Вопрос 3. Экология в системе естественных наук и ее структура.

Современная экология - это фундаментальная наука о природе, являющаяся комплексной и объединяющая знание основ нескольких классических естественных наук: биологии, геологии, географии, климатологии, ландшафтоведения и др. Согласно основным положениям этой науки, человек является частью биосферы как представитель одного из биологических видов и так же, как и другие организмы, не может существовать без биоты, т. е. без совокупности живущих ныне на Земле биологических видов, которые и составляют среду обитания человечества.

Экологические системы, как и живые системы других уровней организации, являются весьма сложными, характеризуются нелинейной динамикой и их поведение в математических моделях описывают такие современные науки, как динамическая теория систем и синергетика. В моделировании экосистем определенную роль сыграли также представления кибернетики (науки об управлении) о теории регулирования, об устойчивости и неустойчивости, об обратных связях.

В настоящее время термином «экология» все чаще обозначают совокупность взаимоотношений природы и общества. По структуре современная экологическая наука включает три основные направления:

1.Общая экология, или биоэкология, - это изучение взаимоотношений живых систем разных рангов (организмов, популяций, экосистем) со средой и между собой. Эту часть экологии по размеру изучаемых объектов в свою очередь подразделяют на следующие разделы:

• аутэкологию (изучает закономерности взаимоотношений организмов отдельного вида со средой обитания);

• демэкологию или экологию популяций (изучает динамику популяций и взаимодействие популяций и среды обитания);

• синэкологию, т. е. экологию сообществ (изучает взаимодействия разных видов организмов);

• экосистемную и биосферную экологию (изучает экосистемы и их среды, круговороты веществ, трофическую структуру экосистем).).

2.Геоэкология - это изучение геосфер, их динамики и взаимодействия (общее строение планеты – атмо-, гидро-, лито- и магнитосфера), геофизических условий жизни, факторов (т. е. ресурсов и условий) неживой окружающей среды, действующей на организмы.

3. Прикладная экология – изучает проблемы взаимоотношений природы и общества, аспекты инженерной, социальной, экономической охраны среды обитания человека, разрабатывает экологические принципы охраны природы.

Вопрос 4. Методы экологических исследований. Методологической основой экологии становится системный подход как особое направление исследований, ориентированное на изучение специфических характеристик сложно организованных объектов, многообразие связей между элементами, их разнокачественности и соподчинения. Использование этого метода позволяет получить целостное представление об изучаемом объекте. Системный подход к изучению экосистем заключается в определении образующих ее составных частей и взаимодействия с ними объектов окружающей среды, в установлении структуры экосистемы нахождении функции (закона функционирования экосистемы (F)), определяющей характер изменения компонентов экосистемы и связей между ними под действием внешних объектов.

В современной экологии для анализа экосистем используют три группы методов исследований - полевые наблюдения; эксперименты в поле и лаборатории; моделирование.

Полевые наблюдения - метод непосредственного наблюдения изучаемой экосистемы или ее определенных компонентов в естественных условиях без вмешательства экспериментатора в ее состав ифункционирование. Среди полевых наблюдений распространен эколого-географический метод, который предполагает применение ландшафтных исследований. При проведении таких исследований решаются следующие задачи:

- выделение основных типов экосистем и их взаимосвязей в изучаемом ландшафте;

- определение видового состава организмов, населяющих экосистему, установление соответствующего ей микроклимата, типа почвы, почвообразующих пород, характера гидрологического режима;

- идентификация структуры на качественном уровне, то есть получение общей картины взаимосвязей между видами, установление связей организмов с почвой, приземным слоем воздуха и другими неживыми компонентами экосистемы, а также их взаимодействия между собой;

- получение качественных показателей состава экосистемы, например, определение содержания в почве биогенных элементов, воды, ее температуры и т.д.;

- количественное описание функциональных связей между компонентами экосистемы и внешних воздействий на нее. В качестве примера можно привести установление следующих зависимостей: интенсивности фотосинтеза от температуры, влажности, обеспеченности биогенными элементами; выяснение зависимости .скорости выедания растений растительноядными животными от количества и качества фитомассы, от плотности и состояния самой популяции, от метеорологических условий и т.д.;

- комплексное описание сопряженной динамики всех компонентов системы в сезонном, годовом и многолетнем масштабе, которое могло бы служить основой для анализа закономерностей функционирования данной экосистемы в сравнении с другими экосистемами.

Экспериментальные методы. В экологических исследованиях, как и в других биологических науках, часто применяется экспериментальный метод. В отличие от пассивного наблюдения при проведении эксперимента исследователь сознательно производит определенные изменения в экосистеме.

В зависимости от места проведения опыты подразделяют на noлевые и лабораторные. Полевые опыты при проведении экологических исследований практически неконтролируемы, так как действие экспериментатора на многие факторы ограниченно. В лабораторных опытах можно обеспечить контроль большего числа факторов. Тем не менее, многие из них следует отнести к частично контролируемым. Наиболее полный контроль изучаемых факторов достигается в сложных лабораторных экспериментах.

Классической и наиболее распространенной схемой проведении естественнонаучного эксперимента считается однофакторный опыт, сущность которого состоит в определении влияния изучаемого фактора на фоне фиксированных остальных факторов, то есть используем; так называемый принцип «единственного различия».

Однако в естественных условиях однофакторный экологический опыт провести практически невозможно. Для этой цели больше подходят многофакторные эксперименты. Сущность их заключается и том, что исследователь изменяет не один, а сразу несколько факторов. Это позволяет при последующей математической обработке получить многофакторное описание уравнения изучаемого процесса.

Многие исследователи справедливо поднимают вопрос о том, что экологические исследования, проведенные в лабораторных условиях, и полученные на их основе выводы не всегда применимы к полевым условиям. Поэтому в экологических исследованиях предпочтение отдается полевым условиям. Кроме специально спланированных опытов, большой вклад в развитие экологической теории внесло обобщение результатов непреднамеренных «экспериментов» с экосистемами, которые были следствием природных процессов или деятельности человека. В настоящее время считается, что изучение сложных систем, к которым относится и экосистема, наиболее эффективно при сочетании экспериментального метода и моделирования.

Метод моделирования - это построение, проверка, исследование моделей и интерпретация полученных результатов.

Литература:

1. Лось, В.А. Экология: учебник / В.А. Лось. – М.: изд-во «Экзамен», 2006.

2.Николайкин, Н.И. Экология: учебник / Н.И. Николайкин, Н.Е. Николайкина, О.П. Мелехова. – 2-е изд., перераб. и доп.- М.: Дрофа, 2003.

3. А.С. Степановских, А.С. Экология: учебник / А.С. Степановских.

4. Чистик, О.В. Экология: учебное пособие / О.В. Чистик. – 2-е изд. – Мн.: Новое знание, 2001.