• определение степени антропогенного воздействия на окружающую среду и выявление его факторов и источников.
1.3. Структура современной экологии
Современная экология не только использует свои методы исследования, но и широко применяет методы других наук – химии, физики, математики и т. д. Наряду с биоэкологией возникли экология человека и социальная экология. В зависимости от типа изучаемой биологической системы в экологии выделяют такие разделы, как аутэкологию, синэкологию, демэкологию.
Аутэкология (от греч. autos – сам) – раздел экологии, изучающий взаимоотношения отдельного организма и среды его обитания. Задачей аутэкологии является установление пределов существования особи (организма) и тех пределов физико-химических факторов, которые организм выбирает из всего диапазона их значений. Изучение реакции организмов на воздействие факторов среды позволяет также выявить физиологические и морфологические изменения, характерные для данных особей. Следовательно, аутэкология изучает взаимоотношения особей и внешней среды. В основе этих отношений лежат морфологические реакции организма на воздействие среды.
Термин «аутэкология» был введен в 1896 г. швейцарским ботаником, флористом, профессором Карлом Шретером (1855–1939) именно для обозначения экологии особей.
При изучении экологии особей основное внимание уделяется:
• биохимическим реакциям;
• интенсивности газо- и водообмена, а также физиологическим процессам, определяющим состояние организма;
• использованию сравнительно-экологического и экологогеографического методов;
• сопоставлению состояния и реакции организма на внешние воздействия в различные периоды жизни (суточная, сезонная активность).
Синэкология (от греч. sýn – вместе), или экология сообществ, изучает ассоциации разных видов растений, животных и микроорганизмов, образующих биоценозы, их формирование и развитие, структуру, динамику, взаимодействие с физико-химическими факторами среды, энергетику, продуктивность и др.
Демэкология (от греч. demos – народ) изучает естественные группировки особей одного вида, т. е. популяции; выясняет условия формирования популяций и внутрипопуляционных группировок и их взаимоотношения, структуру, динамику, численность популяции (В. В. Маврищев и др., 2010).
Аутэкология, синэкология и демэкология представляют собой экологию природных систем. Основным содержанием современной биоэкологии является исследование взаимоотношений организмов друг с другом и с внешней средой на популяционно-биоценотическом уровне.
Однако понятие «экология» не ограничивается только биологической направленностью и связано с небиологическими науками – географией, геологией, физикой, химией, медициной, техникой и другими разделами научных знаний. Экологические науки, согласно Н. Ф. Реймерсу, состоят из фундаментальных и прикладных наук, которые тесно взаимодействуют друг с другом.
Современная экология делится на ряд научных отраслей и дисциплин (рис. 1.1). Различают следующие разделы экологии: геохимический, глобальный, животных, инженерный, космический, ландшафтный, микроорганизмов, насекомых, популяционный, пресных вод, радиационный, растений, сельскохозяйственный, факторальный, человека, социальный. (Н. Ф. Реймерс, 1994).
В современной экологии изучаются проблемы прямого и побочного влияния производственной деятельности:
• на тепловой режим планеты;
• фон радиоактивности;
• загрязнение Мирового океана;
• уменьшение запасов невозобновляемых энергетических ресурсов;
• поступление в биосферу непереработанных биохимических и токсичных отходов;
• экологическое состояние урбанизированных ландшафтов;
• физическое, психическое здоровье, генофонд нации.
Данные вопросы решаются совместно и тесно связаны с другими естественными и гуманитарными науками: экономикой, социологией, географией, технологией, демографией. Экология имеет следующее научные направления: экофизиологию, экогенетику, экоморфологию, экобиохимию и т. д. Это значит, что происходит экологизация мышления.
К основным экологическим проблемам современности относятся:
• изменение климата;
• истончение озонового слоя;
• нехватка пресной воды;
• загрязнение подземных вод;
• пагубное влияние пестицидов на здоровье;
• кислотные осадки;
• сокращение биологического разнообразия;
• уничтожение токсических отходов;
• накопление в биосфере ксенобиотиков.
Кроме основных экологических проблем, следует еще указать на глобальные задачи современности в целом:
• предотвращение ядерной войны и аварий на АЭС;
• демографическую стабилизацию;
• энергетическую проблему;
• продовольственную;
• урбанизацию и ее последствия.
Экология на современном этапе занимает центральное место при изучении биосферы. Исходя из вышеизложенного, можно сформулировать обобщенное определение экологии как науки. Экология – это наука, которая изучает взаимоотношения организмов между собой и с окружающей средой, а также структуру и организацию биологических систем различного уровня (популяции, биоценозы, экосистемы) (В. В. Маврищев и др., 2010). Знание экологии должно способствовать формированию экологического мышления человечества как необходимого условия его выживания и развития.
Рис. 1.1. Структура современной экологии
Глава 2. Экологические факторы среды
2.1. Понятие об экологических факторах среды
Организмы не могут существовать изолировано от окружающей среды. Экологическими элементами называются все компоненты природной среды, а именно:
• вода, атмосферный воздух, почва, пища, растительный и животный мир, горные породы и т. д.;
• природные условия, а также результаты антропогенной деятельности: загрязняющие вещества, измененные природные условия, ранее не существовавшие в природе, но созданные человеком.
К экологическим факторам относятся только те элементы, изменение которых вызывает ответную реакцию определенного организма или определенной группы организмов вплоть до исчезновения их по каким-либо причинам из среды обитания. Экологические факторы не равнозначны в своем влиянии на организмы и вещества. Важнейшими из них являются солнечная энергия и климатические факторы.
Среда любого организма слагается из многочисленных элементов органической природы, а также из объектов, связанных с хозяйственной деятельностью человека. Условия среды складываются из разнообразных элементов. Те факторы среды, которые оказывают прямое или косвенное воздействие на организмы, называются экологическими.
Для разных организмов количественные пределы фактора, при которых они могут существовать, неодинаковы (температура, влажность, химический состав компонентов среды обитания и др.).
Окружающая среда влияет на жизнедеятельность организмов, так как для любого из них она слагается из многочисленных элементов органической и неорганической природы, а также факторов хозяйственной деятельности человека. Есть экологические факторы, без которых жизнь растений и животных невозможна (например, для зеленых растений это солнечная энергия, вода, углекислый газ, минеральные соли). В процессе жизнедеятельности растения и животные приспособились к определенным условиям среды. Одни виды приспособились к жизни в условиях жаркого сухого климата (саксаул, баобаб, тушканчик), другие живут в холодном (карликовая береза, песец, северный олень), третьи – в жарком и влажном (бамбук, кокосовая пальма, орхидея) климате.