Екологія як біологічна наука
Всі розділи біологічної науки вивчають життя на молекулярному, клітинному або организменном рівнях, так як індивідуум є найбільшою одиницею дослідження (гени -> клітини -> органи -> організми). Однак є і більш складні форми організації живого:
· Групи подібних індивідуумів одного виду об'єднуються в популяції, які створюють багатовидові спільноти - біоценози.
· Біоценози в свою чергу утворюють біологічні макросистеми вищого рангу - біогеоценози (екосистеми) і в цілому біосферу нашої планети.
Предметом дослідження екології. як біологічної науки, є біологічні макросистеми: популяції, спільноти, екосистеми і їх динаміка в часі і просторі (в залежності від навколишнього середовища). Сучасна екологія вивчає різні рівні організації живої матерії - популяційно-видовий, биогеоценотический, біосферний, тобто життя, інтегровану в біологічні системи більш високого рангу, ніж організм. Цим екологія відрізняється від інших областей біології, які вона збагачує, але ні в якому разі не розчиняється в них і не зникає як самостійна наука. Екологія тісно пов'язана з еволюційним вченням, генетикою, систематикою і іншими біологічними дисциплінами і отримує свій розвиток з подальшим розвитком суміжних дисциплін - ботаніки, зоології, мікробіології і т.д.
Рівні організації живої матерії досліджувані екологією
Завдання екології на кожному рівні
вивчення впливу на організм абіотичних і біотичних факторів і навпаки; процеси відтворення особин, їх загибелі і міграції
вирішення питань, пов'язаних зі ступенем достатку окремих видів, зі змінами та коливаннями чисельності популяцій
вивчення складу і структури спільнот та закономірності їх функціонування (круговорот речовин і енергії)
На сучасному рівні розвитку суспільства екологія перетворилася в одну з провідних біологічних наук. Це в значній мірі обумовлено тим, що рішення проблем, пов'язаних з раціональним використанням природних ресурсів біосфери, можливо тільки з екологічних позицій.
В даний час екологія являє собою систему наук, серед яких переважає
· Загальна екологія - вивчає закономірності зв'язку з середовищем, властиві всім групам організмів
· Вузькі напрямки по екологічній специфіці окремих груп організмів - екологія рослин, екологія мікроорганізмів, комах, птахів і т. П.
Існує поділ екології на
· Аутекологія (екологія окремих видів) - вивчає індивідуальні організми (особини) або окремі види. При цьому особлива увага приділяється життєвим циклам і їх поведінки як способам пристосування до умов середовища
· Сінекологія (екологія спільнот) - досліджує групи організмів, що становлять певні єдності. Особливо помітно виділяється в ній популяционная екологія.
· Фізіологічна і біохімічна екологія - виявляє закономірності певних змін, що лежать в основі адаптації та пристосувальних перетворень організмів
· Палеоекологія - вивчає екологічні зв'язку вимерлих груп
· Еволюційна екологія - досліджує екологічні механізми перетворення популяцій
· Морфологічна екологія - вивчає закономірності будови органів і структур в залежності від умов проживання
Екологія як наука є теоретичною основою охорони природи. Однак між поняттями "екологія" і "охорона природи" ставити знак рівності не можна, так як завдання екології набагато ширше.
Екологія як наука вирішує наступні завдання:
1. вивчає принципи і закони, що визначають типи об'єднання організмів, динаміку популяцій і біогеоценозів в часі і просторі
2. досліджує закономірності взаємин різних груп організмів з факторами навколишнього середовища, вплив організмів і їх комплексів на середовище проживання з метою з'ясувати механізми перетворення популяцій
3. вивчає характер розподілу рослин і тварин на планеті, потоки речовини і енергії через окремі трофічні рівні і закономірності функціонування екосистем і біосфери в цілому
4. розробляє основи для раціональної експлуатації біологічних ресурсів, прогнозує зміни природи в зв'язку з діяльністю людини, дає рекомендації з управління процесами, що протікають в природі
5. розробляє біологічні заходи боротьби з бур'янами та шкідниками в зв'язку зі зниженням ефективності інсектицидів і гербіцидів і забрудненням ними природного середовища
6. вивчає можливості створення безвідходних технологій на промислових підприємствах: рекомендує впроваджувати відповідні системи для переробки відходів виробництва, наприклад, шляхом створення систем оборотного водоспоживання в процесі якого промислові води відстоюються, очищаються і повертаються в технологічний ланцюг, або для виключення або скорочення технологічних процесів, що призводять до утворення основної кількості відходів.
Таким чином, головна теоретична і практична задача екології полягає в тому, щоб розкрити закономірності біологічних процесів і навчитися управляти ними в умовах все зростаючого впливу людини на навколишнє середовище.
Oсновной методи екологічних досліджень
Свої завдання екологія вирішує певними методами.
· Польові дослідження - вивчення популяцій видів і їх спільнот в природніх умовах. Дозволяють з'ясувати характер впливу на популяцію того чи іншого комплексу факторів, загальну картину розвитку і життєдіяльності виду в конкретних умовах
Однак польові спостереження не завжди можуть дати точну відповідь на поставлені питання. Наприклад, на питання, який із чинників середовища визначає характер життєдіяльності особини, виду, популяції або спільноти, можна відповісти тільки за допомогою експерименту, головним завданням якого є з'ясування причин встановлених взаємовідносин.
· Екологічний експеримент - моделювання природної системи в штучних умовах (наприклад, акваріум може служити натурної моделлю водойми) і вивчення особливостей впливу окремих факторів на розвиток організму.
Експериментальні методи дозволяють вичленувати і проаналізувати роль окремих факторів при сталості всіх інших в штучно створених і контрольованих умовах.
· Математичне моделювання біологічних явищ - моделювання реально існуючих об'єктів і явищ здійснюване засобами мови математики.
Математичне моделювання грунтується на створенні і дослідженні математичної моделі реальної системи, описаної за допомогою математичних рівнянь. Імітація різних сигналів (наприклад, зміна кліматичних умов, антропогенних навантажень) по відношенню до досліджуваної математичної моделі дозволяє теоретично визначити поведінку реальної системи без складного, дорогого або небезпечного експерименту, а також дає можливість вивчати явища, які неможливо відтворити експериментально.