Курс лекций по Экологии 2 (стр. 2 из 15)

Если включить в мегаэкологию все разделы современного естествознания и человекознания, которые связаны с экологической проблематикой, то окажется, что почти вся современная наука должна входить в экологию. Уровень осознания роли экологии человечеством позволяет считать, что главной его задачей на ближайшую перспективу является разработка экоцентрического императива, как стиля жизни, деятельности и мышления людей. Здесь особенно важны гуманитарные направления экологии, формирующие так называемую «экологию духа».

Сущность экологического подхода в целом заключается в расчленении изучаемого объекта на две подсистемы: «организмы» и «окружающая среда», с последующим исследованием взаимоотношений этих подсистем. Таким образом, экологический подход – это разновидность системного подхода. Методологию любой науки можно представить в виде системы общенаучных и специальных методов. В отношении экологии эта система будет иметь следующий вид (рис. 3)

Методы экологии

Общенаучные					Специальные
Теоретические		Эмпирические		Экологическое моделирование
анализ и синтез	наблюдение	(имитация экологических явлений с помощью лабораторных, логических, математических или натурных моделей)
дедукция и индукция	эксперимент	Экологический мониторинг
(система наблюдений, оценки, контроля и прогноза состояния окружающей среды)

Рис. 3. Классификация методов экологии

К специфическим методам, используемым экологией, относятся математические, физические, химические методы, методы медицины, географии, геологии, а также ряда общественных наук: экономики, социологии, демографии, истории и др.

Особую роль играют методы информатики, компьютерные технологии, используемые в обработке и накоплении данных, экологическом моделировании и прогнозировании.

Тема 1. Основные понятия, законы и принципы экологии

Генетически разнородные организмы обитают и взаимодействуют в разнообразном и непрерывно изменяющемся мире. В биосферу – глобальную экологическую систему Земли, обязательно входит часть неживой природы, которая формирует условия существования живых организмов и на которую направлено их воздействие.

Среда обитания – та часть природы, которая окружает живой организм и с которой он непосредственно взаимодействует. Среда – это и физические свойства пространства (температура, освещенность, давление, уровень радиации, различные поля), и химические свойства и состав веществ, и живые организмы своего и «чужих» видов, с которыми данный организм взаимодействует. В социальной экологии используется термин «окружающая среда» – совокупность природных и социальных условий, окружающих человека.

Влияние среды на организм осуществляется через воздействие ее компонентов – экологических факторов. Экологический фактор – любой элемент среды, способный оказать прямое или косвенное воздействие на организм. Все многообразие экологических факторов принято классифицировать (рис.) на факторы неживой природы (абиотические), факторы живой природы (биотические) и факторы, связанные с деятельностью человека (антропогенные). Выделение последней группы обосновано значительным изменением деятельностью людей параметров окружающей среды. Человек, как биологический вид, сам по себе может быть отнесен к группе биотических факторов, но материальные основы современной цивилизации представляют новую, чуждую природе совокупность факторов.

Экологические факторы

Абиотические	Биотические		Антропогенные
Климатические (свет, влажность, давление и др.)	Внутривидовые	средовые пищевые половые
Географические (рельеф, природные барьеры – реки, ледники и т.п.)	Межвидовые	средовые пищевые
Эдафические (свойства почв, субстратов)

Действие экологических факторов подчиняется ряду закономерностей. Первым в экологии был сформулирован закон минимума – немецким химиком Ю. Либихом в 1840 г. При исследовании действия удобрений на продуктивность культурных растений Ю. Либихом было установлено, что урожай (его величина и устойчивость во времени) определяется питательным веществом, находящемся в почве в минимальном количестве. Недостаток хотя бы одного жизненного ресурса становится фактором, ограничивающим (лимитирующим) жизнедеятельность организмов. Так, недостаток витаминов в зимний период серьезно снижает иммунитет нашего организма. Общеизвестно действие йодной недостаточности (нарушение деятельности щитовидной железы, в результате – быстрая утомляемость, сонливость). Для травоядных млекопитающих, питающихся пищей, бедной натрием, крайне необходимо наличие в данной местности солонцов и других источников натриевых солей.

Позднее было установлено (Ф. Блекманом), что не только минимальное, но и максимальное воздействие какого-либо фактора среды действует угнетающе на организмы. Например, микроэлемент хром необходим растениям для нормального развития, его недостаток снижает урожай. Но в зоне промышленного загрязнения он при высоком содержании в почве оказывает токсическое воздействие на растения, относится к группе тяжелых металлов. Таким образом, согласно закону лимитирующего фактора, экологические факторы, присутствующие как в недостатке, так и в избытке (по отношению к оптимальным требованиям организма), ограничивают или прекращают его развитие и даже существование.

Наилучшее состояние организма наблюдается при интенсивности действия фактора, близкой к оптимальному для данного вида организмов уровню. Каждый вид имеет пределы выносливости (толерантности) к действию какого-либо фактора. Эта закономерность получила название закона толерантности, установленного В. Шелфордом. Согласно данному закону, каждый фактор характеризуется зоной оптимальных значений для данного вида организмов и имеет пределы положительного влияния. Законы толерантности и лимитирующего фактора можно проиллюстрировать следующей схемой (рис. 4). Образно говоря, эти законы действуют «с разных сторон» по отношению к зоне толерантности организма.

Рис. 4. Толерантность организмов к действию экологического фактора

(закон В. Шелфорда)

Организмы имеют разные пределы выносливости. Более выносливые к действию факторов среды обитания организмы распространены шире. К их числу относятся многие синантропные, т.е. живущие рядом с человеком виды. Приспособление (адаптации) к действию неблагоприятных факторов расширяют зону выносливости организма. Примером может быть привыкание насекомых-вредителей к действию высоких доз ядохимикатов, что требует разработки новых, более сильных препаратов.

Безусловно, факторы воздействуют на организм не изолированно, а в совокупности. При этом действие одного фактора (или группы факторов) может усилить или ослабить эффект действия другого фактора (или группы факторов). Например, действие отрицательных температур зимнего периода на птиц может быть скомпенсировано обилием корма. Недостаток света для растений компенсируется обилием углекислого газа. Примером взаимного усиления действия факторов может быть одновременное охлаждающее воздействие ветра и низких температур. Эффект антропогенного загрязнения атмосферного воздуха может быть усилен неблагоприятными климатическими условиями, в итоге может возникнуть такое явление, как смог. Совместный выброс токсических веществ, обладающих взаимно усиливающим (кумулятивным) действием (например, оксиды азота и диоксид серы), может резко ухудшить качество атмосферного воздуха.

Приведенные примеры иллюстрируют правило взаимодействия и компенсации факторов: все экологические факторы действую совместно, и могут либо усиливать, либо компенсировать действие друг друга.