Предмет,задачи и методы экологии

Предмет, задачи и методы экологии

Экология (греч. oikos — жилище, местопребывание, logos — наука)— биологическая наука о взаимоотношениях между живыми организмами и средой их обитания. Этот термин был предложен в 1866 г. немецким зоологом Эрнстом Геккелем. Становление экологии стало возможным после того, как были накоплены обширные сведения о многообразии живых организмов на Земле и особенностях их образа жизни в различных местообитаниях и возникло понимание, что строение, функционирование и развитие всех живых существ, их взаимоотношения со средой обитания подчинены определенным закономерностям, которые необходимо изучать.

Объектами экологии являются преимущественно системы  выше уровня организмов, т. е. изучение организации и функционирования надорганизменных систем: популяций, биоценозов (сообществ), биогеоценозов (экосистем) и биосферы в целом. Другими словами, главным объектом изучения в экологии являются экосистемы, т. е. единые природные комплексы, образованные живыми организмами и средой обитания.

Задачи экологии меняются в зависимости от изучаемого уровня организации живой материи. Популяционная экология исследует  закономерности динамики численности  и структуры популяций, а также  процессы взаимодействий (конкуренция, хищничество) между популяциями  разных видов. В задачи экологии сообществ (биоценологии) входит изучение закономерностей  организации различных сообществ, или биоценозов, их структуры и  функционирования (круговорот веществ  и трансформация энергии в  цепях питания).

Главная же теоретическая  и практическая задача экологии —  раскрыть общие закономерности организации  жизни и на этой основе разработать  принципы рационального использования  природных ресурсов в условиях все  возрастающего влияния человека на биосферу.

Взаимодействие  человеческого общества и природы  стало одной из важнейших проблем  современности, поскольку положение, которое складывается в отношениях человека с природой, часто становится критическим: исчерпываются запасы пресной воды и полезных ископаемых (нефти, газа, цветных металлов и  др.), ухудшается состояние почв, водного  и воздушного бассейнов, происходит опустынивание огромных территорий, усложняется борьба с болезнями  и вредителями сельскохозяйственных культур. Антропогенные изменения затронули практически все экосистемы планеты, газовый состав атмосферы, энергетический баланс Земли. Это означает, что деятельность человека вступила в противоречие с природой, в результате чего во многих районах мира нарушилось ее динамическое равновесие.

Для решения  этих глобальных проблем и прежде всего проблемы интенсификации и  рационального использования, сохранения и воспроизводства ресурсов биосферы экология объединяет в научном поиске усилия ботаников, зоологов и микробиологов, придает эволюционному учению, генетике, биохимии и биофизике их истинную универсальность.

В круг проблем  экологии включены также вопросы  экологического воспитания и просвещения, морально-этические, философские и  даже правовые вопросы. Следовательно, экология становится наукой не только биологической, но и социальной.

Методы экологии подразделяются на полевые (изучение жизни  организмов и их сообществ в естественных условиях, т. е. длительное наблюдение в природе с помощью различной  аппаратуры) и экспериментальные (эксперименты в стационарных лабораториях, где  имеется возможность не только варьировать, но и строго контролировать влияние  на живые организмы любых факторов по заданной программе). При этом экологи оперируют не только биологическими, но и современными физическими и химическими методами, используют моделирование биологических явлений, т. е. воспроизведение в искусственных экосистемах различных процессов, происходящих в живой природе. Посредством моделирования можно изучить поведение любой системы с целью оценки возможных последствий применения различных стратегий и методов управления ресурсами, т. е. для экологического прогнозирования.

Для изучения и  прогнозирования природных процессов  широко используется также метод  математического моделирования. Такие  модели экосистем строятся на основе многочисленных сведений, накопленных  в полевых и лабораторных условиях. При этом правильно построенные  математические модели помогают увидеть  то, что трудно или невозможно проверить  в эксперименте. Однако сама по себе математическая модель не может служить  абсолютным доказательством правильности той или иной гипотезы, но она  служит одним из путей анализа  реальности.

Сочетание полевых  и экспериментальных методов  исследования позволяет экологу  выяснить все аспекты взаимоотношений  между живыми организмами и многочисленными  факторами окружающей среды, что  позволит не только восстановить динамическое равновесие природы, но и управлять  экосистемами.

Уровни организации живой материи: 
Молекулярный( Представлен разнообразными молекулами, находящимися в живой клетке). 
Компоненты: 
1.Молекулы неорганических и органических соединений 
2.Молекулярные комплексы химических соединений (мембрана и др.)

Основные процессы: 
1.Объединение молекул в особые комплексы 
2.Осуществление физико-химических реакций в упорядоченном виде 
3.Копирование ДНК, кодирование и передача генетической информации

Науки, ведущие  исследования на этом уровне: 
1.Биохимия 
2.Биофизика 
3.Молекулярная биология 
4.Молекулярная генетика

Клеточный уровень организации жизни(Представлен свободноживущими одноклеточными организмами и клетками, входящими в многоклеточные организмы).

Компонент: 
1. Комплексы молекул химических соединений и органоиды клетки 
 
Основные процессы: 
1.Биосинтез, фотосинтез 
2.Регуляция химических реакций 
3.Деление клеток 
4.Вовлечение химических элементов Земли и энергии Солнца в биосистемы

Науки, ведущие  исследования на этом уровне: 
1. Генная инженерия 
2.Цитогенетика 
3.Цитология 
4.Эмбриология

Тканевый  уровень организации  жизни

Тканевой уровень  представлен тканями, объединяющими  клетки определенного строения, размеров, расположения и сходных функций. Ткани возникли в ходе исторического  развития вместе с многоклеточностью. У многоклеточных организмов они образуются в процессе онтогенеза как следствие дифференциации клеток. У животных различают несколько типов тканей (эпителиальная, соединительная, мышечная, нервная, а также кровь и лимфа). У растений различают меристематическую, защитную, основную и проводящую ткани. На этом уровне происходит специализация клеток.

Органный  уровень организации  жизни

Органный уровень. Представлен органами организмов. У простейших пищеварение, дыхание, циркуляция веществ, выделение, передвижение и размножение осуществляются за счет различных органелл. У более совершенных организмов имеются системы органов. У растений и животных органы формируются за счет разного количества тканей. Для позвоночных характерна цефализация, защищающаяся в сосредоточении важнейших центров и органов чувств в голове.

Организменный (онтогенетический) уровень организации жизни(Представлен одноклеточными и многоклеточными организмами растений, животных, грибов и бактерий).

Компоненты: 
1. Клетка — основной структурный компонент организма. Из клеток образованы ткани и органы многоклеточного организма

Основные процессы: 
1. Обмен веществ ( метаболизм ) 
2. Раздражимость 
3.Размножение 
4.Онтогенез 
5.Нервно-гуморальная регуляция процессов жизнедеятельности 
6.Гомеостаз

Науки, ведущие  исследования на этом уровне: 
1.Анатомия 
2.Биология развития 
3.Аутэкология 
4.Генетика 
5.Гигиена 
6.Морфология 
7.Физиология

Популяционно-видовой уровень организации жизни(Представлен в природе огромным разнообразием видов и их популяций).

Компоненты: 
1. Группы родственных особей, объединённых определённым генофондом и специфическим взаимодействием с окружающей средой

Основные процессы: 
1.Генетическое своеобразие 
2.Взаимодействие между особями и популяциями 
3.Накопление элементарных эволюционных преобразований 
4.Осуществление микроэволюции и выработка адаптаций к изменяющейся среде 
5.Видообразование 
6.Увеличение биоразнообразия

Науки, ведущие  исследования на этом уровне: 
1.Генетика популяций 
2.Эволюция 
3.Экология 

Биогеоценотический  уровень организации  жизни(Представлен разнообразием естественных и культурных биогеоценозов во всех средах жизни.)

Компоненты: 
 
1.Популяции различных видов 
2.Факторы среды 
3.Пищевые сети, потоки веществ и энергии

Основные процессы:

1.Биохимический круговорот веществ и поток энергии, поддерживающие жизнь 
2.Подвижное равновесие между живыми организмами и абиотической средой (гомеостаз) 
3.Обеспечение живых организмов условиями обитания и ресурсами (пищей и убежищем) 
 
Науки, ведущие исследования на этом уровне:

1.Биогеография 
2.Биогеоценология 
3.Экология

Биосферный уровень организации жизни(Представлен высшей, глобальной формой организации биосистем — биосферой)

Компоненты:

1.Биогеоценозы 
2.Антропогенное воздействие

Основные процессы: 
 
1.Активное взаимодействие живого и неживого вещества планеты 
2.Биологический глобальный круговорот веществ и энергии 
3.Активное биогеохимическое участие человека во всех процессах биосферы, его хозяйственная и этнокультурная деятельность

Науки, ведущие  исследования на этом уровне:

1.Экология 
2.Глобальная экология 
3.Космическая экология 
4.Социальная экология