Классификации экологических факторов

Экология

Синтетическая биологическая наука о взаимоотношениях между живыми организмами и средой их обитания. Экология относится к числу фундаментальных (функциональных) подразделений биологии, исследующих фундаментальные свойства жизни надорганизменного уровня организации. Основной предмет экологии — изучение совокупности живых организмов, взаимодействующих друг с другом и образующих с окружающей средой некое единство (т. е. систему), в пределах которого осуществляется процесс трансформации энергии и органические вещества.

Основная задача экологии — изучение взаимодействия энергии и материи в экосистеме; односторонний приток энергии и циркуляции химических элементов есть два фундаментальных закона общей экологии, потому что они одинаково применимы как к любой окружающей среде, так и к любому организму, включая человека. В центре внимания современной экологии стоит концепция экосистемы — основа конструкции экологической парадигмы. Отдельные особи, популяции, виды, сообщества в их взаимоотношениях с окружающей средой также служат объектами экологические исследования, но они не являются специфическими для экологии как самостоятельной науки, т. к. ими занимаются и другие биологические науки — ботаника, зоология, микробиология, физиология, систематика, генетика, биогеография и др.

В экологии особи, популяции рассматриваются как элементы взаимодействия друг с другом; совокупность взаимодействующих между собой и окружающей средой особей, если они относятся к одному и тому же виду, создает популяцию (жизнь особи немыслима вне популяции). Однако популяция сама по себе существовать не может, т. к. она нуждается, прежде всего, в энергии и веществе, в определенном жизненном пространстве (местообитании), поэтому она обязательно вступает в пищевые, пространственные и другие отношения с другими популяциями, с которыми, интегрируясь, образует некое единое целое (сообщество, биоценоз).

Популяции (сообщество, биоценоз), как и особи, не образуют самостоятельной системы, поскольку во взаимодействие популяций включается и среда (часть биотопа), которая выступает как элемент материальной системы. Следовательно, биотоп и биоценоз образуют единое целое — экосистему (по Тенсли, 1935) или биогеоценоз (по Сукачеву). Таким образом, по Ю. Одуму (1975), чрезвычайно важен принцип функциональной организации, согласно которому при усложнении структуры возникают дополнительные свойства.

Автором термина “экология” был известный немецкий биолог Э. Геккель(Эрнст Ге́нрих Фили́пп А́вгуст Ге́ккель), впервые использовавший его в своем капитальном двухтомном труде “Всеобщая морфология организмов” (1866), снабженном подзаголовком “Общие основы науки об органических формах, механически основанной на теории эволюции, реформированной Чарльзом Дарвином”. Следовательно, основы новой биологии, куда была включена экология, Геккель создал, будучи под непосредственным влиянием работы Ч. Дарвина “Происхождение видов” (1859), которая сделала его эволюционистом и которую следует считать, по существу, первым фундаментальным научным трудом по экологии.

Определение экологии по Геккелю сводится к следующему: “Экология — наука о взаимоотношениях организмов между собой, точно так же, как хорология — наука о географическом и топографическом распределении организмов... Это физиология взаимоотношений организмов со средой и друг с другом”. Э. Геккель отождествлял экологию с экономией природы.

В своем развитии экология как самостоятельная биологическая наука прошла три основных периода (по А. М. Гилярову,1981),в которых господствовали соответствующие способы экологии, мышления (парадигмы): первый этап — аутэкологический редукционизм (от Э. Геккеля до 60-х гг. нашего века), суть которого состоит в том, что, как считают его сторонники, все явления, касающиеся распространения и численности каких-либо организмов, могут быть объяснены на основе известной реакции на те или иные абиотические факторы; экология выступает здесь как прямое продолжение физиологии в природных условиях.

На первом этапе развития экологии аутэкологический редукционизм (мезологическая парадигма) был прогрессивной методологией, т. к. он позволил классифицировать огромное количество данных, открыть ряд фундаментальных законов факториальной экологии (аутэкологии), таких как Закон минимума Либиха, Закон толерантности Шелфорда, Закон Лундегарда — Полетаева и др. Однако к концу 50-х гг. этого было недостаточно. На смену парадигме аутэкологического редукционизма пришла парадигма (период) синэкологического редукционизма (с утверждения в биологии в начале нашего столетия концепции популяции и до начала 70-х гг.), в центре внимания которого стоит анализ взаимодействий организмов (популяций). Корни этой парадигмы находятся в теории, эволюции Ч. Дарвина (в его концепции внутривидовой и межвидовой борьбы за существование). Этот период, бесспорно, по сравнению с предыдущим, был более прогрессивным, благодаря ему зародилось целое научное направление (один из основных разделов) в экологии — демэкология , или экология популяций, в которой приоритетной проблемой являются биотические взаимодействия. Вместе с тем, недостаток синэкологического редукционизма заключается в том, что экологи, работающие в рамках данного подхода, стремятся (даже при изучении целого сообщества) свести суть явления к взаимодействию популяций, т. е. к разложению целого на отдельные элементы.

Интегративный подход возникал в экологии неоднократно (независимо в разных областях, например, в лимнологии благодаря Ф. А. Форелю, Э. Берджу, Ч. Джудею, Р. Демолю, А. Тинеману, Л. Л. Россолимо, В. С. Ивлеву, Г. Г. Винбергу, в биогеоценологии — Г. Ф. Морозову, А. Тенсли, В. Н. Сукачеву, в общей экологии — Ю. Одуму, Р. Маргалефу и др.).

Заслуга формирования интегративного подхода на биосферном уровне принадлежит В. И. Вернадскому. Таким образом, методологической основой экологии становится системный подход (третий, современный этап развития экологии) как особое направление исследования, ориентированное на изучение специфических характеристик сложно организованных объектов, многообразие связей между элементами, их разнокачественность и соподчинение. Этот подход выражается в стремлении построить целостную картину объекта (к чему стремились, прежде всего, В. И. Вернадский, Л. Ф. Берталанфи, У. Росс Эшби, Н. А. Бернштейн, А. А. Ляпунов, Дж. Форестер, В. В. Меншуткин,В. Д. Федоров и др.), что способствует проникновению в экологию идей кибернетики. В результате собственного бурного развития, потребностей практики, особенно связанных с решением проблем продовольствия, рационального использования природных ресурсов и охраны окружающей среды, обусловленных научно-технической революцией, интересы современной прикладной экологии вышли далеко за ее законные биологические границы. Этот факт отражен и в широкой гамме возникших терминов и понятий; глобальная экология, экология человека, социальная экология, инженерная экология, сельскохозяйственная экология, архитектурная экология, экология культуры, созология, созоэкология, географическая экология, геохимическая экология и т. п., многие из которых считаются самостоятельными разделами общей экологии (например, экология человека, глобальная экология) либо самостоятельными науками.

Поэтому на концептуальном уровне, оставаясь в своей сущности фундаментальной биологической наукой, современная экология делится на общую, или теоретическую, и прикладную (включающую, прежде всего, глобальную экологию, экологические аспекты природопользования, проблемы экологического воспитания и образования, инженерную, или промышленную экологию, экологию городских поселений, экистику, сельскохозяйственную экологию и т. п.).

Как учебный предмет экология делится на 4 основных раздела:
1) аутэкологию, или факториальную экологию (учение об экологический факторах);
2) экологию популяций, или демэкологию;
3) экологию сообществ и экосистем, или биоценологию (биогеоценологию);
4) основы учения о биосфере.

Экологические факторы

Экологи́ческие фа́кторы — свойства среды обитания, оказывающие какое-либо воздействие на организм. Индифферентные элементы среды, например, инертные газы, экологическими факторами не являются.

Экологические факторы отличаются значительной изменчивостью во времени и пространстве. Например, температура сильно варьирует на поверхности суши, но почти постоянна на дне океана или в глубине пещер.

Один и тот же фактор среды имеет разное значение в жизни совместно обитающих организмов. Например, солевой режим почвы играет первостепенную роль при минеральном питании растений, но безразличен для большинства наземных животных. Интенсивность освещения и спектральный состав света исключительно важны в жизни фототрофных организмов (большинство растений и фотосинтезирующие бактерии), а в жизни гетеротрофных организмов (грибы, животные, значительная часть микроорганизмов) свет не оказывает заметного влияния на жизнедеятельность.

Экологические факторы могут выступать как раздражители, вызывающие приспособительные изменения физиологических функций; как ограничители, обусловливающие невозможность существования тех или иных организмов в данных условиях; как модификаторы, определяющие морфо-анатомические и физиологические изменения организмов.

Организмы испытывают воздействие не статичных неизменных факторов, а их режимов — последовательности изменений за определённое время.

Классификации экологических факторов

По характеру воздействия:

· Прямо действующие — непосредственно влияющие на организм, главным образом на обмен веществ

· Косвенно действующие — влияющие опосредованно, через изменение прямо действующих факторов (рельеф, экспозиция, высота над уровнем моря и др.)

По происхождению

· Абиотические — факторы неживой природы:

o климатические: годовая сумма температур, среднегодовая температура, влажность, давление воздуха

o эдафические (эдафогенные): механический состав почвы, воздухопроницаемость почвы, кислотность почвы, химический состав почвы

o орографические: рельеф, высота над уровнем моря, крутизна и экспозиция склона

o химические: газовый состав воздуха, солевой состав воды, концентрация, кислотность

o физические: шум, магнитные поля, теплопроводность и теплоёмкость, радиоактивность, интенсивность солнечного излучения

· Биотические — связанные с деятельностью живых организмов:

o фитогенные — влияние растений

o микогенные — влияние грибов

o зоогенные — влияние животных

o микробиогенные — влияние микроорганизмов

· Антропогенные (антропические):

o физические: использование атомной энергии, перемещение в поездах и самолётах, влияние шума и вибрации

o химические: использование минеральных удобрений и ядохимикатов, загрязнение оболочек Земли отходами промышленности и транспорта

o биологические: продукты питания; организмы, для которых человек может быть средой обитания или источником питания

o социальные — связанные с отношениями людей и жизнью в обществе

По расходованию:

· Ресурсы — элементы среды, которые организм потребляет, уменьшая их запас в среде (вода, CO₂, O₂, свет)

· Условия — не расходуемые организмом элементы среды (температура, движение воздуха, кислотность почвы)

По направленности:

· Векторизованные — направленно изменяющиеся факторы: заболачивание, засоление почвы

· Многолетние-циклические — с чередованием многолетних периодов усиления и ослабления фактора, например изменение климата в связи с 11-летним солнечным циклом

· Осцилляторные (импульсные, флуктуационные) — колебания в обе стороны от некоего среднего значения (суточные колебания температуры воздуха, изменение среднемесячной суммы осадков в течение года)