Екологія як наука

Екологія (грец. οίκος — будинок, дім; грец. λογος — наука) — наукова дисципліна, один з розділів біології, який досліджує взаємовідносини між біотичними та соціальними цілісностями та їхнім довкіллям. Екологія вивчає взаємовідносини організмів із довкіллям, досліджує структурно-функціональну організацію надорганізмових систем (популяцій, угруповань, екосистем, біосфери), виявляє механізми підтримання їх стійкості у просторі й часі. Головні розділи

Сучасна екологія — складна багатогранна дисципліна, основою якої є біогеографічні знання, але яка поєднує сьогодні всі природничі, точні, гуманітарні і соціальні науки, з метою пошуків шляхів оптимального розвитку людства на максимально далеку перспективу, вироблення нових методів збереження біосфери планети. Сьогодні її поділяють на: біоетику, біоекологію, геоекологію, техноекологію, соціоекологію і космічну екологію. У структурі сучасної екології виділяють такі основні напрямки; загальну, спеціальну та прикладну екологію. Загальна екологія вивчає фундаментальні проблеми структурно-функціональної організації екосистем, а також досліджує взаємодію біосистем різних рівнів інтеграції між собою та довкіллям. Спеціальна екологія досліджує закономірності функціонування конкретних екосистем або особливості пристосування популяцій різних видів організмів чи їх угруповань до умов навколишнього середовища. Прикладна екологія з'ясовує різні аспекти дії чинників довкілля на біосистеми і спрямована на розв'язання головним чином практичних питань. агроекологія (сільськогосподарська екологія) аутоекологія (екологія організмів) популяційна екологія (демекологія) синекологія (екологія угруповань) системна екологія (екологія екосистем) екологія людини із такими підрозділами, як соціоекологія, антропоекологія. еволюційна екологія — вивчає історичні зміни екосистем і біосфери у зв'язку зі змінами умов довкілля. Системна екологія поділяється на розділи, які досліджують окремі види екосистем (екологія лісів, боліт тощо, а також урбоекологія, агроекологія і т. ін.). Ще одна класифікація екологічних дисциплін, за принципом теоретичності і застосування знань на практиці включає екологію теоретичну і практичну: Теоретична екологія (біоекологія) — екологія живих організмів: людини, тварин, рослин, мікроорганізмів. Цей розділ виник першим і є фундаментом екології. Практична — а) геоекологія — вивчає охорону і раціональне використання природніх ресурсів, ділиться на атмо-, гідро-, літо- та ландшафтну екологію. б) соціоекологія — вивчає вплив соціально-економічних факторів на довкілля. в) техноекологічна — вивчає техногенні фактори забруднення довкілля. Поділяється на екологію промисловості, с/г, транспорту. Таким чином сьогодні є підстави говорити про складно організовану систему — екологічне знання. Із середини ХХ століття термін «екологія» також вживається як синонім понять довкілля, «стан навколишнього середовища» тощо, зокрема у таких словосполученнях, як «екологічна криза», «екологічний стан», «екологічні проблеми». Закони екології

Список основних екологічних законів, принципів і концепцій Закон мінімуму (закон Лібіха) Закон толерантності (закон Шелфорда) Закон біогенної міграції атомів (закон Вернадського) Закон внутрішньої динаміки рівноваги Закон оптимальності Закон односпрямованості потоку енергії Закон рівно-визначеності умов життя Закон розвитку довкілля Закон сукупної дії природних факторів Закон ґрунтостомлення (зниження родючості) Закон фізико-хімічної єдності живої речовини (сформульований Вернадським) Закони екології Комонера Закони екології Комонера сформульований американським екологом Б. Комонером (1974). Основні положення можна викласти так: «Усе пов'язане з усім»; це означає, що жива динаміка складних і розгалужених екол. ланцюжків утворює, кінець-кінцем, едину взаємопов'язану систему; в абстрактному варіанті це твердження повторює відоме діалектико-матеріалістичне твердження про всезагальний зв'язок речей і явищ; «Усе повинне кудись подітися»; це неформальне перефразування фундаментального фізичного закону збереження матерії; тут Комонер ставить одну з найважчих проблем прикладної екології — проблему асиміляції біосферою відходів людської цивілізації; «Природа знає краще»; цей закон викликає в літературі найбільшу критику; це положення розпадається на дві відносно незалежні тези: перша, перегукується з відомим лозунгом «Назад до природи», який нині не може бути прийнятим в силу своєї нереалістичності; друга, пов'язана з закликом до обережності при використанні природних екосистем, важливий і конструктивний; «Ніщо не дається даром»; цей екол. закон об'єднує в собі три попередніх закони; на думку Комонера, «глобальна екосистема є єдиним цілим, в межах якої ніщо не може бути вигране або втрачене і яка не може бути об'єктом загального покращення; усе, що було взяте з неї людьською працею, повинне бути відшкодоване. Пла́ти за цим векселем не можна уникнути; вона може бути тільки відстрокована». М.Ф. Реймерс (1994), класифікуючи і узагальнюючи закони, принципи, правила, аксіоми, афоризми, метафори, догми, намагається створити певний ієрархічний блок екологічних законів. Напрямки досліджень

Основні напрямки досліджень: Дослідження впливу різних чинників довкілля (зокрема й антропогенного походження) на біосистеми різного рівня інтеграції (організмового, популяційного, біоценотичного тощо). З'ясування специфіки дії екологічних чинників на поширення, чисельність та еволюцію організмів на нашій планеті. Розроблення проблем популяційної екології та екології екосистем — вивчення структурно-функціональної організації популяційних систем, угруповань рослин, тварин і мікроорганізмів, біотичних угруповань, дослідження структури й особливостей функціональної стійкості екосистем. Вивчення закономірностей трансформації енергії та кругообігу речовин в екосистемах і біосфері, дослідження динаміки біогеоценотичного покриву, біотичних угруповань, екосистем. Розроблення підходів і методів, що забезпечують системні екологічні дослідження, моделювання сукцесійних та еволюційних процесів в екосистемах. Вивчення дії екологічних чинників на продуктивність популяцій окремих видів рослин і тварин, біотичних угруповань і екосистем, з'ясування механізмів взаємодії компонентів екосистем, що забезпечують їх цілісність і стійкість. Розроблення і впровадження методів екологічного моніторингу та систем біоіндикації, моніторингові дослідження стану довкілля й біоти екосистем. Розробка методів нормування антропогенного навантаження на екосистеми, прогнозування стану природних комплексів і екосистем під впливом екологічних чинників. Розв'язання проблем збереження природних комплексів і біорізноманіття в сучасних умовах та опрацювання наукових основ заповідної справи. Математична екологія, моделювання екологічних та соціальних процесів. Історія

Докладніше: Етапи становлення та розвитку екології Перший етап Про залежність рослин від зовнішніх умов добре знали і перші землероби за багато століть до нової ери (10-15 тис. років тому). Сівозміну сільськогосподарських культур застосовували в Єгипті, Китаї та Індії 5 тисячоліть тому. Складна і екологічно вивірена система землеробства була в індіанців майя в стародавній Америці. Елементи екології відображені в епічних творах і легендах: в давньоіндійському епосі «Махабхарта» (VI-II ст. до н.е.; відомості про звички і спосіб життя 50 тварин), в рукописних книгах Китаю і Вавилона (терміни посіву та збору диких і культурних рослин, способи обробки землі, види птахів і звірів). Другий етап Теофраст (Парацельс, він же Тіртей, 287–372) описав 500 видів рослин. Найголовнішими роботами різнобічного вченого (його праці: «Про каміння», «Про вогонь», «Про смаки», «Про втому», «Про прикмети погоди», «Характери», «Підручник риторики» та ін.) і філософа стали «Дослідження про ботаніку» в 9 книгах: 1 — про частини і морфологію рослин, 2 — догляд за садовими деревами, 3 — опис лісових дерев, 4 — опис заморських рослин та їх хвороб, 5 — про ліс та його користь, 6 — про чагарники і квіти, 7 — про городні рослини і догляд за ними, 8 — про злаки, бобові і про рільництво, 9 — про лікарські трави. Теофраст зробив ботаніку самостійною наукою, відокремивши її від зоології. Тому його і називають батьком ботаніки. Давньогрецькі філософи багато в чому ототожнювали рослини і тварин, вважали, що рослини можуть радіти і засмучуватися, органи тварин ототожнювали з органами рослин: коріння — рот і голова, стебла — ноги й живіт, і т. д. Мріяли виростити в колбі живу істоту (гомункулус). Але Теофраст був не тільки батьком ботаніки. Велику увагу в своїх працях він приділяв впливу зовнішнього середовища на живі організми, і саме він вперше розділив покритонасінні рослини на життєві форми: дерева, чагарники, напівчагарники і трави, з урахуванням залежності від грунту і клімату. Пліній старший (23-79 років н. е.) у своїй багатотомній «Філософії природи» багато явищ природи розглядав зі справді екологічних позицій. Стародавні вчені замислювалися про те, про що замислюємося і ми з вами. В середні віки в Європі стався відкат людської думки далеко назад, церква на кілька століть стала гальмом розвитку всіх природних наук. Зв'язок будови організмів з середовищем цілком приписувалася волі бога. Наукові відомості містяться в одиничних роботах (багатотомний твір Венсені де Бове (XIII століття) «Дзеркало речей», «Повчання Володимира Мономаха» (XI), «Про повчання і подібність речей» домініканського монаха Іоанна Сієнського (XIV)) і мають прикладний характер; полягають в описі цілющих трав, культивованих рослин і тварин. Але вже в пізнє середньовіччя стали з'явилися нові віяння в науці — Зачатки екології. Альберт Великий (Альберт фон Больштедт, ~ 1193–1280 рр.) в працях про рослини надає великого значення умовам зростання, зокрема світловому фактору — «сонячному теплу», розглядає причини «зимового сну». Третій етап У першій половині XVIII століття Карл Лінней створив таксономічну систему тварин і рослин, якою ботаніки користуються і понині. Заслуги цього вченого перед світом настільки великі, що на їх перерахування не вистачить і цілої лекції. Його вважають реформатором ботаніки. Крім бінарної номенклатури він розробив термінологію, ввівши в систематику більше 1000 термінів для різних органів рослин та їх частин. Вже перші систематики: А. Цезальпін (1509–1603), Д. Рей (1623–1705), Ж. Турнефор (1656–1708), відзначали залежність рослин від умов середовища і місць зростання. Жорж Леклерк Бюффон (1707–1788) в «Природній історії» (не проводячи дослідів!) писав про вплив клімату на тваринні організми, Жан Батист Ламарк (1744–1829) відкрив еволюцію життя. Ламарк був послідовником К. Ліннея і склав класифікацію тварин («Філософія зоології»), що відображає походження — еволюцію, тварин, вибравши в якості ознак внутрішню будову (відділив безхребетних від хребетних) і будову нервової системи (бездушні — інфузорії і поліпи, які відчувають — все інші безхребетні, і розумні — хребетні). Відомий англійський хімік Р. Бойль (1627–1691) поставив перший екологічний експеримент з впливу низького атмосферного тиску на розвиток тварин, а Ф. Реді експериментально довів, що самозародження складних тварин неможливе. Антоні ван Левенгук, який винайшов мікроскоп, був першим у вивченні трофічних ланцюгів і регуляції чисельності організмів. М. В. Ломоносов розглядав вплив середовища на організм. Він у роботі «Про шари земні» (1763) писав, що «… даремно багато хто думає, що все, що ми бачимо, спочатку створено творцем …». За рештками вимерлих тварин (молюсків і комах) Ломоносов реконструював умови їх існування в минулому і спростував теорію катастроф Ж. Кюв'є. Таким чином, до кінця XVIII ст., у міру все більшого накопичення екологічних знань, у натуралістів почав складатися особливий підхід до вивчення явищ природи, який враховує залежність зміни організмів від навколишніх умов. Але екологічних ідей як таких ще немає. Четвертий етап

Олександр фон Гумбольдт Період: кінець XVIII — початок XIX століття. Цей етап пов'язаний з великими ботаніко-географічними дослідженнями, що сприяли подальшому розвитку екологічного мислення. На початку XIX ст. виділяються в самостійні галузі екологія рослин і екологія тварин. Вчені цього часу аналізували закономірності організмів і середовища, взаємовідносини між організмами, призвичаюваність і пристосованність. Величезну роль у розвитку екологічних ідей зіграв німецький вчений О. Гумбольдт (1769–1859), що заклав основи біогеографії. У книзі «Ідеї географії рослин» (1807) він ввів ряд наукових понять, які використовуються екологами і сьогодні (екобіоморфа рослин, асоціація видів, формація рослинності та ін.). З'явилися роботи, в яких автори розуміють місце існування, як сукупність діючих екологічних факторів. У 1832 р. О. Декандоль обгрунтував необхідність виділення нової галузі наук «Епірреалогіі». Він писав: "… Рослини не вибирають умови середовища, вони їх витримують або вмирають. Кожен вид, що живе в певній місцевості, за певних умов представляє як би фізіологічний досвід, демонструє нам спосіб впливу теплоти, світла, вологості і настільки різноманітні модифікації цих факторів … ". П'ятий етап Найважливішою віхою у розвитку екологічних уявлень про природу став вихід в світ знаменитої книги Ч. Дарвіна (1809–1882) про походження видів шляхом природного добору, жорсткої конкуренції. Це велике відкриття в біології стало потужним поштовхом для розвитку екологічних ідей. У Дарвіна було багато послідовників. Один з них — німецький зоолог Ернст Геккель (1834–1919). «Я доведу!» — девіз Е. Геккеля. У 8 років він прочитав Робінзона Крузо, довго марив дикунами, пригодами. Пробивний, який мріяв і добився світової слави, він домігся відкриття філогенетичного факультету в Йєнському університеті, багато років успішно вивчав радіолярій, прекрасно малював, але міг робити висновки, не підкріплені фактами і тому помилкові. Геккелем було придумано багато різних термінів для класифікації відділів наук; багато років він шукав одноклітинний організм, який дав початок всьому живому; шукав загальний закон, який би пояснив всі явища. Незабаром після виходу в світ вчення Ч. Дарвіна — в 1866 р. він запропонував термін для нової науки — «екологія», який згодом отримав загальне визнання. Саме 1866 рік слід вважати роком народження екології. В кінці XIX ст. вона представляла собою науку про адаптацію організмів до кліматичних умов, але лише через 100 років перетворилася на цілий світогляд — загальну екологію. У 1895 р. датський вчений Е. Вармінг (1841–1924) ввів термін «екологія» в ботаніку для позначення самостійної наукової дисципліни — екології рослин. Таким чином, загальним для періоду наївною екології, що тривав з початку розвитку цивілізації до 1866 р., є накопичення та опис колосального фактичного матеріалу і відсутність системного підходу в його аналізі. Шостий етап У 1877 р. німецький гідробіолог К. Мебіус (1825–1908) на основі вивчення вустричних банок в Північному морі розробив учення про біоценози, як угруповання організмів, які через середовище проживання найтіснішим чином пов'язані один з одним. Саме його праця «Вустриці і вустричне господарство» поклала початок біоценологічним — екосистемним, дослідженням, які надалі збагатилися методами обліку кількісних співвідношень організмів. Виключно великі заслуги В. В. Докучаєва (1846–1903), він створив вчення про природні зони і вчення про грунт, як особливе біокосне тіло (систему). Особливо широко дослідження надорганізменного рівня стали розвиватися з початку XX століття. Повсюдно стали створюватися різні наукові товариства та школи: ботаніків, фітоценологів, гідробіологів, зоологів і т. д., випускатися журнали. 1916 р. — Ф. Клементс показав адаптивність біоценозів і адаптивний зміст цього, 1925 р. — А. Тінеманн ввів поняття «продукція», 1927 р. — Ч. Елтон виділив своєрідність біоценотичних процесів, ввів поняття екологічна ніша, сформулював правило екологічних пірамід. До 30-их років XX століття були створені різні системи класифікації рослинності на основі морфологічних, еколого-морфологічних та динамічних характеристик фітоценозів . Сьомий етап Сьомий етап відображає новий підхід до досліджень природних систем — в його основу покладено вивчення процесів матеріально-енергетичного обміну, формування загальної екології, як самостійної науки. Г. Ф. Гаузе на початку 40-х років минулого століття проголосив принцип конкурентного виключення, вказавши на важливість трофічних зв'язків, як основного шляху для потоків енергії через природні системи. Слідом за Гаузе, в 1935 р. англійський ботанік А.Дж. Тенслі ввів поняття екосистеми, і цей рік прийнято вважати роком народження загальної екології як науки, об'єктом якої є не тільки окремі види і популяції видів, а й екосистеми, в яких біоценози розглядаються з біотопами, як єдине ціле. У загальній екології з цього часу чітко виділилися два напрямки — аутекологія і синекологія. В фітоценології загальне визнання отримала парадигма дискретності рослинного покриву, що пояснюється прагненням до класифікаційних робіт. Майже одночасно з А. Тенслі, В. М. Сукачов в 1942 р., слідуючи Г. Ф. Морозову, розробив систему понять про лісовий біогеоценоз, як про природну систему, однорідну за всіма параметрами (рослинним покривом, світом тварин і мікроорганізмів, поверхневою гірською породою, гідрологічними, грунтовими, мікрокліматичними умовами, за типом взаємодій, обміном речовиною і енергією між його компонентами і між ними та іншими явищами природи). Восьмий етап «Екологізація» науки; становлення екологічних наук, що враховують діяльність людини, тобто соціальної та політичної спрямованості. Зростання інтересу до вивчення популяцій (демекологія), динаміки формування біогеоценозів в зв'язку з антропогенними порушеннями. Велика увага приділяється стаціонарним дослідженням. Основна методологія — системний аналіз. Один з головних напрямків — тривалий екологічний моніторинг різних рівнів (наземний, регіональний, глобальний і др.). Період: з 80-х років XX століття по теперішній час. Специфіка — відмова від примату конкурентних взаємовідносин в ценозі; в фітоценології зміна парадигми дискретності на парадигму континуальності; розвиток методів і теорії екологічного моніторинга. В останнє десятиліття відбулося об'єднання ряду тенденцій останніх періодів. Вченими визнається як континуальність, так і дискретність рослинного покриву — в природі є і те і це, формується нова парадигма — біологічного різноманіття.