Основные направления и структура современной экологии: эндо-аут-синэкология, глобальная экология

Основные направления и структура современной экологии: эндо-аут-синэкология, глобальная экология. Предмет, задачи и методы экологии. глобальная экология. В настоящее время разными авторами приводится структура современной экологии.Основные ее разделы – общая экология (биоэкология), геоэкология, экология человека, социальная экология и прикладная экология. В общей экологии выделяются подразделения, изучающие органический мир на уровне особи (организма), популяции, вида, экосистемы (биоценоза) и биосферы (Радкевич,1998). В связи с этим выделяют аутэкологию (экологию особей), демэкологию (экологию популяций) и синэкологию (экологию сообществ).

Задачей аутэкологии (от греч. autos – сам) является установление тех пределов физико-химических факторов, которые организм выбирает из всего диапазона их значений для своего существования, т.е. она изучает взаимоотношения особей с внешней средой. Сам термин «аутэкология» был введен Шретером в 1896 г. Демэкология (от греч. demos – народ) изучает естественные группировки особей одного вида (популяции). Ее задачей является выяснение условий, при которых формируются популяции, изучение внутрипопуляционных группировок и их взаимоотношений. Синэкология (от греч. syn – вместе), или экология сообществ (биоценология) изучает экосистемы и биоценозы, пути их формирования и развития, структуру и динамику, взаимодействие с физико-химическими факторами среды, продуктивность. Глобальная экология разрабатывает проблемы биосферы в целом. Между всеми подразделениями и направлениями экологии существует взаимосвязь, отраженная Н.П.Наумовым в определении сущности экологии: «Экология имеет дело лишь с той стороной взаимодействия организмов со средой, которая обусловливает развитие, размножение и выживаемость особей, структуру и динамику популяций видов, структуру и динамику сообществ разных видов и исторически сложившиеся на их основе специфические приспособления видов, внутривидовые отношения и структуру вида, а также сообщества популяций разных видов, их адаптации, обеспечивающие биогенный круговорот веществ». Таким образом, в зависимости от того, на что обращается основное внимание (особь, популяция, биоценоз), проводятся аут-, дем- или синэкологические исследования. Предмет, задачи и методы экологии. Полевые, лабораторные и экспериментальные исследования. Популяции и их сообщества обычно изучаются в естественных условиях обитания. При этом используются методы физиологии, биохимии, анатомии, систематики и других наук. Наиболее тесно экологические исследования связаны с физиологическими. Разница в том, что физиология изучает функции организма и протекающие в нем процессы, а также влияние на эти процессы различных факторов, а экология рассматривает реакции организма на воздействие внешних факторов с учетом сезонной цикличности жизнедеятельности организма и внутрипопуляционной разнородности. Полевые методы позволяют установить результат влияния на организм или популяцию определенного комплекса факторов, выяснить общую картину развития и жизнедеятельности вида в конкретных условиях. Эксперимент дает возможность выяснить причины наблюдаемых в природе отношений. В связи с этим он носит обычно аналитический характер. Экспериментальные методы позволяют проанализировать влияние на развитие организма отдельных факторов среды в искусственно созданных условиях. На основе результатов эксперимента можно организовать новые полевые наблюдения или лабораторные эксперименты. Выводы, полученные в лабораторном эксперименте, требуют обязательной проверки в природе. Это дает возможность глубже понять естественные отношения популяций и сообществ. Эксперимент в природе отличается от наблюдения тем, что организмы искусственно ставятся в условия, при которых можно строго дозировать тот или иной фактор и точнее, чем при наблюдении, оценить его влияние. Эксперимент может носить и самостоятельный характер. Например, результаты изучения экологических связей насекомых (температура, влажность, пища) дают возможность установить факторы, влияющие на скорость развития, плодовитость, выживаемость ряда вредителей. В экологическом эксперименте трудно воспроизвести весь комплекс природных условий, но изучить влияние отдельных факторов возможно. Примером экспериментов широких масштабов могут служить исследования по созданию лесозащитных полос, при мелиоративных и сельскохозяйственных работах. Сезонное развитие, динамика численности организмов, расселение и акклиматизация, прогнозы размножения – разработка их требует сочетания полевых и экспериментальных исследований. Завершающим этапом служит геоботаническое картирование, которое производится на основе описания пробных площадей и профилей. Одной из характерных черт исследований животных является изучение их питания. При изучении животных важно знать абиотические условия среды (химизм, влажность, температура, степень освещенности, метеорологические, почвенные и др. факторы) и биотические связи в сообществе. Численность организмов и ее динамика являются важным звеном исследований в экологии. Количественный учет может быть визуальным и инструментальным. При визуальном учете животные просчитываются на определенном участке (площадной учет), маршруте (линейный учет) или в определенном объеме воды или почвы (объемный учет). Инструментальный учет более точный, поскольку здесь используются различные приборы. Например, в гидробиологии применяются планктоночерпатели и дночерпатели. Различают также полный и выборочный учет. Полный учет обычно применяется в лабораторных условиях (подсчитываются все организмы). В природе это практически исключено, поэтому применяется выборочный метод – подсчитывается население на определенном участке и производится пересчет на всю площадь, занимаемую популяцией. Выборочный учет может быть абсолютным и относительным. При абсолютном учете подсчитываются все организмы на пробной площади или в объеме. При относительном учете численность организмов учитывается приблизительно (напр., количество зверьков, попавших в ловушки, или количество птиц на маршруте). В общей экологии используются следующие основные показатели. Математические методы и моделирование. При экологическом исследовании изучаются природные явления во всем их многообразии: общие закономерности, присущие макросистеме, ее реакции на изменение условий и др. Обычно рассматривается определенное количество особей (выборка), отличных друг от друга по биологии. Кроме того, выбор особи из всей популяции носит случайный характер. Поэтому применение методов математической статистики дает возможность по случайному набору различных вариантов определить достоверность результатов (степень их отклонения от нормы). Но поскольку биосистемы обладают способностью к саморегуляции, стало невозможно ограничиваться только методами математической статистики. Сейчас применяются методы теории информации и кибернетики, связанные с такими областями математики, как теория вероятности, дифференциальные и интегральные исчисления, теория чисел, математическая логика, матричная алгебра. В последнее время развивается моделирование биологических явлений, т. е. воспроизведение в искусственных системах различных процессов, свойственных живой природе (аппарат искусственного кровеобращения, искусственная почка и т.д.). Применяются также биологическое моделирование. Несмотря на то что различные организмы отличаются друг от друга, многие процессы у них протекают практически одинаково. Поэтому изучать их удобно на более простых существах. Напр., хлорелла может служить моделью для изучения обмена веществ. Основной задачей биологического моделирования является экспериментальная проверка гипотез относительно структуры и функций биосистем. Его сущность заключается в том, что вместе с реальной системой изучается ее модель, которая упрощена, но свойства остаются сходными. Первыми моделями экологических систем стали отношения хищник-жертва и паразит-хозяин, которые послужили основой для создания более сложных моделей процессов пищевых отношений популяций в биоценозах.