Что такое экология? Кратко о главном

Ключевые тезисы:

  • Экология — это наука о том, как живые организмы взаимодействуют друг с другом, а также с окружающей средой.
  • Распределение и численность живых существ на планете определяются как биотическими, связанными с живыми организмами, так и абиотическими, неживыми или физическими факторами.
  • Экология изучается на многих уровнях, включая организм, население, сообщество, экосистему и биосферу.

Экология как наука о природе

Вам когда-либо приходилось прогуливаться пешком по лесу и наблюдать невероятное разнообразие организмов, живущих вместе, от папоротников и грибов до деревьев размером с многоэтажное здание? Или путешествовать автомобилем, созерцая изменение ландшафта за окном, переходящего от дубрав к высоким сосновым лесам и травянистым равнинам? Если да, то вы видели типичный пример экологии, раздела биологии, который изучает взаимодействие организмов друг с другом и с их окружающей средой.

Экология — это не только богатые видами леса, нетронутая дикая природа или живописные пейзажи. Например, вы когда-либо встречались с тараканом, живущим в подвале дома, видели плесень, растущую в душе, или даже грибок, который селится на ступнях? А ведь все это — не менее убедительные примеры экологии в действии.

Приведем несколько фото, показывающих взаимодействие между организмами и их средой обитания:

экология лес
Грибы и мох, растущие на старом бревне в лесу.
экология бизон
Бизоны, пасущиеся посреди прерии, поросшей густой травой.

Биотические и абиотические факторы 

Одна из главных целей науки экологии — понять распределение и изобилие живых существ в окружающей среде. Например, ваш двор или парк по соседству, вероятно, имеют совсем другой набор растений, животных и грибов, чем двор другого читателя этой презентации на другой стороне планеты. Эти закономерности в природе обусловлены взаимодействиями между организмами и той физической средой, в которой они находятся.

Для примера, давайте вспомним о нашей плесени в ванной комнате. Плесень чаще появляется в ванной, чем, например, носок. Почему так происходит?

  • Плесени для жизни требуется определенное количество влаги, и это количество влаги можно найти только в ванной комнате. Наличие влаги является примером абиотического или неживого фактора, который влияет на распределение организмов.
  • Плесень питается мертвыми клетками кожи, которых много в ванной, но почти нет в прихожей. Наличие питательных веществ, обеспечиваемых другими организмами, является примером биотического фактора, связанного с живыми организмами, который может влиять на их распределение.

Пример из практики: красная панда 

Давайте применим идею биотических и абиотических факторов к другому организму, который, вероятно, будут изучать на полевом экологическом практикуме. Красные панды являются дальними родственниками енотов. Они встречаются только в восточных Гималаях, где проводят большую часть своего времени на деревьях, придерживаясь преимущественно растительной диеты. В последние годы численность красной панды значительно сократилась, что привело к тому, что природоохранные группы классифицировали ее как уязвимый или исчезающий вид.

красная панда

Каковы основные факторы изменения численности этих милых зверьков? Экологи обнаружили, что биотические факторы, такие как вырубка деревьев и заражение болезнями от домашних собак, сыграли важную роль в сокращении популяции красной панды. Абиотические факторы являются на сегодня менее важными, но изменение температуры на планете может привести к дальнейшей потере ее среды обитания в будущем.

Понимание основных факторов, ответственных за снижение численности красной панды, помогает экологам составить планы по сохранению этого вида.

Масштаб и временные рамки экологических процессов 

Масштаб, а также динамика времени и пространства должны быть тщательно рассмотрены при описании экологических явлений. Для созревания экологических процессов могут потребоваться тысячелетия. Например, продолжительность жизни дерева может включать различные сукцессионные (сериальные) стадии, ведущие к зрелым старовозрастным лесам. Экологический процесс со временем еще более расширяется, так как деревья падают, разлагаются и создают критическую среду обитания в виде бревен или грубых древесных отходов.

Что касается пространства, площадь экосистем может сильно различаться от совсем маленькой до огромной. Например, одно дерево имеет малое значение для классификации экосистемы леса, но оно имеет критическое значение для более мелких живых существ. Например, несколько поколений популяции тлей могут существовать на одном листе. Внутри каждой из этих тлей существуют разнообразные сообщества бактерий.

Рост деревьев, в свою очередь, связан с локальными переменными участка, такими как тип почвы, влажность, уклон земли и смыкания полога леса. Однако более сложные глобальные факторы, такие как климат, должны учитываться для классификации и понимания процессов, ведущих к более широким закономерностям, охватывающим большие лесные ландшафты.

Какие методы изучения использует наука экология?

Чтобы найти ответ на вопрос о мире природы, например, «почему популяция красной панды уменьшается?», экологи используют различные области биологии и смежных дисциплин. К ним относятся биохимия, физиология, эволюция, поведенческая биология, молекулярная биология, а также геология, химия и физика.

Естественно, историки, начиная с греческого философа Аристотеля, были первыми экологами! Однако современные адепты науки экологии — строгие, количественные ученые. Они проводят контролируемые эксперименты, используют статистику, чтобы находить закономерности в больших выборках данных, а также строят математические модели экологических взаимодействий.

В рамках дисциплины экологии исследователи работают на пяти широких уровнях, иногда дискретно, а иногда с частичным совпадением: организм, популяция, сообщество, экосистема и биосфера.

Рассмотрим каждый из изучаемых уровней:

• Организм. Органические экологи изучают адаптацию, полезные свойства естественного отбора, которые позволяют организмам жить в определенных местах обитания. Эти адаптации могут быть морфологическими, физиологическими или поведенческими.
• Популяция. Популяция — это группа организмов одного вида, которые живут в одном и том же районе, в одно и то же время. Популяционные экологи изучают размер, плотность и структуру популяций и то, как они меняются с течением времени.
• Сообщество. Биологическое сообщество состоит из всех популяций различных видов, которые живут в данной области. Экологи изучают взаимодействия между популяциями и то, как эти взаимодействия формируют сообщество.
• Экосистема. Экосистема состоит из всех организмов в конкретном регионе, сообществ, а также абиотических факторов, которые влияют на эти сообщества. Экосистемные экологи часто концентрируются на потоке энергии и переработке питательных веществ.
• Биосфера. Биосфера — это планета Земля, рассматриваемая как экологическая система. Экологи, работающие на уровне биосферы, изучают глобальные закономерности — например, климат или распределение видов — взаимодействия между экосистемами, а также явления, влияющие на весь земной шар.

экология блок-схема иерархия

Пять уровней экологии перечислены от меньшего к большему. Они строятся по возрастающей — популяции состоят из отдельных организмов; сообщества состоят из популяций; экосистемы состоят из сообществ и их окружающей среды; и так далее. Каждый уровень организации имеет особые, независимые свойства, которых нет в составных частях уровня, но которые возникают из взаимосвязей этих частей.

Разные уровни экологического исследования предлагают различное понимание того, как различные виды взаимодействуют друг с другом и с окружающей средой. Попробуйте думать об этих уровнях как о лупах различной силы увеличения. Если вы действительно хотите понять, что происходит в конкретной экологической системе, вам, вероятно, следует использовать более одной такой «лупы»!

Источник: Экологический блог (ruslo.info)

0 Comments
Inline Feedbacks
View all comments