Загальна екологія

Загальна екологія — це наука про екосистеми, які включають в себе живі організми і неживу речовину, з яким ці організми постійно взаємодіють. За визначенням Всеволода Анатолійовича Радкевича (1998[1]) «… Екологія — це наука, що досліджує закономірності життєдіяльності організмів в їхньому природному середовищі, і з урахуванням змін, які вносить у це середовище діяльність людини …». Подібне, але точніше визначення екології дає Ігор Олександрович Шилов (2001[2]), трактуючи її «… як науку про закономірності формування, розвитку і стійкості біологічних систем різного рангу в їхніх взаєминах із середовищем …». Отже, предметом її досліджень є макросистеми: популяції, біоценози, екосистеми, і їх динаміка в часі і просторі.

Зміст

Загальна екологія і рівні організації життяРедагувати

Щоб краще зрозуміти зміст загальної екології, слід розглянути концепцію рівнів організації життя (біологічний спектр).
Усі рівні живої матерії можна уявити у вигляді ієрархічної схеми (по Ю. Одум, 1975):

  1. Генний, або молекулярний рівень. Саме з нього починають виявлятися властивості живої речовини. Його системи являють собою активні великі молекули — ліпіди, білки, вуглеводні, нуклеїнові кислоти, в яких протікають процеси обміну речовин, пов'язані з фото- і хемосинтезом, формуються ДНК і РНК, що відповідають за спадковість. Предметом вивчення на цьому рівні є закони передачі спадковості, а вивчає їх наука генетика. Самі по собі, поза органами, поза організмом ці молекули функціонувати не можуть.
  2. Клітинний рівень. Молекули об'єднуються в клітини, і тільки тоді в них формуються речовини, необхідні для життєдіяльності органів і організмів. Предметом вивчення на клітинному рівні служать закони перетворення речовини та енергії всередині клітин. Наука — цитологія. Не вказаний тканинний рівень — на цьому рівні однорідні, однакового походження клітини, взаємодіючи між собою, утворюють тканини, вивченням яких займається гістологія.
  3. Органний — більш високий рівень організації живої речовини, ніж попередні три. Органи утворюються в результаті взаємодії кількох типів тканин. На цьому рівні вивчаються системи різних органів: соматичні і генеративні — у рослин, системи органів дихання, травлення, розмноження — у тварин. А вивчає ці системи біоморфологія і анатомія.
  4. Організмовий — перший, найнижчий рівень з досліджуваних загальною екологією. В організмі взаємодія систем органів зводиться в єдину систему індивідуального організму. Він може існувати самостійно! Поза організмів життя не проявляється. На цьому рівні вивчаються життєві цикли окремих особин, закони утворення фенотипів і генотипів. Науки — фізіологія, анатомія, зоологія, еволюційне вчення і ін.
  5. Популяційно-видовий — проміжний між організмовим і надорганізменними рівнями. Будь-який вид рослин, тварин пристосовується до зовнішнього середовища, не як сума окремих особин-організмів, а як єдине функціональне ціле — популяція. У популяції свої закони (внутрішньовидова конкуренція і агрегація), свої ієрархічні взаємини, своя структура. На даному рівні вивчаються закони збереження популяцією і її видом генотипових ознак. Науки — систематика, біологія та екологія рослин, тварин.
  6. Екосистемний, биогеоценотичний — вивчаються надорганізменні системи, взаємовідносини популяцій, угруповань, організмів всередині екосистеми, тобто на конкретній ділянці з однорідними умовами середовища. Вивчення первинної продуктивності, кругообігу речовин (вуглецю, кисню, фосфору, води тощо) в межах біогеоценозу. Науки — фітоценологія, біогеоценологія, ЗАГАЛЬНА ЕКОЛОГІЯ.
  7. Біосферний — найвищий, розглядається взаємини між собою макроекосистем, біогеоценозів (ліс — степ, ліс — болото, ліс — тундра тощо), вивчаються закони кругообігу речовин, енергії в глобальному аспекті. Наука — ЗАГАЛЬНА ЕКОЛОГІЯ.

Взаємодія живої речовини (матерії) з іншими речовинами (або енергією) на кожному рівні організації зумовлює формування й існування певних упорядкованих систем. Всі ці системи взаємозалежні одна від одної і між рівнями організації немає різких розривів. Неможливо навіть уявити існування генів поза клітинами, клітин поза органами, органів поза організмами і т. д.

Враховуючи тісний функціональний зв'язок між організмовим, популяційно-видовим та екосистемним рівнями і автономність існування їх систем, основним змістом загальної екології слід вважати дослідження взаємовідносин живих організмів (особин) між собою і з середовищем проживання на популяційно-биоценотичному рівні та рівні біологічних систем ще більш високого рангу (біогеоценозів і біосфери), а найменшою одиницею є організм, або особина.

В залежності від того, який рівень організації екосистем вивчається, екологія поділяється на галузі аутекологію і синекологію.

Аутекологія вивчає життєві цикли і ставлення до факторів середовища окремих особин або видів. Мета її полягає в тому, щоб виявити характер пристосування їх до життя в конкретному біоценозі, їх роль в екосистемі. Деякі вчені (Радкевич, 1998[1]) вважають, що аутекологія вивчає взаємовідносини з зовнішнім середовищем тільки окремих особин, а взаємини ценопопуляцій з середовищем вивчає демекологія, взаємовідносини видів — ейдекологія.

Синекологія, вона ж біоценологія, вивчає всі комплекси видів (ценопопуляцій) в біоценозах, тобто екосистемах, вивчає закони їх спільного співіснування в біоценозі залежно від умов зовнішнього середовища. Вона базується на аут-, дем- та ейдоекологіі, але їй притаманний загальнобіологічний характер, оскільки її дослідження спрямовані на багатовидові взаємовпорядковані комплекси, що існують в строго визначеному фізико-хімічному середовищі.

Життєдіяльність екосистем надзвичайно складна. Жива і нежива речовина в екосистемах структуровані та охоплені незліченними перетвореннями або процесами, в ході яких автотрофними і хемотрофними організмами захоплюються із зовнішнього середовища атоми багатьох хімічних елементів (вуглець, водень, кисень, сірка, фосфор, калій, кальцій, магній, залізо, мідь і тощо) і енергія, які потім використовуються іншими організмами: консументами (споживачі рослинної маси) і грибами, а потім, у міру загибелі організмів-продуцентів, грибів і консументів, переходять до організмів-редуцентів, які розкладають мертву органічну речовину і повертають складові атоми цієї речовини в зовнішнє середовище. При цьому енергія хімічних зв'язків організмів-продуцентів і організмів-хемосинтетиків частково використовується консументами, грибами і редуцентами, а частково вивільняється в зовнішнє середовище у вигляді тепла, у вигляді окислів, що утворюються при виділенні рослинами в атмосферу кисню. Або консервуються у вигляді хімічних зв'язків складних органічних речовин, що накопичуються в ґрунті (гумус) і літосфері (торф, буре і кам'яне вугілля). Всі процеси йдуть безперервно, підкоряючись своїм законам. На природні процеси накладаються антропогенні. Останні, як правило, позначаються негативно на функціонуванні екосистем. Вивчити і зрозуміти ці закономірності і є головне завдання загальної екології.

Положення загальної екології в системі наукРедагувати

Структура загальної екологіїРедагувати

Як екосистеми утворені різними групами організмів, так і загальна екологія характеризується складною структурою, підрозділяючись на безліч напрямків, які у свою чергу, складаються з спеціальних наук. Спочатку з'явилося багато спеціальних екологічних дисциплін, набагато пізніше — комплексні. Загальна ж екологія формується тільки сьогодні і «підживлюється» всіма спеціальними. Незважаючи на невирішеність своїх найфундаментальніших проблем, вона переживає справжній бум популярності.

Зрозуміло, загальна екологія тісно пов'язана з усіма спеціальними (екологія рослин, екологія тварин, мікробіологія, екологія океану, екологія людини тощо) і комплексними (геоботаніка, лісове господарство, ґрунтознавство, ландшафтознавство, гідробіологія, біоценологія тощо) екологічними галузями, але вона не є проста сума цих наук. Загальновідомо, що спеціальні науки вивчають всебічно конкретні об'єкти органічного світу («все про один»), а загальні — весь органічний світ в одному напрямку («трохи про все»). Для спеціальних наук найважливішою одиницею є організм або сукупність організмів одного виду, для комплексних наук — конкретні умови середовища (ґрунт, ліс, вода) і взаємовідносини живих організмів з цими умовами, а для загальної екології — екосистема рангу біогеоценозу, тобто вся сукупність видів, що складають біоценоз, і вся сукупність факторів середовища, що визначають існування даного біоценозу з урахуванням неминучого антропогенного впливу, а організм або вид — найменшою одиницею.

Щоб розкрити закони взаємин складових частин екосистем необхідно мати уявлення про різні аспекти функціонування цих складових частин, тому виділення галузей і дисциплін в загальній екології, класифікування їх також доцільне, як і в будь-який інший біологічній науці.

Класифікації структури загальної екологіїРедагувати

Автори існуючих класифікацій звертають увагу на складність і багатогранність загальної екології. В загальній екології виділяються наступні напрямки:

За розмірами об'єктів вивчення (екосистемні дослідження)Редагувати

Зазначені підрозділи об'єктивно відображають організацію проведення досліджень на різних рівнях біологічного спектра. Останні дві галузі занадто молоді і ще не мають спеціальних назв або вони не устоялися (мегаекологія, панекологія, біосферологія).

Юджин Одум і В. А. Радкевич виділяють в екології 3 основні блокиРедагувати

біоекологія, екосистеми і земні сфери, Людина і природа.

1. Біоекологія — найраніший напрямок, положення його є фундаментальними для інших напрямів. Основу біоекології складають екології систематичних, або таксономічних відділів органічного світу:

Останні три, в свою чергу, діляться на дрібніші.

2. Екосистеми і земні сфери — найбільший напрямок, в ньому розглядаються зв'язки між живими матеріями і неживими (абіотичними) факторами, зв'язки між організмами і угрупованнями в складі основних біомів (сукупності біоценозів (екосистем) природних зон) суші і Світового океану. У цей блок входять:

3. Людина і природа — сюди входять науки, що вивчають взаємозв'язок і взаємодію людини з середовищем проживання, і прикладна екологія людини з метою пов'язати розробки з вищевказаних двох розділів з практичними проблемами:

Класифікація Анатолія Сергійовича Степановських (2001[3])Редагувати

По відношенню до предметів вивченняРедагувати

По відношенню до умов середовища проживанняРедагувати

По відношенню до типу рослинного покривуРедагувати

По відношенню до ландшафтного (географічного) положенняРедагувати

По відношенню до чинника часуРедагувати

По проблемах взаємовідносин природи і людиниРедагувати

З кожним роком все актуальнішими стають проблеми взаємовідносин природи і людини, що призвело до формування такого сучасного напрямку, як екологія ноосфери, або соціальна екологія. Її проблеми виходять за рамки екології, як біологічної науки, і поряд з екосистемним підходом включають економічно-господарський, соціальний, політичний аспекти. Вони представлені численними «екологіями»:

І. А. Шилов виділяє 5 напрямків[2]Редагувати

  1. Ландшафтна екологія — один з найбільш ранніх напрямків. Вивчає пристосування організмів до різного географічного середовища, формування біоценозів різних ландшатів, їх вплив на середовище існування. Має виключно високе прикладне значення, тому що фізико-географічними умовами визначаються набір видів і основні закони формування і життя екосистем.
  2. Функціональна, або фізіологічна екологія — досліджує механізми, за допомогою яких здійснюється адаптація (пристосування) біологічних систем різного рівня до змін умов середовища. Більшість адаптивних механізмів мають фізіологічну природу і вивчення їх важливе для вирішення багатьох проблем, наприклад при інтродукції рослин, в медицині, для контролю чисельності диких тварин і ін.
  3. Кількісна екологія вивчає продуктивність і структуру різних екосистем, їх динаміку. Її дані є основою для математичного моделювання біогеоценотичних процесів, або теоретичної екології. Необхідна для розробки природоохоронних заходів, побудови екологічних прогнозів, профілактики епідемій і т. д.
  4. Еволюційна екологія виявляє екологічні закономірності еволюційного процесу, шляхи і форми становлення видових адаптацій, дозволяє реконструювати екосистеми минулого Землі (палеоекологія) і роль людини в їх перетворенні (археоекологія).
  5. Соціальна екологія вивчає процеси, що протікають на рівні ноосфери. З виникненням нових проблем виникли і нові приватні науки (соціологія, радіаційна екологія, екологічна освіта, інженерна екологія, космічна екологія та ін.). Особливе положення займає екологія людини, що вивчає сучасний стан сучасного людства у глобальних екосистемах.

Багато процесів є загальними для всіх рівнів. Їх характеристики, встановлені для одного рівня (клітинного, організменного) можуть бути високоінформативними і для інших рівнів (популяційного, екосистемного) і точно також дані однієї галузі наук можуть виявитися загальними для всіх рівнів організації. Але при вивченні їх використовуються різні методи, різні підходи, різні одиниці обліку та вимірювання. Відповідно і в інтерпретації отриманої інформації по кожному рівню є свої особливості.

ЛітератураРедагувати

  • Одум Ю. Основы экологии / Пер. с англ. — М.: Мир, 1975. — 740 с.
  • Радкевич В. А. Экология. — Минск: Выш. шк., 1998. — 159 с.
  • Степановских А. С. Общая экология: Учебник для вузов. — М.: ЮНИТИ, 2001. — 510 с.
  • Шилов И. А. Экология. — М.: Высш. шк., 2003. — 512 с.
  • Бигон М., Харпер Дж., Таунсенд К. Экология. Особи, популяции и сообщества / Пер. с англ. — М.: Мир, 1989. — В 2-х томах.

Див. такожРедагувати

ПриміткиРедагувати

  1. а б Радкевич В. А. Экология. — Минск: Выш. шк., 1998. — 159 с.
  2. а б Шилов И. А. Экология. М.: Высш. шк., 2003. — 512 с.
  3. Степановских А. С. Общая экология: Учебник для вузов. — М.: ЮНИТИ, 2001. — 510 с.