Биоэкология

Ольга Гладкова, Евгений Гладков

Биоэкология

Введение

Биоэкология (общая экология) – это экология в классическом понимании термина. Биоэкология представляет собой часть биологии, изучающая отношения организмов (особей, популяций, биоценозов и т.п.) между собой и окружающей средой. Вместе с тем – это биологическая основа и фундамент всех прикладных экологических дисциплин и охраны окружающей среды. Имея свой собственный предмет изучения, экология тесно связана с такими науками, как зоология, ботаника, физиология, биотехнология, генетика, микробиология и др.

У экологии, в отличие от некоторых других наук, есть свой день рождения. Название « экология» ввел в науку немецкий биолог Эрнст Геккель в 1866 г. Каких только названий не предлагалось: «эпирриология», «биономия» и т.д. – но они не прижились. Название «экология» оказалось удачным, его Э. Геккель использовал в книге «Всеобщая морфология организмов. Общие основы науки об органических формах, механически основанной на теории эволюции, реформированной Чарльзом Дарвином».

Термин «экология» образован из двух греческих слов: oikos (дом, жилище) и logos (наука). 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».

Сегодня все изменилось. Наряду с генетикой и физиологией, экология занимает центральное место среди биологических наук и тесно связана с генетикой, физиологией, а также с микробиологией, биотехнологией, ботаникой, зоологией, анатомией и другими биологическими дисциплинами.

Почему экология стала так «популярна» в последнее время? Термин «экология» вошел в обиходную речь и стал употребляться с нарушением понимания его смысла. В современном обществе под влиянием средств массовой информации экология трактуется нередко как охрана окружающей среды, как прикладное знание о состоянии среды обитания человека, и даже – как само это состояние (отсюда такие нелепые выражения из рекламы и телевизионных передач «плохая экология», «регион или территория с плохой экологией», «нарушена экология»). Однако благодаря тому, что воздействие человека на окружающую среду приняло угрожающие масштабы и это воздействие ощущает каждый из нас, обусловлен повышенный интерес к экологическим дисциплинам. К сожалению, осознание экологических проблем еще не обеспечивает их решения и предупреждения. Для этого необходим высокий уровень экологической культуры у широких слоев населения. Основная задача курса биоэкологии –дать студентам знания об основных закономерностях и принципах, определяющих распространение организмов в природе, об экологии популяций, о структуре и динамике сообществ, об организации и функционировании экосистем.

Общая экология (биоэкология) является ведущей фундаментальной дисциплиной для студентов обучающихся по направлению «защита окружающей среды».

Глава 1. Факторы окружающей среды и адаптации к ним организмов

1.1.Организм и среда

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

Многообразие экологических факторов еще в 1840 г. русский ученый Э.А. Эверсман в работе "Естественная история Оренбургской области" разделил на абиотические и биотические.

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).

Выделяют также антропогенные факторы (влияние человека на живые организмы и окружающую среду).

Большинство экологических факторов – температура, влажность, ветер, осадки, наличие укрытий, пищи, хищники, паразиты, конкуренты и т. д. – очень изменчиво в пространстве и времени. Степень изменчивости каждого из этих факторов зависит от особенностей среды обитания

1.2. Адаптация

Приспособление организмов к изменяющимся внешним условиям носит название адаптации. Под адаптациями понимаются любые изменения в структуре и функциях организмов, повышающие их шансы на выживание.

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.

Основные механизмы адаптации на уровне организма: биохимические, физиологические, морфо-анатомические, поведенческие, онтогенетические.

Экологические факторы среды оказывают на живые организмы различные воздействия; как ограничители; модификаторы; сигналы (свидетельствующие об изменениях других факторов среды).

1.3. Основные законы аутэкологии

Изучение влияние классических абиотических факторов является одной из важнейших задач современной общей экологии, при изучении влияния этих факторов учитывают общие закономерности воздействия условий окружающей среды на живые организмы.

Закон оптимума: любой экологический фактор имеет определенные пределы положительного воздействия на организм. Например, организмы плохо переносят сильную жару и низкую температуру; оптимальными являются средние температуры.

Для каждого организма, популяции, экосистемы существует диапазон условий среды – диапазон устойчивости (рис. 1.1), в рамках которого происходит жизнедеятельность объектов.

Закон индивидуальности экологии видов: вид по каждому экологическому фактору распределен по-своему, кривые распространенности различных видов перекрываются, но их оптимумы различаются.

Закон лимитирующих факторов: экологические факторы, приближаясь к минимуму или к максимуму, необходимому для поддержания жизнедеятельности организмов, становятся лимитирующими, ограничивая возможность выживаемости организмов.

Лимитирующий (ограничивающий) фактор – это фактор, оказывающий наибольшее влияние на популяцию.

Чем больше отклонения фактора от оптимума, тем менее благоприятно это для организма.

Иногда кривые оптимума экологических факторов для разных видов не совпадают (например, для некоторых видов, устойчивых к низким температурам, оптимальной будет температура значительно ниже, чем для других). Очень часто оптимумы экологических факторов не совпадают в течение всей жизни организмов. Икра лососей развивается только в интервале температур от 0 до +12 °С, а взрослые особи переносят колебания от – 2 до +20 °С.