1.Экология как наука

Естественные науки (естествознание) — это совокупность отраслей знаний о природе, которые ставят целью раскрытие сущности явлений природы, познание общих законов ее развития, поиски путей использования полученных знаний в практической деятельности человека. Среди отраслей естествознания в исследовании процессов природопользования особое место занимает экология.

Экология как наука сформировалась в недрах биологии в середине XIX ст., после того как были накоплены сведения о многообразии живых организмов на Земле. Возникло понимание того, что не только строение и развитие организмов, но и взаимоотношения их со средой обитания подчинены определенным закономерностям, которые заслуживают специального изучения.

Термин «экология» был введен в науку известным немецким ученым-зоологом Эрнстом Геккелем, который в своих трудах «Всеобщая морфология организмов» (1866 г.) и «Естественная история миротворения» (1868 г.) впервые попытался дать определение сущности новой науки. Слово «экология» образовано от двух греческих слов: “oikos” — дом, жилище, и “logos” — наука; в буквальном смысле экология — наука о местообитании.

Э. Геккель определял экологию как «общую науку об отношениях организмов к окружающей среде, куда мы относим в широком смысле все условия существования органической и неорганической природы». По Э.Геккелю, экология представляет собой науку о «домашнем быте» живых организмов и призвана исследовать «все те замкнутые взаимоотношения, которые Ч. Дарвин условно обозначил как борьбу за существование». В процессе развития эта наука превратилась в биологическое учение, которое исследует живые организмы и их совокупности, взаимодействующие друг с другом и образующие с окружающей средой обитания некое единство, в пределах которого происходит преобразование энергии и органического вещества.

Современная экология в структурном отношении представляет сложную систему знаний; прежде всего она подразделяется на общую и частную (экология растений и экология животных). В задачи общей экологии входит исследование популяций, биоценозов и биосферы, а также экологических систем и биогеоценозов. Выделяются также научные направления, исследующие действие различных факторов окружающей среды на отдельные виды (аутэкология), взаимоотношения организмов, их различных совокупностей (демэкология, синэкология).

В «Кратком экономическом словаре» (1987 г.) экология определяется уже как «наука об общих закономерностях взаимодействия природы и общества; специальная сфера деятельности общества, направленная на охрану окружающей среды и целесообразное использование природных ресурсов». Таким образом, взгляд на экологию как на область только естествознания изменился, хотя никто, конечно, не отрицает права на существование классической «геккелевской» экологии — науки о местообитании живых организмов, которая по-прежнему изучается студентами-биологами и объединяет несколько самостоятельных дисциплин (аутоэкологию, демэкологию, синэкологию, общую экологию).

2.Понятие экологических систем и их классификация

Любую совокупность организмов и неорганических компонентов, в которой может осуществляться круговорот веществ, называют экосистемой.

Термин предложил в 1935г. английский эколог А.Тенсли. Он рассматривал экосистемы, как основные единицы природы на поверхности Земли, хотя они не имеют определенного объема и могут охватывать пространство любой протяженности.

Для поддержания круговорота веществ в системе необходимо наличие запаса неорганических молекул в усвояемой форме и трех функционально различных экологических групп организмов: продуцентов, консументов и редуцентов.

Масштабы экосистем в природе чрезвычайно различны. Неодинакова также степень замкнутости поддерживаемых в них круговоротов вещества, то есть многократность вовлечения одних и тех же атомов в циклы. В качестве отдельных экосистем можно рассматривать, например, и подушку лишайников на стволе дерева, и разрушающийся пень, с его населением, и небольшой временной водоем, луг, пустыню, весь океан, и, наконец, всю поверхность Земли, занятую жизнью.

В некоторых типах экосистем вынос вещества за их пределы настолько велик, что их стабильность поддерживается за счет притока такого же количества вещества извне, тогда как внутренний круговорот малоэффективен. Таковы проточные водоемы, реки, ручьи, участки на крутых склонах гор. Другие экосистемы имеют значительно более полный круговорот веществ и относительно автономны (леса, луга, озера и т.п.). Однако ни одна даже самая крупная экосистема Земли не имеет полностью замкнутого круговорота, так как часть материи наша планета получает из космического пространства и часть отдает в космос (то есть требуют постоянного притока энергии извне и рассеивают тепло).

Экосистемная организация жизни является одним из необходимых условий ее существования. Запасы биогенных элементов, из которых строят тела живые организмы, на Земле в целом и в каждом конкретном участке на ее поверхности не безграничны. Лишь система круговоротов могла придать этим запасам свойство бесконечности, необходимое для продолжения жизни. Поддержать и осуществлять круговорот могут только функционально различные группы организмов. Таким образом, функционально-экологическое разнообразие живых существ и организация потока извлекаемых из окружающей среды веществ в циклы – древнейшее свойство жизни. (Чернова, 1981. Экология).

Экосистемы состоят из живого и неживого компонентов, называемых соответственно биотическим и абиотическим. Совокупность организмов биотического компонента называется сообществом. Биотический компонент подразделяется на автотрофные и гетеротрофные организмы. Абиотический компонент в основном включает: почву или воду и климат (освещенность, температуру, влажность). Для водных экосистем очень существенна также степень солености. (Грин, Стаут, Тейлор).

Живые организмы и их абиотическое окружение нераздельно связаны друг с другом и находятся в постоянном взаимодействии. Любое единство, включающее все организмы (то есть «сообщество») на данном участке, и взаимодействующее с физической средой таким образом, что поток энергии создает четко определенную трофическую структуру, видовое разнообразие и круговорот веществ внутри системы, представляют собой экосистему.

С функциональной точки зрения экосистему целесообразно анализировать в следующих направлениях:

1. потоки энергии;

2. пищевые цепи;

3. структура пространственно-временного разнообразия;

4. биогеохимические круговороты;

5. развитие и эволюция;

6. управление (кибернетика);

Экосистема есть основная функциональная единица экологии, поскольку она включает и организмы (биотические сообщества), и абиотическую среду, причем каждая из этих частей влияет на другую и обе необходимы для поддержания жизни в том виде, в каком она существует на Земле (Ю.Одум, 1975).

Экосистемы могут быть высокоустойчивыми, сохраняющими свои характерные особенности на протяжении длительного времени или кратковременными (пример экосистемы эфемерных водоемов). Пространственная разграниченность экосистем может быть выражена более или менее отчетливо, а в отношении протекающих в них процессов круговорота они могут быть в большей или меньшей степени автономными. Можно также классифицировать экосистемы по:

• Структуре;

• Продуктивности;

• Устойчивости;

Типы экосистем (по Комову):

• Аккумулятивные (верховые болота);

• Транзитные (мощный вынос вещества);