Закони, категорії і методи екології.

Рівні організації живої матерії. Підрозділи екології.

1.1. Визначення, предмет і завдання екології

Вперше термін “екологія” був запропонований німецьким біологом Е. Геккелем у 1866 р. Екологія вивчає умови існування живих організмів, їхній взаємозв'язок та їхню взаємодію з довкіллям.

Предмет екології – це сукупність або структура зв'язків між організмами та середовищем, що їх оточує.

Основні завдання екології:

• вивчення загального стану сучасної біосфери, умов його формування та причин змін під впливом природних і антропогенних факторів;

• прогнозування динаміки стану біосфери в часі й просторі;

• розробка (з урахуванням основних екологічних законів) шляхів гармонізації взаємовідносин людського суспільства й природи, збереження здатності біосфери до самоочищення, саморегулювання й самовідновлення.

1.2. Рівні організації живої матерії.

В екології виділяють наступні рівні організації живої матерії: клітина=>тканина=> орган => організм =>популяція=> біоценоз => екосистема => біосфера.

Підрозділи екології

Екологію можна умовно поділити на п'ять великих підрозділів: аутекологію (екологію організмів), демекологію (екологію популяцій), синекологію (екологію угруповань), біогеоценологію та біосферологію (глобальну екологію).

Аутекологія (термін введений у 1896р. Шретером) вивчає взаємозв'язки представників виду з оточуючим їх середовищем. Цей розділ екології займається головним чином визначенням меж стійкості виду і його ставленням до різних екологічних факторів.

Демекологія (термін введений у 1963р. Швердтфегером) описує коливання чисельності різних видів і встановлює їх причини.

Синекологія (Шретер, 1902) аналізує стосунки між особинами, що належать до різних видів даного угруповання організмів, а також між ними і оточуючим середовищем.

Біогеоценологія, або екосистемологія, вивчає біогеоценотичний шар Земної кулі і, зокрема, конкретні біогеоценози (суходільні, водні), в яких взаємодіють біоценози і абіотичне середовище.

Біосферологія (глобальна екологія) вивчає біосферу як єдине планетарне ціле, з'ясовує закономірності еволюції біосфери.

 

1.3. Основні закони екології.

Закон мінімуму. В 1840 році Ю. Лібіх встановив, що " речовиною, що є в мінімумі, регулюється врожай і визначається величина та стійкість його в часі". Дію цього закону обмежують два принципи. Згідно з першим закон Лібіха застосовується лише за умов стаціонарного стану: при стаціонарному стані лімітуючою буде та речовина, доступна кількість котрої найбільш близька до необхідного мінімуму. Другий принцип стосується взаємодії факторів: висока концентрація та доступність певної речовини може змінити споживання мінімальної поживної речовини. Організм тоді заміняє одну, дефіцитну, речовину іншою, що є в надлишку.

Закон толерантності (закон Шелфорда): лімітуючим фактором процвітання організму може бути як мінімум, так і максимум екологічного впливу, діапазон між якими визначає ступінь витривалості (толерантності) організму до даного фактора.

Діапазон між двома величинами складає межі толерантності, в котрих організм нормально функціонує і реагує на вплив середовища.

Закон внутрішньої динамічної рівноваги: речовина, енергія, інформація та динамічні якості окремих природних систем та їхні ієрархії дуже тісно пов'язані між собою, тому зміна одного з показників неминуче призводить до функціонально - структурних змін інших, але при цьому зберігаються загальні якості системи - речовинно-енергетичні, інформаційні та динамічні.

Закон свідчить, що у випадку незначних втручань у природне середовище його екосистеми здатні саморегулюватися та відновлюватися, а коли ці втручання перевищують певні межі і вже не можуть згаснути в ланцюгу ієрархії екосистем, вони призводять до значних порушень енерго- і біобалансу на значних територіях і в усій біосфері.

Закон обмеженості природних ресурсів: усі природні ресурси в умовах Землі вичерпні.

Планета є природно обмеженим тілом, і на ній не можуть існувати не­скінченні складові частини.

Закон оптимальності: ніяка система не можезвужуватися або розширюватися до нескінченності.

Ніякий цілісний організм не може перевищити певних критичних розмірів, котрі забезпечують підтримку його енергетики. Ці розміри залежать від умов живлення та факторів існування.

Закон піраміди енергій: з одного трофічного рівня екологічної піраміди на інший переходить у середньому не більше 10 % енергії. Зворотний потік з більш високих на більш низькі рівні набагато слабший - не більше 0,5-0,25 %, і тому говорити про кругообіг енергії в біоценозі не доводиться.

Закон розвитку довкілля: будь-яка природна система розвивається лише за рахунок використання матеріально-енергетичних та інформаційних можливостей навколишнього середовища.

Абсолютно ізольований саморозвиток неможливий - це висновок з законів термодинаміки.

З цьогозакону випливають такі висновки:

— абсолютно безвідходне виробництво неможливе;

— будь-яка більш високоорганізована біотична система в своєму розвитку є потенційною загрозою для менш організованих систем. Тому в біосфері Землі неможливе повторне зародження життя - воно буде знищене існуючими організмами; біосфера Землі як система розвивається за рахунок внутрішніх і космічних ресурсів.

З акони Б. Коммонера:

—все пов'язане з усім;

— все мусить кудись діватися;

— природа знає краще;

— ніщо не дається даремно.

Перший закон Б. Коммонера, на думку М. Реймерса, близький за змістом до закону внутрішньої динамічної рівноваги, другий - до цього ж закону та закону розвитку природної системи за рахунок довкілля, третій - застерігає людство від самовпевненості, четвертий - знову торкається проблем, котрі узагальнюють закон внутрішньої динамічної рівноваги, закони константності й розвитку природної системи. Згідно з четвертим законом Б. Коммонера ми повинні повертати природі те, що беремо від неї, інакше катастрофа неминуча.