Экология

Экология - это наука о взаимоотношениях живых организмов друг с другом и с окружающей средой. Термин "экология" был впервые введен немецким биологом Эрнстом Геккслем в 1869 г., он образован из двух греческих слов: oikos, что означает "дом" или "жилище", и logos - "изучение" или "наука". Экология как наука основывается на холистическом подходе, при котором воссоздание общей картины важнее проработки частных деталей. И хотя различные частности нередко приходится анализировать порознь, в рамках этого подхода осуществляется синтез всей доступной информации для получения всеобъемлющей картины живых систем и их физического окружения. Своими корнями экология уходит в "естественную историю", как самостоятельная биологическая дисциплина она выделилась только с начала XX века наряду с физиологией, генетикой и др. С середины пятидесятых годов ее значение и сфера приложения стали значительно расширяться, и современную экологию можно охарактеризовать как междисциплинарную область, развивающуюся на стыке физики, биологии и общественных наук.

Популяция - группа организмов одного вида, занимающая определенную территорию и обычно в той или иной степени изолированная от других сходных групп.

Сообщество - любая группа организмов различных видов, сосуществующих в одном и том же местообитании или на одной площади и взаимодействующих посредством трофических и пространственных взаимоотношений.

Экосистема - сообщество организмов с окружающей их физической средой, взаимодействующих между собой и образующих экологическую единицу. Экология рассматривает как живой (биотический) компонент экосистемы, так и неживой (абиотический) компонент - физическую среду с ее веществом и энергией. Различные экосистемы вместе образуют биосферу или экосферу, включающую все живые организмы и всю физическую среду, с которой они взаимодействуют. Таким образом, океан, поверхность суши и нижние слои атмосферы - все это входит в экосферу.

Существенный вклад в понимание закономерностей, действующих на этих уровнях организации, вносят и небиологические науки, особенно химия, физика, почвоведение и гидрология, а также различные социальные дисциплины.

Возрастающий авторитет экологии, особенно проблемах, связанных с воздействием человека на природу, виден из многочисленных примеров. Так в США перед реализацией любого проекта по закону необходимо представить официальный доклад об ожидаемом воздействии на окружающую среду. В Англии многие местные планирующие органы нанимают эколога или консультируются с объединением натуралистов всего графства. Кроме того, возрастает участие экологов в правительственных комитетах, связанных с окружающей средой.

Для правильного понимания экологической обстановки требуется одновременный учет всех взаимодействующих в данном месте факторов, и уже сама сложность такой задачи делает се нелегкой. На практике большинство экологов, предпринимая новое исследование, применяют один из нескольких подходов - экосистемный подход, изучение сообщества (синэкология), популяционный подход (аутэкология), анализ местообитаний, эволюционный и исторический подход. Эти пять подходов в экологии частично перекрываются и взаимодействуют друг с другом, и поэтому одинаково подробное рассмотрение каждого из них не представляется возможным.

Экосистемный подход. Впервые определение экосистемы как совокупности живых организмов, с их местообитанием было дано Тэнски в 1935 г. При экосистемном подходе в центре внимания эколога оказывается поток энергии и круговорот веществ между биотическим и абиотическим компонентами экосферы. Его больше интересуют здесь функциональные связи (такие как цепи питания) живых организмов между собой и с окружающей средой) чем видовой состав сообществ и определение редких видов или колебания численности Экосистемный подход выдвигает на первый план общность организации всех сообществ, независимо от местообитания и систематического положения, входящих в них организмов. Даже простое сравнение водной и наземной экосистем подтверждает это. Обращает на себя внимание сходство структуры и функциональных единиц этих двух экосистем даже при резком различии в среде обитания и в образующих систему видах. Вместе с тем в экосистемном подходе находит приложение концепция гомеостаза (саморегуляции), из которой становится понятным, что нарушение регуляторных механизмов, например, в результате загрязнения среды, может привести к биологическому дисбалансу. Экосистемный подход важен также при разработке в будущем научно обоснованной практики ведения сельского хозяйства.

Изучение сообществ. Экология сообществ уделяет особое внимание биотическим компонентам экосистем. Синонимом экологии сообществ -синэкология. При изучении сообществ исследуют растения, животных и микроорганизмы, обитающие в различных биотических единицах, таких как лес, луг и вересковая пустошь. Могут быть выявлены и лимитирующие факторы, но функциональные аспекты влияния элементов физической среды, например, климата, обычно подробно не рассматривается. Вместо этого упор делается на определение и описание видов и изучение факторов, ограничивающих их распространение, в частности на конкуренцию и расселение. Одним из аспектов подобных исследований является представление о сукцессиях и климаксовых сообществах) очень важное для решения вопросов рационального использования природных ресурсов,

Популяционный подход. В современных популяционных исследованиях используются математические модели роста, самоподдержания и уменьшения численности тех или иных видов. Построение этих моделей связано с рядом важных понятий, таких как рождаемость, выживаемость и смертность. Популяционная экология обеспечивает теоретическую базу для понимания вспышек численности вредителей и паразитов, имеющих значение для сельского хозяйства и медицины, и открывает возможности борьбы с ними при помощи биологических методов (например, использование хищников и паразитов вредителя), а также позволяет оценить критическую численность вида, необходимую для его выживания, последнее особенно важно при организации заповедников, ведении охотничьего хозяйства, а в теоретическом плане - при изучении вопросов эволюционной и исторической экологии. Недавнее приложение экологических идей к палеонтологии позволило лучше понять взаимоотношения видов в ископаемых сообществах. Популяционная биология обеспечила теоретические основы для анализа расселения и вымирания видов, начиная с самых ранних этапов эволюции жизни на нашей планете.

Изучение местообитаний. Местообитание — это участок среды определенного типа, где живет данный организм, например, живая изгородь, пресноводное озеро, дубовая роща или каменистый берег, организм приспособлен к определенным физическим условиям местообитания. Но в пределах последнего могут быть места с особыми условиями (например, под корой гниющего ствола в дубовой роще), иногда называемые микроместообитаниями. Каждый вид занимает в своем местообитании определенную экологическую нишу. Понятие экологической ниши подразумевает не только физическое пространство, где может быть обнаружен данный вид, но также, что еще важнее, определенную его роль в сообществе, в частности его питание и взаимоотношения с другими видами. Когда два вида занимают одну и ту же нишу, они обычно конкурируют друг с другом, пока один из них не будет вытеснен. Сходные местообитания включают сходный набор экологических ниш, и в различных частях земного шара можно встретить морфологически близкие, хотя и различные по таксономическому положению, виды животных и растений. Например, открытые луга, степи и заросли низкого кустарника служат экологическими нишами для быстро бегающих травоядных, но это могут быть лошади, антилопы, бизоны, кенгуру и т.п. Анализ местообитания особо выделяют в связи с удобством проведения исследований, но он дает мало дополнительной информации по сравнению с тремя отходами, описанными ранее, тем не менее он широко распространен в полевых исследованиях, поскольку местообитания легко поддаются классификации. Некоторые сообщества, например, сообщества песчаных дюн или засоленных болот, так тесно связаны с конкретным местообитанием, что их практически нельзя изучать в ином контексте, однако компетентное исследование экологии песчаных дюн будет включать и остальные четыре подхода.

Анализ местообитании очень удобен также при изучении физических факторов Среды, таких как почва, влажность, освещенность) с которыми тесно связана жизнь животных и растений. Здесь связи с экосистемным подходом и изучением сообществ особенно сильны. Развитие смежных наук — гидрологии, почвоведения, метеорологии, климатологии и др. - открыло новые важные междисциплинарные области исследования. К сожалению, это привело к тому, что выполнение исследования становится слишком трудоемким для одного человека и требует создания рабочей группы, где каждый отдельный эколог обычно изучает лишь один аспект взаимодействия животных или растений с окружающей средой, например, гидрологию леса, климатологию поля или восстановление заброшенных земель. Опять-таки можно ожидать, что и здесь будут использоваться функциональные подходы (экосистемный, популяционный, изучение сообществ).

Эволюционный и исторический подходы. Изучая как экосистемы, сообщества, популяции и местообитания менялись во времени, мы получаем важный материал для суждения о характере вероятных будущих изменений. Эволюционная экология рассматривает изменения, связанные с развитием жизни на нашей планете, и позволяет понять основные закономерности, действовавшие в экосфере до того момента, когда важным экологическим фактором, влияющим на большинство организмов и на физическую среду, стала деятельность человека. Эволюционная экология пытается реконструировать экосистемы прошлого, используя как палеонтологические данные (ископаемые остатки, анализ пыльцы и др.), так и сведения о современных экосистемах.

Историческая экология занимается изменениями, связанными с развитием человеческой цивилизации и технологии, с их возрастающим влиянием на природу, и рассматривает период от неолита до наших дней.

Используя эти подходы, можно выявлять долговременные экологические тенденции, установить которые только путем изучения современных экосистем невозможно. Таковы) например) изменения климата, конвергентная эволюция) расселение видов животных и растений. Этот подход привносит больше новых теоретических идей, чем анализ местообитаний. Изучением древних сообществ и популяций традиционно занималась палеонтология, применение ее экологических идей к прошлому началось сравнительно недавно. Эволюционная экология — все расширяющаяся и плодотворная область исследования.

Охрана природы

Основную цель охраны природы можно сформулировать следующим образом 6 это поиск таких методов эксплуатации биологических и минеральных ресурсов Земли, которые позволяют создать условия, оптимальные для всех, связанных общей судьбой живых существ планеты, в том числе и человека. Для достижения этой цели необходима не только практическая деятельность по защите среды и сохранению ее в состоянии пригодном для обитания, но и разъяснения важности.этих проблем и мероприятий, накопленные экологические данные позволяют надеяться на то, что при бережном отношений к воде, земле и природе вообще человечество сможет и в будущем обеспечить себя всем необходимым, пищей, жильем) промышленной продукцией) сохранить физическое и интеллектуальное здоровье и возможности для нормального отдыха. Охрана природы- это совсем не то же самое, что охрана памятников старины, когда объект поддерживается в неизменном виде. Процессы. происходящие в биосфере чрезвычайно сложны и изменчивы, а значит и охрана природы должна быть гибкой и динамичной для эффективного управления природой необходимо знать, что происходит в окружающем нас мире, эти знания даст экология и.другие науки о Земле. Вся деятельность по охране природы в неявном виде определена нашим отношением к мире, в котором мы живем, это своего рода этика охраны природы. Вкратце ее можно выразить следующими высказываниями: "Мы унаследовали мир от наших родителей, но гораздо больше взяли взаймы у собственных детей" (лозунг "зеленых"); "Обмани Землю и она обманет тебя" (старинная китайская пословица); "Вымирание необратимо!" (надпись на рекламной майке, агитирующей за спасение китов). Таким образом, проблема охраны природы часто затрагивает нравственные и политические аспекты. Чтобы охрана природы была эффективна, необходима интеграция задач, которые ставят перед собой наука и общество. Длительное процветание человеческого общества возможно лишь при благополучном состоянии биосферы. Но на небольших отрезках времени цели охраны природы часто находятся в противоречии с прогрессом в развитии общества и промышленности. Таким образом, результаты охраны природы часто бывают чрезвычайно противоречивы и многогранны. Некоторые примеры практической роли охраны природы:

1) Сохранение генетического разнообразия. Это один из важнейших доводов в пользу охраны влажного тропического леса, обладающего высоким видовым разнообразием. Культурные растения и животные также являют собой источник генетического материала, а значит, и они нуждаются в охране.

2) Восстановление заброшенных земель, таких как отвалы шахт и каменоломни, и создание на их месте лесов, парков и сельскохозяйственных угодий, а также создание новых участков суши — все это уменьшает пресс цивилизации на малонарушенные ландшафты сельской местности.

3) Вторичное использование отходов значительно снижает расход сырья. Так, если бумагу не выбрасывать, а перерабатывать вновь, то потребности бумажной промышленности в древесине резко уменьшается. Бытовой мусор можно использовать для получения энергии, сжигая его в системах отопления небольших районов. При этом необходимо принять меры по снижению загрязнения воздуха.

4. Сохранение лесов на водоразделах предотвращает эрозию, слишком быстрый отток дождевой воды по склонам и паводки, и в то же время позволяют сберечь древесину, которую можно будет использовать в будущем.