Место экологии в системе биологических наук, связь её с другими науками

 

 

1. Место  экологии в системе биологических  наук, связь её с другими

науками.

Экология – один из сравнительно молодых и бурно развивающихся разделов биологии – изучает взаимоотношения организмов между собой и со средой обитания. Взаимодействие организмов со средой рассматривает каждая биологическая наука. Экология затрагивает лишь ту его сторону, которая обусловливает развитие, размножение и выживание особей, структуру и динамику популяций, и сообществ.

На определённом этапе развития наших представлений о природе произошло идейное сближение экологии с другими биологическими, да и не только биологическими, науками. Особенно тесные связи установились между экологией и физиологией. В результате выделилось и успешно развивается новое направление – экологическая физиология.

Произошло сближение экологии и морфологии. Экология связана с систематикой. Существует также взаимосвязь современной экологии с эволюционным учением и генетикой. На базе экологии развиваются биогеография, молодая наука этология (наука о поведении животных), палеоэкология и т.д.

Выясняя характер влияния физических факторов среды на организмы и ответные реакции последних, экология не обходится без таких небиологических наук, как климатология, метеорология, ландшафтоведение (физическая география). Геоморфология и почвоведение также сблизились с экологией, поскольку многие процессы образования и разрушения почв происходят под влиянием деятельности сообществ животных и растений.

Экология как общая биологическая наука также может быть расчленена на составные части: на экологию животных, экологию растений, экологию насекомых, экологию лесных пород. Экология – вполне самостоятельный раздел биологии, имеющий свои содержание, предмет, задачи и методы исследования.

Литература (обязательная):

 

          Литература:

1. Биологический энциклопедический словарь, М.: Большая Российская Энциклопедия, 1986
2. Бродский А.К. Краткий курс общей экологии. СПб.: ДЕАН, 1999
3. Новиков Г.А. Очерки истории экологии животных. М.: Наука, 1980
4. Одум Ю. Основы экологии. М.: Мир, 1975
5. Чернова Н.М., Былова А.М. Экология. М.: Просвещение, 1988.

 

2. Краткая  история экологии с древнейших  времён.

Слово « экология» образовано то греческого «oikos», что означает дом (жилище, местообитание, убежище),  и «logos» - наука. В буквальном смысле экология – это наука об организмах « у себя дома». Наука, в которой особое внимание уделяется «совокупности или характеру связей между организмами и окружающей средой». В настоящее время исследователи считают, что экология – это наука, изучающая отношения живых организмов между собой и окружающей средой, или наука, изучающая условия существования живых организмов, взаимосвязи между средой, в которой они обитают.

Экология приобрела практический интерес еще на заре развития человечества. В примитивном обществе каждый индивидум для того, чтобы выжить, должен иметь определенные знания об окружающей его среде, о силах природы, растениях и животных. Как и другие области знания, экология развивалась непрерывно, но равномерно на протяжении всей истории человечества. Экологические представления возникли непосредственно в связи с практическими запросами человечества. Множество интересных сведений об экологическом мышлении того времени оставили нам древние египетские, индийские, тибетские и античные источники.

В средние века интерес к изучению природы ослабевает, заменяясь господством схоластики и богословием. Связь строения организмов с условиями среды толковались как воплощение воли бога.

Постепенно человечество начало открывать для себя все новые перспективы в освоении природы. Нужно было разобраться во всем многообразии флоры и фауны, оценить возможное хозяйственное значение открытых учеными экзотических видов.

Первые систематики – А. Цезальпин (1519 – 1603), Д. Рей (1623 – 1705), Ж. Турнефор (1656 – 1708)  утверждали, что существует зависимость растений от условий и мест их произрастания и возделывания. Сведения о поведении, повадках, образе жизни животных, сопровождавшие описания их строения, называли «историей» жизни животных. Известный английский химик Р.Бойль (1627 – 1691) является первым ученым, осуществившим экологический эксперимент. Он опубликовал результаты сравнительного изучения влияния низкого атмосферного давления  на различных животных.

В 1749 году шведский натуралист Карл Линней опубликовал диссертацию «Экономия природы». Заслуга Линнея прежде всего в том, что он впервые последовательно применил бинарную (двойную) номенклатуру, т.е. обозначил для каждого вида растений, животных и микроорганизмов двойное латинское название: первое означало название рода, второе – видовую принадлежность. Большое влияние на формирование экологических взглядов имел капитальный труд Жана Батиста Ламарка         «Философия зоологии» (1809г.),    в котором он затронул проблему воздействия внешних условий на « действия и привычки» животных.

По мере развития зоологии и ботаники происходило накопление фактов экологического содержания, свидетельствующего, что к концу18 века  у естествоиспытателей начали складываться элементы особого, прогрессивного подхода к изучению явлений  природы, об изменениях организмов в зависимости от окружающих условий и обусловленном их влиянием на многообразие форм.

Второй этап развития науки связан с крупномасштабными ботанико-географическими исследованиями в природе. Появление в начале 19-го столетия биогеографии способствовало дальнейшему развитию экологического мышления.

Таким образом, ученые 19 века анализировали закономерности организмов и среды, взаимоотношения между организмами, явления приспособляемости и приспособленности. Однако разрешение этих проблем, дальнейшее развитие науки экологии произошло на базе эволюционного учения Ч. Дарвина (1809-1882). Он по праву является одним из пионеров экологии. В книге «Происхождение видов» (1859) им показано, что « борьба за существование» в природе приводит к естественному отбору и является движущим фактором эволюции. Победа эволюционного учения в биологии открыла, таким образом,  третий этап в истории экологии, для которого характерно дальнейшее увеличение числа и глубины работ по экологическим проблемам. В этот период завершилось отделение экологии от других наук.

Кто именно ввел сам термин «экология» в научный обиход – точно не известно. Пальма первенства отдается немецкому биологу Эрнсту Геккелю. В 1866 году молодой профессор в своем капитальном труде «Всеобщая морфология организмов», классифицируя разделы биологии, впервые употребил термин «экология».

Современный этап развития экологической науки характеризуется признанием того, что проблемы окружающей среды затрагивают все страны мира. Определились приоритетные проблемы глобального характера, такие как изменения, в озоновом слое атмосферы, повышенное накопление углекислого газа, загрязнение океана, которые не имеет политических границ и решение, которых возможно только при объединении усилий ученых многих стран.

Последний этап наиболее органичен и естественен для человека, поскольку он замыкает эволюционный цикл и восстанавливает природную роль и значение человека, а именно его органическую неразрывную связь с биосферой.

          Литература:

6. Биологический энциклопедический словарь, М.: Большая Российская Энциклопедия, 1986
7. Бродский А.К. Краткий курс общей экологии. СПб.: ДЕАН, 1999
8. Новиков Г.А. Очерки истории экологии животных. М.: Наука, 1980
9. Одум Ю. Основы экологии. М.: Мир, 1975
10. Чернова Н.М., Былова А.М. Экология. М.: Просвещение, 1988.

 

 

 

 

 

РАЗДЕЛ 2. ОСНОВЫ ЭКОЛОГИИ.

 

Тема 1. Аутэкология. Организм и среда.

1. Понятие «экологический  фактор». Примеры классификаций  экологических факторов. Свет как экологический фактор. Морфологические, физиологические и поведененческие адаптации организмов к действию солнечных лучей с разной длиной волны.

Экологический фактор - любое условие среды, на которое живое реагирует приспособительными реакциями, это любой элемент среды, оказывающий прямое или косвенное влияние на живые организмы хотя бы на протяжении одной из фаз их развития. По своей природе экологические факторы делят, по крайней мере, на три группы: - абиотические факторы - влияния неживой природы; - биотические факторы - влияния живой природы, - антропогенные факторы - влияния, вызванные разумной и неразумной деятельностью человека («антропос» - человек).

Человек видоизменяет живую и неживую природу, и берет на себя в известном смысле и геохимическую роль.

Абиотичесекие факторы: свет, температура, влажность и другие компоненты климата, состав воздуха, почвы и пр., т.е. элементы неживой природы.

Биотические факторы: живые тела, или организмы, всевозможные взаимодействия между ними.

Антропогенные факторы: вырубка леса, осушение болот, возведение плотины, выброс в атмосферу различных химических веществ и пр. (т.е. деятельность человека).

Разные экологические факторы действуют на организмы определенными путями. Соответственно организмы имеют морфологические, физиологические, поведенческие приспособления к ним.

Экологические факторы бывают разной интенсивности (в недостатке, в норме, или в избытке). Температура среды, например, бывает высокой, средней или низкой. Интенсивность фактора, при действии которого организм испытывает наиболее благоприятные воздействие на жизнедеятельность, называют оптимумом.

Отклонением от оптимума, как в сторону понижения, так и в сторону повышения интенсивности фактора вызывают угнетенное состояние организма (бывают верхние и нижние границы выносливости по каждому фактору).

Оптимум неодинаков для разных видов живых организмов (холодостойких и теплолюбивых, влагостойких и сухолюбивых, теневыносливых и светолюбивых и пр.). На организм одновременно действуют не один, а несколько факторов (их комплекс). При оптимальной температуре повышается выносливость к неблагоприятной влажности или недостатку пищи; обилие пищи увеличивает устойчивость к понижению температуры. Однако ни один из необходимых факторов не может быть заменен другим. Если какой-либо фактор выходит за пределы выносливости организма, то существование этого организма становится невозможным даже при других благоприятных условиях. Факторы, выходящие за пределы максимума или минимума выносливости, называются ограничивающими факторами.

Следует отметить, что в природе экологические факторы действуют комплексно. Важным есть также понятие лимитирующие факторы, то есть такие, уровень (доза) которых приближается к границе выносливости организма, концентрация которого низшая или высшая оптимальной. Это понятие затронуто законами минимума Либиха (1840 г) и толерантности Шелфорда (1913 г.). Наиболее часто лимитирующими факторами есть температура, свет, биогенные вещества, течения и давление в среде, пожары и т.п.

Действие экологических факторов всегда выражается в изменении жизнедеятельности организмов, а в конечном итоге, - приводит к изменению численности популяции. Это и позволяет сравнивать действие различных экологических факторов.

          Литература:

1. Биологической энциклопедический словарь, М.: Большая Российская энциклопедия, 1986.
2. Бродский А.К. Краткий курс общей экологии. СПб.: ДЕАН, 1999.
3. Горышина Т.И. Экология растений. М.: Высшая школа, 1979.
4. Дажо Р. Основы экологии. М.: Прогремм, 1975.
5. Наумов Н.П. Экология животных. М.: Высшая школа, 1963.
6. Чернова Н.М., Былова А.М. Экология. М.: Просвещение, 1988.

 

2. Представления  Дж. Гринелла, Ч. Элтона, Г. Хатчинсона  об экологической нише.

В 1961 г. один из номеров журнала «American Naturalist» открылся статьей с интригующим заголовком «Планктонный парадокс». Ее автор — известный американский эколог Дж. Э. Хатчинсон назвал парадоксальной ситуацию, складывающуюся в планктонных сообществах, поскольку она противоречит принципу конкурентного исключения. Согласно этому принципу, количество устойчиво сосуществующих видов не может превышать числа факторов, ограничивающих рост их популяций. Но в поверхностном слое водной толщи озер, где хватает тепла и света, нередко живут вместе десятки видов водорослей и цианобактерий, конкурирующих за крайне ограниченный набор ресурсов — свет и несколько элементов минерального питания. К тому же, поскольку вода в поверхностном слое интенсивно перемешивается, обитающие в нем организмы разных видов не могут разойтись в пространстве, заняв, например, разные глубины, как это нередко бывает в водной толще, если она стратифицирована и неподвижна.

Ниша экологическая - такое понятие, включающее в себя не только физическое пространство, занимаемое организмом, но и функциональную роль организма в сообществе (например, его трофическое положение) и его положение относительно градиентов внешних факторов - температуры, влажности, pH, почвы и других условий существования.

Ниша экологическая - совокупность всех факторов среды, в пределах которой возможно существование вида в природе. Понятие «экологическая ниша»  обычно применяют при исследовании взаимоотношений экологически близких видов, относящихся к одному трофическому уровню. Термин «экологическая ниша» предложен Дж. Гриннелом в 1917 году для характеристики пространственного распределения видов.

Понятие экологической ниши было введено для обозначения роли, которую тот или иной вид играет в сообществе. Под экологической нишей следует понимать образ жизни и, прежде всего способ питания организма. Экологическая ниша - абстрактное понятие, это совокупность всех факторов среды, в пределах которых возможно существование вида в природе. Она включает химические, физические и биотические факторы, необходимые организму для жизни, и определяется его морфологической приспособленностью, физиологическими реакциями и поведением.