Как классифицируют экологические науки кратко

Обновлено: 04.07.2024

Экология – это отрасль биологии, которая изучает взаимодействие организмов со своей средой и другими организмами. Каждый организм испытывает сложные отношения с организмами своего и других видов. Совокупность таких факторов ведет к естественному отбору, что приводит к эволюции популяций видов. Экология – это также изучение этих факторов и того, что провоцирует их возникновение. Основные объекты изучения экологии - популяция, биосфера и экосистема.

Виды экологии
Экология экосистем
Экология человека
Экология организмов
Экология народонаселения (популяции)
Молекулярная экология
Экология сообществ
Функциональная экология
Интересные факты

Виды экологии

Термин “экология” происходит от греческого “изучение дома”, или изучение места, в котором мы живем. Ученые изучают экологию в различных масштабах - от микроскопического молекулярного уровня вплоть до целой планеты, как единого объекта. На каждом уровне основное внимание уделяется факторам, которые вызывают эволюционные изменения. Это давление возникает из разных источников, и для наблюдения и количественной оценки этих данных существует множество методов.

Экосистем
Человека и его взаимодействие с природой
Молекулярная
Популяции организмов
Функциональная
Народонаселения
Биосферная

Экология экосистем

Наибольшим масштабом организации является экосистема. Она представляет собой сеть взаимосвязанных биологических сообществ. Самая большая из них - биосфера, она охватывает все экосистемы внутри нее. Этот раздел изучает сложные модели, созданные взаимодействующими экосистемами и абиотическими факторами окружающей среды. Они могут изучать воду, питательные вещества или другие химические элементы. Это очень сложная и широкомасштабная наука, которая включает в себя множество дисциплин. Все организмы, которые существуют в экосистеме, выполняют уникальные и важные роли, которые позволяют экосистеме существовать.

Экология человека

Это взаимодействие между людьми и окружающей их средой. Здесь окружающая среда воспринимается как экосистема - воздух, почва, вода, живые организмы и физические структуры, включая все, что создано людьми. Живые элементы - микроорганизмы, растения и животные (включая человека) - являются ее биологическим населением. Экосистемы могут быть любого размера. Небольшой пруд в лесу и весь лес, ферма и сельская местность, деревни, поселки и крупные города, область в тысячи квадратных километров и планета Земля - это все экосистемы.

Экология организмов

Как и в молекулярной экологии, изучение экологии организмов связано с отдельными организмами и их взаимодействием с другими организмами и окружающей средой. В то же время биология организмов – это та часть науки, которая до сих пор до конца не исследована. Каждый организм испытывает огромное разнообразие взаимодействий в своей жизни, и изучить их все невозможно.

Важно! Многие ученые, изучающие экологию организмов, сосредоточены на одном аспекте организма, таком как поведение, или как он обрабатывает питательные вещества окружающей среды.

Экология народонаселения (популяции)

Более 25% всех земноводных находятся на грани вымирания. Почему некоторые виды более уязвимы, чем другие? Как можно прогнозировать текущие темпы индивидуального выживания и размножения в будущем? Население людей удвоилось менее чем за пятьдесят лет и уже достигло 7 миллиардов. Какие факторы могут влиять на темпы этого роста в будущем и как решить проблемы популяции? Экология народонаселения (популяции) - это наука об изучении этих и других вопросов, а также факторов, влияющих на популяцию людей и животных, как и почему она меняется с течением времени. Экология народонаселения изучает популяцию общества и его сложные взаимодействия с окружающей средой и другими группами. Рост численности населения является одной из важнейших экологических проблем XXI века. Изучение экологии народонаселения включает понимание, объяснение и прогнозирование распределения видов. Почему определенные виды обитают в тех или иных районах, и почему они не могут выйти за пределы зоны существования? Ученые утверждают, что успех человечества обусловлен исключительно тем, что люди научились коммуникациям и могут находить общий язык для достижения единой цели .

Молекулярная экология

Во всех известных организмах ДНК приводит к появлению различных белков, которые взаимодействуют друг с другом и окружающей средой. Эти взаимодействия приводят к образованию очень сложных организмов. Молекулярная экология изучает, как создаются эти белки, как они влияют на организм и окружающую среду, и как окружающая среда, в свою очередь, влияет на них.

Экология сообществ

Различные популяции, которые живут в одной и той же среде, создают сообщества организмов. Эти сообщества создают ниши или различные пространства для жизни.

Пшеница растет благодаря солнечным лучам и питательным веществам в почвах;
Различные насекомые живут благодаря питательным веществам, собранным с пшеницы;
Определенные бактерии занимают свою нишу в корнях, где они насыщают растения азотом.

Важно! Иногда особи в сообществах начинают испытывать коэволюцию, когда в результате воздействия друг на друга эволюционируют несколько видов. Это можно увидеть у многих из них - от пчел и цветков, которые они опыляют, до хищников и добываемой ими пищи.

Функциональная экология

Представьте, что вы путешествуете по лесу. Вокруг вы увидите разные виды деревьев, белок или бурундуков, преследующих друг друга или ищущих пищу. В зависимости от времени года вы можете страдать от надоедливых насекомых, и вы, скорее всего, дышите свежим воздухом. На первый взгляд картина может показаться простой, но здесь происходит целый ряд процессов, которые изначально невооруженным глазом не видны. Именно здесь начинается функциональная экология. Функциональная экология – это подраздел экологии, который фокусируется на уникальных ролях и функциях каждого вида, популяции или сообщества, развивающихся в своей “домашней” экосистеме. Другими словами, эта область экологии заинтересована в определении того, какой процесс, деятельность или роль каждого вида помогают экосистеме в целом.

Группирование организмов в функциональные группы

Растения известны как первичные производители - они питаются через процесс фотосинтеза. Все растения для фотосинтеза используют солнечный свет, поэтому мы можем объединить их в функциональную группу.
Точно так же существуют организмы, которые едят только растения . Эти виды известны как травоядные, и их также можно сгруппировать в функциональную группу.
Если подняться на еще один трофический уровень, мы обнаружим организмы, которые едят только других животных. Эти особи известны как плотоядные, они также могут считаться функциональной группой.
Всеядные – организмы, которые едят как растения, так и других животных.
Декомпозиторы – разрушают органический материал.

Важно! Виды также можно идентифицировать в качестве основных инженеров экосистем, опылителей или видов биологического контроля, в зависимости от их уникальной роли в оцениваемой экосистеме.

Биосферная экология

В эту же группу относится и биосферная экология, основным предметом изучения которой являются глобальные процессы на Земле. К ним относится круговорот веществ в природе, загрязнение мирового океана в ходе деятельности человека, а также связанные с этим изменения в озоновом слое и климате планеты.

Функциональное разнообразие и избыточность

Несмотря на то, что в одной и той же функциональной группе могут сосуществовать различные популяции, каждый вид в этой экосистеме может иметь разные функции или роли, а один вид может выполнять более чем одну функцию или роль. Фактически, количество видов и количество различных ролей, которые эти виды выполняют в экосистеме, и есть функциональное разнообразие системы.

Интересные факты

Биотические или живые существа включают растения, животных (сюда относятся и люди), бактерии, грибы и все другие живые организмы;
Абиотические, или неживые, составляющие окружающей среды включают солнечный свет, почву, атмосферу, климат, питательные вещества и воду.

Важно! Одним из основных видов деятельности в экосистеме является поиск энергии. Все живые существа в экосистеме для выживания нуждаются в энергии. Основной источник энергии для жизни на Земле исходит от Солнца.

Аутэкология — раздел науки, изучающий взаимодействие индивидуального организма или вида с окружающей средой (жизненные циклы и поведение как способ приспособления к окружающей среде) .
Демэкология — раздел науки, изучающий взаимодействие популяций особей одного вида внутри популяции и с окружающей средой.
Синэкология — раздел науки, изучающий функционирование сообществ и их взаимодействия с биотическими и абиотическими факторами.
Также выделяют геоэкологию, биоэкологию, гидроэкологию, ландшафтную экологию, этноэкологию, социальную экологию, химическую экологию, радиоэкологию, экологию человека, антэкологию и др.

Экология как наука сложна и многогранна. В настоящее время экология представляет собой разветвленную систему. В ней условно выделяют крупные направления: биоэкология (общая экология), геоэкология, прикладная экология, экология человека и социальная экология (рис. 1).

Рис. 1. Структура современной экологии

Биоэкология по изучению уровней биологических систем классифицируется:

- Экология особей (аутэкология) – изучает взаимодействие организма с окружающей средой.

- Экология популяций (демэкология) – изучает взаимодействие между особями в популяции и популяций с окружающей средой.

- Экология сообществ (синэкология) – изучает взаимодействие между популяциями в сообществе и сообществ с окружающей средой.

- Биогеоценология – изучает биогеоценозы.

- Учение о биосфере (глобальная экология) – изучает биосферу Земли.

В соответствии с крупнейшими систематическими категориями органического мира биоэкологию подразделяют на:

В 90-е годы формируется новое направление в экологии – геоэкология. Геоэкология зародилась из географии и биологии как самостоятельное научное направление, тесно связанное со многими областями естествознания, обществознания и технознания.

Геоэкология (от греч. geo – земля) – наука о взаимодействии систем: географических (природно-территориальных комплексов, геосистем), биологических (биоценозов, биогеоценозов, экосистем) и социально-производственных (природно-хозяйственных комплексов, неотехсистем).

Интересы геоэкологии сосредоточены на анализе структуры и функционирования ландшафтов, взаимоотношения их компонентов и воздействия человека на природные составляющие.

Важнейшими направлениями современной экологической науки являются экология человека и социальная экология.

Экология человека (антропоэкология) изучает взаимодействия человека как биосоциального существа со сложным многокомпонентным окружающим миром, с постепенно усложняющейся динамической средой обитания. Экология человека – комплексная, интегральная наука, исследующая общие законы взаимодействия и взаимовлияния биосферы и антропосистемы. Антропосистему образуют все структурные уровни человечества, все группы людей и индивидуумы.

Социальная экология (социоэкология) – наука, изучающая взаимоотношения в системе общество – природа, влияние окружающей среды на общество.

Главной целью социальной экологии является оптимизация существования человека и окружающей среды на системной основе. Человек выступает в этом случае в качестве социума, поэтому предмет социальной экологии – это крупные контингенты людей, распадающиеся на отдельные группы в зависимости от своего социального статуса, рода занятий, возраста.

Одним из направлений, связанных с социальной экологией, является прикладная экология, разрабатывающая нормы использования природных ресурсов и среды жизни, устанавливающая допустимые нагрузки на них и определяющая формы управления экосистемами. К прикладным видам экологии относятся: промышленная (инженерная) экология, сельскохозяйственная экология, промысловая экология, химическая экология, рекреационная экология, медицинская экология, природопользование и охрана природы.

Лекция 1. Предмет, задачи, цели, содержание экологии

1.3. Разделы и направления экологии

В экологии в соответствии с уровнями организации живого объективно выделяются разделы, изучающие органический мир на уровне особи (организма), популяции, вида, биоценоза, экосистемы (биогеоценоза) и биосферы (рисунок 1.2).

Рисунок 1.2 – Уровни организации материи (по Н. И. Николайкину, 2004)

В последнее время в экологии принято выделять разделы в зависимости от конкретного биологического объекта (экология растений, экология животных, экология микроорганизмов), среды, местообитания организмов (экология суши, экология озера, моря, экология почвы, гидросферы), уровня организации живого. Одним из разделов экологии является экология человека. В экологии человека выделяют два важных направления. Одно связано с влиянием природной среды и ее компонентов на антропосистему (все структурные уровни человечества, все группы людей и индивидуумы), другое вытекает из необходимости изучать последствия антропогенной деятельности.

Современная экология включает в себя следующие направления (рисунок 1.3). В состав современной экологии входят:

– общая (классическая) экология, изучающая взаимодействия биологических систем с окружающей средой;

– геоэкология (ландшафтная экология), исследующая экосистемы (геоэкосистемы) высоких уровней, до биосферного включительно; интересы геоэкологии сосредоточены на анализе структуры и функционирования ландшафтов (природных комплексов географического ранга), взаимоотношений их составных биотических и косных (абиотических, неживых) компонентов, воздействия общества на природные составляющие;

– глобальная экология, изучающая общие законы функционирования биосферы как глобальной экологической системы;

– прикладная экология, изучающая механизмы воздействия человека на биосферу, способы предотвращения негативного воздействия и его последствий, разрабатывающая принципы рационального использования природных ресурсов. Она базируется на законах, правилах и принципах экологии и природопользования.

Рисунок 1.3 – Структура современной экологии

Одним из направлений современной экологии является экономическая экология, связанная с использованием природных ресурсов. Успешно развивается инженерная экология, решающая вопросы устранения отрицательных последствий вмешательства человека в природные сообщества.

При всем многообразии в современной экологии можно выделить три ветви: общая экология (классическая экология), геоэкология и прикладная экология.

Классическая экология изучает биологические системы, т. е. занимается исследованием органического мира на уровнях особей, популяций, видов, сообществ. В связи с этим выделяют:

– демэкологию (экологию популяций) – (от греч. demos – народ) – изучает естественные группы особей одного вида – популяции, условия их формирования, внутрипопуляционные взаимоотношения, динамику численности;

– эйдэкологию (экологию видов) – (от греч. eidos – образ, вид) – изучает вид как определенный уровень организации живой природы. В этом направлении проведено еще недостаточно научных исследований;

– синэкологию (экологию сообществ) – (от греч. sin – вместе) – изучает ассациации популяций разных видов растений, животных и микроорганизмов, их взаимодействие с окружающей средой. Термин введен К. Шретером в 1902 г.

Содержание

Определения

Классическое определение экологии [1] : наука, изучающая взаимоотношения живой и неживой природы.

Второе определение дано на 5-м Международном экологическом конгрессе (1990) с целью противодействия размыванию понятия экологии, наблюдаемому в настоящее время. Однако это определение полностью исключает из компетенции экологии как науки аутэкологию (см. ниже), что в корне неверно.

Экология — познание экономики природы, одновременное исследование всех взаимоотношений живого с органическими и неорганическими компонентами окружающей среды… Одним словом, экология — это наука, изучающая все сложные взаимосвязи в природе, рассматриваемые Дарвином как условия борьбы за существование. [2]
Экология — биологическая наука, которая исследует структуру и функционирование систем надорганизменного уровня (популяции, сообщества, экосистемы) в пространстве и времени, в естественных и изменённых человеком условиях.
Экология — наука об окружающей среде и происходящих в ней процессах

Сложности определения экологии

Неопределённость границ дисциплин и взаимоотношения со смежными дисциплинами
Неустоявшиеся представления о структуре дисциплины.
Деление экологии на общую экологию и частную экологию
Подразделение экологии на четыре отдела — экологию особей, популяций, биогеоценозов и экосистем
Место экологии популяции при разделении на аутэкологию и синэкологию
Различия в терминологии между экологами растений и экологами животных.

История науки

Уже с давних времён люди стали замечать различные закономерности во взаимодействии животных друг с другом и с окружающей средой. Однако, в те времена даже биология не была отдельной наукой, являясь частью философии.

Античность

Первые описания экологии животных можно отнести к индийским и древнегреческим трактатам:

Древние греки в целом представляли себе жизнь как нечто, не требующее понимания и адаптации, что близко к современным экологическим представлениям [3] .

Новое время

В Новое время, которое характеризуется подъёмом в области научного знания, экологические закономерности выявлялись учёными-энциклопедистами, зачастую весьма далекими от биологии в своих основных исследованиях.

Первая половина XIX века

Экология животных после Дарвина и Геккеля

Современная классическая экология

Современная экология — сложная, разветвлённая наука. Ч. Элтон использовал концепции трофической (пищевой цепи), пирамиды численности, динамики численности [5] .

Полагают, что вклад в теоретические основы современной экологии внёс Б. Коммонер, сформулировавший основные 4 закона экологии:

В 1910 г. на Третьем Международном ботаническом конгрессе в Брюсселе были выделены три подраздела экологии:

— раздел науки, изучающий взаимодействие индивидуального организма или вида с окружающей средой (жизненные циклы и поведение как способ приспособления к окружающей среде). — раздел науки, изучающий взаимодействие популяций особей одного вида внутри популяции и с окружающей средой. — раздел науки, изучающий функционирование сообществ и их взаимодействия с биотическими и абиотическими факторами.

Также выделяют геоэкологию, биоэкологию, гидроэкологию, ландшафтную экологию, этноэкологию, социальную экологию, химическую экологию, радиоэкологию, экологию человека, антэкологию и др.
В связи с многогранностью предмета и методов исследований в настоящее время некоторые ученые рассматривают экологию как комплекс наук, который изучает функциональные взаимосвязи между организмами (включая человека и человеческое общество в целом) и окружающей их средой, круговорот веществ и потоков энергии, делающих возможность жизнь [6] .

Связи экологии с другими науками

Методология экологии

Методологический подход к экологии как к науке позволяет выделить предмет, задачи и методы исследований.

Объекты исследования экологии — в основном, системы выше уровня отдельных организмов: популяции, биоценозы, экосистемы, а также вся биосфера. Предмет изучения — организация и функционирование таких систем.

Главная задача прикладной экологии — разработка принципов рационального использования природных ресурсов на основе сформулированных общих закономерностей организации жизни.

Методы исследований в экологии подразделяются на полевые, экспериментальные и методы моделирования.

Полевые методы представляют собой наблюдения за функционированием организмов в их естественной среде обитания.

Экспериментальные методы включают в себя варьирование различных факторов, влияющих на организмы, по выработанной программе в стационарных лабораторных условиях.

Методы моделирования позволяют прогнозировать развитие различных процессов взаимодействия живых систем между собой и с окружающей их средой

Учёные

Следующие люди внесли существенный вклад в представление об эволюции и экологии:

Читайте также: