Экология


Экология (от греч. oikos — жилище, местопребывание и ...логия), биол. наука, изучающая организацию и функционирование надорганизменных систем различных уровней: популяций, биоценозов (сообществ), биогеоценозов (экосистем) и биосферы. Экологией определяют также как науку о взаимоотношениях организмов между собой и с окружающей средой. Основные принципы строения и функционирования различных надорганизменных систем изучает общая экология, в которой можно выделить ряд разделов.

Так, в задачи популяционной экологии входит исследование общих закономерностей динамики численности и структуры популяций, а также взаимодействий (конкуренция, хищничество) между популяциями различных видов. Экология сообществ (биоценология) изучает закономерности организации сообществ (биоценозов), их структуру и функционирование, проявляющееся прежде всего как биотический круговорот веществ и трансформация энергии в цепях питания. Исследование экосистем и биогеоценозов также входит в задачи общей экологии, но иногда биогеоценологию считают (особенно в СССР) самостоятоятельной наукой. Частная экология изучает весь комплекс взаимоотношений со средой организмов какой-либо конкретной таксономии, группы (напр., экология млекопитающих, экология зайца-беляка). Иногда частную экология понимают как исследование каких-либо конкретных экосистем или сообществ (напр., экологию сельскохозяйственных экосистем — агроэкология, экология растительных сообществ — фитоценология).

Частью экологии является и гидробиология, изучающая экологию водных организмов и экосистем. Экологию делят также на аутэкологию, изучающую действие различных факторов среды на отдельные виды, и синэкологию, изучающую взаимоотношения организмов, а также различные их совокупности.

Термин «экология» предложен в 1866 году Э. Геккелем для обозначения «общей науки об отношениях организмов к окружающей среде». Предыстория экологии восходит к трудам многих натуралистов и географов 18–19 веков. Для развития экологии в России большое значение имели работы К. Ф. Рулье (1852) и Н. А. Северцова (1855). В кон. 19 — начале 20 веков исследователи обращали гл. внимание на то, как отдельные факторы, преимущественно климатические, влияют на распространение и динамику организмов. В это же время формируется представление о сообществах (биоценозах) как о некоторых целостных совокупностях взаимосвязанных организмов. Быстро развивалась экология в 20–30-е годы 20 века, когда были сформулированы основные задачи изучения популяций и сообществ (Ч. Элтон), предложены математические модели роста численности популяций и их взаимодействий (В. Вольтерра, А. Лотка), проведены лабораторные опыты по проверке этих моделей (Г. Ф. Гаузе).

В гидробиологии началось в это время строгое количеств, изучение превращений вещества и энергии живыми организмами, причём водоёмы трактовались как целостные системы. Представление о комплексах организмов, взаимосвязанных между собой и с окружающей неживой средой, нашло своё отражение и в появлении таких понятий как «экосистема» (А. Тенсли, 1935) и «биогеоценоз» (В. Н. Сукачёв, 1940). К 50-м годам формируется общая экология. Основное внимание исследователей переносится на изучение взаимодействия организмов и структуры образуемых ими систем. Развивается физиологическая и эволюционная экологии (С. С. Шварц). В 70-х годах 20 века формируется экология человека, или социальная экология, изучающая закономерности взаимодействия человеческого общества и окружающей среды. Всё большее распространение в экологии получают количеств, методы исследования, чаще используются эксперименты (не только лабораторные, но и в природе) и математические модели. Во 2-й половине 20 века в связи с резкими неблагоприятными последствиями воздействия человека на биосферу (так называемым «экологическим кризисом»), необходимостью проведения широкомасштабных природоохранных мероприятий резко возрастает практическое значение экологии, происходит «экологизация» многих естественных наук, устанавливается связь экологии с философией и социологией. Экологический подход становится необходимым при решении производств., научно-технических, демографических и других задач.

Экосистема (от греч. oikos — жилище, местопребывание и systema — сочетание, объединение), экологическая система, совокупность совместно обитающих организмов и условий их существования, находящихся в закономерной взаимосвязи друг с другом и образующих систему взаимообусловленных биотических и абиотических явлений и процессов. Термин «экосистема» предложен А. Тенсли (1935), который считал, что экосистема, «с точки зрения эколога, представляют собой основные природные единицы на поверхности земли», в которые входит «не только комплекс организмов, но и весь комплекс физических факторов, образующих то, что мы называем средой биома,— факторы местообитания в самом широком смысле». Он подчёркивал, что для экосистемы характерен «разного рода обмен веществ не только между организмами, но и между органическим и неорганическим».

Понятие «экосистема» приложимо к объектам разной сложности и размеров. Можно выделить экосистему пруда или озера в целом и в то же время различать экосистему прибрежных зарослей водных растений или донной области. Массив леса — экосистема, в пределах которой находятся экосистемы почв разного типа, экосистема гниющего пня и так далее.

Чаще под экосистемой понимают совокупность организмов и неживых компонентов среды их обитания, при взаимодействии которых происходит большой или малый полный биотический круговорот (с участием продуцентов, консументов и редуцентов). Термин «экосистема» приложим и к искусств. Экосистема (сельскохозяйственного угодья, сады, парки, сооружения биол. очистки сточных вод и пр.). Экосистемы могут быть высокоустойчивыми, сохраняющими свои характерные особенности на протяжении длит, времени, или кратковременными (например, экосистема эфемерных водоёмов). Независимо от степени сложности экосистемы характеризуется видовым составом, численностью входящих в неё организмов, биомассой, соотношением отдельных трофических групп, интенсивностью процессов продуцирования и деструкции органического вещества.

Пространств, разграниченность экосистемы может быть выражена отдельно или мало отчётливо, а в отношении протекающих в них процессов круговорота они могут быть в большей или меньшей степени автономными. Существование экосистемы возможно лишь при притоке из окружающей среды не только энергии, но и большего или меньшего количества вещества. Все реальные экосистемы (в совокупности слагающие биосферу Земли) принадлежат к открытым системам.

С середины 20 века (в значит, степени в связи с остротой вставших перед человечеством экологических проблем) широко развернулись исследования по количеств, оценке функциональных особенностей экосистем. Для понимания структуры, продуктивности и устойчивости экосистемы, важно изучение трофических связей, через которые в экосистемы осуществляются процессы биологической трансформации вещества и энергии. Количеств, определение интенсивности и эффективности этих процессов совр. методами, в частности с помощью математического моделирования. Экосистема — необходимая основа решения актуальных вопросов рационального использования биологических ресурсов природы и сохранения среды обитания человека.