Экология – это наука о взаимоотношениях живых организмов друг с другом и с окружающей средой. Этот термин впервые был введен немецким биологом Эрнстом Геккелем в 1866 году в книге «Всеобщая морфология организмов»; он образован из двух греческих слов: oikos (дом, жилище) и logos (наука).
Экология – наука в первую очередь биологическая, но как самостоятельная биологическая дисциплина она выделилась только с начала 20 века.
Сегодня экология занимает одно из центральных мест среди биологических наук, дисциплина «экология» входит в учебные планы многих направлений бакалавриата и специальностей. Экологические исследования чрезвычайно популярны среди школьников и студентов, авторы сотрудничают с Всероссийским форумом «Шаг в будущее».
Авторы рекомендуют учебник студентам, обучающимся по направлениям бакалавриата (согласно ФГОС ВО направлениям бакалавриата) «Экология и природопользование», «Биотехнология», «Техносферная безопасность» (а также по другим укрупненным группам направлений 190000 «Промышленная экология и биотехнологии», 200000 «Техносферная безопасность и природообустройство») и для всех направлений бакалавриата и магистратуры изучающих курс «Экология». Учебник также может быть использован по курсу «Общая экология» для студентов обучающихся по направлениям бакалавриата 060000 «Биологические науки»и 05.03.06 «Экология и природопользование».
В учебнике кратко изложены основные сведения современной экологии: факториальная экология, экология популяций, биоценозов и экосистем, основы глобальной экологии. Поэтому учебник будет полезен в том числе и студентам вузов, изучающим курс "Основы экологии".
ГЛАВА 1.
ОСНОВЫ ЭКОЛОГИИ
Не зря говорят как корабль назовешь, так он и поплывет! Каких только названий для экологии не предлагалось: «эпирриология», «биономия» и другие – но они не прижились! Термин «экология» безусловно оказался удачным, его Эрнст Геккель использовал в книге «Всеобщая морфология организмов. Общие основы науки об органических формах, механически основанной на теории эволюции, реформированной Чарльзом Дарвином».
Сам термин «экология» образован из двух греческих слов: oikos (дом, жилище) и logos (наука). Получается наука о доме, т. е. домоводство, конечно же, нет! Хотя, если каждый начнет относиться к нашей планете, как к дому, определенный смысл в этом есть.
“Под экологией, – писал Геккель, – мы понимаем сумму знаний, относящихся к экономике природы: изучение всей совокупности взаимоотношений животного с окружающей его средой, как органической, так и неорганической, и, прежде всего, – его дружественных или враждебных отношений с теми животными и растениями, с которыми он прямо или косвенно вступает в контакт. Одним словом, экология – это изучение всех сложных взаимоотношений, которые Дарвин называет условиями, порождающими борьбу за существование” (1870).В энциклопедическом словаре Брокгауза и Ефрона (1904) термин «экология» объясняется следующим образом: «Экология, или ойкология, – часть зоологии, обнимающая собой сведения касательно жилищ животных, т. е. нор, гнезд, логовищ и т. п. До сих пор экология не достигла той степени развития, которая дала бы ей право на известную самостоятельность, так как до сих пор она еще не вышла из периода описаний и не выработала ни определенных методов, ни известной суммы обобщений. Экология ждет и экспериментальных исследований, и обобщения». Экологию ряд ученых также рассматривали и как часть ботаники. В 1910 г. на 3 Ботаническом конгрессе в Брюсселе экология растений разделилась на экологию особей и экологию сообществ. По предложению швейцарского ботаника Карла Шретера экология особей была названа аутэкологией (от греч. – сам и «экология»), а экология сообществ – синэкологией (от греческой приставки, обозначающей «вместе»).
Конечно же,сегодня экология достигла высокого уровня развития,как наука. Наряду с генетикой и физиологией, экология занимает центральное место среди биологических наук и тесно связана с генетикой, физиологией, микробиологией, биотехнологией, ботаникой, зоологией, анатомией и другими биологическими дисциплинами.
Экологию по размерам объектов изучения делят на аутэкологию (особи, организм и его среда), демэкологию, или популяционную экологию (популяция и ее среда), синэкологию (экология сообществ(биоценозов),экосистемную экологию(экология экосистем,биогеоценозов), глобальную экологию. В экологии можно выделить составные части, исходя из объектов изучения: экологию растений, экология животных, грибов и др… Однако если для ряда других биологических наук индивидуум является наикрупнейшей единицей, то для экологии он – мельчайшая единица исследований. А ряд экологов в качестве определения экологии используют следующую формулировку: экология – биологическая наука, которая исследует структуру и функционирование систем надорганизменного уровня (популяции, сообщества, экосистемы) в пространстве и времени, в естественных и изменённых человеком условиях. Но все-таки экологию нужно рассматривать шире,включая и организменный уровень. Например, влияние экологических факторов на живые организмы и адаптация к ним, также важный раздел экологии.
ГЛАВА 2.
ОСНОВЫ ФАКТОРИАЛЬНОЙ ЭКОЛОГИИ
Среда обитания – это та часть природы, которая окружает живой организм и с которой он непосредственно взаимодействует. Составные части и свойства среды многообразны и изменчивы.
Многообразие экологических факторов еще в 1840 г. русский ученый Э.А. Эверсман в работе "Естественная история Оренбургской области" разделил на абиотические и биотические. Эдуард Александрович Эверсманн всю свою жизнь посвятил изучению природы Оренбургского края. Он приводил примеры борьбы и конкуренции между организмами, между особями одного и разных видов.
Абиотические факторы – это факторы неорганической природы, воздействующие на организм прямо или косвенно, через обмен веществ, которые имеют односторонний характер; организм может к ним приспособиться, но не может оказать на них обратное влияние)
Биотические факторы – это факторы взаимодействия организмов; организмы влияют друг на друга непосредственно (хищники съедают жертв) или косвенно (изменяют среду обитания).
Антропогенные факторы – это факторы влияния человека на живые организмы и окружающую среду.
К абиотическим факторам относят: свет, температуру, соленость воды, влажность, ветер, воздух, давление, скорость течения, долготу дня, состав почвы, газовый состав воздуха и др.
Абиотические факторы делят на климатические, эдафические и топографические (условия рельефа). Климатические и эдафические факторы зависят от географического положения биотопа. Приспособления организмов к окружающей среде называют адаптациями.
Способность к адаптациям – одно из основных свойств жизни вообще, так как она обеспечивает и саму возможность ее существования, возможность организмов выживать и размножаться. Адаптации проявляются на разных уровнях организации, они возникают и развиваются в ходе эволюции видов.
2.1. Абиотические факторы
Свет
Свет экологический фактор, необходимый для жизни, источник энергии для фотосинтеза. Интенсивность света, длина волны, продолжительность освещения, а также угол падения солнечных лучей на земную поверхность (зависит от широты, сезона, времени дня и экспозиции склона) оказывают различное влияние на разные организмы. По отношению к свету выделяют три группы растений: светолюбивые (гелиофиты), тенелюбивые (сциофиты), теневыносливые (факультативные гелиофиты).
Гелиофиты – виды открытых мест в условиях полного солнечного освещения (сосна, газонные травы, клевер ползучий, подсолнечник и др.), в сухих местах обычно образуют разреженный и невысокий покров. Типичные светолюбивые растения – луговые, степные травы, многие культурные растения. При интенсивности до 13,5 %, свет оказывает стимулирующее действие на рост растений, при большей – действует угнетающе. Фотосинтез у светолюбивых растений подавляется при резком увеличении освещенности. Особая группа гелиофитов – С‑4-растения. Такое название эти гелиофиты, получили потому, что фиксация СО2 идет путем С4-дикарбоновых кислот, световое насыщение фотосинтеза не достигается даже при самой сильной освещенности. Это растения засушливых экосистем, культурные растения (сахарный тростник, кукуруза и др.). Особенно много С4-растений среди семейств мятликовых, осоковых, молочайных маревых, гвоздичных и др.
Сциофиты (теневыносливые) – не выносят сильного освещения, растут под пологом леса при сильном затенении (виды, обитающие в нижних ярусах ельников и др.). Для них характерны – нежные тонкие листья с тонкой кутикулой, обычно матовые, неопушенные, более светлого цвета, чем у растений открытых мест, побеги вытянутые.
Цветковые тенелюбивые растения встречаются обычно там, где освещенность в пасмурные дни достигает не менее 0,5–1 % (бегонии, недотрога, а также представители мареновых, коммелиновых).
Сциофиты широколиственных и темнохвойных лесов – зеленые мхи, кислица обыкновенная, грушанки, майник двулистный и др. Для тенелюбивых растений экологическим оптимумом является слабая освещенность.
Факультативные гелиофиты (теневыносливые) занимают промежуточное положение между двумя группами. Эти растения переносят небольшое затенение. Это ряд лесных растений (ель, клен, липа, некоторые лианы). На осветленных местах они разрастаются часто сильнее, однако оптимальное использование ФАР у них происходит не при полном солнечном освещении.
У деревьев и кустарников теневая или световая структура листа определяется условиями освещения предыдущего года, во время закладывания почек.