Разделы

Экология

Биология

Экология как наука

Наука экология является одним из разделов биологии. Экология изучает взаимное влияние живых организмов и окружающей их среды. Причем делает это на разных уровнях, от организменного до биосферного. В свое время Э. Геккель определил экологию как науку о связях.

В центре внимания экологии условия, которые необходимы организмам для жизни, а также законы взаимодействия живых и неживых систем.

Под окружающей средой (условиями) понимаются как абиотические факторы (неживая природа), так биотические (живая природа) и социальные (обусловленные деятельностью человека).

Живое на любом уровне представляет собой открытую систему, то есть обменивается с внешней средой веществом и энергией. Одной из задач экологии является отслеживание, изучение, количественная оценка проходящих через биосистемы потоков энергии и круговорота веществ.

Экология изучает особенности адаптаций организмов и видов к окружающей среде, влияние изменений среды на организмы и экосистемы. Таким образом экология тесно связана с эволюционным учением. Согласно Геккелю, экология изучает все те запутанные взаимоотношения, которые Дарвин описал как борьба за существование.

Адаптация (приспособление), также как открытость системы, – это способ связи живого с окружающей средой. Можно сказать, связь живых систем с окружающей средой выражается через потоки веществ и энергии, а также адаптации. Если открытость системы предполагает материально-энергетические потоки, то адаптации являются проявлением информационных (реакций на изменение условий, способность подстраиваться под них).

Для изучения адаптаций важны представления о биогеоценозе (экосистеме) и популяциях, потому что популяция – реально существующая единица надорганизменного уровня, которая приспосабливается к условиям конкретного сообщества взаимосвязанных живых организмов разных видов (биоценоза), обитающих на определенной территории с ее особенностями.

Следует различать понятия биоценоз (сообщество) и биогеоценоз (экосистема). В последнем случае к сообществу живых организмов добавляется среда их обитания.

В 1935 г. А. Тенсли выдвинул понятие экосистемы, в 1942 г. В. Н. Сукачев обосновал представление о биогеоценозе. Появилось больше исследований закономерностей, которые лежат в основе связи сообщества и окружающей неорганической среды, получило развитие учение о круговороте веществ и потоках энергии, проходящих через живые системы.

Биосферу можно представить как глобальную экосистему, стабильность и функционирование которой основаны на экологических законах обеспечения баланса веществ и энергии.

Поскольку биоценозы, биосфера, человечество также оказывают воздействие на неживую природу, изменяя климат, состав атмосферы, наземные покровы, экология изучает и эти "обратные" влияния.

История развития экологии как науки тесно связана не только с изучением природы. Большое влияние на ее становление оказала человеческая деятельность. Люди стали замечать свое нарастающее влияние на природу, что биологические ресурсы не бесконечны, их способность к восстановлению ограничена, и что нерациональное природопользование, увеличение народонаселения может приводить к разрушению экосистем, исчезновению видов и другим катастрофическим последствиям для планеты и человечества.

Появилась необходимость просчитывать влияние социума на экосистемы с целью минимизации негативных последствий. Старые представления о полном господстве человека над природой в будущем, допустимости ее ничем не ограниченного переустройства под свои нужды были отброшены.

Важной проблемой экологии является исследование и достижение естественного баланса и равновесия видов.

Актуализировалась проблема поиска закономерностей в изменениях численности видов. Во многом этому способствовали потребности человека. Необходимо было разрабатывать способы борьбы с вредителями в сельском и лесном хозяйстве, не допускать истощение запасов промысловых животных, предотвращать распространение паразитов дикими животными.

На сегодняшний день в экологии, наряду с наблюдением и полевым учетом, лабораторными и полевыми экспериментами, широко применяются математические способы анализа, куда в том числе относится имитационный метод. Изучение сообществ потребовало разработки методов количественного учета, оценки соотношений видов в биоценозах.

Надорганизменные уровни живого (популяции, сообщества, экосистемы) во многом находятся в зависимости от количественных соотношений особей, видов, энергетических потоков. Количественные изменения в структуре популяций и экосистем нередко приводят к их сильному изменению, деградации.

Имитационное моделирование относительно новый метод в экологической науке. Оно позволяет заложить в модель многие реальные параметры изучаемых систем и принципы их функционирования, а затем, меняя переменные, наблюдают состояние объектов при разных условиях. Такие модели используются для прогнозирования изменений в популяциях, сообществах или экосистемах и дают хорошие результаты при достаточной полноте исходных данных.

Разрабатываются модели исследовательского характера, на которых проигрываются возможные варианты, позволяющие понять характер исследуемых зависимостей. Математическое моделирование относят к "теоретической экологии", которая сопутствует развитию науки, проверяя, развивая и детализируя выдвигаемые концепции.

В экологии выделяют множество различных направлений. Например, разделяют на общую и социальную. В рамках общей экологии в зависимости от того, на каком уровне изучаются связи, выделяют аутэкологию (экология организмов), популяционную экологию, биоценологию, экосистемную экологию. Популяционную и биоценотическую экологию объединяют в синэкологию, так как данные разделы имеют общую задачу – изучение совместной жизни организмов.

Экологию можно рассматривать не только как одну из биологических наук, но и как междисциплинарную область. Живое, являясь центральным предметом экологии, взаимодействует с одной стороны с неживой природой (физика, химия, геология), с другой стороны – с человечеством (социальные науки).