Экология - это наука о взаимоотношениях организмов между собой и с окружающей их природной средой.
Термин «экология» введен в науку Эрнстом Геккелем в 1866 году. Одним из основных является понятие экологических факторов. Они делятся на 3 группы:
1) биотические - воздействие живых организмов друг на друга;
2) антропогенные - воздействие человека на природу (как живую, так и неживую);
3) абиотические - совокупность неорганических условий (факторов) обитания. Так, изменение длины светового дня в зависимости от времен года вызывает сезонные изменения биологических ритмов (фотопериодизм).
По силе и типу воздействия показатели факторов тоже делятся на 3 группы:
1) оптимальные - благоприятные для жизни. Например, +18-22°С для человека;
2) пессималъные - угнетающие, неблагоприятные. Например, +50°С или -70°С для человека;
3) ограничивающие, или лимитирующие, факторы, за пределами которых наступает смерть.
Например, -80°С для человека.
Все живые организмы на Земле находятся в каких-то взаимоотношениях между собой. Одной из основных является трофическая, или пищевая, связь. По этому принципу выделяют 3 группы организмов:
1) продуценты - фотосинтезирующие растения, которые производят органические вещества;
2) консументы - травоядные, хищники, сапрофиты и паразиты; те, кто питается готовой органикой и может ее накапливать вместе с энергией в своих телах;
3) редуценты - грибы и почвенные бактерии, подвергающие органические вещества минерализации.
На каждый следующий уровень экологической пирамиды может перейти только 10% полезной энергии; 90% расходуется на жизненные процессы тех, кто ее потребил. Так, съев 10 кузнечиков, воробей может передать коршуну (который съел воробья) энергию только одного кузнечика.
Хотя теоретически цепь питания не может включать в себя больше 5 организмов, в реальной природной системе можно назвать и более 5 организмов, поедающих друг друга. Это происходит потому, что организмы очень многих видов взаимодействуют между собой. И возникает не цепь, а сеть питания, в которой переплетаются десятки или сотни цепей.
Место обитания конкретного вида – биотоп (лес, луг, пруд и тд). Обитатели воды – гидробионты, обитатели наземно-воздушной среды – аэробионты, обитатели почвы – педобионты, организмы, населяющие хозяина – эндобионты, организмы, мало реагирующие на действие экологических факторов – эврибионты, организмы, высоко требовательные к среде и факторам – стенобионты.
Такое устойчивое сосуществование организмов разных популяций называют сообществом. Но сообщества существуют не изолированно от неживой природы. Более того, живое и неживое постоянно взаимодействуют и изменяют друг друга (обмен веществ). Поэтому основным понятием в экологии является биогеоценоз(В.Н.Сукачев) (биоценоз – Карл Мебиус), или экосистема (А.Тэнсли). Это устойчивая система, включающая в себя и живые, и неживые объекты, сосуществующие и взаимодействующие на определенной территории. Экосистема = биоценоз + экотоп. Сукцессия – смена одних биоценозов другими.
Экосистемы бывают естественными и искусственными. Естественные экосистемы (луг, болото, овраг и т. д.) более устойчивы, разнообразны. Они не используют дополнительных источников энергии. Искусственные экосистемы города или агроценозы (огород, поле, сад) менее устойчивы, бедны в видовом отношении, высокопродуктивны за счет дополнительных источников энергии (удобрения, полив).
Самой крупной экосистемой является биосфера - живая оболочка Земли, где есть жизнь.
Биосферу характеризуют такие важные понятия, как:
границы биосферы (верхняя граница атмосферы 25-27 км, литосфера 7 км, гидросфера 10-11 км – нижняя граница); плотность биомассы (количество живых существ на единицу площади);
продуктивность биомассы (количество производимого живого вещества на единицу площади в единицу времени).
В биосфере происходит круговорот элементов (азота, углерода, серы, фосфора и др.) между живым веществом и неживой природой. Он реализуется через выполнение биосферой ряда важнейших функций:
1)газовой; 2) концентрационной; 3) окислительно-восстановительной; 4) биохимической.
Фотосинтез – основной источник круговорота веществ в природе. Продолжительность полного круговорота кислорода атмосферы – 2000 лет, круговорот углекислого газа – 300 лет, круговорот воды – 2 млн. лет.
Биосфера эволюционировала весь период своего существования. Она обладает определенной устойчивостью и способностью к саморегуляции. Возросшее воздействие человека на природу может нарушить равновесие биосферы.
Термин «биосфера» ввел в 1875 году Э.Зюсс. Уточнил, дополнил и развил В.И.Вернадский (1926 год), а также разработал учение о «ноосфере» - мыслящей оболочке земли, сфере разума.
