Загальна біологія. 11 клас. Кучеренко

Розділ 3. Основи екології. Людина і біосфера

Вивчаючи цей розділ, ви дізнаєтесь про:

- основні закономірності дії екологічних факторів на живі організми та їхні угруповання;

- основні середовища існування організмів;

- адаптивні біологічні ритми організмів;

- структуру і закономірності функціонування угруповань організмів;

- особливості структури і функціонування штучних угруповань організмів - агроценозів;

- єдину глобальну екосистему - біосферу; закономірності її функціонування;

- живу речовину біосфери; її властивості та функції;

- вплив людини на стан біосфери.

Навчитесь:

- складати схеми ланцюгів живлення, будувати екологічні піраміди, розв’язувати елементарні задачі з екології;

- виявляти основні компоненти біогеоценозів;

- проводити спостереження за живими організмами та їхніми угрупованнями в природі;

- застосовувати екологічні знання у своїй практичній діяльності.

§ 23. Предмет і завдання екології

ПРИГАДАЙТЕ

  • Що таке моніторинг і моделювання в біології?

Які предмет і завдання екології? Екологія як самостійна біологічна наука сформувалась у другій половині XIX століття, коли остаточно стало зрозумілим, що неможливо вивчати живі організми поза їхнім середовищем існування. Саму назву «екологія» 1866 року запропонував видатний німецький біолог Е. Геккель.

Екологія (від грец. ойкос - дім, житло і логос - вчення) - наука про взаємозв’язки між організмами, їхніми угрупованнями та середовищем існування, про структуру і функціонування надорганізмових систем. Основні завдання екології:

- з’ясування взаємозв’язків між організмами, їхніми угрупованнями і умовами довкілля;

- вивчення структури і закономірностей функціонування угруповань організмів;

- спостереження за змінами в окремих екосистемах і в біосфері в цілому, прогнозування їхніх наслідків;

- створення бази даних і розробка рекомендацій для екологічно безпечного планування господарської діяльності людини;

- застосування екологічних знань у справі охорони навколишнього середовища і раціонального використання природних ресурсів.

Отже, предметом вивчення екології є різноманітність і структура взаємозв’язків між організмами, їхніми угрупованнями і середовищем існування; а також склад і закономірності функціонування угруповань організмів: популяцій, біоценозів, біогеоценозів, біосфери.

Які основні напрями екологічних досліджень? В екології розрізняють такі основні напрями: екологію особин, популяційну екологію і біогеоценологію (мал. 100). Якщо перший з них розглядає вплив екологічних факторів на окремих особин, то популяційна екологія досліджує популяції організмів як особливий рівень організації живої матерії: їхню структуру, стан, механізми саморегуляції. Біогеоценологія - наука про структуру, функціонування та саморегуляцію багатовидових угруповань організмів (біогеоценозів) і біосфери в цілому.

До екологічних наук також належать: екологія бактерій, грибів, рослин, тварин, гідробіологія (наука про угруповання водних організмів), радіоекологія (наука про вплив радіаційного випромінювання на окремі організми та їхні угруповання) та інші науки.

Тож екологія - це комплексна біологічна наука, яка тісно взаємодіє з багатьма іншими біологічними і небіологічними (математика, фізика, хімія тощо) науками. Нині перед загрозою глобальної екологічної кризи як ніколи актуальним є об’єднання зусиль учених різних країн для проведення спільних екологічних досліджень. У 1964 році розпочалися роботи за Міжнародною біологічною програмою (МБП), завдяки яким вдалося встановити потенційну продуктивність біосфери і ту частину її продукції, яку людина без значної шкоди для довкілля може використовувати для своїх потреб.

Мал. 100. Розділи екології:

1 - екологія особин; 2 - екологія популяцій; 3 - екологія угруповань (біогеоценологія); 4 - вчення про біосферу

Мал. 101. Чорнобильська АЕС

Об’єднання зусиль екологів різних країн потрібне і для створення біологічних основ охорони навколишнього середовища, адже не буває екологічних катастроф місцевого значення: наслідки подій, які відбулися в одній країні, впливають і на інші, віддалені від неї. Актуальність цієї проблеми наочно продемонструвала аварія на Чорнобильській АЕС, що відбулася 1986 року (мал. 101).

На розв’язання проблем раціонального природокористування, взаємовідносин людського суспільства і природи спрямована й інша міжнародна програма «Людина і біосфера». Її мета - розвинути у людей екологічне мислення, щоб практична повсякденна діяльність людини була підпорядкована законам природи і вимогам охорони навколишнього природного середовища. Лише екологізація суспільства, тобто екологічна грамотність усіх людей, виховання дбайливого ставлення до природи, може допомогти уникнути екологічної катастрофи, здатної знищити життя на нашій планеті.

Які методи екологічних досліджень? Екологія є точкою перетину інтересів різних учених: систематиків, зоологів, ботаніків, генетиків, фізіологів, біохіміків, географів, фізиків тощо. Тому у своїх дослідженнях екологи використовують концепції і методи цих та інших наук. Але є і власні методи екологічних досліджень.

Методи екологічної індикації дають змогу визначити стан і властивості екосистем за видовим складом і співвідношенням чисельності певних, спеціально для цього обраних груп організмів. Екологічний моніторинг буває локальним, регіональним або глобальним. Відповідно проводять постійні спостереження за змінами, що відбуваються в певній місцевості (найчастіше на природоохоронних територіях) або регіоні чи біосфері в цілому. Моніторинг дає змогу виявляти зміни в екосистемах (продуктивності, інтенсивності колообігу речовин, потоків енергії, видового складу, чисельності окремих видів). Для здійснення екологічного моніторингу часто використовують автоматичні та дистанційні прилади, які дають змогу діставати інформацію з тих ділянок, де складно або неможливо проводити безпосередні спостереження (наприклад, зона саркофагу Чорнобильської АЕС).

За допомогою математичного моделювання можна вивчати взаємозв’язки організмів в екосистемах (харчові, конкурентні та ін.), встановити залежність змін чисельності популяцій і їхньої продуктивності від змін інтенсивності дії екологічних факторів тощо. Математичні моделі дають змогу прогнозувати можливі варіанти перебігу подій, виділяти окремі види взаємозв’язків між організмами, комбінувати їх. Завдяки моделюванню людина, наприклад, може прогнозувати, яку кількість особин промислових тварин можна вилучити з природних популяцій, щоб не знизити їхню чисельність; можливі спалахи чисельності шкідливих для неї видів, наслідки впливу своєї господарської діяльності на окремі екосистеми і біосферу в цілому.

КОНТРОЛЬНІ ЗАПИТАННЯ

1. Що досліджує екологія? 2. Які завдання постають перед екологією? 3. Коли екологія сформувалася як наука? 4. Які основні напрями екологічних досліджень? 5. Які методи застосовують в екологічних дослідженнях?

ПОМІРКУЙТЕ

Чому електронно-обчислювальна техніка відіграє значну роль у екологічних дослідженнях?

Який зв’язок між екологією та охороною природи?