Экология (от греч. oikos — дом, жилище и logos - учение) - наука о взаимоотношениях живых организмов между собой и со средой их обитания.
Термин экология впервые ввел немецкий биолог Э. Геккель (1866).
Экология возникла как часть биологии. В узком смысле экология (биоэкология) - одна из биологических наук, изучающая отношения организмов (особей, популяций, сообществ) между собой и окружающей средой.
В широком смысле экология (глобальная экология) - комплексная (междисциплинарная) наука, синтезирующая данные естественных и общественных наук о природе и взаимодействии природы и общества. Задачи глобальной экологии - изучение законов взаимодействия природы и общества и оптимизация этого взаимодействия.
Экология является теоретическим фундаментом рационального природопользования и охраны природы.
Среды жизни. Среда обитания — это часть природы, окружающая живые организмы и оказывающая на них определенное воздействие. На нашей планете живые организмы освоили 4 среды обитания: водную, наземно-воздушную, почвенную и организменную. Водная среда была первой. Затем живые организмы освоили наземно¬воздушную среду, создали и заселили почву. Организменную среду освоили паразиты и симбионты.
Экологические факторы. Каждая из сред жизни отличается особенностями воздействия экологических факторов. Отдельные элементы среды, которые воздействуют на организмы, называются экологическими факторами. Выделяют следующие экологические факторы: абиотические, биотические, антропогенные.
Абиотические факторы - компоненты неживой природы. К ним относят: климатические (свет, температура, влажность, ветер, давление и др.), геологические (землетрясения, извержения вулканов, движение ледников, радиоактивное излучение и др.), географические (рельеф местности), э дафические, или почвенногрунтовые (плотность, структура, pH, гранулометрический состав, химический состав и др.), гидрологические (вода, течение, соленость, давление и др.).
Биотические факторы - воздействие живых организмов друг на друга (взаимодействие между особями в популяциях и между популяциями в сообществах). По типу взаимодействия различают симбиоз (протокооперацию), мутуализм, комменсализм, внутривидовую н межвидовую конкуренции, паразитизм, хищничество, аменсализм, нейтрализм.
Антропогенные факторы - деятельность человека, приводящая либо к прямому воздействию на живые организмы, либо к изменению среды их обитания (охота, промысел, сведение лесов, загрязнение, эрозия почв и др.). При этом различается воздействие человека как биологического организма и его хозяйственная деятельность (техногенные факторы).
Адаптации. В процессе эволюции у организмов выработались различные приспособления кередеобитания-адптации. .Адаптации развиваются под действием трех основных факторов: наследственность, изменчивость и естественный (а также искусственный) отбор.
Существует три основных пути приспособления организмов к условиям окружающей среды: активный путь, пассивный путь и избегание неблагоприятных воздействий.
Адаптации можно разделить на три типа: морфологические (изменяется строение организма), физиологические (изменяется физиология организма) и этологические (изменяется поведение организма).
Факторы среды имеют количественное выражение. По отношению к каждому фактору можно выделить зону оптимума (зону нормальной жизнедеятельности), зону песснмума (зону угнетения) и пределы выносливости организма. Оптимум - такое количество экологического фактора, при котором интенсивность жизнедеятельности организмов максимальна. В зоне пессимума жизнедеятельность организмов угнетена. За пределами выносливости существование организма невозможно. Различают нижний и верхний предел выносливости.
Способность живых организмов переносить количественные колебания действия экологического фактора в той или иной степени называется экологической ва.іентностью (толерантностью, устойчивостью, пластичностью). Значения экологического фактора между верхним и нижним пределами выносливости называется зоной толерантности. Виды с широкой зоной толерантности называются эврибионтными,сузкой-стенобионтными. Организмы, переносящие значительные колебания температуры. называются эвритермные. а приспособленные к узкому интервалу температур - стенотермные. Таким же образом по отношению к давлению различают эври- и стенобатные организмы, по отношению к степени засоления среды - эври- и стеногалинные, и т.д.
Экологический фактор, количественное значение которого выходит за пределы выносливости вида, называется
лимитирующим (ограничивающий) фактором. Такой фактор будет ограничивать распространение вида даже в том случае, если все остальные факторы будут благоприятными. Лимитирующие факторы определяют географический ареал вида.
Можно выделить основные закономерности действия экологических факторов;
Свет. В спектре солнечного света выделяют области. различные по своему биологическому действию. Ультрафиолетовые лучи в небольших дозах необходимы живым организмам (бактерицидное действие, стимуляция роста и развития клеток, синтез витамина D и т.д.), в больших дозах губительны из-за способности вызывать мутации. Значительная часть ультрафиолетовых лучей отражается озоновым слоем. Видимые лучи - основной источник жизни на Земле, дающий энергию для фотосинтеза. Инфракрасные лучи - основной источник тепловой энергии.
Для растений солнечный свет необходим, прежде всего, как источник энергии для фотосинтеза. По отношению к условиям освещенности растения делят на гелиофиты (светолюбивые), сциофиты (тенелюбивые) и факультативные гелиофиты (теневыносливые).
Для животных свет - это условие ориентации. Животные бывают с дневным, ночным и сумеречным образом жизни.
По отношению к продолжительности дня организмы (в основном растения) делят на короткодневные (обитатели низких широт) и длиннодневные (обитатели умеренных и высоких широт). Реакция организмов на продолжительность дня называется фотопериодизмом. Это очень важное приспособление, регулирующее сезонные явления у организмов. Изменение длины дня тесно связано с годовым ходом температуры, но в отличие от последней не подвержено случайным колебаниям. Фотопериодизм обусловливает такие сезонные явления, как листопад, перелеты птиц и т.п.
Температура. От температуры окружающей среды зависит температура организмов, а, следовательно, скорость всех химических реакций, составляющих обмен веществ. В основном живые организмы способны жить при температуре от 0 до +50°С, что обусловлено свойствами цитоплазмы клеток. Верхним температурным пределом жизни является 120-140°С (близкие к нему значения температуры выдерживают споры, бактерии), нижним -190-273°С (переносят споры, семена, сперматозоиды).
По отношению к температуре организмы делят на криофилов (обитающих в условиях низкихтемператур)и термофилов(обитающих
в условиях высоких температур).
Организмы могут использовать два источника тепловой энергии: внешний
(тепловая энергия Солнца или внутреннее тепло Земли) и внутренний (тепло, выделяемое при обмене вешеств).
В зависимости от того, какой источник преобладает в тепловом балансе, живые организмы делят на пойкилотермных и гомойотермных. Пойкилотермные организмы - организмы с непостоянной внутренней температурой тела, меняющейся в зависимости от температуры внешней среды. К ним относятся микроорганизмы, растения, беспозвоночные и низшие позвоночные животные (рыбы, земноводные, пресмыкающиеся). Температура их тела обычно на 1-2°С выше температуры окружающей среды или равна ей. Гомойотермные организмы - организмы, способные поддерживать внутреннюю температуру тела на относительно постоянном уровне независимо от температуры окружающей среды. Это птицы и млекопитающие. Если речь идет только о животных, то их еще называют холоднокровными и теплокровными соответственно. Среди гомойотермных организмов выделяют группу гетеротермных организмов - организмов, у которых периоды сохранения постоянно высокой температуры тела сменяются периодами ее понижения при впадении в спячку в неблагоприятный период года (суслики, сурки, ежи, летучие мыши и ДР-).
Вода. Вода обеспечивает протекание в организме обмена веществ и нормальное функционирование организма в целом. Среднее содержание воды в клетках большинства живых организмов составляет около 70%.
По отношению к воде среди живых организмов выделяют следующие
экологические группы: гигрофилы(влаголюбивые), ксерофилы (сухолюбивые) и мезофилы (промежуточная группа).
В частности среди растений различают гигрофитов, мезофитов и ксерофитов. Гигрофиты - растения влажных местообитаний, не переносящие водного дефицита. Ксерофиты - растения сухих местообитаний, способные переносить перегрев и обезвоживание. Мезофиты растения умеренно увлажненных
местообитаний; промежуточная группа между гидрофитами и ксерофитами.
Водные организмы по типу местообитания и образу жизни объединяются в следующие экологические группы.
Планктон - организмы, в основном пассивно перемещающиеся за счет течения. Различают фитопланктон (одноклеточные водоросли) и зоопланктон (одноклеточные животные, рачки, медузы и др.). Нектон - активно передвигающиеся в воде животные (рыбы, амфибии, головоногие моллюски, черепахи, китообразные и др.). Бентос - организмы, живущие на дне и в грунте. Его делят на фитобентос (прикрепленные водоросли и высшие растения) и зообентос (ракообразные, моллюски, морские звезды и др.). Иногда выделяют перифитон - организмы, прикрепленные к листьям и стеблям водных растений или другим выступам над дном водоема.