Principalele direcții ale cercetării ecologice. Direcțiile moderne ale științei „Ecologie” și semnificația lor

Sarcini și direcții principale în ecologie. Concepte și termeni de bază.

Termenul de „ecologie” a fost introdus de naturalistul german E. Haeckel în 1866 și tradus literal din greacă înseamnă știința casei sau a gospodăriei (oykal - casă, locuință; logos - învățătură).

În consecință, ecologia se ocupă, în primul rând, de clarificarea și studiul relației organismelor cu mediul. Relațiile înseamnă atât influența mediului asupra organismelor, cât și influența organismelor asupra mediului.

În ultimele decenii, termenul de „ecologie” s-a schimbat semnificativ. A devenit mai orientat către om, datorită influenței sale excepționale asupra mediului și a problemelor de sănătate și supraviețuire care rezultă pentru omenire.

Ideile de ecologie au început să pătrundă în toate ramurile cunoașterii, umanizarea științelor naturale și tehnice este asociată cu ea, este introdusă activ în domeniile umanitare ale cunoașterii. Acestea. se formează o viziune ecologică asupra lumii, concepută pentru a pătrunde în toate științele, procesele tehnice și domeniile activității umane. De exemplu, în legătură cu domeniul dvs. de activitate, au apărut și sunt folosite concepte precum educația ecologică, ecologia culturii, ecologia conștiinței, ecologia relațiilor umane etc.. Psihologia ecologică este în proces de formare. .

În mai mult îngustÎntr-un sens, ecologia este împărțită în trei domenii principale:

1) biologic- luarea în considerare a relației dintre organizațiile individuale și factorii de mediu sau mediile de viață, precum și modelele ecologice ale existenței populațiilor, funcționarea ecosistemelor de diverse ordine și funcționarea biosferei.

2) geografice- geoecologie - studierea relației dintre natura neînsuflețită și mediu, precum și relația naturii cu societatea umană, datorită activității sale economice.

3) ecologie socială și ecologie umană- studierea legăturilor specifice dintre societate, natură, om și mediul său de viață (mediu).

obiect studiile de ecologie nu sunt obiecte, fenomene, procese specifice, ci relații.

Ecologie umană și ecologie socială.

Conform lui N. F. Reimers (1992), aproape simultan cu bioecologia de clasă, ecologia umană a apărut sub un alt nume. De-a lungul anilor, s-a format în două direcții - ecologia reală a omului ca organism și ecologia socială. Ecologia umană este mai veche și mai amplă ca conținut decât ecologia socială.

Potrivit lui N. F. Reimers, împărțirea disciplinelor „ecologie umană” și „ecologie socială” ar trebui realizată în funcție de calitățile dualiste ale persoanei însuși. Când vine vorba de individ, de organism – aceasta este „ecologia omului” (ca autecologie a individului); când se ia în considerare seriale sociale, este „ecologie socială”.

Concepte de bază, termeni de ecologie. Ecologie sistematică.

Ideile ecologice moderne se bazează pe o bază conceptuală largă împrumutată din biologie, geografie, economie, sociologie, filozofie și, de asemenea, a apărut în procesul de formare a ecologiei ca știință.

Conceptul de bază și unitatea taxonomică și funcțională de bază în ecologie este ecosistem(Tansley, 1935) este orice comunitate de ființe vii și habitatele lor, unite într-un singur întreg funcțional. Principalele proprietăți ale unui ecosistem sunt capacitatea de a efectua ciclul substanțelor, de a rezista influențelor externe și de a produce produse biologice.

Aproape de conceptul de „ecosistem” este conceptul "biocenoza"(Sukaciov). Se aplică de obicei numai sistemelor naturale terestre și include în mod necesar acoperirea cu vegetație (de exemplu, o parcelă de pădure, stepă, pajiști - comparați - un trunchi de copac putrezit, o băltoacă - ecosisteme).

Fiecare biocenoză este formată din multe specii, dar speciile sunt incluse în ea nu ca indivizi separati, ci ca populații. populatia- aceasta este o parte a unei specii (un ansamblu de indivizi dintr-o specie), care ocupă un spațiu relativ omogen și capabil de autoreglare și de menținere a unui anumit număr.

Ecologie sistematică.

Ecologia ca știință are în vedere sistemele ecologice ale căror legături și elemente sunt în strânsă interconexiune și interdependență, de exemplu. se bazeaza pe conceptul de sistem. În conformitate cu aceasta, întreaga lume materială și nematerială din jurul nostru este un sistem format dintr-un set fără sens de sisteme de o ordine diferită și legături care le leagă.

În general, există trei tipuri de sisteme:

1. închis, care nu fac schimb de materie sau energie cu vecinii lor.

2. închis, care schimbă cu energia vecină, dar nu materie (nava spațială).

3. deschis, care fac schimb de materie și energie cu vecinii lor. Aproape toate sistemele naturale (ecologice) sunt de tip deschis.

Existența sistemelor este de neconceput fără conexiuni, care sunt împărțite în direct și invers.

Drept ei numesc o astfel de conexiune în care un element (A) acţionează asupra altuia (B) fără răspuns. De exemplu, acțiunile Soarelui asupra pământului procesează. La verso elementul de conexiune B răspunde la acțiunile elementului A. Feedback-ul poate fi pozitiv și negativ.

La verso conexiunile elementul B răspunde la acțiunile elementului A. Ele joacă un rol semnificativ în procesele de mediu. Feedback-ul este atât pozitiv, cât și negativ.

Părere duce la întărirea procesului într-o singură direcție.

Activitatea umană în natură duce la întreruperea acestor legături, ceea ce duce la distrugerea ecosistemelor sau la trecerea lor într-o altă stare.

Ierarhia nivelurilor organizatorice.

Pentru a înțelege conținutul și organizarea ecologiei moderne, se poate porni de la conceptul de niveluri de organizare. În conformitate cu aceasta, nivelurile de organizare în acest caz a organizării celor vii: comunitate, populație, organism, organ, celulă și genă, formează o structură a vieții organizată ierarhic. Ecologia studiază în principal sistemele deasupra nivelului organismului, considerându-le în interacțiune cu natura neînsuflețită (mediul abiotic). De exemplu, o comunitate și natura neînsuflețită, în timp ce funcționează, formează împreună un sistem ecologic sau un ecosistem. Cel mai mare ecosistem pe care îl cunoaștem este biosfera sau ecosfera. Include toate organismele vii ale Pământului care sunt în interacțiune cu mediul fizic (neviu) al Pământului ca întreg.

Principiul apariției .

O consecință importantă a organizării ierarhice a sistemelor este aceea că, pe măsură ce componentele (elementele) sunt combinate în unități funcționale mai mari, aceste noi unități au proprietăți noi care sunt absente la nivelul anterior. Astfel de proprietăți universale ale sistemelor, inclusiv ecosistemele, sunt numite emergente . Aceste proprietăți emergente calitativ noi nu poate fi prezis pe baza proprietăţilor componentelor (elementelor) care alcătuiesc acest nivel sau unitate (sistem). Apariția poate fi exprimată și în termenii conceptului de proprietăți ireductibile, a cărui esență constă în faptul că proprietățile întregului nu pot fi reduse la suma proprietăților părților sale. În consecință, pentru a explica fenomenele care au loc la un anumit nivel, este practic imposibil să se utilizeze date obținute la un nivel anterior; trebuie studiat direct.

Subestimarea apariției poate duce la greșeli majore de calcul în intervenția umană în viața ecosistemelor sau la proiectarea și reconstrucția sistemelor pentru a îndeplini anumite obiective. Agrocenoza - capacitate scăzută de auto-reglare și stabilitate - să comparăm o pajiște, o pădure etc.

Procesele energetice în ecosisteme.

Procesele energetice din ecosistemele care sunt deschise și neechilibrate respectă prima și a doua lege a termodinamicii. Când energia este disipată, gradul de ordine în sistem este perturbat. Măsura disipării ireversibile a energiei este entropie , adică o măsură a tulburării unui sistem.

Organismele vii și ecosistemele care funcționează normal se caracterizează prin un grad înalt ordine și rezistă entropiei, menținând în același timp un anumit nivel de energie - să comparăm un organism viu și unul mort. Se numește opusul entropiei negentropie . Principala proprietate a ecosistemelor naturale care funcționează normal este capacitatea extrage negentropia din Mediul extern (energie solara) și, astfel, să-și mențină ordinea ridicată.

În mod tradițional, studiile de mediu sunt împărțite în două domenii - autecologie și sinecologie. Auecologia se concentrează pe relația dintre un organism sau o populație și mediul său, în timp ce sinecologia se ocupă de comunități și mediu. De exemplu, studiul unui singur exemplar de stejar sau al unei specii de stejar pedunculat (((neursch robier) sau genul stejarului (((neurc) va fi un studiu autecologic, iar un studiu al unei comunități de pădure de stejari va fi un studiu sinecologic.

Cercetătorii moderni identifică peste 100 de domenii în ecologie, care pot fi combinate în 5 ramuri ale ecologiei:

1. Ecologie globală - studiul posibilelor schimbări globale în biosferă sub influența diverșilor factori (impacte cosmice, procese în intestinele Pământului

2. Ecologia biologică - cuprinde: 1) autecologia (ecologia sistemelor biologice naturale - indivizi, specii); de-ecologie (ecologia populației); sinecologie (ecologia comunităților multispeciale, biocenoze), biogeocenologie (sisteme ecologice);

2) ecologia grupurilor sistematice de organisme - bacterii, ciuperci, plante, animale;

3) ecologie evolutivă.

3. Ecologia umană sau ecologia socială – explorează interacțiunea omului cu mediul.

4. Geoecologie - studiază relația dintre organisme și mediu, localizarea lor geografică. Include ecologia mediului (aer, terestre, sol, apă dulce, marine); ecologia zonelor naturale și climatice (tundra, taiga, stepe, deșerturi, munți, peisaje).

5. Ecologie aplicată – un complex de discipline care studiază relația dintre societatea umană și natură. Se disting următoarele secțiuni aplicate ale ecologiei:

Inginerie Ecologie;

Ecologia agricolă;

Urboecologie;

Bioresurse și ecologie comercială;

Ecologie medicală.

H. Abordări și metode ale ecologiei

În ecologia modernă, știința mediului, două abordări ale problemei relației dintre om și natură se ciocnesc: antropocentrică și biocentrică.

1. Abordare antropocentrică sau tehnologică - o persoană se află în centrul problemelor de mediu. Supraexploatarea resurselor naturale, poluarea apei și a aerului sunt considerate doar din punctul de vedere al impactului lor negativ asupra sănătății umane. Problemele de mediu care au apărut sunt prezentate doar ca o consecință a menajării necorespunzătoare.

Se crede că problemele pot fi eliminate prin reorganizare și modernizare tehnologică, că legile naturii nu pot și nu trebuie să interfereze cu progresul științific și tehnologic.

2. Abordare biocentrică sau ecocentrică - o persoană este doar una dintre formele de viață, iar ca specie biologică, în mare măsură rămâne sub controlul principalelor legi ale mediului și în relația sa cu natura este forțată și trebuie să accepte condițiile acesteia . Funcțiile de reglementare ale biosferei încălcate de om nu pot fi restaurate sau modificate tehnologic. Progresul uman este limitat de imperativul ecologic.

1. Ecosistem - studiul fluxului de energie și al circulației substanțelor între componentele biotice și abiotice ale ecosferei, relațiile funcționale (lanțurile trofice) ale organismelor vii între ele și cu mediul.

2. Studiul comunităților (sinecologie) - studiul plantelor, animalelor și microorganismelor care trăiesc în ecosisteme. Accentul principal este pus pe identificarea și descrierea speciilor și studiul factorilor care limitează distribuția acestora. Sinecologia studiază în detaliu succesiunile și comunitățile climax, ceea ce este important pentru utilizarea rațională a resurselor naturale.

4. Studiu de habitat - studiu al nișei ecologice a speciilor cu implicarea hidrologilor, solistilor, meteorologilor, oceanografilor etc.

5. Evolutiv și istoric - studiul schimbărilor din biosferă, ecosisteme individuale, comunități, populații, habitate de-a lungul timpului, ceea ce este important pentru prezicerea schimbărilor viitoare. Ecologia evoluționistă ia în considerare schimbările asociate cu dezvoltarea vieții pe Pământ, vă permite să înțelegeți tiparele care au funcționat în ecosferă înainte de apariția omului. Reconstituirea trecutului pe baza datelor paleontologice. Ecologia istorică se ocupă de schimbările asociate cu dezvoltarea civilizației umane și a tehnologiei, cu influența crescândă a acestora asupra naturii.

Mai multe despre subiectul 2. Direcții de ecologie:

1. Ce este ecologia? Subiectul ecologiei. Ecologia ca disciplină științifică
2. 1.3. Relația ecologiei cu alte științe biologice. Divizii de ecologie
3. 2.1. Programul prelegere 2.1. modulul 2 „Fundamentele ecologiei tradiționale”: Ecologie teoretică. gires
4. STAREA ACTUALĂ A ECOLOGIEI CA O ȘTIINȚĂ SOCIALĂ ȘI NATURALĂ CUPRINȚĂ DESPRE RELAȚIILE ORGANISMELOR. CONȚINUT, SUBIECTUL, OBIECTUL ȘI SARCINILE ECOLOGIEI.
5. ECOLOGIA ȘI ISTORIA DEZVOLTĂRII SA. LOCUL ECOLOGIEI ÎN SISTEMUL DE ŞTIINŢELE NATURII ŞI SOCIALE. METODE DE CERCETARE ECOLOGICĂ.
6. N. M. CHERNOVA. Prelegeri despre Ecologie Generală. Materiale de referință pentru cursul „Ecologie și dezvoltare durabilă de la Moscova”. - M., 2009
7. Universitatea Tehnică de Stat din Orientul Îndepărtat (FEPI numită după V.V. Kuibyshev. LUCRĂ DE CONTROL / Ecologia populației, ecologie comunitară (sinecologie), 2008

Ecologia ca bază științifică pentru conservarea naturii și parte integrantă a disciplinelor tehnologice.

Sarcini, metode ale ecologiei ca știință

Ecologia (din greaca oikos - casa, locuinta, logos - cunoastere, invatatura) este o stiinta care studiaza conditiile de existenta a organismelor vii si relatia dintre organisme si mediul in care traiesc. Termenul de „ecologie” a fost propus de biologul german Ernest Haeckel în 1866. Sub ecologie, el a înțeles suma cunoștințelor legate de natură.

Partea principală a ecologiei, fundamentul ei este ecologia generală, care studiază modelele generale ale relațiilor dintre orice organisme vii și mediu. Subiectul de studiu al ecologiei generale îl constituie obiectele nivelurilor de organizare organismic, populație-specie, biocenotic și biosferic în interacțiunea lor cu mediul. În acest sens, se disting următoarele secțiuni principale ale ecologiei:

♦ ecologia organismelor (autecologie), care studiază relațiile individuale ale unui individ sau grupurilor de indivizi din aceeași specie cu mediul;

♦ Ecologia populației (demecologia), a cărei sarcină este studierea structurii și dinamicii populațiilor anumitor specii (mecanisme de reglare a numărului de organisme, densitate optimă, rate admisibile de recoltare etc.);

♦ ecologia comunitară, sau biocenologia (sinecologia), care studiază relația populațiilor, comunităților și ecosistemelor cu mediul, structura și mecanismele de funcționare a biogeocenozelor.

În plus, ecologia este clasificată în funcție de obiecte și medii specifice de studiu. De exemplu, ei disting ecologia plantelor, animalelor, ecologia microorganismelor.

În ultimii ani, s-a format o nouă direcție - siguranța mediului - aceasta este starea de protecție a mediului natural și interesele vitale ale unei persoane din posibile impact negativ activități economice și de altă natură, urgențe naturale și provocate de om, consecințele acestora (Legea „Cu privire la protecția mediului”).

Ecologia, ca știință, se bazează pe diverse ramuri ale biologiei (fiziologie, genetică, biofizică, zoologie, botanică etc.) și este asociată cu alte științe (de exemplu, fizică, chimie, geografie, psihologie, pedagogie, drept). Pe baza indicațiilor de mai sus, rezultă că sarcinile ecologiei sunt diverse:

1. Studiul influenței mediului asupra structurii, vieții și comportamentului organismelor.

2. Studiul regularităților organizării vieții, inclusiv în legătură cu impactului antropic la sistemele naturale.

3. Studiul mecanismelor ecologice de adaptare la mediu.

4. Studiul proceselor care au loc în biosferă pentru a menține stabilitatea acesteia.

5. Crearea unei baze științifice pentru exploatarea rațională a resurselor naturale, prognozarea schimbărilor naturii sub influența activităților umane și managementul proceselor care au loc în biosferă

Direcții clasice și noi ale ecologiei.

Structura ecologiei moderne include:

– ecologie generală (clasică), care studiază interacțiunile sistemelor biologice cu mediul;

– geoecologie (ecologia peisajului), explorarea ecosistemelor (geoecosisteme) niveluri înalte, până la biosferic inclusiv; interesele geoecologiei sunt concentrate pe analiza structurii și funcționării peisajelor (complexe naturale de rang geografic), a relației dintre componentele lor constitutive biotice și inerte (abiotice, neînsuflețite), impactul societății asupra componentelor naturale;

- ecologia globală, care studiază legile generale ale funcționării biosferei ca sistem ecologic global;

- ecologia socială, care consideră relația în sistem „societate – natură”;

– ecologie aplicată, studierea mecanismelor impactului uman asupra biosferei, modalități de prevenire a impacturilor negative și a consecințelor acestuia, elaborarea principiilor de utilizare rațională a resurselor naturale. Se bazează pe legi, reguli și principii ale ecologiei și managementului naturii.

Una dintre direcțiile ecologiei moderne este ecologia economică asociată cu utilizarea resurselor naturale. Ecologia inginerească se dezvoltă cu succes, rezolvând problemele eliminării consecințelor negative ale intervenției umane în comunitățile naturale.

Ecologia clasică studiază sistemele biologice, adică studiază lumea organică la nivel de indivizi, populaţii, specii, comunităţi. În acest sens, există:

- autecologia (ecologia indivizilor) - (din grecescul autos - însăși) - stabilește limitele existenței unui individ (organism) în mediu, studiază reacțiile organismelor la efectele factorilor de mediu. Autecologia consideră un organism viu separat ca un sistem viu - o plantă, un animal sau un microorganism.

- demoecologia (ecologia populatiilor) - (din greaca demos - oameni) - studiaza grupuri naturale de indivizi din aceeasi specie - populatii, conditiile de formare a acestora, relatii intrapopulatii, dinamica populatiei;

- eidecologia (ecologia speciilor) - (din greacă. eidos - imagine, aspect) - studiază specia ca un anumit nivel de organizare a naturii vii. Nu s-au făcut suficiente progrese în această direcție. cercetare științifică;

– sinecologia (ecologia comunităților) – (din greacă sin – împreună) – studiază asocierile populațiilor diferitelor specii de plante, animale și microorganisme, interacțiunea acestora cu mediul. Termenul a fost introdus de K. Schroeter în 1902.

Subiect: Subiect, sarcini și probleme ale ecologiei ca știință (2 ore)

Cunoașteți: Schimbarea relației dintre om și natură cu dezvoltarea activității economice; probleme moderne de mediu; Bury Commoner's laws; metode de cercetare ecologică.

Să fii capabil: să determine locul unei persoane, cum organism biologicîn fauna sălbatică, pentru a evalua consecințele intervenției umane nerezonabile în echilibrul existent în natură.

1 Conceptul de ecologie

2 Componentele principale ale ecologiei

3 Subiectul ecologiei

4 Metode de bază ale ecologiei

D\z: 1 Hwang T.A., Hwang P.A. Seria „Fundamentele ecologiei” „Învățămîntul secundar profesional” - Rostov n\D: „Phoenix”, 2003-256 p., p. 5-8 citiți

2 Kriksunov E. A., Pasechnik E, A, „Ecologie” clasele 10-11: Un manual pentru instituțiile de învățământ - o nouă ediție - M. „Drofa”, 2000-256s. , pp. 3-15, citiți

1. Termenul „ecologie”, din grecescul eikos - casă, recipient, logos-știință, adică literalmente „știința casei”

Ecologia este o știință care studiază modelele de relații dintre organisme și habitatul lor, legile de dezvoltare ale existenței biogeocenozelor ca complexe de componente vii și nevii care interacționează în diferite părți ale biosferei.

Ecologia este strâns legată de alte discipline biologice: - zoologia

Botanică

Zoogeografie

Etologie

(comportamentul animalului)

2. Principalele componente ale ecologiei:

1 factori naturali

2 populație

3 ecologia populației - studiul vieții populațiilor individuale, determinând cauzele modificărilor acestora.

4 biocenoza (comunitatea) - formatiune biologica durabila, deoarece are capacitatea de a-și menține proprietățile naturale și compoziția speciilor sub influențe externe cauzate de schimbările obișnuite ale factorilor climatici și alți factori.

5 ecologie comunitară

6 biotop - spațiu natural viu ocupat de o comunitate

7 ecosistem - un biotop împreună cu o comunitate în care interacțiunile stabile între elementele naturii vii și cele nevii se mențin pentru o perioadă lungă de timp. Granițele dintre ecosisteme sunt estompate. Acesta este un obiect independent - are tot ceea ce este necesar pentru existența sa.

8 Biosfera - totalitatea tuturor ecosistemelor Pământului. Este un proces foarte complex. Toate organismele vii sunt strâns interconectate între ele și cu mediul lor, constând din elemente natura neînsuflețită.

9 Ecologie globală - studiul biosferei.

10 Ecologie umană - pune o persoană în centrul atenției.

S-a dovedit că utilizarea resurselor naturale de către o persoană cu ignoranță completă a legilor naturii duce adesea la consecințe grave, ireparabile. Oamenii de știință afirmă că majoritatea corpurilor de apă ale țării sunt sub amenințarea poluării. Atmosferă poluată și condițiile de viață perturbate în majoritatea orașelor mari și în împrejurimi

Deja acum, în unele regiuni ale țării, locuitorii sunt preocupați nu atât de protecția naturii, cât de restaurare. conditii normale viaţă.

Prin urmare, fiecare persoană de pe planetă ar trebui să cunoască elementele de bază ale ecologiei ca știință despre casa noastră comună - Pământul. Cunoașterea elementelor de bază ale ecologiei vă va ajuta să vă construiți viața în mod rezonabil atât pentru societate, cât și pentru individ.

3. Subiectele studiului ecologiei:

1 Fiziologia unui organism individual in vivo

2 Comportamentul organismelor individuale

3 Fertilitatea

4 Mortalitatea

5 Migrații

6 Relații interne

7 Relații între specii

8 Fluxul de energie

9 Ciclul materiei

4. Metode de bază ale ecologiei

1 Observații de teren

2 Experimente în condiții naturale

3 Modelarea proceselor și situațiilor care apar în populații și biocenoze folosind tehnologia computerizată.

4 Modelare matematică

5 Cuantificarea fenomenelor studiate și prezise, ​​care face posibilă prognoza științifică.

ÎNTREBĂRI DE CONTROL:

Pentru a controla cunoștințele de bază despre subiectul nr. 1 și autotestarea:

1 Ce studiază ecologia?

2 Ecologie. De ce acest cuvânt, cunoscut până de curând doar de biologi, a devenit acum universal cunoscut?

3. Care este rolul ecologiei în prezent?

4. De ce este necesar să studiezi ecologia?

5. Cum sunt oamenii și mediul în relație?

6. Cum s-a schimbat relația dintre om și natură odată cu dezvoltarea civilizației umane?

7. Când a apărut ecologia ca știință. Cu ce ​​este legat?

8. De ce este ecologia atât de importantă acum?

9 Cine a inventat termenul „noosferă”, ce înseamnă acesta?

10. Ce direcții științifice în ecologie cunoașteți?

11. Care este relația dintre ecologie și conservarea naturii?

LISTA SARCINILOR PENTRU MUNCĂ INDEPENDENTĂ A ELEVILOR, DUPĂ STUDIAREA TEMA №1.

1. Dați exemple de impact pozitiv și negativ al activităților umane asupra mediului natural din regiunea noastră.

2. Pe baza materialelor de la cursul de istorie și biologie, pregătiți o poveste despre relația dintre omul primitiv și natură.

CONCEPTE DE MEDIU:

(amintește-ți și poți să le explici)

Ecologie

Biosferă

Habitat

Ecologie comunitară

Ecosistem

populatia

Biocenoza

Noosfera

Ecologie geografică

Ecologia populației

ecologie industrială

Ecologie chimică

Ecologia plantelor, animalelor, oamenilor.

„FUNDAMENTELE ECOLOGIEI”

TEMA „MEDIUL CA CONCEPTUL DE MEDIU. FACTORI DE MEDIU. CONFORMITATE ÎNTRE ORGANISME ȘI HABITATUL LOR”. (2 ore)

Cunoștințe: Termenii „factori de mediu”, „condiții de existență”. Legile acțiunii optime și limitate a factorilor de mediu, ambiguitatea factorilor și efectul lor reciproc asupra organismului, principalele prevederi ale teoriei evoluției paralele și convergente a lui Ch. Darwin.

Abilități: Determinați efectul optim și limitat al factorilor Freda, dați exemple de adaptare a organismelor la diferite condiții de viață, distingeți între diversele forme de viață ale plantelor și animalelor.

1 miercuri ca conceptul de mediu

2 factori de mediu

3 conditii de mediu

Teme pentru acasă:

1 Kriksunov E.A., Pasechnik V.V., Ecologie clasele 10-11, Manual pentru instituții de învățământ general-ediția a IV-a-M. Pagină 18-12, citiți.

2. Khvan T.A., Khvan P.A., Fundamentele ecologiei, seria „Învățămîntul profesional secundar”, - Rostov N/D: „Phoenix”, 2003.-256s.: pp. 8-12, citește.

1 Suprafața Pământului este pământul său, apa și tot ceea ce îl înconjoară, acesta este spațiul aerian locuit de organisme vii biosfera (sau zona de viață)

Biosfera în sine este un produs natural al evoluției Pământului. Materia vie joacă un rol important în formarea planetei noastre. VM a ajuns la aceste concluzii. Vernadsky, după ce a studiat compoziția chimică și evoluția chimică Scoarta terestra. El a demonstrat că ele nu pot fi combinate doar din motive geologice, fără a ține cont de rolul materiei vii în migrația geochimică a atomilor. Biosfera poate fi considerată ca o mașină formată din milioane de părțile constitutive(carbon, azot, minerale, soluții, apă). Toate procesele din biosferă depind de factorul decisiv - energia (radiația solară), care oferă caracteristicile climatice și compoziția, distribuția organismelor vii. Organismele vii nu depind doar de energia radiantă a soarelui, ci acționează ca un acumulator (acumulator) uriaș și un transformator (convertor) unic al acestei energii.

Biosfera este caracterizată de o mare diversitate conditii naturale, în funcție de latitudine și relief, de schimbările climatice sezoniere. Dar principala sursă a diversității biosferei este activitatea organismelor vii înseși.

Între organisme și natura lor neînsuflețită din jur există un schimb continuu de substanțe.

Oamenii de știință cred că peste 2 milioane de organisme vii și miliarde de indivizi sunt reprezentați în biosferă, distribuite în spațiu într-un anumit fel. Activitatea organismelor vii creează o varietate uimitoare a naturii în jurul nostru, care servește drept garanție a conservării vieții pe Pământ.

În cadrul biosferei se pot distinge 4 habitate principale - mediul acvatic, pământ-aer, solul și mediul format din organismele vii înseși.

Habitat - un set de factori și elemente care afectează corpul în habitatul său.

2 Factori de mediu- orice factori externi care au un impact direct sau indirect asupra numărului și distribuției geografice a animalelor și plantelor.

Factorii de mediu sunt foarte diversi, atât în ​​natură, cât și în impactul lor asupra organismelor vii.

1 abiotic

2 biotice

3 antropic

Abiotici - factori de natură neînsuflețită, în primul rând climatici (lumina solară, temperatură, umiditatea aerului) și locali (relief, proprietăți ale solului, salinitate, curent, vânt etc.). Acești factori pot afecta organismul în 2 moduri

1. direct (direct) - lumină, căldură, apă.

2. indirect (determină acţiunea factorilor direcţi) - relief.

Biotic - tot felul de forme de influență a organismelor vii unele asupra altora (polenizare de către insecte a plantelor, mâncarea unor organisme de către altele, competiție între ele pentru hrană, spațiu)

Tipuri de factori biotici:

2 indirect

Antropic - acei factori ai activității umane pe mediu inconjurator, modifică condițiile de viață ale organismelor vii sau afectează direct anumite specii de plante și animale (poluare)

Activitatea umană are 2 tipuri de influență asupra naturii:

1 direct (consum, reproducere și așezare de către om, atât a speciilor individuale, cât și crearea de biocenoze întregi).

2 indirecte (schimbarea habitatului organismelor: clima, regimul fluviului, starea terenului etc.)

Orice individ, populație, comunitate este afectată de mulți factori, dar doar unii dintre ei sunt vitali. Astfel de factori se numesc limitatori sau limitatori. Absența acestor factori sau concentrarea lor deasupra sau sub nivelul critic face imposibil ca indivizii acestei specii să stăpânească mediul.

În consecință, pentru fiecare specii exista:

1 factor optim (valoarea cea mai favorabilă dezvoltării și existenței)

2 limite de anduranță

CLASIFICAREA SPECIILOR ÎN RELATIE CU MODIFICĂRILE FACTORILOR DE MEDIU

1 larg adaptat - specie care se confruntă cu o abatere semnificativă de la valoarea optimă (euritopică)

2 adaptate restrâns (stenotopice) - specii care experimentează doar o ușoară abatere de la norma optimă.

Capacitatea speciilor de a stăpâni diverse habitate este caracterizată de valoarea valenței ecologice.

3 CONDIȚII ECOLOGICE - factori de mediu abiotici care se modifică în timp și spațiu, la care organismele reacţionează diferit, în funcție de puterea lor.

Condițiile de mediu impun anumite restricții asupra organismelor.

Cei mai importanți factori care determină condițiile de existență a organismelor includ:

1 temperatura

2 umiditate

5 presiunea atmosferică

6 altitudine

TEMPERATURA:

Orice organism poate trăi doar într-un anumit interval de temperatură. Pe măsură ce temperatura se apropie de limitele intervalului, ritmul proceselor studiate încetinește și apoi se opresc complet - organismul moare.

Limitele rezistenței termice în diferite organisme sunt diferite. Există organisme care pot suporta fluctuații de temperatură pe o gamă largă (tigrul tolerează la fel de bine frigul siberian, curentul și căldura regiunilor tropicale din India).

Există însă specii care pot trăi în condiții de temperatură mai mult sau mai puțin înguste (plante de orhidee tropicale).

În mediul sol-aer și chiar în multe zone mediu acvatic temperatura nu rămâne constantă și poate varia foarte mult în funcție de anotimpul anului sau de momentul zilei. Unele animale fac migrații lungi în locuri cu mai multe

climat potrivit.

UMIDITATE:

În fizică, umiditatea este măsurată prin cantitatea de vapori de apă din aer. Cu toate acestea, cei mai simpli indicatori care caracterizează umiditatea unei anumite zone,

este cantitatea de precipitații care cad aici într-un an sau altă perioadă de timp.

Plantele extrag apa din sol folosind radacinile lor. Lichenii pot prinde

vapori de apă din aer.

Multe animale beau apă (mamifere), unele insecte o absorb în stare lichidă sau de vapori prin tegumentul corpului.

Există animale care primesc apă în procesul de oxidare a grăsimilor (cămilă).

Lumina este necesară pentru natura vie, deoarece servește ca singura sursă de energie:

Plante

iubitor de lumină iubitor de căldură

Animale (reacție la lumină)

1 pozitiv negativ

2 noapte zi

Lumina servește ca semnal pentru restructurarea proceselor care au loc în organism, care

le permite să răspundă la originea condițiilor externe în schimbare.

Are un efect indirect: creșterea evaporării, creșterea uscăciunii.

Vânt puternic favorizează răcirea. Această acțiune este importantă în locurile reci, în munții sau în regiunile polare.

LISTA DE CONCEPTE DE MEDIU (MEMORIA ȘI POATE SA LE EXPLICA)

1 ciclism

2 compoziția solului

4 factori abiotici

5 factori biotici

6 factori antropici

7 condiții de mediu: temperatură, umiditate, lumină

8 factori climatici secundari

9 contaminare cu substanţe

LISTA DE AUTOVERIFICARE:

1. Care este impactul organismelor vii asupra mediului?

2 Ce tipuri de efecte ale organismelor vii cunoașteți?

3. Care este rolul plantelor în viața planetei noastre?

4 Care sunt condițiile de mediu?

5. Ce efect are temperatura asupra tipuri diferite organisme?

6. Cum obțin animalele și plantele apa de care au nevoie?

7. Ce efect are lumina asupra organismelor?

8. Cum se manifestă efectul poluanților asupra organismelor?

LISTA SARCINILOR PENTRU AUTOINSTRUIRE:

1 Pe baza cunoștințelor de la cursul de biologie, dați exemple care arată influența organismelor asupra diferitelor medii de viață

2 Grăbiți-vă schimbările sezoniere în condițiile care au cel mai vizibil impact asupra vieții vegetale din zona noastră

ECOLOGIE (din grecescul oikos - casă, locuință, reședință și logos - cuvânt, învățătură), știința relației organismelor vii și a comunităților pe care le formează între ele și cu mediul.

Termenul de „ecologie” a fost propus în 1866 de E. Haeckel. Obiectele ecologiei pot fi populații de organisme, specii, comunități, ecosisteme și biosfera în ansamblu. De la Ser. Secolului 20 În legătură cu impactul crescut al omului asupra naturii, ecologia a căpătat o semnificație deosebită ca bază științifică pentru managementul rațional al mediului și protecția organismelor vii, iar termenul „ecologie” în sine are un sens mai larg.

Din anii 70. Secolului 20 se dezvoltă ecologia umană sau ecologia socială, care studiază modelele de interacțiune dintre societate și mediu, precum și probleme practice protecția ei; include diverse aspecte filozofice, sociologice, economice, geografice și de altă natură (de exemplu, ecologie urbană, ecologie tehnică, etica mediului etc.). În acest sens, se vorbește despre „ecologizarea” științei moderne. Probleme ecologice, generată de dezvoltarea socială modernă, a provocat o serie de mișcări socio-politice („Verde” și altele), opunându-se poluării mediului și altor consecințe negative ale progresului științific și tehnologic.

ECOLOGIE (din grecescul oikos - casă, locuință, reședință și ... logică), o știință care studiază relația organismelor cu mediul, adică un set factori externi afectând creșterea, dezvoltarea, reproducerea și supraviețuirea acestora. Într-o oarecare măsură, condiționat, acești factori pot fi împărțiți în „abiotici”, sau fizico-chimici (temperatură, umiditate, ore de lumină, conținut saruri mineraleîn sol etc.), și „biotice”, datorită prezenței sau absenței altor organisme vii (inclusiv cele care sunt obiecte alimentare, prădători sau concurenți).

Subiectul ecologiei

Accentul ecologiei este acela care conectează direct organismul cu mediul, permițându-i să trăiască în anumite condiții. Ecologiștii sunt interesați, de exemplu, de ce consumă și excretă un organism, cât de repede crește, la ce vârstă începe să se reproducă, câți descendenți produce și care este probabilitatea ca acești urmași să trăiască până la o anumită vârstă. Obiectele ecologiei nu sunt cel mai adesea organisme individuale, ci populații, biocenoze și ecosisteme. Exemple de ecosisteme pot fi un lac, o mare, o zonă împădurită, o băltoacă mică sau chiar un trunchi de copac putrezit. Întreaga biosferă poate fi considerată cel mai mare ecosistem.

ÎN societate modernă Sub influența mass-mediei, ecologia este adesea interpretată ca cunoștințe pur aplicate despre starea mediului uman și chiar ca această stare în sine (de unde și expresii ridicole precum „ecologia proastă” a unei anumite zone, produsele „prietenoase cu mediul” sau bunuri). Deși problemele de calitate a mediului pentru oameni, desigur, au o foarte importantă valoare practică, iar rezolvarea lor este imposibilă fără cunoștințe de ecologie, gama de sarcini ale acestei științe este mult mai largă. În munca lor, ecologistii încearcă să înțeleagă cum funcționează biosfera, care este rolul organismelor în ciclul diferitelor elemente chimice și al proceselor de transformare a energiei, modul în care diferitele organisme sunt interconectate între ele și cu mediul lor, ceea ce determină distribuția organismelor. în spațiu și schimbarea numărului lor în timp. . Deoarece obiectele ecologiei sunt, de regulă, colecții de organisme sau chiar complexe care includ obiecte nevii împreună cu organisme, ea este uneori definită ca știința nivelurilor superorganistice de organizare a vieții (populații, comunități, ecosisteme și biosfera). , sau ca știință a imaginii vii a biosferei.

Istoria formării ecologiei

Termenul de „ecologie” a fost propus în 1866 de zoologul și filozoful german E. Haeckel, care, în timp ce dezvolta un sistem de clasificare pentru științele biologice, a descoperit că nu există o denumire specială pentru domeniul biologiei care studiază relația organismelor cu mediu inconjurator. Haeckel a definit, de asemenea, ecologia ca fiind „fiziologia relațiilor”, deși „fiziologia” a fost înțeleasă foarte larg - ca studiul unei largi varietăți de procese care au loc în natura vie.

În literatura științifică termen nou a intrat destul de lent și a intrat în uz mai mult sau mai puțin regulat abia din anii 1900. Ca disciplină științifică, ecologia s-a format în secolul al XX-lea, dar preistoria ei datează din secolul al XIX-lea și chiar din secolul al XVIII-lea. Deci, deja în lucrările lui K. Linnaeus, care a pus bazele sistematicii organismelor, a existat o idee despre „economia naturii” - o ordonare strictă a diferitelor procese naturale care vizează menținerea unui anumit nivel. echilibru natural. Această ordine a fost înțeleasă exclusiv în spiritul creaționismului - ca întruchipare a „intenției” Creatorului, care a creat special grupuri diferite ființe vii să joace diferite roluri în „salvarea naturii”. Astfel, plantele trebuie să servească drept hrană ierbivorelor, iar carnivorele trebuie să împiedice înmulțirea prea multă a ierbivorelor.

În a doua jumătate a secolului al XVIII-lea. ideile de istorie naturală, inseparabile de dogmele bisericești, au fost înlocuite cu idei noi, a căror dezvoltare treptată a condus la imaginea lumii, care este împărtășită de știința modernă. Cel mai important punct a existat o respingere a unei descrieri pur exterioare a naturii și o trecere la identificarea conexiunilor interne, uneori ascunse, care determină dezvoltarea sa naturală. Astfel, I. Kant, în prelegerile sale despre geografia fizică susținute la Universitatea din Koenigsberg, a subliniat necesitatea unei descrieri holistice a naturii, care să țină cont de interacțiunea proceselor fizice și a celor asociate cu activitățile organismelor vii. În Franța, chiar la începutul secolului al XIX-lea. J. B. Lamarck și-a propus propriul concept, în mare măsură speculativ, despre circulația substanțelor pe Pământ. În același timp, un rol foarte important a fost acordat organismelor vii, deoarece s-a presupus că numai activitatea vitală a organismelor, care duce la crearea de compuși chimici complecși, este capabilă să reziste proceselor naturale de distrugere și degradare. Deși conceptul lui Lamarck era mai degrabă naiv și nu corespundea întotdeauna nici măcar nivelului de cunoștințe de atunci în domeniul chimiei, a prevăzut câteva idei despre funcționarea biosferei, care au fost dezvoltate deja la începutul secolului al XX-lea.

Desigur, precursorul ecologiei poate fi numit naturalistul german A. Humboldt, multe dintre ale cărui lucrări sunt acum considerate ecologice. Humboldt este responsabil pentru trecerea de la studiul plantelor individuale la cunoașterea acoperirii vegetației ca o anumită integritate. După ce a pus bazele „geografiei plantelor”, Humboldt nu numai că a afirmat diferențele de distribuție a diferitelor plante, dar a încercat și să le explice, legându-le de particularitățile climei.

Încercările de a clarifica rolul acelor alți factori în distribuția vegetației au fost întreprinse și de alți oameni de știință. În special, această problemă a fost studiată de O. Dekandol, care a subliniat importanța nu numai a condițiilor fizice, ci și a competiției dintre diferitele specii pentru resursele comune. J. B. Boussengo a pus bazele agrochimiei, arătând că toate plantele au nevoie de azot din sol. De asemenea, a aflat că pentru finalizarea cu succes a dezvoltării, planta are nevoie o anumită cantitate de căldură, care poate fi estimată prin însumarea temperaturilor pentru fiecare zi pe întreaga perioadă de dezvoltare. Yu. Liebig a arătat că diferitele elemente chimice necesare unei plante sunt de neînlocuit. Prin urmare, dacă unei plante îi lipsește un element, de exemplu, fosfor, atunci deficiența sa nu poate fi compensată prin adăugarea unui alt element - azot sau potasiu. Această regulă, care mai târziu a devenit cunoscută drept legea lui Liebig a minimului, a jucat un rol important în introducerea îngrășămintelor minerale în practica agricolă. Își păstrează semnificația în ecologia modernă, în special în studiul factorilor care limitează distribuția sau creșterea numărului de organisme.

Un rol remarcabil în pregătirea comunității științifice pentru acceptarea în continuare a ideilor de mediu l-au jucat lucrările lui Charles Darwin, în primul rând teoria lui despre selecția naturală ca forta motrice evoluţie. Darwin a pornit de la faptul că orice fel de organisme vii își pot crește numărul în progresie geometrică(conform unei legi exponențiale, dacă folosim formularea modernă), și din moment ce resursele pentru a menține o populație în creștere în curând încep să fie limitate, atunci concurența (lupta pentru existență) apare în mod necesar între indivizi. Câștigătorii în această luptă sunt indivizii care sunt cei mai adaptați la condițiile specifice date, adică cei care au reușit să supraviețuiască și să lase urmași viabili. Teoria lui Darwin își păstrează semnificația de durată pentru ecologia modernă, deseori stabilind direcția căutării anumitor relații și făcând posibilă înțelegerea esenței diferitelor „strategii de supraviețuire” utilizate de organisme în anumite condiții.

În a doua jumătate a secolului al XIX-lea, cercetările care erau în esență ecologice au început să fie efectuate în multe țări, atât de botanici, cât și de zoologi. Deci, în Germania, în 1872, a fost publicată lucrarea capitală a lui August Grisebach (1814-1879), care a oferit pentru prima dată o descriere a principalelor comunități de plante ale întregului glob (aceste lucrări au fost publicate și în limba rusă) și în 1898 - un rezumat major al lui Franz Schimper (1856-1901) „Geografia plantelor pe bază fiziologică”, care oferă o mulțime de informații detaliate despre dependența plantelor de diverși factori de mediu. Un alt cercetător german, Karl Mobius, care studia reproducerea stridiilor în zonele de mică adâncime (așa-numitele bănci de stridii) ale Mării Nordului, a propus termenul de „biocenoză”, care desemnează totalitatea diferitelor viețuitoare care trăiesc pe același teritoriu și sunt strâns interconectate.

La începutul secolelor XIX și XX, însuși cuvântul „ecologie”, aproape nefolosit în primii 20-30 de ani după ce a fost propus de Haeckel, începe să fie folosit din ce în ce mai des. Sunt oameni care se autointitulează ecologiști și se străduiesc să dezvolte cercetarea ecologică. În 1895, cercetătorul danez J. E. Warming publică tutorial despre „geografia ecologică” a plantelor, tradus curând în germană, poloneză, rusă (1901), apoi în engleză. În acest moment, ecologia este văzută cel mai adesea ca o continuare a fiziologiei, care doar și-a transferat cercetările din laborator direct în natură. În acest caz, atenția principală este acordată studiului impactului asupra organismelor al anumitor factori de mediu. Uneori, totuși, sunt puse sarcini complet noi, de exemplu, pentru a identifica caracteristici comune, care se repetă în mod regulat în dezvoltarea diferitelor complexe naturale de organisme (comunități, biocenoze).

Rol importantîn formarea gamei de probleme studiate de ecologie și în formarea metodologiei sale, a jucat, în special, ideea de succesiune. Astfel, în SUA, Henry Kauls (1869-1939) a restaurat o imagine detaliată a succesiunii studiind vegetația de pe dunele de nisip din apropierea lacului Michigan. Aceste dune s-au format în timp diferit, și prin urmare a fost posibil să găsim comunități de diferite vârste pe ele - de la cei mai tineri, reprezentați de câțiva plante erbacee, care sunt capabile să crească pe nisipuri mișcătoare, până la cele mai mature, care sunt adevărate păduri mixte pe vechi dune fixe. Ulterior, conceptul de succesiune a fost dezvoltat în detaliu de un alt cercetător american – Frederick Clements (1874-1945). El a interpretat comunitatea ca o formațiune extrem de holistică, care amintește oarecum de un organism, de exemplu, ca un organism care trece printr-o anumită dezvoltare - de la tinerețe până la maturitate și apoi bătrânețe. Clements credea că dacă primele etape succesiunile diferite comunități dintr-o localitate pot varia foarte mult, apoi în cele ulterioare devin din ce în ce mai asemănătoare. În cele din urmă, se dovedește că pentru fiecare zonă cu un anumit climat și sol este caracteristică o singură comunitate matură (climax).

S-a acordat multă atenție comunităților de plante din Rusia. Așadar, Serghei Ivanovici Korzhinsky (1861-1900), studiind granița zonelor de pădure și stepă, a subliniat că, pe lângă dependența vegetației de condițiile climatice, impactul plantelor în sine asupra mediului fizic, capacitatea lor de a o face. mai potrivită pentru creșterea altor specii, nu este mai puțin importantă. În Rusia (și mai târziu în URSS), lucrările științifice și activitățile organizatorice ale lui V. N. Sukachev au fost de mare importanță pentru dezvoltarea cercetării asupra comunităților de plante (sau, cu alte cuvinte, fitocenologie). Sukaciov a fost unul dintre primii studii experimentale competiție și și-a propus propria clasificare a diferitelor tipuri de succesiune. A dezvoltat constant doctrina comunităților de plante (fitocenoze), pe care le-a interpretat ca formațiuni integrale (în aceasta era apropiat de Clements, deși ideile acestuia din urmă erau adesea criticate). Mai târziu, deja în anii 1940, Sukachev a formulat conceptul de biogeocenoză - un complex natural care include nu numai o comunitate de plante, ci și sol, condiții climatice și hidrologice, animale, microorganisme etc. Studiul biogeocenozelor în URSS a fost adesea luat în considerare. o știință independentă – biogeocenologia. În prezent, biogeocenologia este de obicei considerată ca parte a ecologiei.

Anii 1920-1940 au fost foarte importanți pentru transformarea ecologiei într-o știință independentă. În acest moment, au fost publicate o serie de cărți despre diverse aspecte ale ecologiei, au început să apară reviste de specialitate (unele dintre ele încă există) și au apărut societăți ecologice. Dar cel mai important - s-a format treptat fundal teoreticștiință nouă, se propun primele modele matematice și se dezvoltă o metodologie proprie, care permite stabilirea și rezolvarea anumitor probleme. În același timp, s-au format două abordări destul de diferite, care există și în ecologia modernă: cea populațională, care se concentrează pe dinamica numărului de organisme și distribuția lor în spațiu, și cea ecosistemică, concentrându-se pe procesele materiei. circulația și transformarea energiei.

Dezvoltarea abordării populației

Unul dintre sarcini critice ecologia populației a fost să identifice modelele generale ale dinamicii populației - atât luate individual, cât și interacționând (de exemplu, concurând pentru o resursă sau conectate prin relații „prădător-pradă”). Pentru rezolvarea acestei probleme s-au folosit modele matematice simple - formule care arată cele mai probabile relații între cantitățile individuale care caracterizează starea populației: fertilitate, mortalitate, ritm de creștere, densitate (număr de indivizi pe unitatea de spațiu) etc. Modele matematice realizate este posibilă verificarea consecințelor diferitelor ipoteze, identificând condițiile necesare și suficiente pentru implementarea uneia sau alteia variante de dinamică a populației.

În 1920, cercetătorul american R. Pearl (1879-1940) a propus așa-numitul model logistic al creșterii populației, care sugerează că pe măsură ce densitatea populației crește, rata de creștere a acesteia scade, devenind egală cu zero atunci când este o anumită densitate limitativă. atins. Modificarea dimensiunii populației în timp a fost descrisă în acest fel printr-o curbă în formă de S care ajunge la un platou. Pearl a considerat modelul logistic ca lege universală dezvoltarea oricărei populații. Și deși curând a devenit clar că acest lucru a fost departe de a fi întotdeauna cazul, însăși ideea că au existat câteva principii fundamentale care s-au manifestat în dinamica multor populații diferite s-a dovedit a fi foarte productivă.

Introducerea modelelor matematice în practica ecologiei a început cu lucrarea lui Alfred Lotka (1880-1949). El însuși și-a numit metoda „biologie fizică” - o încercare de a eficientiza cunoștințele biologice cu ajutorul abordărilor utilizate de obicei în fizică (inclusiv modele matematice). Ca unul dintre exemple posibile El a sugerat model simplu, care descrie dinamica cuplată a abundenței de prădător și pradă. Modelul a arătat că, dacă toată mortalitatea în populația de pradă este determinată de prădător, iar rata natalității acestuia depinde doar de disponibilitatea hranei sale (adică, numărul de pradă), atunci numărul atât de prădător, cât și de prada face fluctuații regulate. Apoi Lotka a dezvoltat un model de relații competitive și, de asemenea, a arătat că într-o populație care își crește exponențial dimensiunea, se stabilește întotdeauna o structură de vârstă constantă (adică, raportul dintre cotele indivizilor de diferite vârste). Ulterior, a propus și metode de calcul a unui număr de indicatori demografici importanți. Aproximativ în aceiași ani, matematicianul italian V. Volterra, independent de Lotka, a dezvoltat un model de competiție între două specii pentru o resursă și a arătat teoretic că două specii, limitate în dezvoltarea lor de o singură resursă, nu pot coexista stabil - o specie se înghesuie inevitabil. afară pe celălalt.

Studiile teoretice ale lui Lotka și Volterra l-au interesat pe tânărul biolog moscovit G. F. Gause. El și-a propus propria modificare, mult mai înțeleasă de biologi, a ecuațiilor care descriu dinamica numărului de specii concurente și a efectuat pentru prima dată o verificare experimentală a acestor modele pe culturi de laborator de bacterii, drojdii și protozoare. Experimentele privind competiția între diferite tipuri de ciliați au avut un succes deosebit. Gause a reușit să arate că speciile pot coexista doar dacă sunt limitate de diferiți factori sau, cu alte cuvinte, dacă ocupă nișe ecologice diferite. Această regulă, numită „legea lui Gause”, a servit de mult timp ca punct de plecare în discuția despre competiția interspecifică și rolul acesteia în menținerea structurii comunităților ecologice. Rezultatele muncii lui Gause au fost publicate într-o serie de articole și în cartea The Struggle for Existence (1934), care, cu asistența lui Pearl, a fost publicată în limba engleză în Statele Unite. Această carte a fost de mare importanță pentru dezvoltare ulterioară ecologie teoretică şi experimentală. A fost retipărită de mai multe ori și este încă adesea citată în literatura științifică.

Studiul populațiilor s-a desfășurat nu numai în laborator, ci și direct în teren. Un rol important în determinarea direcției generale a unor astfel de cercetări l-a jucat lucrările ecologistului englez Charles Elton (1900-1991), în special cartea sa Ecology of Animals, publicată pentru prima dată în 1927 și apoi retipărită de mai multe ori. Problema dinamicii populației a fost prezentată în această carte ca una dintre cele centrale pentru întreaga ecologie. Elton a atras atenția asupra fluctuațiilor ciclice ale numărului de rozătoare mici care au apărut pe o perioadă de 3-4 ani și, după ce a prelucrat date pe termen lung privind recoltarea blănurilor în America de Nord, a descoperit că iepurii de câmp și râșii prezintă și fluctuații ciclice, dar vârfurile populației apar aproximativ o dată la 10 ani. Elton a acordat multă atenție studiului structurii comunităților (presupunând că această structură este strict naturală), precum și lanțurilor trofice și așa-numitele „piramide ale numerelor” - o scădere constantă a numărului de organisme pe măsură ce treceți de la niveluri trofice inferioare la cele superioare - de la plante la ierbivore și de la ierbivore la carnivore. Abordarea populației în ecologie a fost mult timp dezvoltată în principal de zoologi. Botaniștii, în schimb, au studiat mai des comunitățile, care au fost cel mai adesea interpretate ca formațiuni integrale și discrete, între care este destul de ușor de trasat granițe. Cu toate acestea, deja în anii 1920, ecologistii individuali au exprimat opinii „eretice” (pentru acea vreme), conform cărora diferite specii de plante pot reacționa în felul lor la anumiți factori de mediu, iar distribuția lor nu trebuie să coincidă cu distribuția altora. .specie din aceeași comunitate. De aici rezultă că granițele dintre diferitele comunități pot fi foarte neclare, iar însăși alocarea lor este condiționată.

Cel mai clar, o astfel de viziune asupra comunității plantelor, înaintea timpului său, a fost dezvoltată de ecologistul rus L. G. Ramensky. În 1924, într-un scurt articol (devenit mai târziu un clasic), el a formulat principalele prevederi ale noii abordări, subliniind, pe de o parte, individualitatea ecologică a plantelor, iar pe de altă parte, „multidimensionalitatea” (adică, dependenta de multi factori) si continuitatea intregii acoperiri de vegetatie. Ramensky a considerat neschimbate doar legile compatibilității diferitelor plante, care ar fi trebuit studiate. În Statele Unite, Henry Allan Gleason (1882-1975) a dezvoltat opinii similare destul de independent în aceeași perioadă. În „concepția individualistă”, prezentată ca antiteză a ideilor lui Clements despre comunitate ca analog al organismului, s-a subliniat și independența distribuției diferitelor specii de plante între ele și continuitatea acoperirii cu vegetație. Lucrările reale privind studiul populațiilor de plante s-au desfășurat abia în anii 1950 și chiar 1960. În Rusia, liderul incontestabil al acestei direcții a fost Tikhon Alexandrovich Rabotnov (1904-2000), iar în Marea Britanie - John Harper.

Dezvoltarea cercetării ecosistemelor

Termenul „ecosistem” a fost propus în 1935 de proeminentul botanist englez Arthur Tensley (1871-1955) pentru a se referi la complexul natural al organismelor vii și la mediul fizic în care trăiesc. Cu toate acestea, studiile care pot fi numite pe bună dreptate studii de ecosistem au început să fie efectuate mult mai devreme, iar hidrobiologii au fost liderii de necontestat aici. Hidrobiologia și mai ales limnologia au fost încă de la început științe complexe care s-au ocupat de multe organisme vii simultan și de mediul lor. În acest caz, au fost studiate nu numai interacțiunile organismelor, nu numai dependența lor de mediu, ci și, ceea ce nu este mai puțin important, influența organismelor înseși asupra mediului fizic. Adesea, obiectul cercetării pentru limnologi a fost un întreg rezervor în care procesele fizice, chimice și biologice sunt strâns legate între ele. Deja la începutul secolului al XX-lea, limnologul american Edward Burge (1851-1950), folosind metode cantitative stricte, a studiat „respirația lacului” - dinamica sezonieră a conținutului de oxigen dizolvat în apă, care depinde atât de procese. de amestecare a masei de apă și difuzie a oxigenului din aer, precum și din viața organismelor. Este semnificativ faptul că printre aceștia din urmă se numără atât producătorii de oxigen (alge planctonice), cât și consumatorii acestuia (majoritatea bacteriilor și toate animalele). În anii 1930 s-au realizat mari progrese în studiul circulației materiei și al transformării energiei în Rusia Sovietica la stația limnologică Kosinskaya de lângă Moscova. Șeful stației la acea vreme era Leonid Leonidovich Rossolimo (1894-1977), care a propus așa-numita „abordare a echilibrului”, concentrându-se pe circulația substanțelor și transformarea energiei. În cadrul acestei abordări, G. G. Vinberg și-a început și studiile despre producția primară (adică, crearea de materie organică de către autotrofi), folosind metoda ingenioasă a „sticlelor întunecate și luminoase”. Esența sa este că cantitatea de materie organică formată în timpul fotosintezei este judecată după cantitatea de oxigen eliberată.

Trei ani mai târziu, măsurători similare au fost efectuate în SUA de către G. A. Riley. Inițiatorul acestor lucrări a fost George Evelyn Hutchinson (1903-1991), care, cu cercetări proprii, precum și suport fierbinte inițiativele multor tineri oameni de știință talentați, au avut un impact semnificativ asupra dezvoltării ecologiei nu numai în Statele Unite, ci în întreaga lume. Peru Hutchinson deține „Tratat de limnologie” - o serie de patru volume, care este cel mai complet rezumat din lume al vieții lacurilor.

În 1942, revista Ecology a publicat un articol al studentului lui Hutchinson, un ecologist tânăr și, din păcate, foarte timpuriu decedat, Raymond Lindemann (1915-1942), în care propunea schema generala transformarea energiei în ecosistem. În special, s-a demonstrat teoretic că în timpul tranziției energiei de la un nivel trofic la altul (de la plante la ierbivore, de la ierbivore la prădători), cantitatea acesteia scade și doar o mică parte (nu mai mult de 10%) din energia care a fost la dispoziția organismelor de nivelul anterior.

Pentru însăși posibilitatea de a efectua cercetări ecosistemice, a fost foarte important ca, odată cu varietatea enormă de forme de organisme care există în natură, numărul proceselor biochimice de bază care determină activitatea lor de viață (și, în consecință, numărul principalelor biogeochimice). roluri!), este foarte limitat. Deci, de exemplu, o varietate de plante (și cianobacterii) efectuează fotosinteza, care produce materie organicăși eliberează oxigen liber. Și deoarece produsele finale sunt aceleași, puteți rezuma imediat rezultatele activității un numar mare organisme, de exemplu toate algele planctonice dintr-un iaz sau toate plantele dintr-o pădure, și astfel evaluează producția primară a iazului sau pădurii. Oamenii de știință care au stat la originile eco abordarea sistemelor, au înțeles bine acest lucru, iar conceptele dezvoltate de ei au stat la baza acelor studii la scară largă asupra productivității diferitelor ecosisteme, care au fost dezvoltate în diferite zone naturale deja în anii 1960-1970.

Studiul biosferei se alătură abordării ecosistemice în metodologia sa. Termenul de „biosferă” pentru zona de pe suprafața planetei noastre acoperită de viață a fost propus la sfârșitul secolului al XIX-lea de către geologul austriac Eduard Suess (1831-1914). Cu toate acestea, în detaliu, ideea biosferei ca sistem de cicluri biogeochimice, a cărei principală forță motrice este activitatea organismelor vii („materie vie”), a fost dezvoltată deja în anii 1920 și 30 de către un om de știință rus. Vladimir Ivanovici Vernadsky (1863-1945). În ceea ce privește evaluările directe ale acestor procese, obținerea și perfecționarea lor constantă s-a desfășurat abia în a doua jumătate a secolului al XX-lea și continuă până în zilele noastre.

Dezvoltarea ecologiei în ultimele decenii ale secolului XX

În a doua jumătate a secolului XX. formarea ecologiei ca știință independentă este în curs de finalizare, având propria sa teorie și metodologie, propria sa gamă de probleme și propriile abordări pentru rezolvarea acestora. Modelele matematice devin treptat mai realiste: predicțiile lor pot fi testate în experiment sau observații în natură. Experimentele și observațiile în sine sunt din ce în ce mai mult planificate și realizate în așa fel încât rezultatele obținute să permită acceptarea sau infirmarea ipotezei prezentate în prealabil. O contribuție semnificativă la dezvoltarea metodologiei ecologiei moderne a avut-o munca cercetătorului american Robert MacArthur (1930-1972), care a combinat cu succes talentele unui matematician și ale unui biolog naturalist. MacArthur a studiat regularitățile raportului dintre abundența diferitelor specii incluse în aceeași comunitate, alegerea celei mai optime pradă de către prădător, dependența numărului de specii care locuiesc pe insulă de dimensiunea și distanța acesteia față de continent, gradul de suprapunere admisibil a nișelor ecologice ale speciilor coexistente și o serie de alte sarcini. Constatând prezența în natură a unei anumite regularități repetitive („pattern”), MacArthur a propus una sau mai multe ipoteze alternative care explică mecanismul apariției acestei regularități, a construit modelele matematice corespunzătoare și apoi le-a comparat cu date empirice. MacArthur și-a articulat foarte clar punctul de vedere în Geographical Ecology (1972), pe care a scris-o când era bolnav în faza terminală, cu câteva luni înainte de moartea sa prematură.

Abordarea dezvoltată de MacArthur și adepții săi s-a concentrat în primul rând pe clarificare principii generale dispozitivele (structurile) oricăror comunități. Totuși, în cadrul abordării care s-a răspândit ceva mai târziu, în anii 1980, atenția principală a fost îndreptată către procesele și mecanismele care au avut ca rezultat formarea acestei structuri. De exemplu, atunci când studiau deplasarea competitivă a unei specii de alta, ecologistii au început să fie interesați în primul rând de mecanismele acestei deplasări și de acele trăsături ale speciilor care predetermina rezultatul interacțiunii lor. S-a dovedit, de exemplu, că atunci când diferite specii de plante concurează pentru nutrienți minerali (azot sau fosfor), de multe ori câștigătoarea nu este specia care, în principiu (în absența unui deficit de resurse) poate crește mai repede, ci cea care este capabil să mențină cel puțin o creștere minimă cu o concentrație mai mică în mediu a acestui element.

Atentie speciala cercetătorii au început să se concentreze asupra evoluției ciclului de viață și a diferitelor strategii de supraviețuire. Deoarece posibilitățile organismelor sunt întotdeauna limitate și organismele trebuie să plătească ceva pentru fiecare achiziție evolutivă, între trăsăturile individuale apar în mod inevitabil corelații negative clar pronunțate (așa-numitele „trădare”). Este imposibil, de exemplu, ca o plantă să crească foarte repede și, în același timp, să formeze mijloace fiabile de protecție împotriva ierbivorelor. Studiul unor astfel de corelații face posibil să se afle cum, în principiu, se realizează însăși posibilitatea existenței organismelor în anumite condiții.

În ecologia modernă, unele probleme care au o lungă istorie de cercetare rămân încă relevante: de exemplu, stabilirea unor modele generale în dinamica abundenței organismelor, evaluarea rolului diferiților factori care limitează creșterea populației și elucidarea a cauzelor fluctuațiilor ciclice (regulate) ale populației. S-au înregistrat progrese semnificative în acest domeniu - pentru multe populații specifice, au fost identificate mecanismele de reglare a numărului lor, inclusiv cele care generează modificări ciclice ale numerelor. Cercetările continuă cu privire la relațiile prădător-pradă, competiția și cooperarea reciproc avantajoasă a diferitelor specii - mutualism.

noua directie anii recenti este așa-numita macroecologie - un studiu comparativ al diferitelor specii la scara spațiilor mari (comparabil cu dimensiunea continentelor).

S-au făcut progrese enorme la sfârșitul secolului al XX-lea în studiul ciclului materiei și al fluxului de energie. În primul rând, aceasta se datorează îmbunătățirii metodelor cantitative de evaluare a intensității anumitor procese, precum și posibilităților tot mai mari de aplicare pe scară largă a acestor metode. Un exemplu ar fi determinarea de la distanță (de la sateliți) a conținutului de clorofilă în ape de suprafata al mării, ceea ce face posibilă cartografierea distribuției fitoplanctonului pentru întreg Oceanul Mondial și evaluarea schimbărilor sezoniere în producția acestuia.

Starea actuală a științei

Ecologia modernă este o știință în dezvoltare rapidă, caracterizată prin gama de probleme, teoria și metodologia sa. structura complexa Ecologia este determinată de faptul că obiectele sale aparțin unor niveluri de organizare foarte diferite: de la întreaga biosferă și ecosisteme mari până la populații, iar populația este adesea considerată ca o colecție de indivizi individuali. Scările de spațiu și timp în care aceste obiecte se modifică și care ar trebui acoperite de cercetări variază, de asemenea, extrem de mult: de la mii de kilometri la metri și centimetri, de la milenii la săptămâni și zile. În anii 1970 se formează ecologia umană. Pe măsură ce presiunea asupra mediului crește, importanța practică a ecologiei crește, filozofii și sociologii sunt larg interesați de problemele acesteia.

Ecologia face obiectul a două domenii de cercetare: ecologie teoretică (bioecologie) şi practică.

¾ teoretic ecologia include o secțiune „Ecologia organismelor vii” (bioecologie).

Acesta este substratul mamă al științei ecologice. Principalele subsecțiuni: ecologie microlume, ecologie vegetală, ecologie animală, ecologie umană.

Dar la binecunoscutele secțiuni clasice (după ideile lui Y. Odum, R. Dazho, M. Reimers, I. Dedu și alții), s-au adăugat noi direcții bioecologice: bioecomonitorizare, teoria conservării, teorie ecosisteme artificiale, baze de bioindicație, ecotoxicologie etc.

¾ Practic ecologia combină mai multe secțiuni:

1. ştiinţele protecţiei şi utilizare rațională resurse naturale (geoecologie). Elementele sale principale: ecologie peisajului, ecologie biogeochimică, economia mediului și protecția mediului, ecologie atmosferică, hidrosfere(include ecologia Oceanului Mondial, rezervoarele naturale și artificiale, cursurile de apă (râuri, pâraie etc.)) și litosfera (include ecologia solurilor, zăcămintele minerale (exploatare), ecologia geoingineriei, conservarea geologică etc.). Noi secțiuni de bloc - geoinformatica și ecologia zonelor anormale ale geoenergiei. Multe probleme ale geoecologiei (și anume, ecologia peisajului) sunt de importanță practică, deoarece ansamblul speciilor, productivitatea lor, posibilitatea de aclimatizare a formelor utile, condițiile de formare și stabilitate a focarelor naturale de boli etc. sunt determinate de climatice sau alte condiții fizice și geografice.

2. altă direcție a ecologiei explorează mecanismele specifice prin care se realizează adaptarea sistemelor biologice diferite niveluri la condiţiile de mediu în schimbare, necesare asigurării existenţei acestora. Această direcție se numește funcţional sau ecologie fiziologică , deoarece majoritatea mecanismelor adaptative sunt de natură fiziologică.

Studiul mecanismelor și modelelor de adaptare este important pentru rezolvarea unui număr de probleme din medicină, vânătoare, creșterea animalelor, producția de culturi etc. Cele mai frecvent studiate organisme autecologie).

3. direcția importantă este ecologie evolutivă , a cărui sarcină principală este identificarea tiparelor ecologice ale procesului evolutiv, modalități și forme de formare a adaptărilor speciilor, precum și reconstrucția ecosistemelor din trecutul Pământului ( paleoecologie) și identificarea rolului unei persoane în transformarea acesteia ( arheoecologie).

4. știința factorilor socio-economici de influență asupra mediului (socioecologie) combină atât de importante noi subsecțiuni ale științei mediului precum educație pentru mediu, dreptul mediului, ecologie urbană, ecologie a populației, management de mediu, marketing de mediu, politică națională și internațională de mediu.

5. științe despre factorii de influență cauzați de om asupra mediului (tehnoecologie). Principalele elemente structurale ale secțiunii sunt ecologia energiei (subsecțiunile principale sunt: ​​ecologia centralelor nucleare, centralelor termice, centralelor hidroelectrice, surselor de energie netradițională (solar, geotermal, eolian, bioenergie, energie marină) ), industrie (chimic, metalurgic, combustibil, silvic, industria inginerească și producția de materiale de construcții), agroecologie (recuperare, ecologie agrochimică și zootehnică), ecologia transporturilor, afaceri militare, expertiză de mediu.

Problemele apărute în legătură cu aceasta depășesc cadrul ecologiei ca știință biologică, dobândind un caracter social și politic. Această direcție este adesea denumită ecologie socială.

Cel mai înalt în rang concept generalizat este universal ecologie (generală).- știința tacticilor și strategiilor pentru conservarea și dezvoltarea durabilă a vieții pe Pământ.

Acesta rezumă toate informațiile de mediu care provin din alte secțiuni și se bazează pe analiza acestor date și modelarea dezvoltării situația de mediu pe planetă contribuie la adoptarea unor decizii temeinice din punct de vedere științific și logic privind implementarea planurilor strategice de dezvoltare a civilizației.

Obiecte de ecologie sau subdiviziunile sale, în funcție de nivelul cercetării, sunt ecosisteme sau elementele acestora.

Subiectul cercetării:

studiul caracteristicilor și dezvoltării relațiilor dintre organisme, grupările lor de diferite ranguri, ecosisteme și componenta neînsuflețită a ecosistemelor;

· studiul influenței factorilor naturali și antropici asupra funcționării ecosistemelor și a biosferei în ansamblu.

Principalele sarcini ale ecologiei:

studiul din punctul de vedere al unei abordări sistematice a stării generale a biosferei moderne a planetei, a motivelor formării acesteia și a trăsăturilor dezvoltării sub influența factorilor naturali și antropici (adică studiul modelelor de formare, existență și funcționare). a sistemelor biologice de toate nivelurile în legătură cu atmosfera, litosfera, hidrosfera și atmosfera);

prognoza dinamicii stării biosferei în timp și spațiu;

Dezvoltarea modalităților de armonizare a relațiilor societatea umanași natura, păstrând capacitatea biosferei de a se autorepara și de a se autoregla, ținând cont de legile de bază ale mediului și de legile generale pentru optimizarea relației dintre societate și natură.

CONCLUZII

1. Studiile moderne de mediu sunt baza stiintifica să dezvolte o strategie și o tactică a comportamentului uman în mediul natural, managementul rațional al naturii, protecția și restaurarea mediului.

2. Cea mai importantă concluzie a studiilor de mediu ar trebui să fie determinarea capacității ecologice a teritoriilor, care depinde complet de starea ecosistemelor sale.