Экологические особенности лесов. Экологические особенности населенных пунктов Экологические особенности

Экологическая характеристика

Экологическая характеристика - это отношение организма к комплексу экологических факторов, или условий среды. Сами экологические факторы можно определить как динамичные элементы природной, или окружающей, среды, влияющие на активность живых организмов, их жизнедеятельность. Другими словами, без наличия любого экологического фактора невозможна нормальная жизнь организма, вплоть до летального исхода; так что экологические факторы - это условия жизни растений, животных и человека.
Набор экологических факторов для растений включает следующие группы: космические (о Солнце говорилось в начале книги), абиотические и биотические факторы. К абиотическим факторам относятся климатические (свет, тепло, влага, воздух), почвенные, орографические (определяемые рельефом). Биотические факторы связаны с воздействием живых организмов друг на друга: влиянием деятельности людей на растения (косьба на лугах, рубка леса, обработки посевов препаратами и пр.), животных на растения (на пастбищах, влияние насекомых-опылителей, вредителей растений и др.). Считается, что все экологические факторы равнозначны для организмов, в том числе и для растений. Принципиально это так, поскольку каждый фактор определят возможность жизни. Если же учитывать время, в течение которого организм может выживать без отдельно взятого фактора, то проявляется определенное различие в значении факторов. Так, без света растение может находиться но нескольку часов в день (ночью), но без тепла (при заморозке) - только несколько минут или даже секунд (при сильном понижении температуры); дефицит воды одни растения переносят сутками (а в пустынях - практически в течение всего периода вегетации), а другие - только в течение немногих часов. Оценки значимости факторов различаются и в мире животных.

Например, без воздуха они могут прожить лишь минуты или даже секунды, без достаточного количества тепла - часы, а иногда только секунды (но некоторые животные в зимней спячке проводят по нескольку месяцев, приспособившись к особенному тепловому режиму), без воды и пищи - по нескольку суток. В общем же, комплекс экологических факторов жизненно необходим организмам, в частности, для растений чрезвычайно важны космические, все климатические и почвенные факторы.
Следует отметить незаменимость экологических факторов. Например, дополнительным снабжением водой не восполнить дефицит того или иного питательного элемента в почве или недостаток тепла и т. д. Вместе с тем, некоторое улучшение условий произрастания растений все-таки наблюдается, если при дефиците одних факторов или одного фактора другие будут предоставляться растению в достаточно полном объеме, без дефицита. И все же полной замены одного экологического фактора другим достичь невозможно.
Разнообразие необходимых уровней экологических факторов, их сочетание, дефицит и излишки отражены в одном из основных, обобщающем все такие показатели, законе экологии, сформулированном американским экологом В. Шелфордом в работах 1911-1915 гг. Этот закон называют законом Шелфорда, или законом толерантности. Суть его такова: отсутствие или невозможность процветания любого организма определяется недостатком или избытком в качественном, и количественном смыслах (показателях) любого из факторов, уровень которого может оказаться близким к пределам толерантности, то есть к пределам, переносимым данным организмом (от лат. Шегапйэ - «терпение»).
Приспособленность организмов к определенным условиям, в которых возможен их жизненный цикл, выражается разницей между минимальным и максимальным показателями по каждому экологическому фактору. Такой диапазон, или зона, между приемлемыми для жизни уровнями факторов называется пределами толерантности, то есть границами условий, в которых организм проходит весь цикл развития и может выжить. У каждого вида организмов (растений, животных, человека) диапазоны индивидуальны и отличаются от диапазонов других организмов (хотя у некоторых видов такие зоны могут быть сходными, в отдельных случаях почти совпадающими).
Заметим, что индивидуальные экологические характеристики имеют не только представители разных видов, но и формы организмов в пределах одного вида, например, разные сорта конкретного вида растений (на этих отличиях строятся и сортовые агротехники возделывания). Это можно проиллюстрировать и на примере людей с разными уровнями здоровья и тренированности: некоторые могут переносить дефицит факторов и перегрузки, которые очень трудно перенести обычным людям. Каждый легко может представить разницу пределов толерантности слабого, болезненного человека и тренированного закаленного спортсмена или космонавта, испытателя. После землетрясений под завалами находили выжившими через много дней слабых женщин, а иногда и стариков. Но это уже индивидуальные особенности людей и специфика обстоятельств.
И еще пояснения к основному закону: любой из факторов, приближающийся по уровню к границам толерантности (не имеет значения - к экологическому максимуму или минимуму), ограничивает условия нормального развития организма и называется лимитирующим фактором. Количественный показатель фактора, при котором организм развивается нормально и «процветает», называется оптимальным уровнем (от лат. орйтт - «наилучший»).
Очень важно то, что и по оптимуму для каждого экологического фактора существует диапазон показателей, и чем шире он у того или иного организма (растения или животного), тем более приспособлен организм к меняющимся условиям. Так что, оптимум -г это не определенная точка на шкале показателей, а именно зона, оптимальные условия, при которых природой предоставлена организму возможность нормально развиваться. При отсутствии диапазона оптимальных условий живые организмы погибали бы при малейших отклонениях условий от оптимального уровня.
Оптимальные уровни каждого фактора для одного и того же организма могут меняться («смещение оптимума»). Это означает смену требований организма к условиям как в разные периоды развития (в разные фазы роста), так и в зависимости от конкурентных взаимоотношений с другими организмами, но особенно от уровня других экологических факторов: при благоприятном сочетании факторов (когда каждый из них близок к оптимальному уровню, бездефицитен) все они используются организмом наиболее эффективно и экономично. Это очень важно, в частности, для практики возделывания растений: применяя агрономические приемы, можно добиться наиболее рационального использования условий среды растениями в посевах, что всегда приводит к повышению урожайности. В этом заключается экологическая суть агрономии: растение необходимо обеспечивать оптимальными уровнями всех экологических факторов в течение всего периода развития данного растения. Понятно, что для достижения наилучшего результата совершенно необходимо знать экологические характеристики возделываемых растений и их изменения в течение всего цикла развития растения.
Подчеркну также, что качество фактора (его качественная характеристика) определяется не только внутренней сущностью и особенностями данного фактора (составом света, воздуха, воды, почвы), но и равномерностью его поступления: растениям требуется без дефицитность в течение всего периода активной вегетации. В связи с этим существенное отрицательное влияние на растения оказывают колебания погодных условий (периоды с возвратом холодов, периоды с отсутствием осадков и др.) и неравномерность снабжения растений питательными веществами (при невыполнении научных рекомендаций по правильному применению удобрений).
Для получения наглядного представления о законе толерантности удобно рассмотреть схему, на которой отражено действие данного закона для разных организмов.
На схеме показаны в виде секторов основные экологические факторы для растений. Здесь требуются короткие пояснения. За счет наличия минеральных соединений в почве осуществляется питание растений. Поэтому каждый из элементов, необходимых растениям (азот, фосфор, калий, кальций, сера и ряд других), является экологическим фактором так же, как и каждое физическое свойство почвы (содержание в ней влаги, воздуха, плотность сложения и др.), поскольку каждый из этих факторов влияет на условия жизни растений в почве. Итак, все химические и физические свойства почвы - это экологические почвенные факторы.
Очевидно отличие растений от животных (II) и человека (III): эти организмы получают питание не из почвы и воздуха, как растения, а используют в пищу растения и животных (органические вещества).
Здесь уместно дать еще два экологических термина: экологическая ниша и цепи питания. Под экологической нишей понимают комплекс экологических факторов между минимальными и максимальными показателями для конкретного организма. Другими словами, более обобщенно, это совокупность характеристик, показывающая положение вида в экосистеме. Именно в пределах своей индивидуальной экологической ниши развивается, размножается и живет любой вид.

Экология является наукой, которая изучает окружающую среду, закономерности жизнедеятельности живых организмов, а также воздействие человека на природу. Эта область знаний изучает те системы, которые выше отдельно взятого организма. В свою очередь, она подразделяется на более частные отрасли. Какие же дисциплины входят в экологию?

Биоэкология

Одним из старейших разделов экологии является биоэкология. Эта наука опирается на те фундаментальные знания о растительном и животном мире, которые человек сумел накопить в течение всей своей истории. Предмет этого направления в науке - это живые существа. При этом человек также изучается в рамках биоэкологии как отдельный вид. Такое направление в экологии использует биологический подход, чтобы оценить различные явления, взаимосвязи между ними и их последствия.

Основные направления

В фокусе изучения биоэкологии находится биосфера. Раздел экологии, который изучает живые существа, в силу разнообразия данных о природе не может состоять только из одной дисциплины. Поэтому она подразделяется на несколько подразделов.

• Ауэтэкология - это научное направление, предметом исследования которого являются живые организмы в определенных условиях обитания. Основная задача этого направления - это изучение процессов адаптации к окружающей среде, а также тех границ физико-химических показателей, которые совместимы с жизнью организма.
• Эйдэкология - изучает экологию видов.
• Синэкология - раздел экологии, изучающий популяции различных видов животных, растений, а также микроорганизмов. Также дисциплина исследует пути их формирования, развитие в динамике, продуктивность, взаимодействие с окружающим миром и прочие особенности.
• Демэкология - исследует естественные группы живых организмов, которые принадлежат к одному и тому же виду. Это раздел экологии, изучающий структуру популяций, а также основные условия, которые необходимы для их формирования. Также предметом ее изучения являются внутрипопуляционные группы, особенности процесса их формирования, динамика, численность.

В настоящее время биоэкология является тем учением, которое лежит в основе природопользования и охраны окружающей среды. В настоящее время природоохранные процессы осуществляются при помощи современных биотехнологических методов.

Актуальность науки

Каждый человек рано или поздно задумывается о том, насколько важна для жизни и здоровья качественная окружающая среда. Сейчас экология стремительно меняется. И не последнюю роль здесь играет хозяйственная деятельность человека. По причине разрушительной деятельности заводов и фабрик пресная питьевая вода ухудшается, водоемы становятся более мелкими, ландшафт пригородов меняется. Ядохимикаты загрязняют почву.

Биоэкология - это раздел экологии, изучающий методы, при помощи которых окружающая среда может быть очищена от загрязнений, экологический баланс снова восстановлен, а тотальная экологическая катастрофа предотвращена.

Как применяются знания о природе?

Один из примеров успешного использования тех знаний, которыми обладает биоэкология - это изобретение особого туалета в Сингапуре, с помощью которого расход воды снижается до 90 %. Отходы в этом туалете превращаются в удобрения и электрическую энергию. Как действует эта система? Жидкие отходы подвергаются обработке, в ходе которого они разлагаются на элементы фосфор, калий и азот. Твердые отходы ждет обработка в биореакторе. В процессе переваривания в этом устройстве образуется газ метан. Поскольку он не обладает никаким запахом, его используют для хозяйственных нужд. Результатом использования знаний биоэкологии в этом случае является полное восстановление природных ресурсов.

Общая экология

Этот раздел экологии изучает организмы в контексте их взаимодействия со всем окружающим миром. Эта связь между живым существом и той средой, в которой он живет. Это касается и человека. Специалисты разделяют весь живой мир на три категории: растения, животные и людей. Поэтому и общая экология также разветвляется на три направления - экология растений, экология животных, а также гуманная экология. Необходимо отметить, что научное знание является достаточно обширным. Существует порядка сотни разделов общей экологии. Это направления лесной, городской, медицинской, химической дисциплины и многие другие.

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:

• прикладные исследования в области природопользования;
• экологическое проектирование, а также конструирование, при помощи которого возможно создавать экологически чистые фабрики и предприятия;
• разработка систем управления в области природопользования, которая также включает в себя и вопросы экспертизы, лицензирования и контроля проектов.

Геоэкология

Это один из основных разделов экологии, зарождение которого связывают с именем немецкого исследователя-географа К. Тролля. В 30-х годах прошлого столетия им было введено это понятие. Геоэкологию он считал одной из ветвей общего естествознания, в которой исследования из области географии и экологии объединяются между собой. В России такой термин получил распространение, начиная с 70-х годов прошлого столетия. Исследователи выделяют несколько понятий геоэкологии.

Согласно одному из них, эта дисциплина изучает геологическую среду и ее экологические особенности. Такой подход предполагает, что геологическая среда связана с биосферой, гидросферой, атмосферой. Геоэкология также может определяться как наука, которая изучает взаимодействие биологической, географической, а также производственной сфер. В таком случае этот раздел науки о природе изучает различные аспекты природопользования, отношений между окружающей средой и человеком. Различные трактовки выделяются в зависимости от того, какую именно науку (геологию, географию, или же экологию) автор определения принимает за основную.

В такой сфере науки о природе выделяются три основных направления.

• Естественная геоэкология - это наука о стабильных параметрах геосфер, зональных и региональных природных комплексов, которые обеспечивают комфортность окружающей среды для человека и ее саморазвитие.
• Антропогенная геоэкология. Изучает масштабы всех тех изменений, которые происходят в природе в результате деятельности человека.
• Прикладная геоэкология. Является синтезом знаний о том, какая стратегия и тактика может быть применена для того, чтобы сохранить эволюционные параметры экологии, предотвратить наступление кризисных ситуаций.

Частные направления исследований этой области науки о природе - это экология суши, пресных вод, атмосферы, крайнего Севера, высокогорных районов, пустынь, геохимическая экология, а также другие области. Основными задачами дисциплины являются выявление закономерностей того воздействия, которое человек оказывает на природу, а также направить это воздействие на улучшение окружающей среды и ее улучшение.

Социальная экология

Это раздел экологии, изучающий взаимоотношения между человеком и окружающей средой - географической, социальной, а также культурной. Основной задачей этого научного направления является оптимизация хозяйственной деятельности и окружающей среды. Причем это взаимодействие должно быть оптимизировано на постоянной основе.

Гармоничные взаимоотношения между природой и человеком возможны только в том случае, если природопользование происходит рационально. Научные принципы рационального использования ресурсов окружающего мира призваны разрабатывать и другие дисциплины: медицина, география, экономика. Социальная экология по-другому называется экологией человека. Предшественником этой науки считается богослов Томас Мальтус, который призвал человечество ограничить прирост населения по той причине, что природные ресурсы не являются безграничными.

Экология - это наука, изучающая жизнь различных организмов в их естественной среде обитания, или окружающей среде. Окружающая среда - это все живое и неживое вокруг нас. Ваша собственная окружающая среда - это все, что вы видите, и многое из того, чего вы не видите вокруг себя (например, которым вы дышите). Она в основном неизменна, но ее отдельные детали постоянно изменяются. Ваше тело - в каком-то смысле тоже окружающая среда для многих тысяч крошечных существ - бактерий, помогающих вам усваивать пищу. Ваше тело является для них естественной средой обитания.

Общая характеристика экологии как раздела общей биологии и комплексной науки

На современном этапе развития цивилизации экология представляет собой сложную комплексную дисциплину, основанную на различных областях человеческого знания: биологии, химии, физики, социологии, природоохранной деятельности, различных видов технологии и т. д.

Впервые в науку понятие «экология» ввел немецкий биолог Э. Геккель (1886). Это понятие первоначально являлось чисто биологическим. В дословном переводе «экология» означает «наука о жилище» и подразумевала изучение взаимоотношений между различными организмами в природных условиях. В настоящее время это понятие очень усложнилось и разные ученые вкладывают в это понятие различный смысл. Рассмотрим некоторые из предлагаемых понятий.

1. По В. А. Радкевичу: «Экология - это наука, исследующая закономерности жизнедеятельности организмов (в любых ее проявлениях, на всех уровнях интеграции) в их естественной среде обитания с учетом изменений, вносимых в среду деятельностью человека». Это понятие соответствует биологической науке и его нельзя признать полностью соответствующим той области знания, которую изучает экология.

2. По Н. Ф. Реймерсу : «Экология (всеобщая, «большая») - это научное направление, рассматривающее некую значимую для центрального члена анализа (субъекта, живого объекта) совокупность природных и отчасти социальных (для человека) явлений и предметов с точки зрения интересов (в кавычках или без кавычек) этого центрального субъекта или живого объекта». Данное понятие является универсальным, но оно трудно для восприятия и воспроизведения. Оно показывает многообразие и комплексность экологической науки на современном этапе.

В настоящее время экология распадается на несколько направлений и научных дисциплин. Рассмотрим некоторые из них.

1. Биоэкология - отрасль биологической науки, изучающая взаимосвязи организмов друг с другом; средой обитания и воздействие деятельности человека на эти организмы и среду их обитания.

2. Популяционная экология (демографическая экология) - раздел экологии, изучающий закономерности функционирования популяций организмов в среде их обитания.

3. Аутэкология (аутоэкология) - раздел экологии, изучающий взаимоотношения организма (отдельной особи, вида) с окружающей средой.

4. Синэкология - раздел экологии, изучающий взаимоотношения популяций, сообществ и экосистем со средой.

5. Экология человека - комплексная наука, изучающая общие законы взаимоотношения биосферы и антропосистемы, влияние природной среды (в том числе и социальной) на отдельного человека и группы людей. Это наиболее полное определение экологии человека, оно может быть отнесено и к экологии отдельной личности, и к экологии человеческих популяций, в частности, к экологии различных этносов (народов, народностей). Большую роль в экологии человека играет социальная экология.

6. Социальная экология - многозначное понятие, одно из которых следующее: раздел экологии, изучающий взаимодействия и взаимосвязи человеческого общества с природной средой, разрабатывающий научные основы рационального природопользования, предполагающие охрану природы и оптимизацию жизненной среды человека.

Различают также прикладную, промышленную, химическую, онкологическую (канцерогенную), историческую, эволюционную экологию, экологию микроорганизмов, грибов, животных, растений и т. д.

Все вышеизложенное показывает, что экология - это комплекс научных дисциплин, имеющих в качестве объекта исследования Природу, учитывающих взаимосвязь и взаимодействие отдельных компонентов живого мира в виде отдельных особей, популяций, отдельных видов, взаимоотношения экосистем, роль отдельных людей и человечества в целом, а также пути и способы рационального природопользования, меры по охране Природы.

Взаимосвязи

Экология изучает, как растения и животные, включая людей, живут вместе, влияют друг на друга и на окружающую их среду. Начнем с вас. Подумайте, как вы связаны с окружающей средой. Чем вы питаетесь? Куда выбрасываете отходы и мусор? Какие растения и животные живут рядом с вами. То, как вы воздействуете на окружающую среду, оказывает обратное воздействие и на вас, и на все , которые живут рядом с вами. Взаимосвязи между вами и ними образуют сложную и разветвленную сеть.

Среда обитания

Естественное окружение группы растений и животных называется средой обитания, а сама группа, живущая в ней, - сообществом. Переверните камень и посмотрите, о пол над ним живет. Миленькие сообщества - всегда часть больших сообществ. Так, камень может быть частью ручья, если он лежит на его берегу, а ручей - частью леса, в котором протекает. В каждой крупной среде обитания живут различные растений и животных. Попробуйте отыскать несколько различных типов среды обитания вокруг вас. Глядите вокруг: вверх, вниз - во все стороны. Но не забывайте, что жизнь надо оставить такой, какой вы ее застали.

Современное состояние экологической науки

Впервые термин «экология» был употреблен в 1866 г. в работе немецкого биолога Э. Геккеля «Всеобщая морфология организмов». Самобытный биолог-эволюционист, медик, ботаник, зоолого-морфолог, сторонник и пропагандист учения Ч.Дарвина, он не только ввел в научный обиход новый термин, но и приложил все свои силы и знания для формирования нового научного направления. Ученый считал, что «экология - это наука об отношениях организмов к окружающей среде». Выступая на открытии философского факультета университета в Йене с лекцией «Путь развития и задачи зоологии» в 1869 г. Э. Геккель отмечал, что экология «исследует общее отношение животных как к их органической, так и неорганической средам, их дружественные и враждебные отношения к другим животным и растениям, с которыми они вступают в прямые и непрямые контакты, или, одним словом, все те запутанные взаимодействия, которые Ч. Дарвин условно обозначил как борьбу за существование». Под средой он понимал условия, создаваемые неорганической и органической природой. К неорганическим условиям Геккель относил физические и химические особенности мест обитания живых организмов: климат (теплота, влажность, освещенность), состав и почвы, особенности , а также неорганическую пищу (минералы и химические соединения). Под органическими условиями ученый подразумевал взаимоотношения между организмами, существующими в пределах одного сообщества или экологической ниши. Название экологической науки произошло от двух греческих слов: «экое» - дом, жилище, местообитание и «логос» - слово, учение.

Надо отметить, что Э. Геккель и многие его последователи использовали термин «экология» не для описания изменяющихся условий среды и меняющихся со временем взаимоотношений между организмами и средой, а только для фиксации существующих неизменными условий и явлений окружающей среды. Как полагают С. В. Клубов и Л. Л. Прозоров (1993), фактически исследовался физиологический механизм взаимоотношения живых организмов, выделялось их отношение к окружающей среде исключительно в рамках физиологических реакций.

В рамках биологической науки экология просуществовала до середины XX в. Акцент в ней был сделан на изучение живого вещества, закономерностей его функционирования в зависимости от факторов среды обитания.

В современную эпоху экологическая парадигма основывается на концепции экосистем. Как известно, этот термин был введен в науку А. Тенсли в 1935 г. Под экосистемой подразумевают функциональное единство, образованное биотопом, т.е. совокупностью абиотических условий, и населяющими его организмами. Экосистема является главным объектом изучения общей экологии. Предметом познания ее являются не только законы формирования структуры, функционирования, развития и гибели экосистем, но и состояние целостности систем, в частности их устойчивость, продуктивность, круговорот веществ и баланс энергии.

Таким образом, в рамках биологической науки общая экология оформилась и окончательно выделилась как самостоятельная наука, которая основывается на изучении свойств целого, не сводимого к простой сумме свойств его частей. Следовательно, экология в биологическом содержании этого термина подразумевает науку об отношениях растительных и животных организмов и образуемых ими сообществ между собой и с окружающей средой. Объектами биоэкологии могут быть гены, клетки, отдельные особи, популяции организмов, виды, сообщества, экосистемы и биосфера в целом.

Сформулированные законы общей экологии широко используются в так называемых частных экологиях. Точно так же, как и в биологии, развиваются своеобразные таксономические направления в общей экологии. Самостоятельно существуют экология животных и растений, экология отдельных представителей растительного и животного мира (водорослей, диатомовых водорослей, определенных родов водорослей), экология обитателей Мирового океана, экология сообществ отдельных морей и водоемов, экология определенных участков водоемов, экология животных и растений суши, экология пресноводных сообществ отдельных рек и водоемов (озер и водохранилищ), экология обитателей гор и возвышенностей, экология сообществ отдельных ландшафтных единиц и т. д.

В зависимости от уровня организации живого вещества экосистем в целом выделяют экологию особей (аутоэкологию), экологию популяций (демэкологию), экологию ассоциаций, экологию биоценозов и экологию сообществ (синэкологию).

При рассмотрении уровней организации живого вещества многие ученые полагают, что самые низшие ее ранги - геном, клетка, ткань, орган - изучаются сугубо биологическими науками - молекулярной генетикой, цитологией, гистологией, а высшие ранги - организм (особь), вид, популяция, ассоциация и биоценоз - как биологией и физиологией, так и экологией. Только в одном случае рассматриваются морфология и систематика отдельных особей и составляемых ими сообществ, а в другом - их взаимоотношение между собой и с окружающей средой.

К настоящему времени экологическое направление охватило практически все существующие области научного познания. Не только науки естественного профиля, но и сугубо гуманитарные науки при изучении своих объектов стали широко пользоваться экологической терминологией и главное методами исследования. Возникло множество «экологий» (экологическая геохимия, экологическая геофизика, экологическое почвоведение, геоэкология, экологическая геология, физическая и радиационная экология, медицинская экология и множество других). В связи с этим была проведена определенная структуризация. Так, в своих работах (1990-1994) Н. Ф. Реймерс сделал попытку представить структуру современной экологии.

Более простой выглядит структура Экологической науки с иных методологических позиций. В основу структуризации положено разделение экологии на четыре крупнейших и одновременно фундаментальных направления: биоэкологию, экологию человека, геоэкологию и прикладную экологию. Все перечисленные направления пользуются практически одинаковыми методами и методологическими основами единой экологической науки. В данном случае речь может идти об аналитической экологии с соответствующими подразделениями ее на физическую, химическую, геологическую, географическую, геохимическую, радиационную и математическую, или системную, экологии.

В рамках биоэкологии выделяют два равноценных и важнейших направления: эндоэкологию и экзоэкологию. Согласно Н. Ф. Реймерсу (1990), к эндоэкологии относятся генетическая, молекулярная, морфологическая и физиологическая экологии. К экзоэкологии относятся следующие направления: аутоэкология, или экология отдельных особей и организмов как представителей определенного вида; демэкология, или экология отдельных группировок; популяционная экология, которая изучает поведение и взаимоотношение в пределах какой-то определенной популяции (экология отдельных видов); синэкология, или экология органических сообществ; экология биоценозов, рассматривающая взаимоотношение сообществ или популяций организмов, составляющих биоценоз между собой и с окружающей средой. Наиболее высшим рангом экзоэкологического направления являются учение об экосистемах, учение о биосфере и глобальная экология. Последняя охватывает все области существования живых организмов - от почвенного покрова до тропосферы включительно.

Самостоятельным направлением экологического исследования является экология человека. В действительности, если строго придерживаться правил иерархии, данное направление должно входить составной частью в биоэкологию, в частности как аналог уаутоэкологии в рамках экологии животных. Однако, учитывая ту огромную роль, которую играет человечество в жизни современной биосферы, это направление выделяют в качестве самостоятельного. В экологии человека целесообразно выделить эволюционную экологию человека, археоэкологию, рассматривающую взаимоотношение человека со средой обитания начиная со времен первобытного общества, экологию этносоциальных групп, социальную экологию, экологическую демографию, экологию культурных ландшафтов и медицинскую экологию.

В середине XX в. в связи с проводившимися глубокими исследованиями среды обитания человека и органического мира возникли научные направления экологической направленности, тесно связанные с географическими и геологическими науками. Их цель - изучить не сами организмы, а только их реакцию на изменяющиеся условия среды обитания и проследить обратное воздействие деятельности человеческого общества и биосферы на среду обитания. Эти исследования были объединены в рамках геоэкологии, которой придано сугубо географическое направление. Однако представляется целесообразным в пределах как геологической, так и географической экологий выделить по крайней мере четыре самостоятельных направления - ландшафтную экологию, экологическую географию, экологическую геологию и космическую (планетарную) экологию. При этом надо особо подчеркнуть, что не все ученые согласны с таким разделением.

В рамках прикладной экологии, как следует из ее названия, рассматриваются многоаспектные вопросы экологии, связанные с сугубо практическими задачами. В ее составе выделяют промысловую экологию, т. е. экологические исследования, связанные с добычей определенных биоресурсов (ценных пород зверей или древесины), сельскохозяйственную экологию и инженерную экологию. Последняя отрасль экологии имеет много аспектов. Объектами изучения инженерной экологии являются состояние урбанизированных систем, агломераций городов и поселков, культурных ландшафтов, технологических систем, экологическое состояние мегаполисов, наукоградов и отдельных городов.

Концепция системной экологии возникла в ходе интенсивного развития экспериментальных и теоретических исследований в области экологии в 20-е и 30-е годы XX в. Эти исследования показали необходимость комплексного подхода к изучению биоценоза и биотопа. Впервые необходимость такого подхода была сформулирована английским геоботаником А. Тенсли (1935), который ввел в экологию термин «экосистема». Главное значение экосистемного подхода для экологической теории заключается в обязательном наличии взаимоотношений, взаимозависимости и причинно-следственных связей, т. е. объединение отдельных компонентов в функциональное целое.

Определенная логическая завершенность концепции экосистем выражается количественным уровнем их изучения. Выдающаяся роль в изучении экосистем принадлежит австрийскому биологу-теоретику Л. Берталанфи (1901-1972). Он разработал общую теорию, позволяющую с помощью математического аппарата описывать системы различных типов. Основой концепции экосистемы является аксиома системной целостности.

При всей полноте и глубине охвата в классификационной рубрикации экологических исследований, включающей все современные аспекты жизни человеческого общества, отсутствует такое важное звено познания, как историческая экология. Ведь при изучении современного состояния экологической обстановки исследователю для определения закономерностей развития и прогноза экологических условий в глобальном или региональном масштабе необходимо сравнивать существующие экологические ситуации с состоянием среды исторического и геологического прошлого. Эти сведения сосредоточены в исторической экологии, которая в рамках экологической геологии дает возможность с помощью геологических и палеогеографических методов определить физико-географические обстановки геологического и исторического прошлого и проследить их развитие и изменение вплоть до современной эпохи.

Начиная с исследований Э. Геккеля термины «экология» и «экологическая наука» широко вошли в обиход научных исследований. Во второй половине XX в. экология разделилась на два направления: сугубо биологическое (общая и системная экология) и геолого-географическое (геоэкология и экологическая геология).

Экологическое почвоведение

Экологическое почвоведение возникло в 20-е годы XX в. В отдельных работах почвоведы стали употреблять термины «экология почв» и «педоэкология». Однако сущность терминов, как и магистральное направление экологических исследований в почвоведении, были раскрыты только в последние десятилетия. В научную литературу Г. В. Добровольским и Е. Д. Никитиным (1990) были введены понятия «экологическое почвоведение» и «экологические функции крупных геосфер». Последнее направление авторы трактуют применительно к почвам и рассматривают как учение об экологических функциях почв. Под этим подразумеваются роль и значение почвенного покрова и почвенных процессов в возникновении, сохранении и эволюции экосистем и биосферы. Рассматривая экологическую роль и функции почв, авторы считают логичным и необходимым выявить и охарактеризовать экологические функции других оболочек , а также биосферы в целом. Это даст возможность рассмотреть единство среды обитания человека и всей существующей биоты, глубже понять неотделимость и незаменимость отдельных компонентов биосферы. В течение всей геологической истории Земли судьбы этих компонентов оказались сильно переплетенными. Они проникли друг в друга и взаимодействуют через круговороты вещества и энергии, что и обусловливает их развитие.

Разрабатываются и прикладные аспекты экологического почвоведения, связанные главным образом с охраной и контролем за состоянием почвенного покрова. Авторы работ подобного направления стремятся показать принципы сохранения и создания таких свойств почв, которые определяют их высокое устойчивое и качественное плодородие, не наносящее ущерба сопряженным компонентам биосферы (Г. В. Добровольский, Н. Н. Гришина, 1985).

В настоящее время в некоторых высших учебных заведениях читают специальные курсы «Экология почв» или «Экологическое почвоведение». В данном случае речь идет о науке, в которой рассматриваются закономерности функциональных связей почвы с окружающей средой. С экологических позиций изучаются почвообразовательные процессы, процессы накопления растительного вещества и гумусообразования. Однако почвы рассматриваются в качестве «центра геосистемы». Прикладное значение экологического почвоведения сводится к разработке мер по рациональному использованию земельных ресурсов.

Проточный пруд

Пруд - пример более крупной среды обитания, идеальной для наблюдения за экосистемой. Это дом для большого сообщества различных растений и животных. Пруд, его сообщества и неживая природа вокруг него образуют так называемую экологическую систему. Глубины пруда - хорошая среда для изучения сообществ его обитателей. Осторожно поводите сачком в разных местах пруда. Запишите все, что окажется в сачке, когда вы его вытащите. Положите самые интересные находки в банку, чтобы лотом изучить их подробнее. Воспользуйтесь любым пособием, в котором описана жизнь обитателей пруда, чтобы определить названия найденных вами организмов. А когда закончите опыты, не забудьте обязательно выпустить живых существ обратно в пруд. Сачок вы можете купить или сделать сами. Возьмите кусок толстой проволоки и согните ее кольцом, а концы воткните в один из краев длинной бамбуковой палки. Затем обшейте проволочное кольцо капроновым чулком и завяжите его снизу узлом. В наши дни пруды встречаются куда реже, чем лет сорок назад. Многие из них обмелели и заросли. Это неблагоприятно сказалось на жизни обитателей прудов: лишь немногие из них сумели выжить. При высыхании пруда гибнут и его последние обитатели.

Устройте пруд сами

Выкопав прудик, вы можете устроить у себя уголок дикой природы. Это привлечет к нему множество видов животных и не станет для вас обузой. Однако пруд надо будет постоянно поддерживать в хорошем состоянии. Чтобы его создать, потребуется немало времени и сил, но зато когда в нем поселятся различные животные, вы сможете изучать их в любое время. Самодельная трубка для подводных наблюдений позволит вам лучше познакомиться с жизнью обитателей пруда. Аккуратно обрежьте горлышко и дно у пластиковой бутылки. На один конец наденьте прозрачный полиэтиленовый пакет и закрепите его на горлышке резинкой. Теперь через эту трубку вы можете наблюдать жизнь обитателей пруда. Для безопасности свободный край трубки лучше всего оклеить клейкой лентой.

Контрольная работа

По общая экология

Экосистема - это любая совокупность организмов, любое сообшества живых сушеств и его среда обитания, обединенные в единое функсиональное целое, возникаюшее на основе взаимозависимости и причинно-слественный связей, сушествуюших между отдельными экологическими компонентами. Совакуность спесифического физико химического окружение биотопа с сообшеством живых организмов биосинозам и образует экосистемы. Экологическая система электросистема основная функциональная единица в экологии так как нее входят организмы и неживые среда компоненты Взаимно влияющие на свойства друг друга и необходимые условия для поддержания жизни в той ее форме, который существует на Земле

Биосеноз – это совокупность популяций всех видов живых организмов, населяюших определенную географическую тереторию, отличаюшуюся от других соседних территорий по химическому составу почв, вод, а также по ряду физических показателей. (высота над уровнем моря, величина солнечного облучения и т. д)

Биотоп – однородный в экологическом отношение участок земной поверх- ности (теретория или акватория), затятый одним биосенозам. Биотоп совместно с биоценозом составляет единый биогеоценоз. Биотоп характери- суется местоположением в геопространстве и определенным сочетанием абиотических факторов среды.

Экелогический фактор – элементы окружающий среды, дейтвующие на организм. Различают следующие категории экологических факторов абиотические (связонные с нежывой природой), биотические (связонные с живой природе) и соцальные связонные с сойиальной организацией материи.

Факторы нежывой природы (абиотические или физико химические). К ним относятся климатические, атмосферные, почвенные, геоморфологические орографические, гидрологические и другие.

Факторы живой природы биотические влияние одних оргонизмов или их сообществ на другие. Эти влияния могут быть со стороны растений фитогенные, животных, зоогенные, микроорганизмов, грибов и другие.

Факторы человеческой деятельности антропогенные . В их числе различают прямые влияние на организмы и косвенные влияние на местообитание (например: загрязнение среды, строительство на реках).

В природе каждый сушествующий вид представляет сложный комплекс или даже системы внутривидовых групп, которые охватовают в своем составе особей специфическими чертами строения, физиологии и поведения. Таким внутривидовым объединением особей и является популяция. Термин популяция был впервые введен в 1903 году датским ученом Иогансеном для обазначения “естественной смеси особей одного и того же вида, неоднородной в генетическом отношении”. В дальнейшом этот термин приобрел экологическойе значение и им стали обазначать население вида, занимающего определенную територию. По опридиления С.С.Шварца (1980), популяция – это элементарная группировка организмов определенного вида, обладающая всему необходимыми условиями для поддержания своей численности необозримо длительное время постоянно изменяюшихся условиях среды. Термин популяцыя в настоящее время используют в узком смысле слова кокдк говарят о конкретной внутривидовой группировке, населяющей определленый биогеосеноз, и шроком, общем смысле, для обозначения обособленый групп вида независимо от того, какую территорию она занимает и какую гинетическую информацию несет. Популяция является генетический единицей виды изменение который осуществляет эволюция вида. Как группа совместно питающих особей одного вида, популяция выступает первой надорганизменной биологической макросистемой. У популяций приспособительное возможности значительно выше чем у слагающих ее индивидов. Популяция как биологическая единица обладает определенной структурой и функцией. Структура популяция характеризуется составляющими ее особями и их распределением в пронстранстве. Функции популяции аналогичны функциям других биологических систем. Им свойственны рост развитие способность поддерживать существование в постоянно меняющихся условиях, т.е. популяция обладает конкретными генетическими и экологическими характеристиками.

Морфологические и экологические особенности в популяции

Численность популяции не должна быть ниже определенного предела, при достижении которого популяция прекращает свое воспроизводение. Такая минимальная численность популяции называется критической. При определении критических численности нужно учитывать не всех особей, а только тех которы принимают участие в размножении – это эффективная численность популяций. Любая популяция способна устойчива существовать длительная время если ее численность находится на оптимальном уровни она должна быть выше критическое но при этом не через мерной. Численность популяций может измеряется сотнями тысячами и даже миллионами особей.У большинства крупных млекопитающих и человека критическая численность популяции составляет около 200 особей. При снижении численности популяции ниже критического уровня через несколько поколений за счет близкородственного скрешивания резко возрастает частота негативных генетических изменений и популяция выраждается.

Растительность . Пустынная растительность, представленная ксерофитами и галофитами, не образует сомкнутого покрова и занимает обычно менее 50% поверхности, отличаясь большим своеобразием жизненных форм (например, перекати-поле). Важное место в растительных сообществах занимают эфемеры и эфемероиды. Много эндемиков. В Азии на песках распространены безлистные кустарниковые и полукустарниковые заросли (белый саксаул, песчаная акация, черкез, эфедра); в Америке, а также в Африке обычны суккуленты (кактусы, юкка, опунция и др.). В глинистых пустынях господствуют разнообразные полыни, солянки и черный саксаул.

Животный мир . Животные, приспособившиеся к жизни на открытых пространствах пустыни, могут быстро бегать и подолгу оставаться без воды. Например, издавна одомашненный верблюд, который за свою выносливость и надежность назван «кораблем пустыни». Многие из животных отмечены желтой или серо-бурой «пустынной» окраской. Большая часть животных летом ведет ночной образ жизни, некоторые впадают в спячку. Многочисленны и повсеместны грызуны (тушканчики, песчанки, суслики) и пресмыкающиеся (ящерицы, змеи и др.). Из копытных часто встречаются джейран, антилопы, в том числе газели; из хищных - волк, лисица-фенек, гиены, шакалы, койот, каракал и др. Многочисленны насекомые и паукообразные (фаланги, скорпионы и др.).

Влияние на хозяйственную деятельность

Как уже отмечалось, пустыни отличаются природными контрастами. Многие природные процессы протекают в них в экстремальных условиях или на грани их. По этой причине им свойственны бурные реакции при нарушении равновесия в экосистемах. Каждый из пустынных феноменов по-своему влияет на рельеф, почву, растительность, животный мир, на человека и его хозяйственную деятельность. Как всякое экстремальное явление, феномены пустыни неблагоприятны для людей, порой опасны. Они вызывают неурожай кормовых растений; засыпают песком здания, дороги, колодцы и т.д. Пыльные бури останавливают работу на промыслах на несколько дней подряд, суховеи угнетающе действуют на живые организмы, не исключая человека, вызывая у него подавленное настроение. Даже несильные ветры приводят песок в движение.

Экстремальные явления зимой проявляются в сильных морозах, сменяющихся оттепелями и гололедом. Особенность экстремальных явлений состоит в том, что они нерегулярны, всегда неожиданны, что делает их еще более опасными по своим последствиям. Например, устойчивый снежный покров высотой более 0,5 метра бывает не каждый год, но в неблагоприятные

редкие годы он держится в отдельных равнинных районах Средней Азии 40 – 70 дней, что опасно для овец.

Влияние человека

Резкие изменения сложившихся природных комплексов пустыни возникают под влиянием естественных процессов и антропогенных факторов. В первом случае природная обстановка изменяется временно и не коренным образом. Влияние же человека проявляется неодинаково: в условиях охотничьего хозяйства медленнее, чем при кочевом животноводстве, при последнем менее заметно, чем при развитии в тех или иных районах орошаемого земледелия на больших площадях.

Самые крупные и заметные преобразования в пустынях произошли в ХХ веке, когда добывающая промышленность, а в городах и обрабатывающая, строительство железных, а вслед за ними автомобильных дорог, механизация сельского хозяйства привели в пустыню современную машинную технику. Это значительно повысило интенсивность преобразования ее, потребовав выделить особую категорию воздействия на территорию – техногенный фактор. Будучи частью влияния антропогенного фактора, техногенные силы имеют и свои отличительные особенности. В условиях пустыни это очень заметно, так как действие техногенных сил резко ухудшает внешний облик местности и, более того, изменяет природные процессы, формирующие экосистемы.

Строительство автодорог, пересекающих пустыню, рытье крупных магистральных каналов, прокладка газо- и нефтепроводов – все это возможно лишь при применении современной техники: тракторов, бульдозеров, экскаваторов, гидромониторов, автомашин и других технических средств. Производя большую полезную работу, они наносят одновременно значительный и не легко поправимый ущерб: при их передвижении уничтожается растительность, закрепленные пески становятся подвижными, перевеваются. При этом ветер и сухой горячий воздух сушат их, и пески теряют свои водно-физические свойства, уровень грунтовых вод под ними понижается. В этом случае фитомелиорация не дает нужного результата. Оголенные пески выпадают из пастбищного фонда. Они порождают пыльные ветры, песчаные смерчи, создают заносы на дорогах, расширяют площадь незакрепленных, подвижных песков. Но не только техногенные силы, но и всякое чрезмерно интенсивное природопользование в пустыне может привести к подобным результатам. Так, пастбище при перегрузке его овцами или очень длительном бессменном выпасе скота, при сильной вырубке кустарников обращается в очаг развевания песков.

В равной мере орошаемый участок при чрезмерном поливе превращается в солончак или, как минимум, в массив засоленных почв, непригодных для возделывания без сложной мелиорации.

Как видим, естественные процессы и антропогенный фактор могут, каждый по-своему, значительно видоизменить, преобразовать пустыню, и тем сильнее, чем более интенсивно происходит природопользование. Несомненно, в этом отношении техногенным силам принадлежит первое место, но и другие факторы нельзя сбрасывать со счетов. Поэтому, хозяйственная деятельность в пустыне, более чем в любом другом ландшафте, должна быть тесно увязана с охраной природы, с мерами по возмещению причиняемого ущерба.

Проблема опустынивания. Как результат длительных и интенсивных антропогенных воздействий (система сменной обработки земли, перевыпас

скота и пр.) отмечается наступление пустыни, расширение ее площадей. Этот процесс называется опустынивание, или дезертификация. Это реальная угроза для многих народов Северной и Восточной Африки, Южной Азии и тропической Америки. Впервые проблема опустынивания привлекла особое внимание после трагических событий 1968-73, когда катастрофическая засуха охватила южные районы Сахары, зону Сахель, где погибли от голода тысячи местных жителей. В таких экстремальных природных условиях крайне обостряются проблемы продовольствия, кормов, воды и топлива. Пастбища и земледельческие угодья не выдерживают перегрузки. Территории, прилегающие к пустыне, сами становятся пустыней. Так начинается или усиливается процесс опустынивания. Сахара, продвигаясь на юг, ежегодно отнимает 100 тыс. га пашен и пастбищ. Атакама движется со скоростью 2,5 км в год, Тар - 1 км в год. Совместными усилиями ученых многих стран разработан комплексный подход к исследованию проблемы опустынивания в рамках программы ЮНЕСКО «Человек и биосфера».

Расширение границ пустынь и проблемы опустынивания характерны для районов, непосредственно примыкающих к пустыням, где деятельность человека проявляется активно.

Из таблицы 4 потенциального опустынивания по континентам видно, что наибольшие площади ландшафтов, деградированных в сильной степени, находятся в Азии, Африке и Австралии, где расположены самые крупные

пустыни. Наименьшие площади расположены в Европе, Северной и Южной Америке.

Таблица 4 Территории потенциального опустынивания по континентам (тыс.кв.км)

Факторы, приводящие к опустыниванию в аридных регионах земного шара, довольно разнообразны. Особую роль в усилении процессов опустынивания играют следующие:

истребление растительного покрова и разрушение почвенного покрова при промышленном, коммунальном и ирригационном строительстве;

2) деградация растительного покрова чрезмерным выпасом;

уничтожение древесно-кустарниковой растительности в результате заготовки топлива;

дефляция и эрозия почв при интенсивном богарном земледелии;

вторичное засоление и заболачивание почв в условиях орошаемого земледелия;

интенсификация такыро - и солончакообразования в предгорных равнинах и бессточных впадинах;

разрушение ландшафта в районах горных разработок за счет промышленных отходов, сброса сточных и дренажных вод.

Естественных процессов, приводящих к опустыниванию много. Но среди них наиболее опасными являются:

климатические – увеличение аридности, сокращение запасов влаги, вызываемых изменением макро- и микроклимата;

гидрогеологические – осадки становятся нерегулярными, питание подземных вод – эпизодическим;

морфодинамические – геоморфологические процессы становятся более активными (выветривание солей, водная эрозия, дефляция, образование подвижных песков и т.д.);

почвенные – усыхание почв и их засоление;

фитогенные – деградация растительного покрова;

зоогенные – сокращение популяции и численности животных.

Охрана пустыни . Для охраны и изучения типичных и уникальных природных ландшафтов пустынь мира создан ряд заповедников и национальных парков, в том числе Этоша, Джошуа-Три (в Долине Смерти - одном из самых жарких мест земного шара), Репетек, Намиб и др.