Краткая история развития экологии, как науки:
| Аристотель | 384-322 до н.э. | Трактат «История животных» (в нем Аристотель различал животных по группам – плавающие, ползающие и т.д. – а также приуроченность организмов к местам обитания и образу жизни) |
| Роберт Бойль | 1627-1691 | Поставил первый экологический эксперимент (влияние низкого атмосферного давления на различных животных) |
| Карл Линней | 1707-1778 | В трудах: «Экономия природы», «Общественное устройство» высказывал мысли, что экономия – взаимные отношения всех естественных сил; природа сравнима с человеческой общиной, живущей по определенным законам. |
| Жорж Бюффон | 1707-1788 | Подчеркивал значение климатических факторов |
| Лавуазье | 1743-1794 | Стоял у истоков представлений о круговороте веществ в природе, выделил три группы организмов (продуценты, консументы, редуценты) |
| Гумбольд | 1769-1859 | Сформулировал представление о жизненных форм растений и выявил широтную и высотную зональность в растпределении растений и животных, его труды (1807) положили начало развитию нового направления в науке – биогеографии. |
| А.Т. Болотов | 1738-1833 | Заложил основы сельскохозяйственной экологии |
| Ж. Б. Ламарк | 1744-1829 | Считал важнейшей причиной приспособительских изменений организмов - влияние внешних условий среды. |
| Карл Рулье | 1814-1859 | Подчеркивал важность в изучении эволюции животных организмов зависимости от изменений среды. |
| Чарлз Дарвин | 1809-1882 | Выделил «борьбу за существование» как центральную проблему экологии. |
| Эрнст Геккель | 1834-1919 | В 1866 году предложил термин «экология», дал определение экологии, как науки. |
| В. Н. Сукачев | 1880-1967 | В 1942 году обосновал представление о биогеоценозе («Учение о лесе»). |
| Тенсли | 1871-1955 | Обосновал понятие «экосистема» |
| В.И.Вернадский | 1863-1945 | Сформулировал «Учение о биосфере» |
Если в период своего возникновения экология изучала взаимоотношения организмов с окружающей средой и была составной частью биологии, то современная экология охватывает чрезвычайно широкий круг вопросов и тесно переплетается с целым рядом смежных наук (ботаника, зоология и др.).
Среда организма – та часть природы, которая окружает живой организм и с которой он непосредственно взаимодействует. На нашей планете четыре среды обитания: водная, наземно-воздушная, почвенная и организменная. Приспособленность к среде обитания носит название адаптации. Способность адаптироваться – одно из основных свойств живых организмов, так как дает возможность существования, размножения. Адаптации проявляются на разных уровнях: от биохимии клеток и поведения отдельных организмов до строения и функционирования сообществ и экологических систем. Адаптации возникают в ходе эволюции видов.
Отдельные свойства или элементы среды, воздействующие на организмы, называются экологическими факторами. Они могут быть необходимы или, наоборот, вредны для живых организмов, способствовать или препятствовать выживанию и размножению. Среди экологических факторов выделяют абиотические, биотические и антропогенные.
Абиотические факторы – температура, свет, радиоактивность, давление, влажность, солевой состав, ветер, течения, рельеф – это свойства неживой природы, которые прямо или косвенно влияют на живые организмы.
Биотические факторы – это формы воздействия живых организмов друг на друга (хищничество, паразитизм, симбиоз, нейтрализм, конкуренция и др.). Могут быть прямые или косвенные.
Антропогенные факторы – это формы деятельности человеческого общества, которые приводят к изменению природы, как среды обитания других видов или непосредственно сказываются на их жизнь.
Один и тот же фактор среды имеет различное значение в жизни совместно обитающих организмов разных видов. Пример: светолюбивые и теневыносливые комнатные растения выставлены на хорошо освещенном окне. Какое из них будет чувствовать себя «хорошо» при таком освещении? Какое будет угнетено хорошим освещением? Почему? Ответ: свет – абиотический фактор среды – будет угнетать теневыносливое растение, т. е. будет для него «ограничивающим фактором». Для светолюбивого растения созданные условия (благоприятствующие) будут «оптимальными».
Другой пример: ручьевая форель живет в воде с содержанием кислорода не менее 2 мг/л. При содержании кислорода менее 1,6 мг/л форель гибнет. Содержание кислорода в воде может быть для форели как «оптимальным» так и «ограничивающим» фактором. Следовательно, для каждого организма существует наиболее подходящее сочетание экологических факторов, оптимальное для его роста, развития и размножения. Наилучшее сочетание экологических факторов называют биологическим оптимумом. Это явление называется законом биологического оптимума.
Закон оптимума гласит: «Любой экологический фактор имеет определенные пределы положительного влияния на живые организмы». Графически закон можно выразить симметричной кривой, показывающей, как изменяется жизнедеятельность вида при изменении интенсивности факторов среды.
Пределы выносливости между критическими точками – экологическая валентность – свойство организмов адаптироваться к тому или иному диапазону факторов среды.
Толерантность – способность организмов выдерживать изменения окружающей среды. Закон толерантности (Шелфорд, 1913) – отсутствие или невозможность развития организма определяется не только недостатком, но и избытком любого экологического фактора.
Эврибионты способны жить в различных условиях среды (широкие пределы выносливости). Стенобионты – требуют строго определенных условий среды (узкие пределы выносливости).
Закон минимума, или закон лимитирующих факторов (Либих, 1840) - для организма наиболее значим тот фактор, который больше всего отклоняется от оптимальных значений (находится в максимуме или в минимуме). Например: в тайге лимитирующим фактором является содержание в почве элементов минерального питания, а в лесостепной и степной зонах почвы богаты питательными элементами, и здесь лимитирующий фактор – увлажнение.
Биотические взаимоотношения, в которые вступают организмы между собой, можно разделить на такие группы:
| Нейтрализм | 0 0 | Один вид никак не влияет на другой (белка и лось в лесу) |
| Конкуренция | - - | Соперничество между видами за одни и те же ресурсы (волк и лиса) |
| Хищничество | + - | Один вид использует в пищу другой вид (волк и заяц) |
| Паразитизм | + - | Организмы одного вида (паразита) живут за счет питательных веществ или тканей другого вида (хозяина) – паразитические черви и человек. |
| Комменсализм (в том числе нахлебничество) | + 0 | Один вид получает преимущество, не принося ни вреда, ни пользы другому виду (акула и рыбы-лоцманы) |
| Комменсализм (в том числе квартиранство) | 0 + | Одному виду ни польза, ни вред, а другой вид от этих взаимоотношений получает пользу (рыбки-кривохвостки и морской еж) |
| Аменсализм | - 0 | Один вид угнетается, но другой не извлекает из этого пользы (березы светолюбивые, а ели образуют вокруг себя тень и угнетают их) |
| Симбиоз** | + + | Взаимовыгодные связи между видами. Подразделяются на кооперацию и мутуализм. |
| Кооперация** | + + | Взаимовыгодные отношения двух видов, но оба эти вида могут существовать друг без друга (птицы-чистильщики и крупные животные) |
| Мутуализм** | + + | Симбиотические (взаимовыгодные) отношения, при которых один вид не может существовать без другого (лишайники – это грибы + водоросли) |
** - по разным справочникам взаимосвязь (соподчинение) между этими терминами описана иначе: мутуализм – взаимовыгодные отношения между организмами, степень развития которых может быть различной – от временных, необязательных контактов до такого состояния, когда присутствие партнера становится обязательным условием жизни каждого из них (симбиоз).
** - мутуализм – одна из форм симбиоза, бывает обязательный (облигатный) и необязательный (факультативный). Факультативный мутуализм называется протокооперацией.
Биоценоз (от лат. «биос»-жизнь, «ценоз»-общий, сообщество) – группировки совместно обитающих и взаимосвязанных видов. Приспособленность членов биоценоза к совместной жизни выражается в определенном сходстве требований к важнейшим абиотическим условиям среды и закономерных отношениях друг с другом. Термин «биоценоз» был предложен в 1877 году нем. уч. Мебиусом. Есть другой термин для понятия «биоценоз» - сообщество (по уч-ку «Общая биология» под ред. Д.К. Беляева и А.О. Рувинского).
Синэкология или биоценология – раздел экологии, который изучает закономерности сложения сообществ и совместной жизни в них живых организмов.
Тот участок абиотической среды, который занимает биоценоз называют биотопом, т. е. иначе «биотоп» - место обитания биоценоза («биос» - жизнь, «топос» - место).
