Экологией называется наука об отношениях живых организмов и их сообществ с окружающей средой и между собой. Термин «экология» впервые был введен в 1866 году немецким биологом Эрнестом Геккелем в труде «Общая мифология организмов».
Современное значение термина «экология» подразумевает более широкое значение, чем в первые годы развития этой дисциплины. Сегодня под экологическими вопросами в большинстве случаев ошибочно понимают вопросы окружающей среды. Такое смещение смысла произошло из-за существенных последствий влияния человека на природу. Но нужно уметь отличать понятие, относящееся к науке экологии, и понятие, относящееся к окружающей среде.
Классическое определение экологии звучит так: это наука, которая изучает взаимоотношение неживой и живой природы. Второе определение экологии было принято на пятом Международном экологическом конгрессе в 1990 году, чтобы противодействовать размыванию понятия экологии, которое можно наблюдать в настоящее время. Однако неверным является то, что это определение исключает из компетенции науки аутэкологию.
Существует несколько возможных определений науки экологии. Экология есть познание экономики природы, исследование взаимоотношений живых организмов с неорганическими и органическими компонентами окружающей среды. Словом, экологией называется наука, исследующая сложные природные взаимосвязи, которые рассматривались Дарвином как условия борьбы за выживание. Экология представляет собой науку, изучающую структуру и функционирование надорганизменного уровня (экосистемы, сообщества, популяции) во времени и пространстве, в естественных, а также в измененных людьми условиях.
Экология – это наука об окружающей среде и процессах, происходящих в ней. Сложности определения экологии заключаются в неопределенности границ дисциплины и взаимоотношениях со смежными дисциплинами, в не устоявшихся представлениях о структуре науки. Непросто давать определение экологии из-за деления на частную и общую экологию, различий в терминологии между экологами животных и экологами растений. Экология подразделяется на четыре отдела: экологию популяций, особей, экосистем и биогеоценозов.
С давних времен люди замечали всевозможные закономерности в отношениях животных между собой и с окружающей средой. Однако в то время даже биология не считалась отдельной дисциплиной, являясь только частью философии. Первые описания экологии животных встречаются в древнегреческих трактатах, например, индийские трактаты «Махабхарата», «Рамаяна» VI-I веков до нашей эры описывают образ жизни зверей, их места обитания, размножение, питание, поведение и т.д.
В работе Аристотеля «История животных» описывается экологическая классификация животных и тип движения, среда обитания и использование голоса, сезонная активность и наличие убежищ и т.д. В трактатах Теофраста даны основы геоботаники, описано приспособительное значение изменений в окрасе животных. Плиний Старший в «Естественных историях» представляет экономический характер зооэкологических представлений. Древние греки видели жизнь как то, что не требует адаптации и понимания, что сегодня близко к экологическим представлениям.
В Новое время, когда наблюдался подъем в развитии науки, экологические закономерности часто выявлялись учеными, которые занимались исследованиями, довольно далекими от биологии. Много значимых работ, посвященных вопросам экологии и развитию экологии как науки, было написано в первой половине XIX века, например, Г. Бергхаус «Всеобщий зоологический атлас», Ж. Б. Ламарк «Философия зоологии».
Современная экология является сложной, разветвленной наукой. Ч. Элтоном использованы концепции пищевой цепи, динамики численности, пирамиды численности. Вклад в теоретические основы нынешней экологии внес Б. Коммонер, который сформулировал четыре основных закона экологии: все связано со всем, природа знает лучше, ничто не исчезает в никуда, ничто не дается даром.
Можно сказать, что второй и четвертый закон – это перефразированный основной закон физики о сохранении вещества и энергии. А вот первый и третий законы являются основополагающими законами экологии, на которых и должна выстраиваться парадигма этой науки. Основным законом считается первый, который можно считать фундаментом экологической философии. Данная философия лежит в основе понятия «глубокая экология» в труде Фритьофа Капры «Паутина жизни».
На третьем Международном ботаническом конгрессе в Брюсселе в 1910 году было выделено три подраздела экологии. Это аутэкология, демэкология и синэкология. Аутэкология представляет собой раздел науки, который изучает взаимодействие отдельного организма или вида с окружающей средой. Демэкология – это раздел науки, исследующий взаимодействие популяций особей одного вида внутри данной популяции и с окружающей средой. Синэкологией называется раздел науки, который изучает функционирование и взаимодействие сообществ с биотическими и абиотическими факторами.
Кроме того, выделяют биоэкологию и геоэкологию, этноэкологию и ландшафтную экологию, химическую и социальную экологию, экологию человека, радиоэкологию и другие. Так как предмет многогранен, а методов исследования много, то некоторые ученые считают экологию комплексом наук, изучающим функциональные взаимосвязи между организмами и окружающей средой, круговорот потоков энергии и веществ.
Будучи комплексом наук, экология связана с другими науками: химией и биологией, математикой и физикой, географией и биогеохимией, эпидемиологией. Методологический подход к науке экологии дает возможность выделить задачи, предмет и методы исследований. Объектами исследования экологии являются системы выше уровня отдельных организмов: экосистемы, популяции, биоценозы и вся биосфера. Предметом изучения экологии является организация, а также функционирование этих систем.
Главная задача прикладной экологи состоит в разработке принципов разумного использования природных ресурсов на базе общих закономерностей организации жизни. Методы исследований в науке экологии делятся на экспериментальные и полевые методы, а также на методы моделирования.
наука, занимающаяся изучением взаимоотношений между живыми организмами и средой их обитания. В центре ее внимания - система отношений, поддерживающих все живое на земле, внутренние взаимосвязи природы.
Отличное определение
Неполное определение ↓
ЭКОЛОГИЯ
(ecology) От греческих корней, означающих "дом" и "наука". Немецкий ученый Эрнст Геккель рассматривал экологию как "науку об отношениях между организмами и окружающей средой". Это общепринятое определение в ходу и поныне. Впервые Геккель использовал слово Oekologie (экология) в книге "Общая морфология" ("Generalle Morphologie", 1866). В те времена бурный процесс индустриализации, менявшей лицо Англии и Германии, и строительство железных дорог, сопровождавшееся хозяйственным освоением прилегавших к ним территорий в Северной Америке, повлекли за собой такие экологические катастрофы, как исчезновение странствующего голубя и почти полное истребление американских бизонов. "Властительницей" дум интеллигенции стала опубликованная в 1859 г. работа Чарлза Дарвина "Происхождение видов" с ее главной идеей – эволюционное развитие всего живого, включая человека. Слово "экология" всегда понималось в трех значениях. Во-первых, как интеллектуальный вид деятельности – исследование взаимодействия между субъектами живой природы. Во-вторых, как сама система, порожденная причинными связями между видами. И наконец, в-третьих, слово "экология" используется (и не обязательно профессионалами-экологами) для анализа нравственных критериев и политических программ, обусловленных осознанием реальности экологических проблем. Моральные критерии, как правило, вступают в противоречие с практической деятельностью человека, разрушающей экологические системы, и требуют поиска путей установления (или восстановления) гармонии человека с природой. Реальность подобных целей (более того, их логичность), равно как и их соотношение с представлениями экологии как науки, являются основным предметом политической экологии. Политическая экология имеет длительную историю, впрочем, некоторым исследователям она представляется слишком короткой. Политический (в отличие от научного) смысл термина определился лишь в конце 1960-х – начале 1970-х гг., когда в западных странах забили тревогу по поводу состояния окружающей среды. В этот период философы, специализирующиеся в области нравственности, в частности норвежец Арне Наэсс, начали уделять больше внимания практической значимости выводов экологии. Наэсс различает "глубокую" и "неглубокую" экологию. Первая не является "антропоцентрической" и признает принципы "биосферного эгалитаризма", "разнообразие", "симбиоз" и децентрализацию. Вторая подразумевает сугубо антропоцентрическую заботу о чистоте среды обитания и сохранений природных ресурсов (будь то красоты природы или нефть) для будущих поколений. По мнению Наэсса, человек обязан встать на позиции "глубокой экологии" хотя бы только для того, чтобы достичь скромных целей "неглубокой экологии". Как говорит он сам, характерные черты и основные принципы "глубокой экологии" еще окончательно не прояснены, однако исследования Наэсса и других ученых затронули тему, будоражившую умы людей, и стимулировали появление "зеленой" философии, которая с тех пор развивается на различных уровнях – общественном, полемическом и научном. Это движение неоднородно но, его отмежевание как от либерального капитализма, так и от марксизма-ленинизма, часто вместе именуемых "индустриализмом" ("industrialism"), очевидно. Безусловно, "зеленая" философия имеет право претендовать на резкое отличие от любых исходных посылок западной политической мысли до 1970 г., которые, как правило, носили либеральный и утилитарный характер – иначе говоря, были экономическими. Как "экология", так и "экономика" (образованные от греческих корней) означают управление – домом или естественной средой обитания, но сейчас эти слова относятся к диаметрально противоположным взглядам на то, каким должно быть это управление. Политическая экология и "зеленая" философия – термины сравнительно новые, но они напоминают нам о давно бытующих взглядах. Для большинства примитивных культур характерно особое отношение к "зеленому" миру, нечто вроде протоэкологической философии. Люди почитали природу и стремились жить в гармонии с окружающей средой. Исключение, как отмечают многие ученые, составляла еврейская культура. В Книге Бытия 126 утверждается "господствующее" положение человека, сотворенного как нечто уникальное, отдельное от природы и наделенного безграничным правом властвовать над всеми другими тварями. Поэтому языческое почтительное отношение к природе многие "зеленые" писатели противопоставляют "иудейско-христианскому" отказу от идеала экологического равновесия в пользу антропоцентрической теологии человека и Бога, отделенных от остальной части творения и господствующих над ней, если не считать высказываний противоположного свойства св. Бенедикта и (особенно) св. Франциска. Любая разновидность политической экологии основана на доктрине, которую обобщенно можно назвать "экологическим грехопадением человека", т.е. на идее о том, что человечество способно жить, и когда-то так и жило, в гармонии с природой, но на определенном этапе эту гармонию нарушило. Одна из общепринятых версий грехопадения – замена язычества христианством сначала в Европе, а позднее и в других регионах, куда добирались европейские колонизаторы. Один из традиционно германских символов веры приписывает дисгармонию между человеком и природой иудейскому влиянию. Эту точку зрения, в частности, высказывает Людвиг Фейербах в "Сущности христианства" ("The Essence of Christianity"). В сочетании с расовой теорией такой подход способствовал возникновению антисемитизма (anti-Semitism) Рихарда Вагнера, Х.С. Чемберлена и нацистов. Нацистский Reichsnaturschutzgesetz, свод законов об охране природы (1935), был прототипом природоохранного законодательства. Рудольф Гесс, заместитель вождя партии, и Вальтер Дарре, министр сельского хозяйства, верили в "биодинамическое" (или органическое) земледелие, однако эта сторона нацистских взглядов начала терять свою привлекательность уже в 1939 г., как только теорию стали применять на практике. Некоторых английских писателей, например романиста Хенри Уильямсона, привлекали сугубо природоведческие аспекты нацистских взглядов. Но более типичным было отношение Дж. Р. Р. Толкиена, видящего в нацизме "извращенный" вариант немецких законов о природе. Еще одно важное направление мысли – это признание за англосаксами тесной связи с природой и их отношение к норманнскому феодализму как к экологическому грехопадению. Джон Массингам, К.С. Льюис и сэр Артур Брайант – писатели, которые чувствовали необычайное родство с Англией саксов: по Массингаму, близкие к природе саксы пришли на смену римлянам – протокапиталистам-эксплуататорам, а позднее их самих вытеснили норманны, но они незаметно оправились и дали средневековой Англии собственные ценности, растоптанные капиталистической бюрократией Тюдоров. Пожалуй, самую реакционную версию экологического грехопадения пропагандировал в 1970-х гг. Эдвард Голдсмит в бытность свою редактором журнала ("Эколог") ("The Ecologist"). По его версии, люди страстно желают жить в гармонии с природой, но реализовать это желание они могли только тогда, когда были охотниками-собирателями, любая же форма сельскохозяйственного и индустриального общества нарушают экологическое равновесие. Это возвращает нас к главной проблеме экологической политической теории. Научные исследования не позволяют ни построить экологически стабильную модель, ни выдвинуть стройную теорию гармонизирующей роли человека в экологической системе. Они скорее ведут к построению дарвиновской модели (Darwinism) нестабильной эволюционирующей системы, в которой человек (и не только он) коренным образом меняет условия жизни большинства других видов, понижая шансы на выживание одних и, возможно, повышая шансы большинства других. Человек не может жить в гармонии с природой, если это подразумевает его пассивную экологическую роль, он также не может не менять экологическую систему как среду обитания других видов, (такую роль играют все виды без исключения). На двух третях суши (а если исключить полярные и пустынные районы, практически на всей суше) человек коренным образом изменил экологические системы. Он не мог оставить природу нетронутой, например, в английской сельской местности. Теперь природа является во многом нашим собственным творением, и без нашего вмешательства не в состоянии существовать. Любая самостоятельная этическая доктрина не будет экологической сама по себе; этические аспекты роли человека в природе должны исходить извне. Геккель, в частности, ввел в свою систему религиозный фактор, он утверждал: "Любая наука как таковая есть явление природы и умственной деятельности. Это незыблемый принцип монизма, который, как принцип религиозный, можно было бы назвать пантеизмом. Человек не над природой, он внутри нее". Однако это религия лишь по форме, в ней нет содержания. Пантеистический Бог не оставил указаний о том, следует ли перекрывать реки плотинами или сажать леса. Один из современных теоретиков экологии, обладающий развитым воображением, обращает наше внимание на экологический парадокс. В сочинении Джеймса Лавлока "ГАЙА: Новый взгляд на жизнь на земле" ("GAIA: A New Look at Life on Earth") говорится о том, что земное существование (речь не идет о Земле и жизни человека) – это самоподдерживающаяся система систем, которой человек не способен принести ни существенного вреда, ни существенной пользы, хотя он может повлиять на собственные шансы выжить. Загрязнение окружающей среды для Лавлока – "самая естественная вещь в мире", а ядерная энергия по своей сути ничем не отличается от любых других источников энергии. По его мнению, в интересах человека руководствоваться чувствами восхищения и священного трепета перед естественным миром. Эта мысль перекликается с идеей Наэсса о том, что этические посылки просто "внушаются, инспирируются и подкрепляются" природой экологии. Индивидуальные или коллективные подходы не могут быть экологически правильными или ошибочными сами по себе. Вместе с тем существуют весьма убедительные аргументы в пользу более общей рекомендации, которая состоит в следующем: рассматривая проблемы окружающей среды, следует задумываться не только над детально изученными экологическими последствиями наших решений, но и над природой экологии.
Экологические проблемы в той или иной мере решались человечеством стихийно на протяжении всей естественной истории. Человек рано понял, что пользоваться природными богатствами необходимо разумно, не нарушая продуктивных физических и биологических природных механизмов и сохраняя тем самым основу своего существования.
Корни экологического знания уходят в глубокую древность. Наскальные рисунки, сделанные первобытными людьми, свидетельствуют о том, что интерес человека к окружающему миру был далек от простого любопытства.
Идея охраны природы и, в частности, красоты естественных лесов была близка жителям Древней Греции. Так, древнегреческий поэт Гораций в письме патрицию Фуску Авидию говорит: «В ваших садах великолепные колоннады. Не для того ли они построены, чтобы запереть рощи и леса? Природа, которую вы гоните прочь ударами секир, которую вы гоните в двери из ваших домов, к счастью, возвращается обратно через окно».
Древнегреческие мыслители передали эстафету римским ученым, а те «перекинули мостик» в эпоху Возрождения.
Великие географические открытия эпохи Возрождения послужили толчком для развития природопользования. Ученые и путешественники не только описывали внешнее и внутреннее строение растений, но и сообщали сведения об их зависимости от условий произрастания или возделывания. Описание животных сопровождалось сведениями об их повадках, местах обитания.
Большой вклад в формирование экологических знаний внес шведский естествоиспытатель К. Линней (1707-1778). Не утратили своей актуальности его сочинения «Экономия природы» и «Общественное устройство природы». Под «экономией» ученый понимал взаимоотношения всех естественных тел, сравнивал природу с человеческой общиной, живущей по определенным законам.
Французский исследователь природы Ж. Бюффон (1707-1788) в 1749 г. предпринял дерзкую для того времени попытку представить развитие Земли, животного мира и человека как единый эволюционный ряд. В его более поздних трудах подчеркивалось ведущее значение климатических факторов в экологии организмов.
Важные наблюдения, оказавшие влияние на развитие экологии, были выполнены учеными Российской Академии наук в ходе экспедиционных исследований, проводимых начиная со второй половины XVIII в. Среди организаторов и участников этих экспедиций следует отметить С.П. Крашенинникова (1711-1755), прославившегося своим «Описанием земли Камчатки», И.И. Лепехина (1740-1802) — автора «Дневных записок путешествия доктора и Академии наук адъюнкта Ивана Лепехина по разным провинциям Российского государства» в 4 томах, академика П.С. Палласа (1741-1811), подготовившего капитальный труд «Описание животных российско-азиатских».
Большое воздействие на развитие экологической науки оказал один из родоначальников эволюционного учения Ж.Б. Ламарк (1744-1829), считавший, что важнейшей причиной приспособительных изменений организмов, эволюции растений и животных является влияние внешних условий среды.
Основоположником отечественной экологии можно назвать профессора Московского университета К.Ф. Рулье (1814-1858). В своих трудах и публичных лекциях он настоятельно подчеркивал необходимость изучения эволюции живых организмов, развития и строения животных в зависимости от изменений среды их обитания. Ученый сформулировал принцип, лежащий в основе всех наук о живом, — принцип исторического единства живого организма и окружающей среды.
Большое значение для развития экологии имели труды зоолога Н.А. Северцова (1827-1885). Им впервые были предприняты попытки классификации животных по биологическим типам (жизненным формам).
Крупнейший немецкий ученый А. Гумбольдт (1769-1859) заложил основы новой науки — биогеографии (преимущественно географии растений). Основатель учения о жизненных формах, Гумбольдт подробно изучил основные климаты Северного полушария и составил карту его изотерм. Кроме того, исследователь внес большой вклад в развитие геофизики, вулканологии, гидрографии, изучал природу стран Европы, Центральной и Южной Америки. В груде «Космос» Гумбольдт предпринял попытку обобщить достижения наук о Земле.
И все же на заре своего развития экология занималась описательным изучением природы. Великие исследователи и естествоиспытатели XIX в. оставили полные лиризма описания и наблюдения природных явлений. Достаточно назвать с интересом читаемый и сегодня многотомный труд А. Брема «Жизнь животных», первый том которого появился в 1863 г. Французский ученый Ж.А. Фарб в 1870 г. издал «Записки энтомолога», которые до сих пор поражают точностью наблюдений за удивительным миром насекомых.
Становление экологии как науки
Ключевым моментом в развитии экологического знания было возникновение самого термина «экология». Днем рождения, а точнее «крещения», экологии как науки можно считать 14 сентября 1866 г., когда немецкий биолог Э. Геккель (1834-1919) закончил написание фундаментального труда «Всеобщая морфология организмов». Классифицируя разделы биологии в одном из подстрочных примечаний, Геккель впервые употребил слово «экология» (от греч. oikos — дом, жилище, родина, местопребывание, обиталище и logos — слово, учение) в отношении научного знания.
Э. Геккель дал следующее определение экологии как науки: «...познание экономики природы, одновременное исследование всех взаимоотношений живого с органическими и неорганическими компонентами среды, включая непременно неантагонистические и антагонистические взаимоотношения животных и растений, контактирующих друг с другом. Одним словом, экология — это наука, изучающая все сложные взаимосвязи и взаимоотношения в природе, рассматриваемые Дарвином как условия борьбы за существование». Геккель относил экологию к биологическим наукам и наукам о природе, которых прежде всего интересуют все стороны существования живых организмов: «Под экологией мы подразумеваем науку об экономии, о домашнем быте животных организмов. Она исследует общие отношения животных как к их неорганической, так и к органической среде, их дружественные и враждебные отношения к другим животным и растениям, с которыми они вступают в прямые и непрямые контакты...»
К концу XIX в. термином «экология» начали пользоваться многие биологи, причем не только в Германии, но и в других странах. В 1868 г. в России под редакцией И.И. Мечникова вышел в конспективном изложении труд Э. Геккеля «Общая морфология», где впервые было упомянуто слово «экология» на русском языке.
Экология как наука возникла в середине XIX в. в недрах биологической науки, которая к тому времени стала интересоваться не только классификацией всего живого и строением организмов, но и реакцией животных и растений на условия существования.
Особую роль в развитии экологических идей сыграли труды великого английского ученого-естествоиспытателя Ч. Дарвина (1809-1882) — основателя учения об эволюции органического мира. Вывод Дарвина о присущей всему живому постоянной борьбе за существование принадлежит к числу центральных проблем экологии.
Если Геккеля можно считать праотцом новой науки, интуитивно предвосхитившим всю значимость и глобальность экологии, то Дарвин заложил ее биологический фундамент — основание, на котором строилось экологическое знание. Вначале оно имело практической целью регулирование численности экономически важных видов животных и изменение естественных сообществ (биоценозов) в выгодном для человека направлении.
В 1859 г. Дарвин публикует книгу «Происхождение видов путем естественного отбора, или Сохранение благоприятствуемых пород в борьбе за жизнь», которая совершила подлинный переворот в биологии.
Важным шагом на пути экологии к изучению целостных природных комплексов стало введение в 1877 г. немецким гидробиологом К. Мёбиусом (1825-1908) понятия о биоценозе. Он сформулировал его в книге «Устрицы и устричное хозяйство», где описал комплексы донных животных, образующих гак называемые устричные банки. Такие комплексы Мёбиус назвал биоценозами, имея в виду объединения живых организмов, которые соответствуют по составу, числу видов и особей средним условиям среды и в которых организмы связаны взаимной зависимостью и сохраняются благодаря постоянному размножению в определенных местах.
Заслуга Мёбиуса в том, что он сумел раскрыть многие закономерности формирования и развития естественных природных сообществ (биоценозов). Тем самым были заложены основы важного направления в экологии — биоценологии.
Таким образом, К. Мёбиус один из первых применил к исследованию объектов живой природы особый подход, который в наши дни получил название системного подхода. Этот подход ориентирует исследователя на раскрытие целостных свойств объектов и механизмов, их обеспечивающих, на выявление многообразных связей в биологической системе и разработку эффективной стратегии ее изучения. В современной науке системная парадигма (господствующая теоретическая концепция, система взглядов) доминирует, а в экологии системный подход к рассмотрению объектов живой природы является основным.
Как признанная самостоятельная научная дисциплина экология оформилась около 1900 г.
В процессе детального исследования окружающей среды возник особый раздел экологии — аутоэкология (от греч. autos — сам) — экология отдельных видов, организмов, изучающая их взаимоотношения с окружающей средой. Аутоэкология имеет большое прикладное значение, особенно в области биологических методов борьбы с вредителями растений, исследований переносчиков болезней и их профилактики.
Однако каждый отдельный вид даже при его изучении во взаимосвязи с другими видами, оказывающими на него непосредственное влияние, является всего-навсего мельчайшей частичкой среди тысяч таких же видов растений, животных и микроорганизмов, которые обитают в той же зоне. Осознание этого факта привело к появлению в середине 20-х гг. XX в. синэкологии (от греч. sin — вместе), или биоценологии, исследующей взаимоотношения популяций, сообществ и экосистем со средой. На III Международном ботаническом конгрессе в Брюсселе в 1910 г. синэкология официально оформилась в качестве составной части экологии.
Постепенно ученые-экологи перешли от стадии описательной к стадии осмысления собранных фактов. Интенсивное развитие получила экспериментальная и теоретическая экология. Именно на 20-40-е гг. XX в. приходится расцвет теоретической экологии. Были сформулированы основные задачи изучения популяций и сообществ, предложены математические модели роста численности популяций и их взаимодействий, проведены лабораторные опыты по проверке этих моделей. Установлены математические законы, описывающие динамику популяций взаимодействующих групп особей.
В тот же период появились первые основополагающие экологические концепции, такие как «пирамида чисел», в соответствии с которой численность особей снижается от растений (в основе пирамиды) до травоядных животных и хищников (на ее вершине); «цепь питания»; «пирамида биомасс».
С самого начала экологи пытались осознать предмет своей деятельности как целостную дисциплину, призванную свести множество разнообразных фактов в стройную систему, вскрыть достаточно общие закономерности, а главное — объяснить и по возможности составить прогноз тех или иных природных явлений. На данном этапе развития экологии остро ощущалась нехватка базовой единицы изучения.
Такой единицей стала экологическая система, или экосистема. Термин «экосистема» был предложен английским экологом А. Тенсли в 1935 г. Ее можно определить как ограниченное во времени и пространстве единство, природный комплекс, образованный живыми организмами (биоценоз) и средой их обитания (косной, например атмосферой, либо биокосной — почвой, водоемом и т.п.), связанными между собой обменом веществ и энергии. — одно из основных понятий экологии, применимое к объектам разной сложности и размеров.
Примером экосистемы может служит пруд с обитающими в нем растениями, рыбами, беспозвоночными животными, микроорганизмами, донными отложениями, с характерными для него изменениями температуры, количества растворенного в воде кислорода, состава воды и т.п. Экосистемой является лес с лесной подстилкой, почвой, микроорганизмами, с населяющими его птицами, травоядными и хищными млекопитающими, с характерным для него распределением температуры и влажности воздуха, света, почвенных вод и других факторов среды, с присущим ему обменом веществ и энергии. Гниющий пень с живущими на нем и в нем организмами и условиями обитания тоже можно рассматривать как экосистему.
Огромное влияние на развитие экологии оказали работы выдающегося русского геохимика В.И. Вернадского (1863-1945). Он изучал процессы, протекающие в биосфере, и разработал теорию, названную им биогеохимией, которая легла в основу современного учения о биосфере. Биосфера — это область активной жизни, охватывающая нижнюю часть атмосферы, гидросферу и верхнюю часть литосферы. В биосфере живые организмы и среда их обитания органически связаны и взаимодействуют друг с другом, образуя целостную динамичную систему.
Появление и развитие учения о биосфере стало новой вехой в естествознании, изучении взаимодействия и взаимоотношений между косной и живой природой, между человеком и окружающей средой.
В 1926 г. В.И. Вернадский опубликовал труд «Биосфера», который ознаменовал рождение новой науки о природе и связи с ней человека. В этой книге биосфера впервые показана как единая динамическая система, населенная и управляемая жизнью, живым веществом планеты. В работах но биосфере ученый утверждал, что живое вещество во взаимодействии с косным есть часть большого механизма земной коры, благодаря которому происходят разнообразные геохимические и биогенные процессы, миграции атомов, осуществляется их участие в геологических и биологических циклах.
В.И. Вернадский установил, что химическое состояние наружной коры нашей планеты всецело находится под влиянием жизни и определяется живыми организмами, с деятельностью которых связан планетарный процесс — миграция химических элементов в биосфере.
В дальнейшем ученый приходит к выводу, что биосфера тесно связана с деятельностью человека, от которой зависит сохранность равновесия состава биосферы. Он вводит новое понятие — ноосфера, т.е. «мыслящая оболочка», сфера разума. Вернадский писал: «Человечество, взятое в целом, ставится мощной геологической силой. Перед ним, перед его мыслью и трудом становится вопрос о перестройке биосферы в интересах свободного мыслящего человечества как единого целого. Это новое состояние биосферы, к которому мы, не замечая этого, приближаемся, и есть ноосфера».
Взаимосвязи в живой природе, с которыми приходится сталкиваться ученым, чрезвычайно широки и многообразны. Поэтому в идеале эколог должен обладать поистине энциклопедическими знаниями, сконцентрированными во многих научных и общественных дисциплинах. Для успешного решения реальных экологических задач необходима совместная междисциплинарная работа исследовательских групп, каждая из которых представляет различные отрасли науки. Именно поэтому во второй половине XX в. в экологии сложились экологические школы ботаников, зоологов, геоботаников, гидробиологов, почвоведов и др.
Современная экология
Понятие «экология» в настоящее время приобретает глобальный характер, однако сами ученые-экологи вносят разный смысл в определение этого термина.
Одни говорят, что экология — это раздел биологии. Другие утверждают, что это биологическая наука. Действительно, экология как наука сформировалась на базе биологии, но в настоящее время является самостоятельной, обособленной наукой. Теоретик современной экологии Н.Ф. Реймерс указывал: «Современная экология — биологизированная (как и географизированная, математизированная и т.д.) биоцентричная наука, но не биология. Биологическая ее составляющая — взгляд от живого на окружающую среду и от этой среды на живое. Такой угол зрения имеют десятки наук: антропология, этнография, медицина и др. Но для экологии характерен широкий системный межотраслевой взгляд».
Развитие экологии повысило теоретическое и практическое значение таких наук о Земле, как метеорология, климатология, гидрология, гляциология, почвоведение, океанология, геофизика, геология. Существенно меняется роль географии, которая теперь стремится не только дать более полную и многоплановую картину облика планеты, но и разработать научные основы ее рационального преобразования, сформировать прогрессивную концепцию природопользования.
Однако главное — это интегрирующая функция современной экологии, оформившейся в широкую комплексную отрасль, занимающуюся исследованием, прикладной деятельностью и содействующую развитию новых областей естественных, технических и общественных наук. Экология стимулирует «междисциплинарность» научной деятельности, ориентирует все науки на решение своего рода «сверхзадачи» — поиски гармонии человечества и природы. В этом плане глобальная экология творчески ассимилировала наиболее рациональные аспекты многих наук и научных теорий. Отталкиваясь от эволюционного понимания живой природы, современная экология в то же время учитывает специфику беспрецедентного по масштабам и характеру антропогенного воздействия на биосферу. Это воздействие во многом обусловлено переходом научно-технической революции на более высокий этап развития, объективно требующий осмысления многих порожденных ею противоречивых процессов и явлений в природе и обществе и ослабления наиболее опасных из них.
Одним из реальных вкладов экологии в развитие науки в целом можно считать расширение рамок использования ряда концепций и научных понятий, которые ранее входили в арсенал лишь отдельных, довольно узких научных дисциплин.
Таким образом, с одной стороны, признается, что экология — это наука, а с другой — подчеркивается, что это совокупность научных дисциплин. Действительно, экология в той или иной мере затрагивает почти все сферы жизнедеятельности живых организмов (и их совокупностей) и человека. Экология — синтетическая наука.
На одном из форумов экологи попытались официально определить, что такое экология. Каждый предлагал свое определение. В результате в протокол была занесена такая фраза: «Экология — это то, чем занимаюсь я, а не занимаетесь вы».
Термин «экология» и производное от него слово «экологический» превратились к концу XX — началу XXI в. в расхожие емкие слова, охватывающие и отражающие те глобальные изменения, которые произошли не только в окружающей человека среде, но и во взаимоотношениях людей.
Резюмируя, можно дать следующее определение экологии: экология — наука, изучающая взаимоотношения организмов между собой и с окружающей их природной средой, а также исследующая структуру и функционирование биологических (надор- ганизменных) систем различного уровня. К надорганизменным системам относятся популяции, биоценозы, экосистемы и биосфера. Они также являются предметом изучения экологии.
Экологию можно определить и как науку о «нишах» организмов в экологических системах.
Экология - наука о взаимоотношениях организмов между собой и с окружающей неживой природой.
Термин «экология» ввел в научный обиход немецкий зоолог и эволюционист, последователь Ч.Дарвина Э.Геккель. Экология - это изучение всех сложных взаимоотношений, которые Дарвин называл условиями, порождающими борьбу за существование.
Организмы в природе не существуют изолированно друг от друга. Особи одного вида образуют популяции - группировки, населяющие определенную территорию. Популяции разных видов, занимающие определенный участок (например, озеро, луг, степь), образуют сообщество . Сообщество в совокупности с неживыми компонентами среды, с которыми оно взаимодействует (солнечный свет, климат, почва, вода и т.д.), составляет экосистему. Все эти объекты, относящиеся к трем разным уровням организации (организменному, популяционно-видовому), изучает экология . Экологов в первую очередь интересуют те свойства особей, от которых зависит их распределение, численность и роль в круговороте веществ. Среди этих свойств - приспособления (адаптации) к температуре, влажности, солености и другим факторам среды. Экология особей изучает продолжительность жизни, плодовитость, обмен веществ у организмов.
Разделы экологии выделяют и по другим принципам. Исторически экология делится на экологию растений и экологию животных и микроорганизмов . Экология тесно связана с биологическими науками, без которых не объяснить многие закономерности. Например, экологическая физиология изучает физиологические адаптации организмов к разным факторам среды. Экологическая морфология выясняет, как условия среды формируют строение организмов. Связям поведения организмов с условиями их жизни тоже посвящены многочисленные исследования. Но, пожалуй, наиболее тесно экология связана с эволюционной теорией. Недаром в своем определении экологии Э.Геккель упоминал борьбу за существование. Экология пропитана духом эволюционных идей, и многих экологов занимает вопрос о том, как возникли в процессе эволюции те или иные особенности популяций, как эволюционировали отношения между видами в сообществах . Экологические исследования - это и есть изучение эволюции. Действие факторов среды на популяции, изучаемое экологами, - это и действие отбора, колебания численности - еще один фактор эволюции, волны жизни.
Когда экология сформировалась как наука , ее роль для практики резко возросла. Появилась возможность предсказать последствия хозяйственной деятельности и давать рекомендации, как вести промысел, развивать сельское хозяйство и промышленность, не разрушая природные сообщества. Возможность таких научных прогнозов особенно велика в наши дни, когда из-за технического прогресса человечество впервые начало заметно воздействовать на всю биосферу в целом. Тем не менее многие частные исследования экологов выглядят как наука ради науки: кажется, что они не могут приносить никакой практической пользы.
Зачем, например, нужно знать, сколько времени и энергии тратит птичка-нектарница на защиту своей территории? Но впечатление о бесполезности таких исследований совершенно неверное. Полученные знания могут оказаться важными при решении самых неожиданных задач. Например, когда в XIX веке специалисты-зоологи изучали образ жизни личинок малярийных комаров, казалось, что это не может иметь никакого практического значения. Но когда выяснилось, что комары - переносчики малярии, стало ясно, что изучение их жизни имеет огромное практическое значение. Ученые-экологи смогли дать четкие рекомендации по борьбе с малярией. Эта болезнь, от которой в XX веке погибло больше людей, чем в двух мировых войнах, во многих странах была почти полностью побеждена.
«Узкие» исследования могут приобретать не меньшее значение и для теории. Как известно, Ч.Дарвина подтолкнуло к созданию теории естественного отбора изучение вьюрков на Галапагосских островах.
Что изучает Экология?
Экология
Эрнст Геккель в 1866
Перечислите разделы экологии.
Социальная экология -это раздел экологии, изучающий взаимоотношения между человеком и окружающей.
Общая экология -это наука об экосистемах, которые включают в себя живые организмы и неживую вещество, с которым эти организмы постоянно взаимодействуют.
Прикладное направление- это раздел науки, который занимается преобразованием экологических систем на основе тех знаний, которые имеются у человека. Такое направление представляет собой практическую часть экологической деятельности. При этом прикладное направление содержит в себе еще три крупных блока.
Геоэкология -комплексная наука на стыке экологии и географии.
междисциплинарное научное направление, объединяющее исследования состава, строения, свойств, процессов, физических и геохимических полей геосфер Земли как среды обитания человека и других организмов.
Что понимается под экосистемой?
Экологическая система - биологическая система (биогеоценоз), состоящая из сообщества живых организмов (биоценоз), среды их обитания (биотоп), системы связей, осуществляющей обмен веществом и энергией между ними.
Из каких основных блоков состоит экосисистема?
А) климатический режим, химические и физические характеристики среды;
неорганические вещества (макроэлементы и микроэлементы) и некоторые органические вещества, формирующие гумус почвы.
Б) продуценты-производители органического вещества - автотрофные организмы, главным образом, зелёные фотосинтезирующие растения.
Д) редуценты - бактерии и грибы, которые разрушают мёртвые тела или отработанное органическое вещество до состояния простых неорганических соединений (воды, углекислого газа, оксидов серы и др.)
Что такое «биоценоз».
Биоценоз -исторически сложившаяся совокупность растений, животных, микроорганизмов, населяющих участок суши или водоёма (биотоп) и характеризующихся определёнными отношениями как между собой, так и с абиотическими факторами окружающей среды.
Понятие «популяция».
Популяция-это совокупность организмов одного вида, длительное время обитающих на одной территории (занимающих определённый ареал) и частично или полностью изолированных от особей других таких же групп.
9. Перечислите четыре среды жизни- водная, наземно-воздушная, почвенная и организменная. Растения произрастают во всех четырёх средах жизни.
Правило Бергмана.
Правило гласит, что среди сходных форм гомойотермных (теплокровных) животных наиболее крупными являются те, которые живут в условиях более холодного климата - в высоких широтах или в горах.
Правило Аллена.
Согласно с этим правилом среди родственных форм гомойотермных (теплокровных) животных, ведущих сходный образ жизни, те, которые обитают в более холодном климате, имеют относительно меньшие выступающие части тела: уши, ноги, хвосты и т. д.
Что понимается под «Биосферой».
Биосфера- оболочка Земли, заселенная живыми организмами, находящаяся под их воздействием и занятая продуктами их жизнедеятельности; «пленка жизни»; глобальная экосистема Земли.
Термин «биосфера» был введен в 1875 году Э. Зюссом - австрийским геологом.
Где проходят границы биосферы.
Границы биосферы Земли проводятся по границам распространения живых организмов, а это значит… Что верхняя ее граница проходит на высоте озонового слоя на высоте 20-25 км. А нижняя граница проходит на той глубине, где перестают встречаться организмы.
Понятие «ноосфера».
Ноосфера- сфера взаимодействия общества и природы, в границах которой разумная человеческая деятельность становится определяющим фактором развития.
Социальная и прикладная экология.
Причины
Перевыпас скота, уничтожение древесной растительности, рельеф, климат.
Что изучает Экология?
Экология - наука о взаимодействиях живых организмов и их сообществ между собой и с окружающей средой.
Кто ввел в употребление термин «экология» и в каком году.
Термин впервые предложил немецкий биолог Эрнст Геккель в 1866 году в книге «Общая морфология организмов.
123Следующая ⇒
Экосистема — основное понятие экологии. Это совокупность сосуществующих видов растений, животных, грибов, микроорганизмов, взаимодействующих между собой и с окружающей их средой обитания таким образом, что такое сообщество может сохраняться и функционировать на протяжении длительного периода геологического времени.
Сообщества взаимодействующих живых организмов представляют из себяне случайный набор видов, а вполне определенную систему, достаточно устойчивую, связанную многочисленными внутренними связями, с относительно постоянной структурой и взаимообусловленным набором видов. Такие системы принято называть биотическими сообществами, или биоценозами (от лат. — "биологическое сообщество"), а системы, включающие совокупность живых организмов и среду их обитания, — экосистемами. Термин "биогеоценоз", также обозначает совокупность биологического сообщества и среды ᴇᴦο обитания, но в несколько ином контексте. Биотическое сообщество состоит из сообщества растений, сообщества животных, сообщества микроорганизмов. Все организмы Земли и среда их обитания также представляют из себяэкосистему высшего ранга — биосферу. Биосфера также обладает устойчивостью и другими свойствами экосистемы.
Экология рассматривает взаимодействие живых организмов и неживой природы. Это взаимодействие, во-первых, происходит в рамках определенной системы (экологической системы, экосистемы) и, во-вторых, оно не хаотично, а определенным образом организовано, подчинено законам. Экосистемой называют совокупность продуцентов, консументов и детритофагов, взаимодействующих друг с другом и с окружающей их средой посредством обмена веществом, энергией и информацией таким образом, что эта единая система сохраняет устойчивость в течение продолжительного времени. Таким образом, для естественной экосистемы характерны три признака˸
1) экосистема обязательно представляет собой совокупность живых и неживых компонентов
2) в рамках экосистемы осуществляется полный цикл, начиная с создания органического вещества и заканчивая ᴇᴦο разложением на неорганические составляющие;
3) экосистема сохраняет устойчивость в течение длительного времени, что обеспечивается определенной структурой биотических и абиотических компонентов.
Примерами природных экосистем являются озеро, пещера, лес, пустыня, тундра, океан, биосфера. Как видно из примеров, более простые экосистемы входят в состав более сложно организованных. При этом реализуется иерархия организации систем, в данном случае экологических. Таким образом, устройство природы следует рассматривать как системное целое, состоящее из вложенных одна в другую экосистем, высшей из которых является уникальная глобальная экосистема — биосфера.
Понятие экосистемы и биогеоценоза
Термин «экосистема» впервые был предложен английским экологом А. Тенсли в 1935 г. Он рассматривал экосистемы как основные структурные единицы природы на планете Земля.
Экосистема — комплекс из сообщества живых организмов и среды их обитания, в котором происходит обмен веществом и энергией.
Экосистемы не имеют определенной размерности. Гниющий пень с населяющими его беспозвоночными животными, грибами и бактериями представляет собой экосистему небольшого масштаба (микроэкосистема ). Озеро с водными и околоводными организмами является экосистемой среднего масштаба (мезоэкосистема ). А море с его многообразием водорослей, рыб, моллюсков, ракообразных — экосистема крупного масштаба (макроэкосистема ).
Для обозначения подобных систем на однородных участках суши русский геоботаник В. Н. Сукачев в 1942 г. предложил термин «биогеоценоз».
Биогеоценоз — исторически сложившаяся совокупность живых (биоценоз) и неживых (биотоп) компонентов однородного участка суши, где происходит круговорот веществ и превращение энергии.
Как видно из приведенного определения, биогеоценоз включает две структурные части — биоценоз и биотоп. Каждая из этих частей состоит из определенных компонентов, которые между собой взаимосвязаны.
Биогеоценоз и экосистема — близкие понятия, обозначающие биосистемы одного уровня организации. Общим признаком для этих систем является наличие в них обмена веществом и энергией между живым и неживым компонентами.
Однако вышеуказанные понятия не являются синонимами. Экосистемы имеют разную степень сложности, разные масштабы, они могут быть естественными (природными) и искусственными (созданными человеком). В качестве отдельных экосистем могут рассматриваться капля воды из лужи с микроорганизмами, болотная кочка с ее населением, озеро, луг, пустыня и, наконец, биосфера — экосистема самого высокого ранга.
Биогеоценоз отличается от экосистемы территориальной ограниченностью и определенным составом популяций (биоценоз). Его границы определяются наземным растительным покровом (фитоценозом). Изменение растительности свидетельствует об изменении условий в биотопе и о границе с соседним биогеоценозом. Например, переход от древесной растительности к травянистой свидетельствует о границе между лесным и луговым биогеоценозами.
Кто ввел в науку понятие «экосистема»?
Биогеоценозы выделяют только на суше.
Следовательно, понятие «экосистема» более широкое, чем «биогеоценоз». Экосистемой можно назвать любой биогеоценоз, а вот биогеоценозом можно назвать только наземные экосистемы.
С точки зрения обеспечения питательными веществами биогеоценозы более автономны (независимы от других биогеоценозов), чем экосистемы. В каждом из устойчивых (существующих длительное время) биогеоценозов осуществляется свой круговорот веществ, сопоставимый по характеру с круговоротом веществ в биосфере планеты Земля, но только в гораздо меньшем масштабе. Экосистемы же более открытые системы. Это еще одно отличие биогеоценозов от экосистем.
Структура экосистемы
В экосистеме виды организмов выполняют разные функции, благодаря которым осуществляется круговорот веществ. В зависимости от роли, которую виды играют в круговороте, их относят к разным функциональным группам: продуцентам, консументам или редуцентам.
Продуценты (от лат. producens — создающий), или производители , — автотрофные организмы, синтезирующие органическое вещество из минерального с использованием энергии. Если для синтеза органического вещества используется солнечная энергия, то продуцентов называют фотоавтотрофами . К фотоавтотрофам относятся все зеленые растения, лишайники, цианобактерии, автотрофные протисты, зеленые и пурпурные бактерии. Продуценты, использующие для синтеза органического вещества энергию химических реакций окисления неорганических веществ, называются хемоавтотрофами . Ими являются железобактерии, бесцветные серобактерии, нитрифицирующие и водородные бактерии.
Редуценты (от лат. reducens — возвращающий), или разрушители , — гетеротрофные организмы, разрушающие отмершее органическое вещество любого происхождения до минерального.
Образующееся минеральное вещество накапливается в почве и в дальнейшем поглощается продуцентами. В экологии отмершее органическое вещество, вовлеченное в процесс разложения, называется детритом. Детрит — отмершие остатки растений и грибов, трупы и экскременты животных с содержащимися в них бактериями.
В процессе разложения детрита участвуют детритофаги и редуценты. К детритофагам относятся мокрицы, некоторые клещи, многоножки, ногохвостки, жуки мертвоеды, некоторые насекомые и их личинки, черви. Они потребляют детрит и в ходе жизнедеятельности оставляют содержащие органику экскременты. Истинными редуцентами считаются грибы, гетеротрофные протисты, почвенные бактерии. Все представители детритофагов и редуцентов, отмирая, также образуют детрит.
Роль редуцентов в природе очень велика. Без них в биосфере накапливались бы отмершие органические остатки, а минеральные вещества, необходимые продуцентам, иссякли бы. И жизнь на Земле в той форме, которую мы знаем, прекратилась бы.
Взаимосвязь функциональных групп в экосистеме можно показать на следующей схеме.
В экосистеме с большим видовым разнообразием может осуществляться взаимозаменяемость одного вида другим без нарушения функциональной структуры.
Экосистема — комплекс из сообщества живых организмов и среды их обитания, в котором происходит обмен веществом и энергией. Наземные экосистемы называют биогеоценозами. Биогеоценоз — совокупность биоценоза и биотопа, где осуществляется круговорот веществ и превращение энергии. Функциональными компонентами экосистемы являются продуценты, консументы и редуценты.
Термин «экосистема » впервые был предложен в 1935 г. английским экологом А. Тэнсли, но, разумеется, само представление об экосистеме возникло значительно раньше. Упоминание о единстве организмов и среды (а также человека и природы) можно найти в самых древних письменных памятниках истории.
Кто ввел в употребление термин «экология» и в каком году.
Но в системном виде подход к экосистеме стал появляться в конце прошлого века. Так, немецкий ученый Карл Мёбиус писал в 1877 г. о сообществе организмов на устричной банке как о «биоценозе », а в 1887 г. американский биолог С. Форбс опубликовал свой классический труд об озере как «микрокосме ». Большой вклад в этот вопрос внесли русские и советские экологи. Так, известный ученый В.В. Докучаев (18461903) и его ученик Г.Ф. Морозов, специализировавшиеся в области лесной экологии, придавали большое значение представлению о «биоценозе».
В отечественной литературе по экологии осознание недостаточности биоценотического подхода при решении задач изучения и управления природными комплектами проявилось в разработке академиком В. Н. Сукачевым в 1944 г. учения о«биогеоценозе ».
Биогеоценоз – это совокупность на известном протяжении земной поверхности однородных природных явлений (атмосферы, горной породы, растительности, животного мира и мира микроорганизмов, почвы и гидрологических условий), имеющая специфику взаимодействий слагающих ее компонентов и определенный тип обмена веществом и энергией между собой и с другими явлениями природы.
Понятие «экосистема» и «биогеоценоз» близки друг к другу, но не являются синонимами. По определению А. Тэнсли, экосистемы – это безразмерные устойчивые системы живых и неживых компонентов, в которых совершается внешний и внутренний круговорот веществ и энергии. Таким образом, экосистема – это и капля воды с ее микробным населением, и горшок с цветком, и космический пилотируемый корабль, и индустриальный город. Под определение биогеоценоза они не подпадают, так как им не свойственны многие признаки этого определения. Экосистема может включать несколько биогеоценозов. Таким образом, понятие «экосистема» шире, чем «биогеоценоз», то есть любой биогеоценоз является экологической системой, но не всякая экосистема может считаться биогеоценозом, причем биогеоценозы – это сугубо наземные образования, имеющие свои четкие границы.
После того, как, благодаря бурному развитию радиоэлектроники и компьютерной техники, была разработана общая теория систем, началось развитие нового, количественного направления – экологии экосистем. Вопрос о том, в какой мере экосистемы подчиняются законам функционирования целостных систем, например, таких, как хорошо изученных сейчас физических систем, и насколько экосистемы способны к самоорганизации, подобно организмам, до настоящего времени остается открытым, и изучение его продолжается.
Выделяют микроэкосистемы (например, лиственный опад одного дерева и др.), мезоэкосистемы (пруд, небольшая роща и др.), макроэкосистемы (континент, океан) и, наконец, глобальная экосистема - биосфера Земли, которая нами уже достаточно подробно рассмотрена выше (рис. 37).[ …]
В лабораторной модели микроэкосистемы можно скомбинировать автотрофную и гетеротрофную сукцессии, если пробы из уже развитых систем добавить в среду, обогащенную органическим веществом. Вначале, когда «цветут» гетеротрофные бактерии, система становится мутной, затем, когда нужные водорослям биогенные и ростовые вещества (в частности, тиамин) благодаря активности бактерий поступают в среду, система становится ярко-зеленой. Это, конечно, хорошая модель искусственной звтрофикации.[ …]
Иногда экосистемы классифицируют на микроэкосистемы (например, ствол упавшего дерева или поляна в лесу), мезоэкосистемы (лесной массив или степной колок) и макроэкосистемы (тайга, море). Экосистемой высшего (глобального) уровня является биосфера Земли.[ …]
Можно выделить два типа биологических микрокосмов: 1) микроэкосистемы, взятые непосредственно из природы путем множественного засева культуральной среды пробами из различных природных местообитаний, и 2) системы, созданные путем сочетания видов, выращенных в «чистых», или аксенических, культурах (свободных от других организмов), пока не получится желаемая комбинация. Системы первого типа - это, в сущности, «демонтированная» или «упрощенная» природа, сведенная к тем микроорганизмам, которые могут длительное время поддерживаться и функционировать в условиях выбранного экспериментатором сосуда, культуральной среды, освещенности и температуры. Такие системы, следовательно, обычно имитируют какие-то определенные природные ситуации. Например, микрокосм, показанный на рис. 2.17,5, происходит из очистного пруда; на рис. 2.19 - из сообщества, живущего на залежи. Одна из проблем, возникающая при работе с такими производными экосистемами, состоит в том, что трудно определить их точный видовой состав, особенно состав бактерий (Gorden et al., 1969). Начало использованию в экологии производных или «множественных» систем положили работы Г. Одума и его учеников (Н. Odum, Hoskins, 1957; Beyers 1963).[ …]
Существующие на Земле экосистемы разнообразны. Выделяют микроэкосистемы (например, ствол гниющего дерева), мезоэкосистемы (лес, пруд и т. д.), макроэкосистемы (континент, океан и др.) и глобальную - биосфера.[ …]
Хотя непосредственная экстраполяция маленькой лабораторной микроэкосистемы к природе, может быть, и не вполне правомерна, некоторые данные позволяют считать, что основные тенденции, наблюдаемые в лаборатории, характерны для сукцессии на суше и в крупных водоемах. Сезонные сукцессии часто происходят по той же самой схеме- вслед за «цветением» в начале сезона, которое характеризуется быстрым ростом нескольких доминирующих видов, к концу сезона развивается высокое отношение В/P, увеличивается разнообразие и относительная, хотя и временная, устойчивость, как это установлено в терминах Р и R (Маргалеф, 1963). В открытых системах на зрелых стадиях понижения общей, или валовой, продукции, наблюдаемого в пространственно ограниченном микрокосме, может и не происходить, но общая схема биоэнергетических изменений в последнем, судя по всему, хорошо имитирует природу.[ …]
К анализу проблемы можно подойти и экспериментально, создавая опытные популяции в микроэкосистемах. Одна из таких экспериментальных моделей представлена на фиг. 107. Аквариумную рыбку гуппи (1еЫз1ез гейси1аЫз) использовали для имитации популяции промысловой рыбы, облавливаемой человеком. Можно видеть, что максимальный устойчивый выход продукции получали в том случае, когда в каждый репродуктивный период изымалась одна треть популяции, что приводило к уменьшению равновесной плотности до величины, составлявшей несколько меньше половины плотности необлавливавшейся популяции. Эксперимент показал также, что эти отношения независимы от предельной емкости системы, которая поддерживалась на трех разных уровнях путем изменения количества пищи.[ …]
Очевидно, что экологические системы могут быть разного уровня. Например, классические экосистемы могут быть: микроэкосистемами (например, горшок с цветком, ствол гниющего дерева и т.п.); мезоэкосистемами (лес, пруд и т.д.); макроэкосистемами (океан, континент и т.п.).[ …]
Проблемы, связанные с прямым подсчетом колоний, хорошо иллюстрирует работа Гордена и др. (1969). В). Данные подсчета колоний в табл. 65 показывают, что численность Bacillus sp. сначала быстро возрастает, а потом уменьшается до низкого, но постоянного уровня. Однако прямой подсчет в микроскопе показывает, что через 3 дня Bacillus sp. образуют споры и становятся в этой системе неактивными. В данном случае подсчет живых колоний не дает ясного представления о всей последовательности событий и приводит к завышению числа активных клеток в системе, поскольку споры Bacillus sp. прорастали и давали начало колониям в среде для их подсчета.[ …]
Часто безранговость понятия «экосистема» создает определенные трудности для характеристики антропогенных систем. Поэтому целесообразно выделять три категории экосистем: микроэкосистемы (экосистема пня, муравейника, навозной кучи и т.д.); мезоэкосистемы (экосистема в границах фитоценоза) и макроэкосистемы (типа тундры, океана и т.д.).[ …]
Е. э. с. - понятие многоплановое.
Раздаточные тесты по экологии с ответами (стр. 1)
Существует общепланетарная Е. э. с., охватывающая всю планету Земля; межконтинентальные Е. э. с.; национальные; Е. э. с. территорий гос-в; региональные; местные; микроэкосистемы. Они различаются не только по территориям, но и набором природных компонентов: растительность; животный мир, в т. ч. микроорганизмы; биоценоз; биомасса. Между ними происходит взаимообмен и взаимосвязь органических и неорганических веществ, компонентов на основе естественного природного Закона равновесия в природе, окружающей среде.[ …]
Основа природоохранительного просвещения - это классная работа, но никоим образом она не может ограничиться только уроками. Вполне доступными многим школам для проведения занятий по тематике охраны природы и приобщения детей к практическим работам могут быть - школьный двор, расположенный неподалеку от школы участок природного ландшафта, городской парк, микроэкосистемы (пруд, поле, отвал горной породы). При этом важно добиваться того, чтобы школьники участвовали в выполнении исследований и в обсуждении проблем.[ …]
Переходим к наиболее важному обобщению, а именно что отрицательные взаимодействия со временем становятся менее заметными, если экосистема достаточно стабильна и ее пространственная структура обеспечивает возможность взаимного приспособления популяций. В модельных системах типа хищник- жертва, описываемых уравнением Лотки-Вольтерры, если в уравнение не введены дополнительные члены, характеризующие действие факторов самоограничения численности, то колебания происходят непрерывно и не затухают (см. Левонтин, 1969). Пиментел (1968; см. также Пиментел и Стоун, 1968) экспериментально показал, что такие дополнительные члены могут отражать взаимные адаптации или генетическую обратную связь. Когда же новые культуры создавали из особей, ранее на протяжении двух лет совместно существовавших в культуре, где их численность подвергалась значительным колебаниям, оказалось, что у них выработался экологический гомеостаз, при котором каждая из популяций была «подавлена» другой в такой степени, что оказалось возможным их сосуществование при более стабильном равновесии.[ …]
Размеры экосистем различны. Такие крупные наземные экосистемы, или макроэкосистемы, как тундра, тайга, степь, пустыня, называются био-мами. Каждый биом включает в себя целый ряд меньших по размерам, связанных друг с другом экосистем (площадью от миллиона квадратных километров до небольшого пространства, занимаемого лесом, лугом, болотом). Существуют очень маленькие экосистемы, или микроэкосистемы, такие как ствол гниющего дерева, нижние слои озера. Четкие границы между экосистемами встречаются редко. Обычно между экосистемами находится переходная зона с видами, свойственными обеим соседствующим системам. Экосистемы не изолированы друг от друга, а плавно переходят одна в другую. Существует и взаимодействие различных экосистем, как прямое, так и опосредованное.[ …]
А.Тенсли понятия “экосистема”, хотя немец К.Мебиус еще в 1877 г. писал о сообществе организмов на коралловом рифе как о биоценозе. Для выражения такой холистической, по выражению Ю.Одума (1975), точки зрения ранее использовались и другие термины, среди которых следует назвать природный комплекс В. В. Доку чае в а, ландшафт Л.С.Берга, биокосная система В.И.Вернадского. Экосистема объединяет компоненты в функциональное целое. Позже стали выделять микроэкосистемы, мезоэкосистемы и макроэкосистемы, хотя понимание объема этих подразделений может быть неодинаковым у разных исследователей.[ …]
Действительно, принимая за основу первое из приведенных в теме 8 определение экосистемы: «…любое непрерывно меняющееся единство, включающее…«, можно считать экосистемой любой биоценоз, отвечающий таким требованиям, как наличие трофических уровней, влияние на микроклимат и т. д. Но вспомним другую формулировку, в ней, в отличие от первой, заключен фактор времени: «…исторически сложившаяся система…». Видимо, «население» пня или комплекс видов-сапрофагов, живущих в лепешке навоза, правильнее рассматривать лишь как фрагменты экосистемы, существующие непродолжительное время. Автономность микроэкосистемы относительна и существенно зависит от остальных фрагментов экосистемы. Исходя из этих рассуждений, минимальной размерной единицей экосистемы следует считать более крупные, чем микроэкосистемы, единства: луг, лес, поле, озеро и т. д.[ …]
Если многие.пруды и озера хррошо изучены как целые экосистемы, то реки в этом отношении изучены очень мало. Такое положение объясняется главным образом тем, что, как будет показано ниже, реки представляют собой большие и неполные системы. Имеется ряд превосходных исследований по энергетике пищевых цепей в реках; в этих работах особое внимание уделяется рыбам. Группой исследователей хсфошо изучена Темза в Англии (см. Манн, 1964, 1965, 1969). Поскольку большинство рек в окрестностях городов хотя бы на некотором протяжении сильно загрязнены, хорошим справочником для начинающих послужит небольшая книга Хайнеса (1960) «Биология загрязненных вод».[ …]
В настоящее время концепция экосистемы - это одно из наиболее главных обобщений биологии - играет весьма важную роль в экологии. Во многом этому способствовали два обстоятельства, на которые указывает Г. А. Новиков (1979): во-первых, экология как научная дисциплина созрела для такого рода обобщений и они стали жизненно необходимы, а во-вторых, сейчас как никогда остро встали вопросы охраны биосферы и теоретического обоснования природоохранных мероприятий, которые опираются прежде всего на концепцию биотических сообществ - экосистем. Кроме того, как считает Г. А. Новиков, распространению идеи экосистемы способствовала гибкость самого понятия, так как к экосистемам можно относить биотические сообщества любого масштаба с их средой обитания - от пруда до Мирового океана, и от пня в лесу до обширного лесного массива, например, тайги.[ …]
Экосистема А.
Тенсли и биогеоценоз В. Н. Сукачева
Биоценология
Биоценология (от биоценоз и греч. logos — учение, наука) - это
1) Биологическая дисциплина, изучающая растительные и животные сообщества в их совокупности (живую природу), то есть биоценозы, их строение, развитие, распределение в пространстве и во времени, происхождение. Изучение сообществ организмов в их взаимодействии с неживой природой - предмет биогеоценологии.
2) Центральный раздел экологии, изучающий закономерности жизни организмов в биоценозах, их популяционную структуру, потоки энергии и круговорот веществ. Близок к понятию синэкология.
3) Наука о биологических сообществах или биоценозах, их составе, структуре, внутренней, или биоценотической среде, совершающихся в сообществах биотрофических и медиопативных процессах, механизмах регуляции и развития (биоценогенеза), продуктивности, использовании и охране сообществ.
Экосистема А. Тенсли и биогеоценоз В. Н. Сукачева
Определения экосистемы:
· Любое единство, включающее все организмы на данном участке и взаимодействующее с физической средой таким образом, что поток энергии создаёт чётко определённую трофическую структуру, видовое разнообразие и круговорот веществ (обмен веществами и энергией между биотической и абиотической частями) внутри системы (Ю. Одум, 1971).
· Система физико-химико-биологических процессов (А. Тенсли, 1935 год).
· Сообщество живых организмов вместе с неживой частью среды, в которой оно находится, и всеми разнообразными взаимодействиями (Д. Ф. Оуэн.).
· Любая совокупность организмов и неорганических компонентов окружающей их среды, в которой может осуществляться круговорот веществ (В. В. Денисов.).
Понятие “экосистема” введено английским ботаником А. Тенсли (1935), который обозначил этим термином любую совокупность совместно обитающих организмов и окружающую их среду.
По современным представлениям, экосистема как основная структурная единица биосферы - это взаимосвязанная единая функциональная совокупность живых организмов и среды их обитания, или уравновешенное сообщество живых организмов и окружающей неживой среды. В этом определении подчеркнуто наличие взаимоотношений, взаимозависимости, причинно-следственных связей между биологическим сообществом и абиотической средой, объединение их в функциональное целое. Биологи считают, что экосистема - совокупность всех популяций разных видов, проживающих на общей территории, вместе с окружающей их неживой средой.
Масштабы экосистем различны: микросистемы (например, болотная кочка, дерево, покрытый мхом камень или пень, горшок с цветком и т.п.), мезоэкосистемы (озеро, болото, песчаная дюна, лес, луг и т.п.), макроэкосистемы (континент, океан и т.п.). Следовательно, существует своеобразная иерархия макро-, мезо- и микросистем разных порядков.
Биосфера - экосистема высшего ранга, включающая, как уже было отмечено, тропосферу, гидросферу и верхнюю часть литосферы в пределах “поля” существования жизни. Она имеет громаднейшее разнообразие сообществ, в структуре которых обнаруживаются сложные сочетания растений, животных и микроорганизмов с разными способами жизни. В этой мозаике прежде всего выделяются экосистемы наземные и водные. Согласно сформулированному В.В. Докучаевым (1896) закону географической зональности на земной поверхности закономерно распространены различные природные сообщества, которые в комплексе и образуют единую экосистему нашей планеты. В пределах обширных территорий, или зон, природные условия сохраняют общие черты, изменяясь от зоны к зоне. Климат, растительность и животные распределяются на земной поверхности в строго определенном порядке. А раз агенты-почвообразователи, в своем распространении подчиненные известным законам, распределяются по поясам, то результат их деятельности - почва - должен распределяться по земному шару в виде определенных зон, идущих более или менее параллельно широтным кругам. Отчетливо видна смена Арктики и Субарктики тундрой, тундры -лесотундрой, таежно-лесной зоны - лесостепью и степью, а далее и полупустынными пространствами на территории России. Заметна и смена равнинных экосистем горными (Кавказ, Урал, Алтай и др.). Во всех этих макроэкосистемах разного порядка следует рассматривать лишь сходные типы сообществ, формирующихся в сходных климатических условиях среды различных частей планеты, а не видовой состав и популяции макроэкосистем. Кроме того, выражена дифференциация экосистем в зависимости от локальных условий (геологических факторов, рельефа, почвообразующих пород, почв и т.д.), где уже можно рассматривать и оценивать популяции разных видов, видовой состав экологических систем. Все это многообразие экосистем биосферы, особенно планетарных (суша и океан), а также провинциальных и зональных, необходимо изучать, сопоставляя их продуктивность.
Для наземных экосистем установлена следующая иерархия: биосфера - экосистема суши - климатический пояс - биоклиматическая область - природная ландшафтная зона - природный (ландшафтный) округ- природный (ландшафтный) район - природный (ландшафтный) подрайон - биогеоценотический комплекс - экосистема.
Экосистемы, измененные деятельностью человека, называют агроэкосистемами (полезащитные лесные полосы, поля, занятые сельскохозяйственными культурами, сады, огороды, виноградники и др.). Их основой являются культурные фитоценозы - многолетние и однолетние травы, зерновые и другие сельскохозяйственные культуры. Они получают дополнительную энергию в виде обработки почвы, внесения удобрений, поливных вод, пестицидов и от других мелиорации, что существенно преобразует почвы, изменяет видовой состав, структуру флоры и фауны. В результате взамен устойчивых экосистем формируются менее устойчивые. Дотации энергии новым агроэкосистемам, возможности мелиорации природных экосистем должны основываться на нормах соотношения пашни, лугов, леса и вод в соответствии с почвенно-климатическими и хозяйственными условиями, а также на законах, правилах и принципах экологии.
Биогеоценоз (В. Н. Сукачёв, 1944) - взаимообусловленный комплекс живых и косных компонентов, связанных между собой обменом веществ и энергии.
В.Н. Сукачевым (1972) в качестве структурной единицы биосферы предложен биогеоценоз. Биогеоценозы - природные образования с четкими границами, состоящие из совокупности живых существ (биоценозов), занимающих определенное место. Для водных организмов - это вода, для организмов суши - почва и атмосфера.
Понятия “биогеоценоз” и “экосистема” до некоторой степени однозначны, но они не всегда совпадают по объему. Экосистема - широкое понятие, экосистема не связана с ограниченным участком земной поверхности. Это понятие применимо ко всем стабильным системам живых и неживых компонентов, где происходит внешний и внутренний круговорот веществ и энергии. Так, к экосистемам относятся капля воды с микроорганизмами, аквариум, горшок с цветами, аэротенк, биофильтр, космический корабль. Биогеоценозами же они не могут быть. Экосистема может включать и несколько биогеоценозов (например, биогеоценозы округа, провинции, зоны, почвенно-климатической области, пояса, материка, океана и биосферы в целом).
Таким образом, не каждую экосистему можно считать биогеоценозом, тогда как всякий биогеоценоз является экологической системой.
Понятие Биогеоценоз введено В. Н. Сукачевым (1940), что явилось логическим развитием идей русских учёных В. В. Докучаева, Г. Ф. Морозова, Г. Н. Высоцкого и др. о связях живых и косных тел природы и идей В. И. Вернадского о планетарной роли живых организмов. Биогеоценоз в понимании В. Н. Сукачева близко к экосистеме в толковании английского фитоценолога А.
Кто ввел термин экосистема в науку?
Тенсли, но отличается определённостью своего объёма. Биогеоценоз - элементарная ячейка биогеосферы, понимаемая в границах конкретных растительных сообществ, тогда как экосистема - понятие безразмерное и может охватывать пространство любой протяжённости - от капли прудовой воды до биосферы в целом.
Экологическая сукцессия (Ф. Клементс)
Сукцессия (от лат. succesio - преемственность, наследование) - последовательная необратимая и закономерная смена одного биоценоза (фитоценоза, микробного сообщества, биогеоценоза и т. д.) другим на определённом участке среды во времени.
Теорию сукцессий изначально разрабатывали геоботаники, но затем стали широко использовать и другие экологи. Одним из первых теорию сукцессий разработал Ф. Клементс и развил В. Н. Сукачёв, а затем С. М. Разумовский.
Термин введён Ф. Клементсом для обозначения сменяющих друг друга во времени сообществ, образующих сукцессионный ряд (серию) где каждая предыдущая стадия (серийное сообщество) формирует условия для развития последующего. Если при этом не происходит вызывающих новую сукцессию событий, то ряд завершается относительно устойчивым сообществом, имеющим сбалансированный при данных факторах среды обмен. Такое сообщество Ф. Клементс назвал климакс. Единственным признаком климакса в смысле Клементса-Разумовского является отсутствие у него внутренних причин для изменения. Время существования сообщества ни в коем случае не может являться одним из признаков.
Хотя термины, введённые Клементсом широко используют, существует две принципиально различные парадигмы, в рамках которых смысл этих терминов различен: континуализм и структурализм. Сторонники структурализма развивают теорию Клементса, сторонники континуализма, в принципе отвергают реальность сообществ и сукцессий, считая их стохастическими явлениями и процессами (поликлимакс, климакс-континуум). Процессы, происходящие в экосистеме в этом случае упрощают до взаимодействия видов, встретившихся случайным образом, и абиотический средой.
Парадигма континуализма была впервые сформулирована советским геоботаником Л. Г. Раменским (1884-1953) и независимо от него американским геоботаником Г. Глизоном (1882-1975).
Список литературы
1. Разумовский С. М. Закономерности динамики биоценозов. М.: Наука, 1981.
2. http://ru.wikipedia.org/wiki/Сукцессия
3. http://dic.academic.ru/dic.nsf/ecolog/1429/Биоценология
4. Розенберг Г. С., Мозговой Д. П., Гелашвили Д. Б. Экология. Элементы теоретических конструкций современной экологии. Самара: СамНЦ РАН, 1999. 397 с.
Похожая информация.
