Определение экологии. Что такое экология

Экология – это наука, которая изучает законы природы, взаимодействие живых организмов с окружающей средой, основы которой заложил Эрнст Геккель в 1866 году. Однако люди интересовались секретами природы еще с древности, имели бережное отношение к ней. Понятий термина «экология» существуют сотни, в разные времена ученые давали свои определения экологии. Само слово состоит из двух частиц, с греческого «ойкос» переводится как дом, а «логос» — как учение.

С развитием технического прогресса состояние окружающей среды стало ухудшаться, что привлекло внимание мирового сообщества. Люди заметили, что воздух стал загрязненным, исчезают виды животных и растений, ухудшается вода в реках. Этим и многим другим явлениям дали название – .

Глобальные экологические проблемы

Большинство экологических проблем из локальных переросли в глобальные. Изменение небольшой экосистемы в конкретной точке мира может повлиять на экологию всей планеты. К примеру, изменение океанического течения Гольфстрим приведет к крупным климатическим изменениям, похолоданию климата в Европе и Северной Америке.

На сегодняшний день ученые насчитывают десятки глобальных экологических проблем. Приведем лишь наиболее актуальные из них, которые угрожают жизни на планете:

• — изменение климата;
• — истощение запасов пресной воды;
• — сокращение популяций и исчезновение видов и ;
• — истощение полезных ископаемых;

Это далеко не весь перечень глобальных проблем. Скажем так, экологические проблемы, которые можно приравнять к катастрофе, — это загрязнение биосферы и . Ежегодно температура воздуха повышается на +2 градуса по Цельсию. Причиной этого являются парниковые газы. В Париже проводилась всемирная конференция, посвященная проблемам экологии, на которой многие страны мира обязались сократить количество выбросов газов. В результате высокой концентрации газов происходит таяние льдов на полюсах, повышается уровень воды, что в дальнейшем грозит затоплению островов и берегов континентов. Чтобы предотвратить надвигающуюся катастрофу, требуется выработать совместные действия и проводить мероприятия, которые будут способствовать замедлению и прекращению процесса глобального потепления.

Предмет изучения экологии

На данный момент существует несколько разделов экологии:

• — общая экология;
• — биоэкология;

У каждого раздела экологии существует свой предмет изучения. Наиболее популярной является общая экология. Она изучает окружающий мир, который состоит из экосистем, их отдельные компоненты – и рельеф, почва, животный и растительный мир.

Значение экологии для каждого человека

Забота об экологии на сегодняшний день стала модным занятием, прситавку «эко» используют везде. Но многие из нас даже не осознают глубины всех проблем. Конечно, это хорошо, что огромное человечество людей стало неравнодушным к жизни нашей планеты. Однако стоит осознать, что состояние окружающей среды зависит от каждого человека.

Любой житель планеты может ежедневно выполнять простые действия, что поможет улучшить экологию. К примеру, можно сдавать макулатуру и уменьшить использование воды, экономить электроэнергию и выбрасывать мусор в урну, выращивать растения и использовать предметы многоразового использования. Чем больше людей будет выполнять эти правила, тем будет больше шансов сохранить нашу планету.

По-гречески «экос» - «дом», «логос» - «наука». Экология - наука о доме, о месте жительства. Наука о доме - для мыши и журавля, для червя и ба­бочки, для сосны и ландыша. Дом этот очень большой: вся Земля является домом для существ, на ней живущих.

Экология возникла как раздел био­логии. Именно биологи были первы­ми, кто стал изучать взаимосвязи между существами, их сообществами и той средой, где они живут. Да и са­мо слово «экология» придумал один из великих натуралистов XIX в. - не­мецкий биолог Эрнст Геккель.

Шли годы, всё больше и больше учёных занимались изучением живых существ в их взаимосвязях между со­бой и с окружающим миром. Удалось открыть, а потом и чётко сформули­ровать многие экологические прин­ципы, закономерности. Это исклю­чительно важно, потому что, зная правила и законы природы, можно их использовать на благо человека. Мож­но, развивая промышленность, обес­печивая людей всем необходимым, вместе с тем сохранять природу, по­могать ей нести тяжёлую ношу, имя которой - человечество.

По существу, эта книга посвяще­на одной теме: как законы экологии работают внутри живой природы и во взаимоотношениях человека с природой. Что можно и нужно, а что нельзя и опасно делать в нашем боль­шом доме под названием Земля.

Современная экология давно пере­стала быть только биологической дисциплиной. В недрах биологии уда­лось сформулировать законы гораздо более общие, относящиеся не только к живой природе, но и к связям био­логических, физических, химических объектов и процессов с человеком и обществом. Именно эту их всеобщ­ность увидели государственные деяте­ли, а не только учёные. В 1970 г., ког­да состоялась первая экологическая конференция ООН в Стокгольме, эко­логия приобрела ещё и политиче­ское значение, стала частью мировой политики.

Экология включает в себя много самостоятельных разделов, направле­ний, часто принадлежащих к раз­ным научным дисциплинам. Она ди­намично развивается. Например, два-три десятилетия назад никто не слышал об экологии культуры, об этноэкологии, видеоэкологии и т. д.

Сила любого закона - в том, что никто не может безнаказанно его на­рушать. Нельзя нарушать и законы экологии. Сто лет компании, выпуска­ющие автомобили, продавали их и считали своё дело успешно сделан­ным. А теперь во многих странах либо разрабатываются, либо уже при­няты законы, обязывающие автомо­билестроителей (впрочем, как и мно­гих других товаропроизводителей) нести ответственность за свою про­дукцию и после того, как её переста­ли использовать. Автомобильные ком­пании теперь вынуждены налаживать сбор и захоронение отработавших свой срок автомашин. Сейчас в про­мышленной экологии разработана да­же концепция так называемого жиз­ненного цикла вещей: давая согласие на выпуск какого-то продукта, обще­ство должно ясно представлять, что будет с ним в дальнейшим, где закон­чится его существование и что при­дётся делать с его «останками». Ответ всегда один и тот же: надо наладить производство таким образом, чтобы отходы и конечные результаты (любая вещь в конце своего жизненного цик­ла) одного промышленного производ­ства стали сырьём для другого.

Если бы о законах экологии по­мнили строители советских атомных подводных лодок, то на побережье Ба­ренцева и Белого морей (на Севере) и на Камчатке не скопилось бы более 150 отслуживших свой срок проржа­вевших громадин, уничтожение и переработка которых сегодня превра­тились для России в одну из общена­циональных экологических проблем.

Если бы атомщики 40 лет назад бы­ли хоть чуточку более экологически ответственными, не упирались бы де­сятилетиями в небо мрачные мёртвые корпуса выведенных из строя старых атомных блоков под Екатеринбургом и Воронежем. Да и вообще, вся атом­ная промышленность развивалась бы по-другому, не допуская насыщения биосферы экологически опасными антропогенными (т. е. сделанными че­ловеком) радионуклидами. От некото­рых из них (таких, как криптон-85 или радиоактивный углерод) нельзя убе­речься сегодня даже на уединённом тихоокеанском атолле. И невозможно предугадать, как проявятся в биосфе­ре через тысячи и миллионы лет прак­тически вечные радионуклиды, со­зданные в чреве атомных реакторов, такие, как иод-129, плутоний-2 39 и -240, америций-241. Последствия их распространения для природы и человека пока никто не может пред­сказать. Именно игнорирование зако­нов экологии атомной индустрией - ещё недавно самой гордой и мощной отраслью промышленности - застав­ляет сегодня страну за страной отка­зываться от её услуг.

Настаёт время расплаты за эколо­гическое невежество и авантюризм и для космической промышленности. До сих пор люди достаточно беззабот­но запускают многотысячетонные ап­параты в атмосферу, дальний и ближ­ний космос и не думаем всерьёз об экологических последствиях этого сверхмощного вмешательства в дели­катнейшие химико-физические про­цессы. Человечеству может аукнуться загрязнение околоземного простран­ства - жаль, что тогда уже не будет в живых людей, бездумно создавших эти проблемы, и решать их придётся тем, кто только сегодня входит в жизнь.

Экология, экологический подход касается всего и вся. Действию зако­нов экологии в окружающем нас ми­ре и посвящена эта книга.

На сегодняшний день проблема отношения человека к природе является одной из наиболее актуальных. С каждым днем воздух, водоемы, леса и другие экосистемы становятся все более загрязненными, исчезают растения и животные и все эти беды случаются по причине неправильного отношения человека к природе, причем неважно, делает ли это он осознанно или нет. Именно поэтому воспитание экологической культуры у подрастающего поколения является очень важной задачей для современного общества.

Книги по экологии для детей.

Начинать это воспитание необходимо в раннем детстве. И в таком случае, возможно, нам удастся привить дошкольникам и школьникам интерес к природе, научить ее любить и беречь. Необходимо, чтобы дети поняли, что человек является не главным действующим лицом в природе, а всего лишь ее частичкой. Поэтому он обязан соблюдать основные законы природы и всеми силами пытаться изменить свое потребительское отношение к ней.

Для воспитания экологической культуры у детей можно использовать самые разнообразные методы, но без чтения книг по экологии в любом случае не обойтись. Ведь книга является одним из главных источников информации для ребенка. К положительным сторонам знакомства с экологией с помощью книг является также то, что ученики 1-3 классов уже могут делать это самостоятельно.

Почему экологическое воспитание необходимо начинать в раннем возрасте?

Родителям, которые пока еще не понимают, зачем ребенку дошкольного или раннего школьного возраста необходимы книги по экологии, следует знать, что этот период – наиболее подходящий для экологического воспитания. Ведь упомянутый возраст является важным этапом в формировании личности и ее ценностных ориентаций. А это значит, что глубинное восприятие окружающего мира и отношение к нему закладываются именно в этом возрастном периоде.

Детские книги по экологии.

В дошкольный и ранний школьный периоды у ребенка формируются первые эмоциональные впечатления о природе, накапливаются представления о разных формах жизни. Все это подтверждает факт формирования экологического сознания и культуры. Однако для того, чтобы все это происходило, родителям необходимо уделять должное внимание ребенку, а также на собственном примере показывать каким должен быть экологически культурный человек, - говорить о проблемах человечества, восторгаться природой и относиться бережно даже к самым крохотным ее жителям.

Какую информацию ребенок может найти в книгах по экологии?

Современные содержат огромное количество информации об окружающем мире. Так, из таких книг ребенок может узнать много нового и интересного о:

• Растениях, цветах, деревьях, грибах, в том числе о тех их видах, которые находятся под угрозой исчезновения и уже занесены в Красную книгу.
• Животных, насекомых, птицах, рыбах и других представителях фауны, включая их редкостные виды.
• Биосфере и ее составляющих.
• Изменениях планеты , которые являются следствием деятельности человека.
• Крупнейших заповедниках и национальных парках России.
• Минеральных ресурсах мира.

Чтение книг по экологии: чему может научиться ребенок?

Книги про экологию для детей.

Удачно подобранные книги по экологии, способны оказать положительное влияние на детей позднего дошкольного и раннего школьного возрастов. Так, благодаря чтению книг по экологии, дети могут:

• Узнать больше об окружающем их мире.
• Почувствовать свою причастность к благополучию природы.
• Научиться задумываться о последствиях своих поступков по отношению к окружающему их миру.
• Углубить свои знания о природных явлениях, животных и растениях.
• Почувствовать ответственность за сохранение красоты и богатства природы.
• Научиться видеть окружающую красоту и выражать своей отношение к ней.
• Понять сложные явления в природе.
• Сформировать знания об условиях, необходимых для полноценного существования людей и других живых организмов.
• Научиться научному видению.
• Начать больше интересоваться окружающей средой.
• Научиться правильному отношению к природе.

Книги по экологии для детей 3 класса.

Немаловажную роль в экологическом воспитании ребенка играет и то, что чтение книг по экологии у детей 2-3 классов должно совмещаться с различными практическими занятиями. Для того, чтобы ребенок чувствовал себя частичкой природы, необходимо, чтобы он находился максимально близко к ней, - видел как произрастают различные растения, как живут животные, насекомые и птицы. Поэтому, родители должны использовать каждую возможность, чтобы пойти со своим дошкольником или школьником в парк, на речку, в лес, в заповедник или любое другое, подходящее для знакомства с природой, место. Причем делать это следует не только в теплые солнечные дни, но и во время дождей или зимних морозов, ведь каждая погода и время года особенны по-своему и ребенок должен это понимать.

Внедрение теоретической информации в повседневную жизнь

Читаем книги по экологии для детей.

Покупка для ребенка книг по экологии – это лишь половина успеха в таком непростом деле как формирование экологической культуры. Не менее важным является обсуждение с детьми прочитанного. В ходе бесед взрослый сможет понять, правильно ли воспринял ребенок информацию, полученную из той или иной книги.

Кроме того, необходимо показать ребенку практическое применение, полученных им знаний. В повседневной жизни для этого можно:

• Экономить бумагу. Напомните школьнику, что для изготовления бумаги приходиться спиливать деревья, которые обеспечивают человека чистым воздухом. Поэтому не стоит спешить выбрасывать листок, если он использован только с одной стороны, а если дальнейшее его применение уже невозможно, то можно отложить его в сторону и когда таких листов будет много – сдать на переработку.
• Экономить воду. Из книг по экологии вашему ребенку, наверняка, уже известно, что далеко не все люди имеют возможность потреблять нужное им количество питьевой воды и ситуация с каждым годом ухудшается. Предложите школьнику выключать воду на время чистки зубов, реже принимать ванны, заменяя их душем и пр.
• Экономить электроэнергию. Ваш ребенок уже наверняка знает, что у первобытных людей света не было и электроэнергия, для выработки которой используется огромное количество природных ресурсов, полностью является изобретением человека. Поэтому он должен помнить, что каждое выключенное устройство или лампочка позволяют сохранить эти ресурсы.

Читаем детские книги по экологии.

Не забывайте о том, что ваш ребенок прочитал в книгах по экологии, и за пределами дома. Так, гуляя в лесу никогда не разоряйте муравейники, не забирайте детенышей у лесных птиц и зверей, не ломайте здоровые ветки, а также не оставляйте мусор, и конечно же, не позволяйте это делать это своему чаду.

Более подробно ознакомиться с ассортиментом вы можете в каталоге нашего интернет-магазина

Экология. Энциклопедия для детей. Том 19.

М.: Аванта+, 2001. - 448 с.

Том "Экология" - первая в России книга, в которой доступно и увлекательно рассказано обо всех аспектах этой современной, бурно развивающейся науки. Статьи написаны известными учёными Российской академии наук и Московского государственного университета имени М.В.Ломоносова. Они знакомят читателя с тем, как устроена и как развивалась биосфера - живая оболочка Земли, как растения, животные и микроорганизмы взаимодействуют между собой, а также с атмосферой, природными водами, почвой.

Подробно говорится и о том, как люди меняют облик планеты, что из этого получается и чем наше вмешательство грозит самому человеку. Прочитав книгу, можно узнать, что необходимо сделать, чтобы сохранить Землю и жизнь на ней. Книга будет полезна школьникам, изучающим курсы "Экология", "Общая биология", "География", а также учителям и студентам.

Формат: djvu / zip

Размер: 25,6 Мб

К читателю (Алексей Яблоков) 5

БИОСФЕРА

Уникальная планета (Дмитрий Трифонов) 10

Энергия для биосферы (Алексей Гиляров) 13

Вещество биосферы (Алексей Гиляров) 18

Среда обитания (Андрей Азовский) 22

Место под солнцем. Приспособление организмов к среде (Андрей Азовский) 28

Экологическая ниша (Андрей Азовский) 41

Свой среди своих. Экология популяций (Григорий Вильчек) 44

Враги, друзья, соперники... (Алексей Гиляров, Григорий Вильчек) 50

Сообщество и экосистема. Чувство локтя. И зуба (Михаил Глазов, Алексей Гиляров) 57

Мир на поверхности песчинки и в капле воды...

Отдохни - посмотри картинки,приколы и смешные статусы

Разные афоризмы

Те, кто на дешевых местах - хлопайте. Прочие могут просто греметь бриллиантами.

Цитаты и Статусы со смыслом

Приколы из школьных сочинений

Когда воронёнок видел мальчика, он радостно хлопал крыльями и чирикал.

Содержание статьи

ЭКОЛОГИЯ, (от греч. óikos – жилище, местопребывание) – наука, изучающая организацию и функционирование популяций, видов, биоценозов (сообществ), экосистем, биогеоценозов и биосферы. Другими словами – это наука о взаимоотношениях организмов между собой и окружающей средой. Термин «экология» был предложен немецким зоологом Э.Геккелем в 1866, но широкое распространение получил только в начале 20 в. Сам предмет этой науки не отличается новизной. Изучением животных и растений в естественных условиях обитания ранее занимались, по определению старых авторов, «естественная история» и «биономия».

В течение многих лет экология оставалась сугубо специальной научной дисциплиной, мало известной широкой публике. Однако с конца 1960-х годов экологи все чаще стали предупреждать о неблагоприятных изменениях в окружающей среде, вызванных быстрым ростом населения и развитием промышленных технологий. Состояние среды обитания стало волновать общественное мнение, а природоохранные и государственные организации начали обращаться к экологам за помощью в решении проблем, вызванных загрязнением воды и воздуха или бездумным применением гербицидов и пестицидов .

Развитие биологических наук пошло по двум основным направлениям: одно основывается на систематике изучаемых животных и растений, второе – на методах и подходах, применяемых в данной области биологического знания. К первому направлению относятся такие четко определенные разделы биологии, как, например, микология (наука о грибах), энтомология (наука о насекомых) или орнитология (наука о птицах). Разделить отдельные биологические дисциплины, относящиеся ко второму направлению, сложнее. Например, изучение строения животных и растений проводится в рамках нескольких наук: цитологии, гистологии, анатомии. Функционирование различных живых структур – от клеток и тканей до органов и целого организма – составляет предмет физиологии. Однако традиционный подход физиолога может постепенно трансформироваться и стать подходом экологическим, если сделать основной упор на изучении реакций и поведения целого организма, а также взаимоотношений организмов одного или разных видов. Весьма характерно, что некоторые сведения о поведении животных и их реакциях на внешние факторы (например, на свет или тепло) приводятся как в учебниках экологии, так и в учебниках физиологии.

Различие между экологией и физиологией в общих чертах сводится к тому, что первая стремится изучать животных и растения в естественных условиях, тогда как вторая исследует организмы в стенах лаборатории. Разумеется, ценность полевых исследований окажется небольшой, если их результаты не будут сопоставляться с лабораторными данными, полученными при изучении реакций изолированных организмов на те или иные воздействия, производимые в строго контролируемых условиях. Что касается лабораторных физиологических исследований, то и они имеют смысл только в том случае, если их данные сравниваются с материалами наблюдений за организмами в естественной среде. Будучи тесно взаимосвязанными дисциплинами, физиология и экология тем не менее существенно отличаются друг от друга по методам, терминологии и общим подходам.

Экология в широком понимании, как изучение организмов и биологических процессов в естественных условиях, охватывает области нескольких самостоятельных наук. Так, к экологическим наукам несомненно относятся лимнология, изучающая жизнь в пресных водах, и океанология, которая исследует организмы, живущие в морях и океанах. По сути дела, экологический подход к чисто медицинским проблемам демонстрирует эпидемиология, изучающая процессы распространения заболеваний. С позиций экологии иногда трактуются многие вопросы биологии человека и социологии.

СРЕДА ОБИТАНИЯ

Среду обитания можно определить как совокупность всех внешних факторов и условий, воздействующих на отдельный организм или на определенное сообщество организмов. Таким образом, это сложное понятие подразумевает, что вычленить отдельные факторы в окружении организма очень трудно, а порой и невозможно. Говоря экологическим языком, каждое животное или растение связано со своим особым местообитанием, описание которого – это прежде всего констатация условий, в которых это животное или растение существует. Ради удобства все условия могут быть подразделены на физические (климатические), химические и биологические.

Климат.

Эколог уделяет особое внимание климату, однако стандартные данные, предоставляемые метеорологическими станциями, его, как правило, не устраивают. Ведь для эколога в первую очередь важны те условия, в которых протекает реальная жизнь конкретных животных или растений, например микроклимат, характерный для лесной подстилки, прибрежной полосы озера или сердцевины гниющего бревна. Эколог также должен учитывать изменения климата в пространстве и времени. Ему необходимо исследовать множество климатических градиентов на местности. Некоторые из них – например, зависящие от географической широты или высоты над уровнем моря, – совершенно очевидны. Другие – например, связанные с глубиной пруда, высотой ярусов в лесу или с переходом от лесного массива к лугу, – необходимо специально изучать. Изменения климата во времени могут включать такие явления, как циклическая динамика различных показателей в течение суток, нерегулярные колебания от одного дня к другому, а также многолетние климатические циклы и перемены, связанные с процессами геологического характера.

Оценка климатических условий экологом имеет три уровня, каждому из которых соответствует своя методика изучения; это климат географический, климат конкретного местообитания («экоклимат») и климат непосредственного окружения организма («микроклимат»). Географический климат, сведения о котором собирают метеорологические станции, служит не только стандартом, с которым сопоставляются данные более специальных исследований, но и основой для анализа крупномасштабного распространения тех или иных организмов. Однако сама по себе информация о географическом климате лишена смысла без дополнительных сведений о климатических условиях в конкретных местообитаниях. Например, из сообщения метеостанции о наблюдавшихся заморозках неясно, где они, собственно говоря, были – на открытой местности, где располагались приборы, или же в лесу, где обитают интересующие эколога животные или растения. Порой температура и влажность резко различаются даже в соседних биотопах. Аналогичным образом очень большое значение имеет стратификация физических условий, наблюдаемая в почве, водоеме или в лесу. Иногда для того, чтобы разобраться в поведении того или иного животного, экологу надо знать условия температуры и влажности под покровом листвы, на поверхностной пленке воды или в мякоти плода, в ходе, проделанном личинкой насекомого.

Химическая среда.

Химическому составу среды особое внимание обычно уделяют исследователи, имеющие дело с водными организмами. Свойства растворенных веществ и их концентрация, конечно, важны сами по себе как условия, обеспечивающие питание (прежде всего растений), но они оказывают и другие воздействия. Например, соленость может влиять на удельный вес организмов и осмотическое давление внутри клеток. Важны для организмов также реакция среды (кислая или щелочная) и состав и содержание растворенных газов. В наземной среде химические особенности почвы и почвенной влаги оказывают существенное воздействие на растительность, а через нее и на животных.

Биотическая среда.

Биотические факторы среды проявляются через взаимоотношения организмов, входящих в одно сообщество. Исследовать растения или животные в «чистых культурах», вне связей с другими живыми существами, можно только в лаборатории. В природе многие виды тесно взаимосвязаны, и их отношения друг к другу как к компонентам окружающей среды могут носить чрезвычайно сложный характер. Что касается связей между сообществом и окружающей неорганической средой, то они всегда являются двусторонними, обоюдными. Так, характер леса зависит от соответствующего типа почв, но сама почва того или иного типа формируется в значительной мере под влиянием леса. Подобно этому, температура, влажность и освещенность в лесу определяются растительностью, но сформировавшиеся в результате климатические условия в свою очередь влияют на сообщество обитающих здесь организмов.

Лимитирующие факторы.

При анализе распределения отдельных организмов или целых сообществ экологи нередко обращаются к т. н. лимитирующим факторам. Исчерпывающее описание определенной среды не только невозможно, но и не нужно, поскольку распределение животных и растений (как по географическим зонам, так и по отдельным местообитаниям) может определяться всего одним фактором, например экстремальными (для данных организмов) температурами, слишком низкой (или слишком высокой) соленостью или недостатком пищи. Однако выделить такие лимитирующие факторы бывает нелегко, а попытки установить прямую связь между распределением организмов и каким-либо внешним фактором далеко не всегда удачны. Например, лабораторные опыты показывают, что некоторые животные, обитающие в солоноватых и морских водах, способны выносить изменения солености в широких пределах, а их кажущаяся приуроченность к узкому диапазону значений этого фактора определяется просто наличием в соответствующих местах подходящей пищи.

БИОЛОГИЧЕСКИЕ СООБЩЕСТВА

Одно из главных направлений экологических исследований – это изучение сообществ растений и животных, их описание, классификация и анализ взаимосвязей образующих их организмов. Термин «экосистема», тоже часто используемый экологами, обозначает сообщество в совокупности с условиями его существования, т.е. с неживыми (физическими) компонентами окружающей среды.

Растительные сообщества изучены лучше, чем сообщества животных. Отчасти это объясняется тем, что именно характер растительности в значительной мере определяет состав обитающих в тех или иных местах животных. К тому же растительные сообщества более доступны для исследователя, тогда как прямые наблюдения за животными не всегда возможны, и даже для того, чтобы просто оценить их численность, экологи вынуждены обращаться к косвенным методам, например к отлову с помощью различных приспособлений. При классификации и описании сообществ обычно используют терминологию, разработанную ботаниками.

Классификация сообществ.

Хотя существуют многочисленные схемы классификации сообществ, ни одна из них не стала общепризнанной. Термин «биоценоз» часто используется для обозначения отдельного сообщества. Иногда выделяют иерарахическую систему сообществ возрастающей сложности: «консорции», «ассоциации», «формации» и т.д. Широко используемое понятие «местообитание» обозначает комплекс условий среды, необходимых для тех или иных конкретных видов растений или животных или для отдельного сообщества. Очевидно, что существует определенная иерархия сообществ и местообитаний. Например, озеро представляет собой крупную экологическую единицу, в пределах которой можно выделить сообщества организмов, связанные с берегом, мелководьями, глубинными участками дна или открытой частью водоема. В сообществе прибрежной зоны, в свою очередь, можно различить более мелкие и специализированные группы видов, обитающие около поверхности воды, на растениях определенного типа или в илистых отложениях на дне. Существуют, однако, большие сомнения относительно того, следует ли подробно классифицировать эти сообщества и жестко закреплять за ними те или иные наименования.

Названия некоторых экологических сообществ используются биологами очень широко. Таковы, например, термины «планктон», «нектон» и «бентос». Планктоном называют совокупность мелких, главным образом микроскопических, организмов, живущих в толще воды и пассивно переносимых течениями. Нектон составляют более крупные и активно передвигающиеся водные животные (например, рыбы). К бентосу относятся организмы, живущие на поверхности дна или в толще донных отложений. Как в морях, так и в озерах планктонные организмы многочисленны и отличаются разнообразием. Именно они служат кормовой базой для более крупных животных, а в океане они практически определяют существование всех других обитателей водной толщи.

Биологические сообщества нередко различают по «доминантным» или «субдоминантным» видам. Такой подход бывает удобен с практической точки зрения, особенно если речь идет о наземных экосистемах умеренной зоны, где один вид злаков может определять облик степи, а один вид деревьев – тип леса. Концепция доминирующих видов, однако, плохо применима к тропикам, а также к сообществам организмов, населяющих водную среду.

Сукцессия сообществ.

Экологи традиционно уделяли большое внимание изучению «сукцессии», т.е. закономерной последовательности изменений, связанных с развитием и старением сообществ или сменой сообществ в определенной местности. Сукцессию легче всего наблюдать в Западной Европе и Северной Америке, где деятельность человека, безжалостная, как геологический процесс, радикально изменила естественные ландшафты. На месте уничтоженных девственных лесов происходит медленная закономерная смена видов, приводящая в конечном итоге к восстановлению относительно устойчивого и мало меняющегося «климаксного» (зрелого) лесного сообщества. Большинство территорий, располагающихся вокруг древних центров западной цивилизации и доступных для экологических исследований, занято нестабильными переходными сообществами, которые развились на месте климаксных сообществ, разрушенных человеком.

На территориях, в меньшей степени подверженных воздействию человека, сукцессия тоже происходит, хотя проявления ее не столь заметны. Например, она наблюдается там, где меняющая русло река образует из наносов новый берег, или там, где внезапный оползень освобождает от почвы голую поверхность скалы, или на том месте в лесу, где падает старое дерево. Сукцессия ярко проявляется в пресных водоемах. В частности, немало сил было потрачено на изучение процессов старения, или эвтрофирования, в озерах, приводящих к тому, что площадь открытой воды, постепенно сокращаясь, уступает место сплавине, а потом и болоту, которое само со временем превращается в наземную экосистему со свойственной ей сукцессией растительности. Загрязнение водоемов и усиление притока в них питательных веществ (например, при распашке земель и внесении удобрений) значительно ускоряет процессы эвтрофирования.

Изучение взаимоотношений между различными группами организмов в сообществе представляет собой хотя и нелегкую, но очень интересную задачу. Взявшийся за ее разрешение исследователь должен использовать всю совокупность биологических знаний, поскольку любые процессы жизнедеятельности направлены в конечном счете на то, чтобы обеспечить выживание, размножение и расселение организмов в доступных и пригодных для их жизни местообитаниях. Изучая те или иные сообщества, эколог сталкивается с проблемой установления видовой принадлежности входящих в их состав растений и животных. Описать видовой состав даже простого сообщества очень трудно, и это обстоятельство чрезвычайно тормозит развитие исследований. Уже давно замечено, что наблюдение за каким-либо животным бессмысленно, если неизвестно, к какому виду оно относится. Однако ясно, что идентификация всех организмов, обитающих в определенной местности, – настолько трудоемкая задача, что сама по себе может превратиться в дело всей жизни. Именно поэтому считается целесообразным проводить экологические исследования в регионах, флора и фауна которых хорошо изучены. Обычно это умеренные широты, а не тропики, где многие растения и животные (в первую очередь различные беспозвоночные) до сих пор не идентифицированы или недостаточно исследованы.

Пищевые цепи.

Среди различных типов взаимосвязей внутри сообщества важное место занимают т.н. пищевые, или трофические, цепи, т.е. те последовательности разных видов организмов, по которым вещество и энергия передаются с уровня на уровень, поскольку одни организмы поедают другие. Примером простейшей пищевой цепи может служить ряд «хищные птицы – мыши – растения». Почти в каждом сообществе существует набор взаимосвязанных пищевых цепей, образующих единую пищевую сеть.

Основой всех пищевых цепей и, соответственно, пищевой сети в целом являются зеленые растения. Используя энергию Солнца, они образуют сложные органические вещества из диоксида углерода и воды. Именно поэтому экологи называют зеленые растения продуцентами, или автотрофами (т.е. себя питающими). В отличие от них, консументы (или гетеротрофы), к которым относятся все животные и некоторые растения, не способны производить для себя питательные вещества и, чтобы восполнять энергетические затраты, должны использовать в пищу другие организмы.

В свою очередь среди консументов выделяют группу травоядных (или «первичных консументов»), питающихся непосредственно растениями. Травоядные могут быть и очень крупными животными, как слон или олень, и очень мелкими, как многие насекомые. Хищники, или «вторичные консументы», – это животные, поедающие травоядных и таким опосредованным способом получающие энергию, запасенную в растениях. Многие животные в одних пищевых цепях выступают как первичные консументы, а в других – как вторичные; поскольку они могут потреблять как растительную, так и животную пищу, их называют всеядными. В некоторых сообществах присутствуют и т. н. третичные консументы (например, лисица), т.е. хищники, поедающие других хищников.

Другое важное звено пищевой цепи – это редуценты (или деструкторы). К ним относятся главным образом бактерии и грибы, а также некоторые животные, например дождевые черви, потребляющие органическое вещество отмерших растений и животных. В результате деятельности редуцентов образуются простые неорганические вещества, которые, попадая в воздух, почву или воду, снова становятся доступными для растений. Таким образом, химические элементы и их различные соединения находятся в постоянном круговороте, переходя от организмов к абиотическим компонентам среды и затем вновь в организмы.

В отличие от вещества, энергия не подвержена рециклизации, т.е. не может быть использована дважды: она движется только в одном направлении – от продуцентов, для которых источником энергии служит солнечный свет, к консументам и далее к редуцентам. Поскольку все организмы тратят энергию на поддержание процессов своей жизнедеятельности, на каждом трофическом уровне (в соответствующем звене пищевой цепи) расходуется значительное количество энергии. В результате каждому последующему уровню достается энергии меньше, чем предыдущему. Так, первичные консументы располагают меньшим количеством энергии, чем продуценты, а вторичным консументам ее достается еще меньше.

Уменьшение доступного количества энергии при переходе на более высокий трофический уровень приводит к соответствующему снижению биомассы (т.е. суммарной массы) всех организмов этого уровня. Так, например, биомасса травоядных животных в сообществе значительно меньше биомассы зеленых растений, а биомасса хищников, в свою очередь, во много раз меньше биомассы травоядных. Описывая подобные соотношения, экологи нередко используют образ пирамиды, в основании которой находятся продуценты, а на вершине – хищники последнего (высшего) звена.

Концепция ниши.

Отдельное звено определенной пищевой цепи обычно называют экологической нишей. Одна и та же ниша в различных частях света или различных средах обитания нередко бывает занята в чем-то сходными, но не родственными животными. Например, существуют ниши первичных консументов и крупных хищников. Последняя может быть представлена в одном сообществе дельфином косаткой, в другом – львом, а в третьем – крокодилом. Если обратиться к геологическому прошлому, можно привести довольно длинный список животных, когда-то занимавших экологическую нишу крупных хищников.

Комменсализм и симбиоз.

Внимание экологов к пищевым цепям может создать впечатление, что борьба видов за существование – это прежде всего борьба за выживание хищников и жертв. Однако это не так. Пищевые отношения не сводятся к отношениям «хищник – жертва»: два вида животных в одном сообществе могут конкурировать из-за пищи, а могут кооперировать свои усилия. Источник пищи для одного вида часто является побочным продуктом деятельности другого. Зависимость животных, питающихся падалью, от хищников – только один из примеров. Менее очевидный случай – зависимость организмов, населяющих небольшие скопления воды в дуплах, от тех животных, которые эти дупла делают. Подобное извлечение одними организмами пользы из деятельности других называют комменсализмом. Если польза обоюдная, говорят о мутуализме или симбиозе. На самом деле отдельные виды в сообществе почти всегда находятся в двусторонних отношениях. Так, плотность популяции жертв зависит от активности хищников; сокращение численности последних может привести к настолько высокой плотности популяции жертв, что они начинают страдать от голода и эпидемий. См. такж е КОММЕНСАЛИЗМ; СИМБИОЗ.

Укрытие.

Межвидовые отношения в сообществе не сводятся к проблемам пищи. Порой очень важно иметь укрытие, защищающее от неблагоприятных климатических воздействий, а также от всевозможных врагов. Так, деревья в лесу важны не только как основа большинства пищевых цепей, но также как чисто механический каркас, дающий возможность развиться сложному сообществу различных организмов. Именно на деревьях держатся такие растения, как лианы и эпифиты, и обитает множество животных. Кроме того, деревья обеспечивают определенную защищенность организмов от неблагоприятных факторов окружающей среды и создают особый климат, необходимый для тех, кто живет под пологом леса.

ЭКОЛОГИЯ ВИДОВ

Важную часть экологии составляет изучение жизненных циклов различных видов животных и растений («биономия»). Понять особенности структуры и функционирования целых сообществ без предварительного исследования потребностей и поведения доминирующих видов невозможно. Подобные исследования обычно относят к области «экологии видов» (в отличие от «экологии сообществ»).

Чтобы получить представление об особенностях экологии какого-либо вида животных или растений, необходимо обратить внимание на то, как и с какой скоростью эти организмы растут, как и чем они питаются, как размножаются, расселяются и переживают неблагоприятные в климатическом отношении периоды. Здесь необходимы наблюдения в природных условиях, а также лабораторные опыты. Пожалуй, наиболее слабое место в изучении сообществ – практическая невозможность применить экспериментальные методы к столь сложным объектам. Именно поэтому наше понимание устройства сообществ в значительной мере основывается на тех данных, которые получают при изучении отдельных популяций составляющих сообщество видов.

Смена среды обитания.

Территория,

т.е. участок пространства, активно используемый животным и охраняемый им от вторжений других особей, играет важную роль в регуляции отношений между особями большинства изученных птиц и млекопитающих. У некоторых животных (например, славок или больших синиц) каждый самец господствует на территории с четко определенными границами и не допускает на нее конкурентов. В других случаях (например, у изученных К.Карпентером в Панаме обезьян ревунов) участок принадлежит группе особей, иногда довольно большой, которая охраняет его от вторжения других аналогичных групп или отдельных особей того же вида. Как полагают многие экологи, фактором, лимитирующим размеры популяций, чаще всего является именно доступность подходящей территории, а не непосредственно нехватка пищи. С позиций распространения вида инстинкт охраны территории очень важен, так как в конечном итоге позволяет животным более равномерно заселять определенное пространство и эффективнее его использовать, поддерживая оптимальную плотность популяции.

Зимняя спячка.

Зимняя и летняя спячки также имеют непосредственное отношение к экологии видов, так как члены одного сообщества могут демонстрировать совершенно разные способы переживания неблагоприятных периодов года. Спячкой называют особое физиологическое состояние организма, при котором многие обычные его функции выключаются или крайне замедляются, что позволяет животному долгое время находиться в состоянии полного покоя. Попытка точно определить понятие зимней спячки обычно приводит к чрезвычайно громоздкой и неудобной формулировке, потому что на самом деле есть множество способов, с помощью которых животные могут пережить трудный зимний период. Например, едва ли можно говорить о настоящей зимней спячке медведей, поскольку температура тела у них в этот период практически не снижается. Состояние полного оцепенения у американского лесного сурка, зимний сон медведя, сезонная смена меха и изменения в поведении зайцев – все это примеры, иллюстрирующие разные способы решения одной и той же проблемы, а именно приспособления к сезонным циклам. Как еще один такой способ можно рассматривать сезонную миграцию животных в районы с более благоприятным климатом.

Исследованием механизмов зимней спячки занимаются главным образом физиологи, поскольку это требует лабораторных исследований находящегося в спячке животного, а также прямых экспериментов по выявлению факторов, определяющих начало и окончание зимнего покоя. Наши представления об этих механизмах далеко не полны – возможно, по той причине, что сама проблема находится на периферии физиологии и экологии и изучается недостаточно. Существуют различные теории, объясняющие механизмы наступления спячки, ее протекания и выхода из спячки, причем не исключено, что факторы, контролирующие эти процессы, у разных видов – разные. Наиболее важную роль играют изменения температуры, условий питания, обеспеченности животного жировыми запасами, а также длина светового дня. Если теплокровные животные могут впадать или не впадать в спячку, то холоднокровные, например насекомые в условиях умеренных широт, неизбежно должны находиться в состоянии покоя зимой, так как нормальные метаболические процессы просто не могут протекать при столь низких температурах.

Большинство видов насекомых переживают зиму на стадии яиц. Впрочем, и у многих других животных яйцо является именно той стадией жизненного цикла, которая наилучшим образом приспособлена к задержке развития. То же самое можно сказать о семенах и спорах растений. В определенном смысле растения напоминают холоднокровных животных: из-за низких температур нормальный метаболизм этих организмов зимой невозможен. Кроме того, растения очень чувствительны к потерям влаги в процессе транспирации, а зима оказывается периодом засухи, поскольку вода в жидком состоянии в это время года в умеренных широтах обычно недоступна. В ходе эволюции многолетние растения адаптировались к смене сезонов, сбрасывая на зиму листья и образуя хорошо защищенные почки, находящиеся в состоянии покоя. Любопытно, что сохранение растений в умеренном климате зимой, а в тропиках в сухой и жаркий сезон обеспечивается в сущности одними и теми же механизмами.

Так называемая диапауза (временная остановка развития), наблюдаемая у насекомых и других беспозвоночных иногда без видимой связи с изменениями факторов внешней среды, давно служит предметом исследований экологов и физиологов. Как частный случай диапаузы можно рассматривать и эстивацию (летнюю спячку), служащую для переживания жары и засухи. Эстивация очень распространена среди насекомых, особенно у обитающих в тропиках. Подобно зимней диапаузе, летняя чаще всего наблюдается на стадии яиц, хотя в некоторых случаях к этому состоянию адаптированы личинки и даже взрослые особи.

Распространение.

Изучение географического распространения животных и растений тоже входит в сферу интересов экологии. Традиционная зоогеография отличается от экологии тем, что опирается прежде всего на данные геологической истории Земли и уделяет особое внимание распределению крупных таксономических групп по основным биогеографическим регионам. В ряде случаев такой подход совершенно необходим. Так, не зная истории континентов, невозможно понять, почему в настоящее время сумчатые млекопитающие встречаются только в Австралии и Америке. Однако современные границы распространения видов зависят почти исключительно от экологических факторов. Чтобы установить причины того или иного распространения отдельных видов или целых сообществ, необходимо выявить основные лимитирующие факторы. Например, северная граница встречаемости какого-либо вида насекомых в Северном полушарии нередко определяется тем, есть ли у данного вида механизм переживания продолжительной холодной зимы. Насекомые, не способные впадать в диапаузу на зимний период, вынуждены обитать только в тех областях, где климат позволяет сохранять активность в течение всего года. Географическое распространение растений определяется главным образом основными климатическими зонами и характером почв.

ДИНАМИКА ПОПУЛЯЦИЙ

Часто используемое в экологической литературе выражение «природное равновесие» означает состояние сбалансированности (динамического равновесия), характерное для большинства популяций в сообществе; было бы совершенно неправильно понимать в этом случае равновесие как статическое состояние. Изучение колебаний численности животных – важнейшая область экологии, оказывающая влияние на такие казалось бы далекие сферы науки и деятельности, как генетика, сельское хозяйство и медицина.

Сезонные и циклические (охватывающие, как правило, несколько лет) колебания численности уже давно интересовали натуралистов, которые пытались установить корреляции между наблюдаемыми популяционными процессами и различными климатическими факторами. В практическом отношении данная проблема очень важна: от ее решения зависят прогнозы массового размножения вредных насекомых или вспышек эпидемий. Совершенно независимо специалисты, изучающие механизмы естественного отбора, стали интересоваться математическим описанием распространения в популяции новых генетических вариантов организмов. Чтобы провести соответствующие расчеты, необходимо было иметь данные о действительной плотности популяций и о том, насколько быстро она изменяется. Скорость, с которой идет распространение нового генетического варианта, очевидно, будет разной в зависимости от того, возрастает, сокращается или остается стабильной численность популяции в данный период. Генетики обнаружили, что распространение генов в популяции может носить характер правильных циклических колебаний. В целом изучение динамики численности животных чрезвычайно важно для решения самых разных биологических проблем. Динамика популяций растений изучена в меньшей степени, может быть, в связи с относительной стабильностью их распространения.

Биотический потенциал.

При изучении динамики популяций широко используется такое важное понятие, как «биотический потенциал», т.е. характерная для данного вида скорость размножения (на величину которой влияют соотношение полов, количество потомков на одну самку, а также число поколений в единицу времени). Биотический потенциал многих организмов, прежде всего наиболее мелких, огромен, и если бы ничто не сдерживало рост их популяций, то они чрезвычайно быстро заселили бы собой всю Землю. Численность любой существующей популяции может быть представлена как отношение биотического потенциала к сопротивлению среды, т.е. к сумме всех факторов, тормозящих рост численности данного вида. Поскольку реальные популяции растений и животных более или менее стабильны во времени, сопротивление среды по отношению к видам с высоким биотическим потенциалом должно быть достаточно сильным.

Давление популяции.

Биотический потенциал может быть охарактеризован также как своего рода «популяционное давление», противостоящее постоянному воздействию различных неблагоприятных факторов внешней среды. Если на какое-то время улучшаются погодные условия, ослабевает пресс основного хищника или происходят другие непредсказуемые изменения, способствующие развитию данной популяции, она демонстрирует стремительный рост (проявлениями которого служат нашествия саранчи или мышей, а иногда и снижение цен на мех какого-нибудь ставшего распространенным пушного зверя).

Популяционные циклы.

Численность мелких животных с малой продолжительностью жизни подвержена регулярным сезонным изменениям. Один вид может быть массовым весной, другой в начале лета, а третий еще позже, и таким образом в одном местообитании происходит сезонная сукцессия доминирующих форм. Подобные смены видов особенно характерны для планктонных сообществ, причем не только в морях, но и в озерах. Кроме того, численность вида может сильно колебаться от года к году. У крупных млекопитающих циклические изменения численности охватывают более продолжительный период, и для их оценки исследователи нередко используют различные косвенные данные, включая статистику заготовки пушнины. Например, у леммингов и песцов наблюдаются четырехлетние циклы, причем они совпадают по обе стороны Атлантики. Подобные колебания численности, возможно, связаны с климатическими циклами. Определенную роль играет и то обстоятельство, что при большой плотности популяции легче возникают эпидемические заболевания, в результате которых численность снижается до минимума; в дальнейшем она начинает вновь постепенно увеличиваться, и цикл повторяется.

Изменения численности популяций происходят и на протяжении геологических периодов времени по мере того, как одни виды постепенно уступают место другим. Непосредственно наблюдать такие процессы невозможно из-за их громадной временной протяженности, но что-то подобное можно увидеть в тех случаях, когда из-за человеческой деятельности, сравнимой по эффекту с геологическими явлениями, стремительно исчезают одни виды или интродуцируются новые виды в те области, где их раньше не было. Именно так обстояло дело с кроликами, завезенными в Австралию, европейскими крысами и мышами, завезенными в Америку, а также со многими вредителями растений, распространившимися в разных частях света.

Палеоэкология.

Некоторые ископаемые формы встречаются настолько часто, что могут быть использованы для реконструкции условий среды и структуры сообществ в прошлые геологические эпохи. Особую ценность для такой реконструкции представляют те случаи, когда отложения целиком образованы остатками организмов или содержат четко маркированные (например, пыльцой растений или отпечатками их листьев) слои. Исследования подобного рода, проводимые в первую очередь ботаниками, входят в задачу палеоэкологии.

ПРИКЛАДНЫЕ АСПЕКТЫ

Изучение с экологической точки зрения заболеваний человека, животных или растений составляет основной предмет эпидемиологии. Этой наукой разработаны системы мер, ограничивающих распространение таких болезней, как малярия, тиф, чума, желтая лихорадка и сонная болезнь. Подобные меры обычно включают борьбу с насекомыми–переносчиками заболеваний. Как и в случае с сельскохозяйственными вредителями, эта борьба должна основываться на хорошем знании экологии соответствующих организмов.