Экология тесно связана с другими биологическими дисциплинами – ботаникой, зоологией, а также географией. Для того, чтобы понять, чем отличается экология от других дисциплин, рассмотрим основные объекты экологического изучения, следуя от простого к сложному.
Первое и наиболее простое подразделение экологии занимается изучением действия различных природных факторов на отдельные организмы. Если взять какой – нибудь один вид растений или животных и в нем одну особь, мысленно изолировать ее от остального мира живой природы, то окажется, что главными воздействующими факторами, позволяющими этой особи выжить, будут факторы окружающей среды. Климатические факторы (температура, влажность, освещенность и др.) имеют наибольшее значение в распространении видов. Для наземных животных, растений важную роль играют физические и химические свойства почвы. Для водных организмов особое значение приобретает вода, как единственная среда обитания.
Перейдем к следующему разделу экологии. Этот раздел рассматривает особь не изолированно, а в составе группы таких же особей, занимающих определенную территорию и относящихся к одному виду. Такие группы называют популяциями (от латинского слова популус – народ, или население). Особь начинает испытывать влияние соседей, а главное – начинает размножаться. И здесь возникают новые проблемы, относящиеся к изучению влияния внешних факторов уже не на отдельную особь, а на их группу, на изменение ее численности и состава.
Жизнь и функционирование популяций - достаточно сложный процесс. Дело в том, что популяция – не просто сумма определенных особей. Взаимодействия организмов в популяции приводят к тому, что у нее появляются собственные свойства, отличные от свойств отдельных особей. Природная популяция всегда представляет собой некое единство.
Под влиянием различных факторов численность популяции, ее возрастной состав и области распространения могут значительно изменяться во времени. Часто эти изменения способны приводить к неблагоприятным последствиям. Например, вспышки численности насекомых – вредителей могут наносить большой урон сельскому хозяйству. И наоборот, ущерб может возникнуть вследствие снижения численности организмов, используемых человеком для своих нужд (промысловых рыб, охотничьих и других видов животных и растений).
Изучение жизни отдельных популяций, определение их изменений представляют собой популяционную экологию (демэкологию).
Совершенно ясно, что особи не могут существовать вне популяции; рано или поздно они погибнут и на этом их история прекратится. Но и популяция изолированно существовать не может, т.к. она сама нуждается в энергии, веществе, пространстве и других жизненных ресурсах. Поэтому популяция обязательно вступает во взаимоотношения с другими популяциями: популяция хищного животного черпает энергию от популяции мирного, популяции могут бороться за пространство, пищу и т.д.. Однако они и помогают друг другу: почвенные животные, перерабатывая мертвое растительное вещество, увеличивают плодородие почвы, насекомые участвуют в опылении растений, некоторые растительноядные животные обеспечивают перенос семян растений, способствуя успешному их размножению. Попросту говоря, популяции не могут существовать друг без друга.
В природе совместно обитающие популяции различных организмов всегда образуют определенное единство, называемое сообществом, или биоценозом (от греческих слов биос – жизнь и ценоз – общее). Сообщество – довольно устойчивое биологическое образование, т.к. обладает способностью к самоподдержанию своих природных свойств и видового состава при внешних взаимодействиях, вызываемых обычными изменениями климатических и других факторов. Устойчивость сообщества определяется не только устойчивостью входящих в него популяций, но и особенностями взаимодействия между ними. Изучение сообществ позволяет более точно определять причины изменений численности отдельно стоящих групп организмов, правильно организовывать ведение сельского, охотничьего, лесного хозяйства, разрабатывать способы борьбы с инфекциями, планировать размещения населенных пунктов и т.д. Этим занимается экология сообществ, популяций и экосистем - синэкология.
Но и сообщество не может существовать изолированно от окружающей среды, поскольку взаимоотношения популяций часто осуществляются через элементы неживой природы или очень сильно зависят от нее. Сообщество прибывает в некотором пространстве со свойственным для него набором условий, например, географических, физических, химических, биологических, климатических. Многие из этих условий определяются деятельностью самих живых организмов: микроклимат леса во многом зависит от состава растительности, свойства почвы – от деятельности микроорганизмов, прозрачность воды – от плотности (количества) микроскопических водорослей.
Природное жизненное пространство, занимаемое сообществом, называется биотопом (от греческих слов биос – жизнь, и топос – место). Биотоп вместе с сообществом образуют экологическую систему, проще - экосистему, в которой длительное время поддерживаются устойчивые взаимодействия между элементами живой и неживой природы.
Экосистемы, по сути, являются тем, что мы обычно называем окружающей нас природой. Разные экосистемы могут быть отделены друг от друга четкими границами, например, экосистема леса и экосистема озера. Однако чаще такие границы размыты. В отличие от популяции или сообщества экологическую систему можно считать самостоятельным объектом – в ней имеется все, что необходимо для существования. Поэтому изучение экосистемы – центральный раздел экологии, а сами они – ее главный предмет.
Совокупность всех экосистем Земли, в пределах трех геосфер (литосферы, гидросферы, атмосферы), с которыми взаимодействуют живые организмы, образуют самую крупную экологическую систему Земли, называемую биосферой (от греческих слов биос – жизнь, сфера – шар).
В биосфере протекают очень сложные процессы. Все живые организмы тесно взаимосвязаны между собой и со своим окружением, состоящим из элементов неживой природы. Это вода, свет, воздух, почва, температура и т.д.
Организмы не только зависят от внешних условий, но и сами оказывают огромное влияние на окружающий их мир. Иными словами, живые организмы и неживая природа тесно связаны и находятся в постоянном взаимодействии. Изучение биосферы – наивысший по сложности раздел экологии.
В экологии имеются и другие подразделения. Одно из них ставит в центр внимания изучение человека. Эту отрасль экологии называют экологией человека. Изучением возможностей улучшения среды обитания человека в городе занимается городская экология.
Промышленная экология изучает влияние выбросов промышленных предприятий на окружающую среду и возможности уменьшения этого влияния за счет совершенствования технологий и очистных сооружений.
Медицинская экология изучает болезни человека, связанные с загрязнением среды, и способы их предупреждения и лечения. Здоровье населения любой территории – лучший показатель состояния среды его обитания.
Некоторые науки экологического комплекса выделены не по объекту изучения, а по методам, которыми они пользуются.
Математическая экология моделирует экологические процессы, т.е. изменения в природе, которые произойдут при изменении экологических условий.
Химическая экология разрабатывает методы определения веществ – загрязнителей, попадающих в атмосферу, воду почву, продукты питания; способы химической очистки газообразных, жидких и твердых отходов и новые технологии производства, при которых количество отходов уменьшается.
Экономическая экология разрабатывает экономические методы рационального природопользования – оценка стоимости ресурсов (вода, древесина, нефть и т.д.) и размеры штрафов за загрязнение.
Юридическая экология разрабатывает систему законов, направленных на защиту природы.
Социальная экология исследует общие закономерности взаимоотношений общества и природы, в результате которых формируются социоприродные экосистемы. Она ищет пути их гармонизации и предотвращения возможного экологического кризиса.