Екологія як наука. Екологічні чинники. Екологічні закони

Предмет вивчення екології, її завдання та методи. Зв’язки екології з іншими науками Екологічні закони. Екологічні чинники та їхня класифікація. Закономірності впливу екологічних чинників на організми та їх угруповання. Стено- та еврибіонтні види. Викладач Іванійчук Т. Ю.

Екологія. Екологічні об’єкти існували задовго до появи людини (часто і поза її увагою), однак об’єктами пізнання (науки) вони стають лише на певному етапі розвитку суспільства. З поглибленням знань про довкілля змінюється образ самої екологічної реальності, тобто людського сприйняття реального світу, передовсім завдяки прогресу екологічної науки.

Зародження екологічних знань. Девіз Гіппократа «Щоб вилікувати людину, часто достатньо повернути її на батьківщину». Гіппократа вважають не лише великим медиком, але і засновником медичної екології та екології людини.

Зародження екологічних знань. Засновником аналітико-гомологічного підходу в екології став батько ботаніки Теофраст. Учений вважав, що відмінності між рослинами і їхню природу взагалі слід розглядати, досліджуючи частини рослин, їх властивості, виникнення та життя.

Зародження екологічних знань. Передісторією сучасної екології є праці натуралістів і географів ХVIII-ХІХ ст. К Лінней став фундатором науково – дослідницького підходу в екології, який базувався на систематиці. Цей підхід грунтується на визнанні ієрархії об’єктів живого (таксонів); визнанні нерівноцінності ознак організму; уніфікації мови опису біосистеми (бінарна номенклатура) К. Лінней є автором екологічних досліджень, що стосувались вертикальної поясності рослинності гір, типів тундр та болот, а також оригінальної типології місцезнаходження рослин.

Зародження екологічних знань. Перші уявлення про біосферу як область життя й оболонку Землі були сформульовані ще Жан-Батістом Ламарком (1744-1829) у праці «Гідрогеологія». Термін «біосфера» уперше ввів у науковий обіг у 1875 р. австрійський геолог Е. Зюсс (1831-1914), у роботах якого біосфера розумілась як тонка плівку життя на земній поверхні

Зародження екологічних знань. Заслуга у формуванні основних положень екології й екологічного світогляду належить також професорові Московського університету Карлу Рульє (1814-1858). Ще до виходу у світ праці Е. Геккеля К. Рульє сформулював основний принцип взаємодії організму і оточуючого середовища, названий ним «Законом подвійності життєвих начал». Вченим були позначені проблеми мінливості, адаптації, міграцій і впливу людини на природу. К. Рульє у своїх лекціях і друкованих працях обговорював взаємодію організмів із середовищем з позицій, близьких до дарвіновських.

Історія виникнення і становлення екології як науки. У 1866 р. у класичній роботі професора Йенського університету Ернеста Геккеля «Загальна морфологія організмів» введений сам термін «екологія» (від грецького «ойкос»—«дім», «житло», та «логос» — «слово», «думка», «розум», «закон»).«Під екологією ми розуміємо загальну науку про взаємини організмів з навколишнім середовищем, куди ми відносимо всі «умови існування» в широкому сенсі цього слова. Вони частково органічної, частково неорганічної природи; поскільки вони впливають на форму організмів, то тим самим примушують їх пристосовуватися до цих умов…»

Історія виникнення і становлення екології як науки. У вченні про біосферу та біогеохімічну концепція планети Земля та навколишнього простору В. І. Вернадського знайшли обґрунтування найважливіша ідея гомеостазу біосфери і визначення біосфери як складної, динамічної, саморегулюючої екосистеми. У 20-ті роки ХХ століття французький вчений Е. Леруа ввів у науковий обіг поняття «ноосфера» (в перекладі з грецької – «сфера розуму»). Згодом це поняття було розроблено П. Тейяр-де-Шарденом і В. Вернадским.

Історія виникнення і становлення екології як науки. У 1927 р. Ч. Елтон випустив першийпідручник-монографію з екології. У ньому була описана своєрідність біоценотичних процесів, наведено поняття «екологічної ніші», обгрунтоване «правило екологічних пірамід», сформульовані принципи популяційної екології. Незабаром були запропонованіматематичні моделі росту чисельності популяцій і їхньої взаємодії (В. Вольтерра, А. Лотка), проведені лабораторні досліди із перевірки цих моделей (Г. Гаузе). А в 1953 р. вийшло перше видання праці Ю. Одума «Основи екології» , де чітко була сформована структура цієї науки, в якій центральне місце відводилося екосистемі.

Історія виникнення і становлення екології як науки. Системний підхід, започаткований Людвігом фон Берталанфі у 1928 р. в рамках біологічних наук і сьогодні визначає парадигму науки взагалі та екології зокрема. Поняття «екосистема» сформувалося в 30-і роки. Його введення пов'язують з роботами А. Тенслі (1935 р.). Під словом «екосистема» розуміли сукупність організмів і неживих компонентів середовища їхнього існування, при взаємодії яких відбувається більш-менш повний біотичний колообіг (за участю продуцентів, консументів і редуцентів)

Історія виникнення і становлення екології як науки. На початку 40-х В. М. Сукачов (1880-1967) обґрунтував концепцію біогеоценозу, що мала велике значення для розвитку теоретичної бази екології. У 50-і роки сформувалася загальна екологія, основна увага в якій приділяється вивченню взаємодії організмів і структури утворених ними систем.

Історія становлення екології як науки. Лише у 60-ті роки XX ст. , коли стрімко загострилися проблеми довкілля, риторика та намагання знайти прості відповіді на складні питання поступилися місцем більш обґрунтованому та цілеспрямованому дослідженню з метою з’ясування суті справи. Екологія вийшла із затінків науки. Новий етап ознаменувався виходом у світ двох публікацій, які мали великий суспільний резонанс : Карсон Рейчел «Безмовна весна» (1962), присвячена проблемі забруднення довкілля пестицидами та Ерліха Пола «Бомба перенаселення» (1968), в якій аналізувалися екологічні наслідки швидкого росту населення Землі.

Історія виникнення і становлення екології як науки. Найважливішою подією в екології стала І-а Міжнародна конференція по навколишньому середовищу та розвитку в Швеції (Стокгольм, 1972). Економічно (промислово) розвинуті країни Півночі зіткнулися з проблемою забруднення довкілля (річки переповнені відходами, аварії на нафтових танкерах, смог у великих містах). Лідери цих країн були занепокоєні таким станом речей та вийшли з пропозицією по «очищенню планети», але витрати при цьому повинні були нести всі країни порівну незалежно від їхнього вкладу в забруднення. Країни Півдня, які розвиваються, мали іншу проблему – бідність. Консенсусу досягнуто не було. У 80-х роках починають формуватися цільові програми по охороні довкілля, поширення набувають технології «замкнутого циклу», переробки відходів та ефективне використання енергії. З’явилась нова парадигма екологічного розвитку

Історія виникнення і становлення екології як науки. Неоекологія – комплекс наук, які вивчають розвиток, функціонування та прогнозування розвитку антропосфери, розробляють принципи та методи управління взаємовідносинами у системі «природа-суспільство» з метою їх гармонізації та забезпечення екологічно безпечного існування (Некос В. Ю., Харьковський національний університет імені В. Н. Каразіна). Наскільки вдалим є цей термін та обґрунтовано виділення окремого наукового напряму в межах екології покаже час«Неоекологія» відповідає терміну «Environmental Protection».«Неоекологія» уникає розгляду взаємодії організмів, популяцій, видів чи біоценозів з навколишнім середовищем. Інакше кажучи, тут відсутній біологічний блок.

Історія виникнення і становлення екології як науки. В історії розвитку сучасної екологічної науки виокремлюють три етапи:– перший етап – біологічний (традиційна біоекологія) – на цьому етапі екологія, що зародилася в надрах загальної біології, існувала як однин із самостійних напрямів даної науки;– другий етап – ноосферний (глобальна або ноосферна екологія) екологічне знання набуває якісно нового значення і розглядається як комплексна інтегративна наука, покликана забезпечити гармонізацію системи «людина – суспільство – природа» в умовах домінуючої ролі людини;– третій етап – інтегративний – на даному етапі екологія поділяється на три основні взаємопов’язані між собою блоки: науку про навколишнє середовище – глобальну екологію, екологію людини і охорону природи, кожен з яких має свої специфічні предмети досліджень і загальний біологічний базис – теоретичну, або фундаментальну екологію

Екологія – це… Екологія — це галузь біологічних знань, яка вивчає взаємовідносини між живими організмами й середовищем їх існування, між сукупностями цих організмів (популяцій, угруповань) і їх середовищем, а також будову й функціонування екологічних систем у їх природному чи антропогенному оточенні. Під екологією розуміється розділ біології, предметом якого є біосистеми, що відносяться до надорганізмових рівнів організації живого.

Різні погляди «Як архаїчні чи мало обґрунтовані слід передовсім полишити погляди на екологію лише як на частину біології, як на загальнонауковий підхід, як на галузь міждисциплінарного синтезу, як на світогляд епохи тощо…. Екологія—самостійна галузь наукових знань і водночас наука, яка пов’язана чи суміжна з багатьма ділянками природничих, гуманітарних чи технічних наук, різноманітними сферами людської діяльності. Екологія спирається на різні науки, з якими пов’язана генетично (передовсім біологією) чи об’єктом дослідження (геологією чи географією) та ін….»В. С. Крисаченко. Доктор філософських наук, професор, Заслужений діяч науки і техніки України, завідувач відділу геополітики та глобалістики Національного науково-дослідного інституту українознавства та всесвітньої історії«Періодичні видання і засоби масової інформації заповнили такі поняття, як “екологія культури", "екологія мистецтва", "екологія любові". Популяризатори з розпукою повідомляють про "забруднену екологію", "зіпсовану екологію" тощо. Часто "пропагандисти", не розуміючи суті явища, вдаються до застосування логічних покручів типу"екологія душі" чи "загазована екологія", дискредитуючи науку і підкреслюючи свою некомпетентність» Академік НАН України М. А. Голубець

Екологія як наука. Об’єкти досліджень екології – це живі організми та надорганізмові біосистеми (популяції, види, екосистеми, біосфера) у своїх взаємозв’язках із середовищем. На сьогодні основним об'єктом екологічних досліджень є екосистеми на різних рівнях організаціїПредметом екології є різноманітність взаємозв’язків між організмами, їхніми угрупованнями та середовищем існування, а також закономірності функціонування надорганізмових біосистем.

Екологія як наука. Як зазначає проф. В. С. Крисаченко, екологія постає як наука і об’єктна, і універсальна. Як наука об’єктна вона вивчає конкретні форми (типи) екосистем; як наука універсальна—досліджує взаємини будь-якого ґатунку, суб’єктом яких є жива речовина. Тому можна передбачити подальше зростання і диференціювання екології як науки. Диференціацію екології як науки, розширення та поглиблення поля її дослідження слід відрізняти від штучного «роздування» компетентності та можливостей екології. Досить некоректними у цьому зв’язку постають такі словесні покручі, як екологія духу, екологія серця та ін. Не заперечуючи метафоричного, образного використання відповідного терміна, слід мати на увазі, що і дух, і серце як об’єкти пізнання перебувають поза межами компетенції екології і є, у свою чергу, об’єктами наук, що стосуються інших сфер людської діяльності.

Основні завдання екології{5 C22544 A-7 EE6-4342-B048-85 BDC9 FD1 C3 A}Основні завдання екології у XXI ст.вивчення загального екологічного стану біосфери, причин його зміни під дією різних чинниківпрогнозування динаміки стану екосистем і біосфери в просторі й часі, розроблення шляхів гармонізації суспільства й природи. Основне завдання екології – розкриття закономірностей екологічних зв’язків

Розділи загальної екології{5 C22544 A-7 EE6-4342-B048-85 BDC9 FD1 C3 A}Теоретична (класична) екологіяаутекологія (екологія видів, факторіальна екологія)демекологія (екологія популяцій)синекологія (екологія біоценозів, біогеоценологія){5 C22544 A-7 EE6-4342-B048-85 BDC9 FD1 C3 A}Прикладна екологіяагроекологіягідроекологіякосмічна екологія екологія міських систем і тощо

Методи екологіїМетоди екології – це шляхи й способи організації пізнавальної діяльності про характеристики (структуру, функціонування, розвиток тощо) екологічних об’єктів дослідження.{5 C22544 A-7 EE6-4342-B048-85 BDC9 FD1 C3 A}спостереженняекспериментекологічний моніторінгекологічна індикаціяметод аерокосмічної реєстраціїметод екологічного моделювання

Екологія як наука{5 C22544 A-7 EE6-4342-B048-85 BDC9 FD1 C3 A}Функції науки екологіїПізнавальна. Освітня. Світоглядна. Практична {5 C22544 A-7 EE6-4342-B048-85 BDC9 FD1 C3 A}Нові екологічні розділи. Екологічна фізіологія. Цитоекологія. Еволюційна екологіятощо

Екологічні зв’язки. ЕКОЛОГІЧНІ ЗВ’ЯЗКИ – це закономірні взаємовідносини, що виникають між об’єктами неживої природи й організмами та надорганізмовими біосистемами.{5 C22544 A-7 EE6-4342-B048-85 BDC9 FD1 C3 A}За рівнем організаціїорганізмовівидовіпопуляційнібіоценотичніекосистемнібіосферні{5 C22544 A-7 EE6-4342-B048-85 BDC9 FD1 C3 A}За походженнямзовнішнівнутрішні{5 C22544 A-7 EE6-4342-B048-85 BDC9 FD1 C3 A}За типом обміну між системами речовинніінформаційніенергетичні

Екологічні явища. До екологічних явищ належать екологічний стан біосистеми та екологічні процеси, що в ній відбуваються, а також екологічні механізми саморегуляції, самооновлення та самовідтворення.

Екологічні закономірностіЕкологічна закономірність – це певна залежність між подіями навколишнього середовища та екологічними явищами, що характеризується певною впорядкованістю, відносною сталістю, регулярністю зв’язків. Екологічний закон – це об’єктивний, постійний і необхідний взаємозв’язок між біосистемами та навколишнім середовищем, що випливає з їх внутрішньої екологічної сутності

Екологічний закон. Свого часу відомий еколог Баррі Коммонер запропонував розрізняти чотири закони екології на підставі міркувань «здорового глузду»: 1) все пов’язано з усім; 2) все мусить кудись діватися; 3) природа знає найкраще; 4) не існує такої речі, як є дармова трапеза, тому що хтось повинен за це розплачуватися (1972 р. )

Екологічні закони{5 C22544 A-7 EE6-4342-B048-85 BDC9 FD1 C3 A}Аутекологічні законизакон обмежувального чинника, закон єдності середовища та організмів, закон оптимуму та закон взаємокомпенсації екологічних чинників. Демекологічні закони закон обмеженого росту, закон Гаузе, правило Бергмана, правило Алена. Синекологічні законизакон обмеженості (вичерпності) природних ресурсів, правило екологічного дублювання, правило «метаболізм і розміри особин» (правило Ю. Одума) та ін. Екосистемологічні закони правило екологічної піраміди, закон односпрямованості потоку енергії, закон внутрішньої динамічної рівноваги. Біосферологічні закони закон біогенної міграції хімічних елементів, закон єдності живої речовини, закон ноосфери.

Принципи застосування екологічних законів{5 C22544 A-7 EE6-4342-B048-85 BDC9 FD1 C3 A}Застосування екологічних законів у практичній діяльності людини має відбуватися на основі певних принципів:принцип оновлення ресурсівпринцип цілісності природи принцип рециклічностіпринцип завбачливості

ЕКОЛОГІЧНІ ЧИННИКИ ТА ЇХНЯ КЛАСИФІКАЦІЯЕКОЛОГІЧНІ ЧИННИКИ – це усі природні компоненти й явища навколишнього середовища, що впливають на живі організми. Ці чинники є причиною, рушійною силою процесів у взаємовідносинах організмів і середовища.{5 C22544 A-7 EE6-4342-B048-85 BDC9 FD1 C3 A}За ступенем впливу. ЛетальніЕкстремальніОбмежувальні{5 C22544 A-7 EE6-4342-B048-85 BDC9 FD1 C3 A}За характером впливу. ФізичніХімічніБіологічні{5 C22544 A-7 EE6-4342-B048-85 BDC9 FD1 C3 A}За змінністю чи незмінністю під дією живих організмів. Ресурси навколишнього середовищачинники, що їх організми використовують, споживають, тим самим зменшуючиїхню кількість. Умови існуваннячинники, до яких організми змушеніпристосовуватися, але вплинути на них зазвичай не можуть.

Екологічні чинники

Дія екологічного чинника. В діапазоні дії екологічних чинників виокремлюють певні зони:зону нормальної життєдіяльності (оптимум) зону пригнічення (зони песимуму, стресові зони) зону екологічної валентності (діапазон витривалості, межі витривалості) Розрізняють верхню й нижню межі витривалості.

Закономірності впливу екологічних чинників{5 C22544 A-7 EE6-4342-B048-85 BDC9 FD1 C3 A}Закономірності впливу екологічних чинників. Закон сукупної дії екологічних чинників (закон ефективності чинників,закон О. Мітчерліха, 1909): у природі один екологічний чинник може впливати наінший, тому успіх виду в довкіллі залежить від взаємодії чинників. Закон взаємокомпенсації екологічних чинників (закон Е. Рюбеля, 1930): відсутність або нестача деяких екологічних чинників можуть бути компенсовані іншими близькими чинниками. Закон обмежувального чинника (закон мінімуму, закон Ю. Лібіха, 1840):найбільшу лімітуючу дію на організм, популяцію або угруповання справляютьті життєво важливі чинники зовнішнього середовища, кількість (концентрація)яких близька до мінімального критичного рівня. Закон оптимуму: кожен чинник позитивно впливає на життєдіяльність організмів лише в певних межах. Закон толерантності (закон Шелфорда, 1913): лімітуючим чинникомпроцвітання будь-якого організму (виду) в даному місцеіснуванні може бути якмінімум, так і максимум екологічного чинника, діапазон між якими визначаєвитривалість (толерантність) організму до даного чинника.

Стенобіонти Стенобіонти (від грец. стенос – вузький та біос – життя) – організми, які можуть жити лише за дуже незначної зміни чинників середовища{5 C22544 A-7 EE6-4342-B048-85 BDC9 FD1 C3 A}Типи стенобіонтів. Стенофаги(живляться небагатьма видами корму (колібрі, осоїди, коала)Стенобатиіснування яких можливе тільки на певній глибині за певного тиску води (клопи-водомірки, глибоководні кальмари, риби-вудильники)Стенотермиорганізми, пристосовані до відносно сталих температурних умов довкілля і які не витримують їх коливань (форель річкова трапляється в холодних гірських річках)Стеногалиорганізми, що витримують лише незначні зміни ступенясолоності середовища (головоногі молюски, карась, видра річкова)

Еврибіонти Еврибіонти (грец. еври – широкий та біос – життя) – організми, які можуть жити за значних змін екологічних чинників. {5 C22544 A-7 EE6-4342-B048-85 BDC9 FD1 C3 A}Типи еврибіонтівеврифаги організми, які живляться найрізноманітнішою рослинною і тваринною їжею (пацюк сірий, тарганрудий, свиня дика, бурий ведмідь, крук)еврибати організми із широким діапазоном вертикального поширення, які витримують значні коливання тиску води (губки, голкошкірі, кити)евритерми (організми, що пристосовані до значнихколивань температури середовища (сокіл-сапсан, вовксірий, сосна звичайна)евригали (організми, здатні існувати в середовищі зізначними змінами ступеня солоності (очерет звичайний, прохідні риби)

Використані джерела: Волошина Н. О. Загальна екологія та неоекологія : навч. посіб. / Н. О. Волошина. – Київ: НПУ імені М. П. Драгоманова, 2015. — 335 с. — URL: http://enpuir.npu.edu.ua/bitstream/123456789/13103/1/NEO.pdf. Джуран В. М. Історія виникнення і становлення екології як науки. Роль наукових програм у розвитку екології [Текст] / В. М. Джуран // Молодий вчений. — 2016. — № 9. — URL: http://molodyvcheny.in.ua/files/journal/2016/9/15.pdf. Крисаченко В. С. Екологія та її місце в системі наук — URL: file:///C:/Windows/system32/config/systemprofile/Downloads/Pv_2014_73_3.pdf. Соболь В. І. Біологія і екологія (рівень стандарту) : підруч. для 11 кл. закл. заг. серед. освіти / В. І. Соболь. – Кам’янець-Подільський : Абетка, 2019. – 256 с.