевые иссле­дования, т. е. изучение популяций видов и их сообществ в есте­ственной обстановке, непосредственно в природе. Полевые ме­тоды позволяют установить результат влияния на организм или популяцию определенного комплекса факторов. На основе полевых исследований, наблюдения и сравнительного анализа происходит описание изучаемых макросистем. В этом описа­нии участвуют вместе с экологами разные специалисты: бота­ники, зоологи, микробиологи, почвоведы, химики, гидрологи и другие. Исследуя и описывая массу количественных и каче­ственных данных, они используют при этом методы физиоло­гии, анатомии, биохимии, систематики и других наук.

Например, при изучении растительных сообществ произво­дится подробное качественное и количественное их описание. Описываются систематика всех групп растений, их жизнен­ность, ярусность, мозаичность, фенология (периодичность в ра­звитии), обилие, биомасса, продукция, а также характеристика места обитания (рельеф, склон, почва) и многое другое.

При экологических исследованиях животных изучают­ся их питание, размножение, поведение, размещение попу­ляций и закономерности миграций, абиотические условия среды (химия, температура, влажность, степень освещен­ности) и биотические связи в сообществе. Для изучения жи­вотных используют способы мечения (кольцевание птиц, прикрепление к телу радиопередатчиков, закрепление на теле млекопитающих меток, окраска, введение в организм меченых атомов и т.д.).

Экспериментальные методы позволяют проанализировать влияние на развитие организма отдельных факторов в искус­ственно созданных условиях и изучить разнообразие эколо­гических механизмов. Эксперимент в природе отличается от наблюдения тем, что организмы искусственно ставятся в ус­ловия, при которых можно дозировать влияние фактора и оценить это влияние. Примером экологических эксперимен­тов могут служить исследования по созданию лесозащитных полос, мелиоративные работы, расселение животных в необи­таемых ранее районах.

В современной экологии применяются также математичес­кие методы, методы теории информации и кибернетики. Осо­бенно широкое распространение получило моделирование

экологических систем с использованием ЭВМ. Сущность этого метода заключается в том, что наряду с оригиналом, т. е. ре­альной системой, изучается его искусственно созданное подо­бие. В исследованиях применяют самые разнообразные мо­дели: реальные (натуральные), знаковые (идеальные), кон­цептуальные (вербальные, графические), математические (аналитические, численные) и их разновидности.

Процесс перевода физических или биологических предс­тавлений в любой экологической системе в ряд математи­ческих зависимостей и операций над ними называется сис­темным анализом, а сама математическая система — мо­делью. Первыми математическими моделями простейших экологических систем «хищник — жертва» и «паразит — хо­зяин» были теоретические разработки итальянского матема­тика В. Вольтерра, сделанные в 1931 году. Они послужили толчком для построения более сложных моделей процессов пищевых отношений популяций в биоценозах. С появлени­ем быстродействующих ЭВМ возникли возможности моде­лирования еще более сложных саморегулирующихся систем с обратной связью — популяций, биоценозов и биогеоцено­зов. В современных условиях моделирование занимает ос­новное место в работах по экологическому прогнозированию.

В последние годы среди экологов-прогнозистов распрост­ранилось понятие «мониторинг», которое было предложено еще в 20-х годах по отношению к окружающей среде. Часто под мониторингом понимают наблюдение за состоянием ок­ружающей среды. В научную литературу этот термин вошел в начале 70-х годов перед проведением Стокгольмской кон­ференции ООН по окружающей среде (июнь 1972) в допол­нение к понятию «контроль». Современное значение мони­торинга определяется как система контроля окружающей среды, включающая три основных вида деятельности:

1) слежение и контроль — систематические наблюдения за состоянием окружающей среды;

2) прогноз — определение возможных изменений приро­ды под влиянием естественных и антропогенных факторов;

3) управление — мероприятия по регулированию состоя­ния окружающей среды.

Стремительно развивающаяся экология развивает и свой язык, свою особую терминологию. Уже сейчас ее лексикон состоит из 12—14 тысяч терминов и понятий. Для понима­ния сущности экологии и важнейших экологических проблем необходимо овладеть основными экологическими поня­тиями: организм, среда, популяция, биоценоз, биогеоценоз, экосистема, биосфера, ноосфера, экологическое равновесие и т.д. Все эти понятия составляют определенную систему экологических терминов.