Экология

Ольга Гладкова, Евгений Гладков

Экология

Введение

Экология – это наука о взаимоотношениях живых организмов друг с другом и с окружающей средой. Этот термин впервые был введен немецким биологом Эрнстом Геккелем в 1866 году в книге «Всеобщая морфология организмов»; он образован из двух греческих слов: oikos (дом, жилище) и logos (наука).

Экология – наука в первую очередь биологическая, но как самостоятельная биологическая дисциплина она выделилась только с начала 20 века.

Сегодня экология занимает одно из центральных мест среди биологических наук, дисциплина «экология» входит в учебные планы многих направлений бакалавриата и специальностей. Экологические исследования чрезвычайно популярны среди школьников и студентов, авторы сотрудничают с Всероссийским форумом «Шаг в будущее».

Авторы рекомендуют учебник студентам, обучающимся по направлениям бакалавриата (согласно ФГОС ВО направлениям бакалавриата) «Экология и природопользование», «Биотехнология», «Техносферная безопасность» (а также по другим укрупненным группам направлений 190000 «Промышленная экология и биотехнологии», 200000 «Техносферная безопасность и природообустройство») и для всех направлений бакалавриата и магистратуры изучающих курс «Экология». Учебник также может быть использован по курсу «Общая экология» для студентов обучающихся по направлениям бакалавриата 060000 «Биологические науки»и 05.03.06 «Экология и природопользование».

В учебнике кратко изложены основные сведения современной экологии: факториальная экология, экология популяций, биоценозов и экосистем, основы глобальной экологии. Поэтому учебник будет полезен в том числе и студентам вузов, изучающим курс "Основы экологии".

ГЛАВА 1.

ОСНОВЫ ЭКОЛОГИИ

Не зря говорят как корабль назовешь, так он и поплывет! Каких только названий для экологии не предлагалось: «эпирриология», «биономия» и другие – но они не прижились! Термин «экология» безусловно оказался удачным, его Эрнст Геккель использовал в книге «Всеобщая морфология организмов. Общие основы науки об органических формах, механически основанной на теории эволюции, реформированной Чарльзом Дарвином».

Сам термин «экология» образован из двух греческих слов: oikos (дом, жилище) и logos (наука). Получается наука о доме, т. е. домоводство, конечно же, нет! Хотя, если каждый начнет относиться к нашей планете, как к дому, определенный смысл в этом есть.

“Под экологией, – писал Геккель, – мы понимаем сумму знаний, относящихся к экономике природы: изучение всей совокупности взаимоотношений животного с окружающей его средой, как органической, так и неорганической, и, прежде всего, – его дружественных или враждебных отношений с теми животными и растениями, с которыми он прямо или косвенно вступает в контакт. Одним словом, экология – это изучение всех сложных взаимоотношений, которые Дарвин называет условиями, порождающими борьбу за существование” (1870).В энциклопедическом словаре Брокгауза и Ефрона (1904) термин «экология» объясняется следующим образом: «Экология, или ойкология, – часть зоологии, обнимающая собой сведения касательно жилищ животных, т. е. нор, гнезд, логовищ и т. п. До сих пор экология не достигла той степени развития, которая дала бы ей право на известную самостоятельность, так как до сих пор она еще не вышла из периода описаний и не выработала ни определенных методов, ни известной суммы обобщений. Экология ждет и экспериментальных исследований, и обобщения». Экологию ряд ученых также рассматривали и как часть ботаники. В 1910 г. на 3 Ботаническом конгрессе в Брюсселе экология растений разделилась на экологию особей и экологию сообществ. По предложению швейцарского ботаника Карла Шретера экология особей была названа аутэкологией (от греч. – сам и «экология»), а экология сообществ – синэкологией (от греческой приставки, обозначающей «вместе»).

Конечно же,сегодня экология достигла высокого уровня развития,как наука. Наряду с генетикой и физиологией, экология занимает центральное место среди биологических наук и тесно связана с генетикой, физиологией, микробиологией, биотехнологией, ботаникой, зоологией, анатомией и другими биологическими дисциплинами.

Экологию по размерам объектов изучения делят на аутэкологию (особи, организм и его среда), демэкологию, или популяционную экологию (популяция и ее среда), синэкологию (экология сообществ(биоценозов),экосистемную экологию(экология экосистем,биогеоценозов), глобальную экологию. В экологии можно выделить составные части, исходя из объектов изучения: экологию растений, экология животных, грибов и др… Однако если для ряда других биологических наук индивидуум является наикрупнейшей единицей, то для экологии он – мельчайшая единица исследований. А ряд экологов в качестве определения экологии используют следующую формулировку: экология – биологическая наука, которая исследует структуру и функционирование систем надорганизменного уровня (популяции, сообщества, экосистемы) в пространстве и времени, в естественных и изменённых человеком условиях. Но все-таки экологию нужно рассматривать шире,включая и организменный уровень. Например, влияние экологических факторов на живые организмы и адаптация к ним, также важный раздел экологии.

ГЛАВА 2.

ОСНОВЫ ФАКТОРИАЛЬНОЙ ЭКОЛОГИИ

Среда обитания – это та часть природы, которая окружает живой организм и с которой он непосредственно взаимодействует. Составные части и свойства среды многообразны и изменчивы.

Многообразие экологических факторов еще в 1840 г. русский ученый Э.А. Эверсман в работе "Естественная история Оренбургской области" разделил на абиотические и биотические. Эдуард Александрович Эверсманн всю свою жизнь посвятил изучению природы Оренбургского края. Он приводил примеры борьбы и конкуренции между организмами, между особями одного и разных видов.

Абиотические факторы – это факторы неорганической природы, воздействующие на организм прямо или косвенно, через обмен веществ, которые имеют односторонний характер; организм может к ним приспособиться, но не может оказать на них обратное влияние)

Биотические факторы – это факторы взаимодействия организмов; организмы влияют друг на друга непосредственно (хищники съедают жертв) или косвенно (изменяют среду обитания).

Антропогенные факторы – это факторы влияния человека на живые организмы и окружающую среду.

К абиотическим факторам относят: свет, температуру, соленость воды, влажность, ветер, воздух, давление, скорость течения, долготу дня, состав почвы, газовый состав воздуха и др.

Абиотические факторы делят на климатические, эдафические и топографические (условия рельефа). Климатические и эдафические факторы зависят от географического положения биотопа. Приспособления организмов к окружающей среде называют адаптациями.

Способность к адаптациям – одно из основных свойств жизни вообще, так как она обеспечивает и саму возможность ее существования, возможность организмов выживать и размножаться. Адаптации проявляются на разных уровнях организации, они возникают и развиваются в ходе эволюции видов.

2.1. Абиотические факторы

Свет

Свет экологический фактор, необходимый для жизни, источник энергии для фотосинтеза. Интенсивность света, длина волны, продолжительность освещения, а также угол падения солнечных лучей на земную поверхность (зависит от широты, сезона, времени дня и экспозиции склона) оказывают различное влияние на разные организмы. По отношению к свету выделяют три группы растений: светолюбивые (гелиофиты), тенелюбивые (сциофиты), теневыносливые (факультативные гелиофиты).

Гелиофиты – виды открытых мест в условиях полного солнечного освещения (сосна, газонные травы, клевер ползучий, подсолнечник и др.), в сухих местах обычно образуют разреженный и невысокий покров. Типичные светолюбивые растения – луговые, степные травы, многие культурные растения. При интенсивности до 13,5 %, свет оказывает стимулирующее действие на рост растений, при большей – действует угнетающе. Фотосинтез у светолюбивых растений подавляется при резком увеличении освещенности. Особая группа гелиофитов – С‑4-растения. Такое название эти гелиофиты, получили потому, что фиксация СО2 идет путем С4-дикарбоновых кислот, световое насыщение фотосинтеза не достигается даже при самой сильной освещенности. Это растения засушливых экосистем, культурные растения (сахарный тростник, кукуруза и др.). Особенно много С4-растений среди семейств мятликовых, осоковых, молочайных маревых, гвоздичных и др.