Методи екологічних досліджень

Екологія – комплексна наука. Вона використовує широкий арсенал різноманітних методів, які можна поділити на 3 основні групи:

1. Методи за допомогою яких збирається інформація про стан екологічних об’єктів: рослин, тварин, мікроорганізмів, екосистем, біосфери.

2. Методи обробки отриманої інформації та узагальнення.

3. Методи інтерпретації отриманих фактичних матеріалів.

 

Для отримання інформації про стан об’єктів часто застосовується спостереження, відмінною рисою якого є невтручання спостерігача в процеси, що відбуваються. Такі спостереження можуть здійснюватися як неозброєним оком, так і з застосуванням різноманітних приладів та технічних засобів. У сучасній екології спостереження за допомогою приладів являється одним з основних методів дослідження.

Для вивчення властивостей об’єктів природного середовища (повітря, вода, грунт) застосовуються досить різноманітні прилади та устаткування. Для вивчення властивостей рослинного та тваринного світу широко використовуються фізіологічні, біохімічні, морфологічні методи.

Особливістю сучасних екологічних спостережень за допомогою приладів є їхня комплексність та довгостроковість, коли на одній і тій же ділянці екосистеми спостереження можна вести протягом великого відрізку часу і по декількох показниках. Окрім комплексних спостережень на стаціонарах може проводитися глобальний моніторинг екосистем і всієї біосфери.

Екологія широко застосовує також метод експерименту, коли до екосистеми свідомо вноситься якась одна зміна і через деякий час зіставляються результати спостережень на експериментальній та контрольній ділянках екосистеми.

Більш придатні в екології багатофакторні експерименти.Екологія широко використовує результати стихійних експериментів, що «ставить» сама природа, або ж вони є наслідком виробничої діяльності людини (виверження вулканів, повені, будівництво водосховищ, вирубування лісів, аварія на Чорнобильській АЕС). Це все, так звані, природні експерименти.

В екології часто використовуються і лабораторні експерименти. Лабораторний експеримент дозволяє вивчити характер дії і впливу окремих ізольованих факторів, що також має велике значення в розумінні процесів, що відбуваються в екосистемах при дії цих факторів.

Певним джерелом фактів може бути службова інформація та літературні дані. Використання літературних даних цілком допустиме з урахуванням репутації автора та з посиланням на нього. Складніше буває з використанням службової інформації (вона нерідко «захищена», часто вона буває упереджено викривлена для покращання показників0.

У зв’язку зі складністю екологічних систем щодо їх вивчення часто використовують моделювання. Як модель може виступати матеріальна копія об’єкта екології, до певної міри спрощена. Наприклад, акваріум можна розглядати як модель ставка. На таких моделях можна отримати немало корисної інформації, але реальні екосистеми – це багатофакторні комплексні об’єкти, які неможливо в повній мірі відтворити на моделях.

Інший клас матеріальних моделей складають реальні об’єкти природи, спеціально виділені для вивчення в природному середовищу.

Більш широко в екології використовують абстрактні моделі. Це можуть бути вербальні, графічні, математичні моделі.

 

Самостійна робота. При виконанні самостійної роботи по темі необхідно вивчити специфіку і коло вирішуваних питань таких напрямів екології:

1. Біоекологія.

2.Техноекологія.

3.Агроекологія.

4. Екологія природних сфер,

5. Соціальна екологія.

6.Аутекологія.

7. Демекологія.

8. Синекологія.

 

Тема: Біосфера.

 

Мета теми: Досягнути розуміння студентами поняття «Біосфера;, потоку енергіі в ній і ефективності перенесення, біогеохімічних циклів, факторів навколишнього середовища і принципів їх дії, місця людини в Біосфері.

 

Контрольні питання по темі.

1. Біосфера, поняття, структура її, основна відмінність від других сфер Землі.

2. Газова частина Біосфери, її роль.

3. Гідросфера,її значення в Біосфері.

4. Літосфера, грунт і його значення.

5. Джерела потоку енергії на Земній Кулі.

6. Сонячна енергія, потік енергії в Біосфері,ефективність перенесення енергії в живій речовині.

7. Біогенна міграція хімічних елементів, біогеохімічні цикли, їх значення в коло обігу біогенних елементів.

8. Біогенні хімічні елементи.

9. Основні типи міграції в межах геосфер, їх значення.

10. Поняття «середовище», основні середовища живих організмів.

11. Екологічні чинники, види їх.

12. Абіотичні чинники, дія їх на живі організми: зона оптимуму, зона песимуму, діапазон стійкості. Закон обмежувальних чинників.

13. Температура, розподіл тепла на землі. Види температурних змін у середовищі, критерії для оцінки температурного режиму.

14. Вода, значення для Біосфери і для живих організмів.

15. Світло, значення для рослин і тварин.

16. Хімічні чинники.

17. Комплексні чинники: кліматичні, орографічні (рельєф), елфічні (грунтові)

18. Біотичні чинники: фіто генні, мікробогенні, зоогенні, антропогенні.

19. Місце людини в Біосфері.

 

Лекція: Біосфера.

 

Німецький вчений Е.Зюсс у 1875 році виділив в межах Земної Кулі декілька структурних частин – оболонок, назвавши їх геосферами. Це атмосфера, гідросфера і літосфера. Частина Землі, де існує життя, отримала назву «Біосфера».

Біосфера (грец. біос – життя, сфера – оболонка) – оболонка Землі, в якій існує життя. Більшість сучасних екологів розуміють біосферу як об’єднання усіх живих організмів, що знаходяться у взаємозв’язку з фізичним середовищем Землі.

Структура Біосфери. Об’єм біосфери становить 0,4% об’єму планети. Важливою особливістю біосфери є її злитність з іншими геосферами Землі. Біосфера розміщена в межах атмосфери, гідросфери та частини літосфери. Загальна протяжність біосфери за радіусом Землі складає близько 40 км. Біосферу складають:

* нижня частина атмосфери (від поверхні Землі до озонового шару, по В.І.Вернадському – променева межа – до висоти 25 – 30 км);

* вся гідросфера (до найбільшої глибини 11030 м – Маріанська улоговина в Тихому океані);

* верхня частина літосфери, де вода перебуває в рідкому стані (по В.І.Вернадському – термічна межа, по різним авторам від 5 до 25 км).

 

Основна маса живої речовини, наявність якої відрізняє біосферу від інших сфер Землі, зосереджена в порівняно невеликому прошарку, який отримав назву «біострома». Біострома лежить на поверхні суходолу та охоплює верхні шари водойм. У цій зоні знаходиться до 98% всієї живої речовини планети.

Усі ці частини геосфер Землі об’єднуються в єдину оболонку життя живими організмами, які не лише існують в біосфері а й є її творцями. В.І.Вернадський писав: «Біосферу можна розглядати як простір над земною корою, зайнятий «трансформаторами», що перетворюють космічне випромінювання на корисну земну енергію – електричну, механічну, хімічну, термічну та інші».

Наш співвітчизник В.І.Вернадський був у числі перших, хто сприймав Землю як єдиний живий організм, в якому зовсім різні, на перший погляд, процеси у трьох зовнішніх сферах Землі – літосфері, гідросфері й атмосфері – тісно пов’язані між собою.

Всесвітню славу вченому принесли створені ним вчення про біосферу та ноосферу. Вернадський одним із перших усвідомив величезний перетворюючий вплив живих організмів на всі три зовнішні оболонки Землі, тісну взаємодію і взаємозалежність усіх форм життя. Це дало йому поштовх до створення всеохоплюючої теорії біосфери, тобто тієї частини зовнішніх оболонок нашої планети, яка безпосередньо пов’язана з існуванням життя на Землі.

В.І.Вернадський (1934) дав таке визначення біосфери: «Біосфера являє собою оболонку життя – область існування живої речовини.»

В.І.Вернадський виділив шість головних типів речовин, із яких сформована біосфера:

1. Жива речовина – сукупність усіх існуючих на Землі рослин, тварин, мікроорганізмів, грибів;

2. Біогенна речовина – продукт життєдіяльності організмів (торф, крейда, горючі сланці, вугілля і т.п.).

3.Нежива (косна) речовина – в утворені якої живі організми не брали участі (гірські породи та мінерали);

4. Біокосна речовина – продукт взаємодії живої речовини і неживої матерії (грунт);

5. Радіоактивна речовина – радіонукліди калія, урана, торія, які зумовлюють існування радіогенної теплоти, та продукти їх розпаду;

6. Космічна речовина – космічний пил та метеорити.

 

Складові частини Біосфери атмосферу, гідросферу та літосферу, їх характеристику і значення в біосфері студенти вивчають самостійно при самостійному опрацюванні відповідних питань теми.