Основы экологии

Все живые организмы являются открытыми системами, так как они непрерывно обмениваются с окружающей средой энергией, веществом и информацией. Организмы получают из окружающей среды одни вещества, энергию и информацию, перерабатывают их и отдают в окружающую среду другие вещества, энергию и информацию. Таким образом, обмен с окружающей средой является непременным условием существования живого и обусловливает его фундаментальные свойства: самообновление, самовоспроизведение и саморегуляцию. Влияние окружающей среды прямо или косвенно отражается на развитии, размножении и выживании организмов. Внешняя среда не только влияет на живое, но и сама изменяется в результате жизнедеятельности организмов. Следовательно, отношения между средой и живыми организмами носят взаимный характер.

Общебиологическая наука, изучающая закономерности взаимоотношений организмов друг с другом и с окружающей средой, называется экологией. Этот термин был предложен немецким биологом Э. Геккелем в 1866 г. Объектом изучения экологии являются различные уровни организации жизни, начиная с организменного.

Экология решает следующие задачи:

  • исследует закономерности взаимоотношений различных групп организмов (популяций, видов и др.) с факторами внешней среды и их влияние на среду обитания;
  • изучает взаимоотношения популяций разных видов в сообществе;
  • разрабатывает основы рационального использования природных ресурсов человеком, прогнозирует антропогенные изменения среды;
  • разрабатывает и внедряет биологические методы борьбы с вредителями и сорняками;
  • разрабатывает и рекомендует промышленности безотходные технологии производства (оборотное водоснабжение, переработка отходов и т. п.).

Каждая из перечисленных задач решается определенными методами исследования. С помощью полевых методов (длительное наблюдение за взаимоотношениями в природе, за миграцией животных и т. п.) изучают конкретное влияние комплекса факторов среды на развитие и жизнедеятельность популяций. Экспериментальные методы позволяют устанавливать влияние отдельных факторов на развитие организмов. Для этого создают модели, т. е. искусственные экологические системы, аналогичные естественным. Например, аквариум может служить моделью реального водоема. Методы математического моделирования дают возможность прогнозировать развитие экосистем в зависимости от изменений климата и антропогенных воздействий. В основе этих моделей лежит количественный анализ наблюдений многих специалистов: биологов, гидрологов, микробиологов, климатологов, гидрохимиков и др. Эти данные обрабатываются на ЭВМ и позволяют предсказывать реакцию данной экосистемы на воздействие среды и человека на многие десятилетия вперед. Такие модели разработаны, в частности, для озера Байкал, Азовского и Каспийского морей и др.