Лекция 16. ВВЕДЕНИЕ В ЭКОЛОГИЮ
ПЛАН
Предмет, задачи и методы экологии.
Связь экологии с другими науками.
Экология особей.
Адаптации.
Закономерности действия экологических факторов.
Предмет, задачи и методы экологии
Экология (от греческого oikos – дом, жилище, местообитание и logos – наука, учение) – наука, о взаимоотношениях живых организмов между собой и со средой их обитания.
Термин «экология» впервые был введён немецким биологом Эрнест Геккелем в 1866 г.
Рисунок 26. Эрнст Ге́нрих Фили́пп А́вгуст Ге́ккель (нем. Ernst Heinrich Philipp August Haeckel; 1834—1919) — немецкий естествоиспытатель и философ. Автор терминов питекантроп, филогенез и экология.
Экология возникла как часть биологии. Но в настоящее время отмечается разнообразное толкование содержания термина «экология».
В узком смысле экология – одна из биологических наук, изучающая отношения организмов (особей, популяций, сообществ) между собой и окружающей средой.
Рисунок 27. Классификация экологических наук.
Предметом изучения экологии являются объекты
· организменного,
· популяционно-видового,
· биоценотического,
· биогеоценотического,
· биосферного уровней организации в их взаимодействии с окружающей средой.
В связи с этим выделяют следующие разделы экологии:
· экология особей;
· экология популяций;
· экология сообществ;
· учение о биосфере.
В широком смысле современная экология – комплексная (междисциплинарная) наука, синтезирующая данные естественных и общественных наук о природе и взаимодействии природы и общества.
Задачи экологии:
· изучение двусторонних связей между биологическими объектами разных уровней организации и средой;
· изучение механизмов адаптаций к среде;
· изучение механизмов устойчивости экосистем;
· изучение механизмов поддержания биоразнообразия;
· исследование продукционных процессов;
· моделирование экологических систем и процессов;
· изучение законов взаимодействия человеческого общества и природы, прогноз и оптимизация этого взаимодействия и др.
Методы экологических исследований. Современная экология располагает широким набором методов исследования. Основными являются следующие:
· Метод наблюдения и описания заключается в сборе и описании фактов.
· Метод измерений использует измерения характеристик объектов.
· Сравнительный метод основан на анализе сходства и различий изучаемых объектов.
· Исторический метод изучает ход развития исследуемого объекта.
· Метод эксперимента даёт возможность изучать явления природы в заданных условиях.
· Метод моделирования позволяет описывать сложные природные явления относительно простыми моделями.
· Метод прогнозирования позволяет предсказывать будущее объекта или процесса.
Связь экологии с другими науками
Экология тесно связана с
· фундаментальными науками (математикой, физикой, химией);
· естественными науками (биологией, географией, геологией, почвоведением);
· общественными науками (экономикой, социологией, политологией, психологией);
· прикладными науками (охраной природы, биотехнологией, растениеводством).
Значение экологии. Экология является теоретическим фундаментом рационального природопользования и охраны природы. Экологические знания используются в сельском, лесном и промысловом хозяйстве, экономике, медицине, социологии и т.д. Достижения экологии применяются при решении глобальных проблем современности: взаимоотношения общества с окружающей средой, рационального природопользования и охраны природы, продовольственного обеспечения.
История экологии: Историю развития экологии можно условно разделить на 3 этапа.
I. Этап зарождения и становления экологии как науки (с глубокой древности до середины XIX в.).
II. Этап формирования экологии в самостоятельную отрасль знаний (с середины XIX в. До середины XX в.)
III. Этап превращения экологии в междисциплинарную науку (с середины XX в. по настоящее время).
Экология особей
Среда обитания (жизни) – это часть природы, окружающая живые организмы и оказывающая на них определённое воздействие.
На нашей планете живые организмы освоили 4 среды обитания (таблица 5):
Таблица 5
Сравнительная характеристика сред обитания и адаптаций к ним живых организмов
Среда | Характеристика | Адаптации организма к среде |
Водная | Самая древняя. Освещённость убывает с глубиной. При погружении на каждые 10 м давление возрастает на 1 атмосферу. Дефицит кислорода. Степень солёности возрастает от пресных вод к морским и океаническим. Относительно однородная (гомогенная) в пространстве и стабильная во времени. | Обтекаемая форма тела, плавучесть, слизистые покровы, развитие воздухоносных полостей, осморегуляции. |
Почвенная | Создана живыми организмами. Осваивалась одновременно с наземно-воздушной средой. Дефицит или полное отсутствие света. Высокая плотность. Четырёхфазная (фазы: твёрдая, жидкая, газообразная, живые организмы). Неоднородная (гетерогенная) в пространстве. Во времени условия более постоянны, чем в наземно-воздушной среде обитания, но более динамичны, чем в водной и организменной | Форма тела вальковатая, слизистые покровы или гладкая поверхность, у некоторых имеется копательный аппарат, развитая мускулатура. Для многих групп характерны микроскопические или мелкие размеры как приспособление к жизни в плёнчатой воде или в воздушных порах. |
Наземно-воздушная | Разрежённая. Обилие света и кислорода. Гетерогенная в пространстве. Очень динамичная во времени. | Выработка опорного скелета, механизмов регуляции гидротермического режима. Освобождение полового процесса от жидкой среды. |
Организменный | Очень древняя. Жидкая (кровь, лимфа) или твёрдая (плотные ткани). Наибольшее постоянство среды во времени из всех сред обитания. | Коадаптация паразита и хозяина, симбионтов друг к другу, синхронизация биоритмов, выработка у паразита защиты от переваривания хозяином и системы «заякоривания» в среде, усиление полового размножения, редукция зрения, пищеварительной системы. |
Рисунок 28. Классификация экологических факторов.
Таблица 6
Классификация биотических факторов по типу взаимодействия
Нейтрализм | Сожительство двух видов на одной территории, не имеющие для них ни положительных, ни отрицательных последствий | Белки и лоси |
Протокооперация | Взаимовыгодное, но необязательное сосуществование организмов, пользу из которого извлекают оба участника | Раки-отшельники и коралловые полипы актинии |
Мутуализм | Взаимовыгодное сожительство, когда либо один из партнёров, либо оба не могут существовать без сожителя | Травоядные копытные и целлюлозоразрушающие бактерии |
Комменсализм | Взаимоотношения, при которых один из партнёров получает пользу от сожительства, а другому присутствие первого безразлично | Крупные хищники и падальщики |
Хищничество | Взаимоотношения, при которых один из участников (хищник) умерщвляет другого (жертва) и использует его в качестве пищи | Волки, зайцы |
Паразитизм | Взаимоотношения, при которых паразит не убивает своего хозяина, а длительное время использует его как среду обитания и источник пищи | Аскарида человеческая и человек |
Конкуренция | Взаимоотношения, при которых организмы соперничают друг с другом за одни и те же ресурсы внешней среды при недостатке последних | Щука и судак |
Аменсализм | Взаимоотношения, при которых один организм воздействует на другой и подавляет его жизнедеятельность, а сам не испытывает никаких отрицательных влияний со стороны подавляемого | Ель и растения нижнего яруса |