Предмет экологии: общие принципы и подходы к ее изучению

Предметом изучения экологии являются объекты организменного (уровня особей), популяционно-видового, биоценотического и биосферного уровней организации. В связи с этим различают:

· аутэкологию – изучает взаимоотношения отдельной особи (представителей вида) с окружающей ее (их) средой, определяет пределы устойчивости и предпочтения вида по отношению к различным экологическим факторам;

· демэкологию – изучает взаимоотношения популяций с окружающей их средой, изучает демографию и ряд других характеристик популяций в свете их отношений с окружающей средой;

· синэкологию – исследует биотические сообщества и их взаимоотношения со средой: формирование сообществ, их энергетику, структуру, развитие и т.д.

Кроме того, применение основных экологических принципов и воззрений к конкретным группам организмов послужило основой для выделения более узких направлений экологических исследований: экология растений, экология микроорганизмов, экология животных, экология вирусов, экология грибов.

Главные задачи экологии вытекают из рассмотрения объектов исследования экологии и включают:

· анализ физических, химических и биологических параметров функционирования природных систем;

· установление закономерностей организации жизни в связи с увеличивающимся антропогенным воздействием на природную среду;

· исследование вопросов природопользования и ресурсосбережения;

· разработку мероприятий по всесторонней защите окружающей природной среды.

Экология изучает фундаментальные свойства жизни, однако часто весьма плодотворным оказывается ограничение исследований какой-то одной систематической группой, поскольку различные группы организмов требуют разных методов изучения, и поскольку некоторые группы организмов в экономическом или другом отношении намного важнее или интереснее для человека, чем другие. Один из главных принципов изучения экологии – системный подход, ибо организмы (или сообщества организмов) образуют со средой обитания единство, в пределах которого осуществляется преобразование (трансформация) вещества и энергии. Одно из ключевых понятий системного подхода – уровень организации, под которым понимают функциональное место биологической структуры определенной сложности в общей системе живой природы. Исходя из концепции уровней организации, которые составляют своего рода «биологический спектр», лучше всего можно определить содержание современной экологии. Под системой понимается совокупность элементов, находящихся в тесных отношениях друг с другом и формирующих целостное образование. Системы, содержащие живые компоненты (биологические системы, или биосистемы), можно выделять на любом из уровней или на любом промежуточном уровне, удобном или полезном для исследования. Например, можно рассматривать не только системы генов, органов и т.д., но также системы паразит-хозяин, что соответствует промежуточному уровню между популяцией и сообществом. Отдельные элементы, из которых состоит система, вместе с тем, не определяют самой ее структуры, хотя и образуют её. Структура же определяется способом взаимодействия элементов. Сообщество, популяция, организм, орган, клетка и ген – главные уровни организации жизни, они расположены в иерархическом порядке от крупных систем к малым. Взаимодействие с физической средой (энергией и веществом) на каждом уровне обусловливает существование определенных функциональных систем. Экология изучает преимущественно системы выше уровня организмов. В системе или «биологическом спектре» нет четких границ или разрывов даже между уровнями организма и популяции. Поскольку мы привыкли, имея дело с людьми и высшими животными, представлять особь как конечную единицу, идея непрерывного спектра уровней может на первый взгляд показаться странной. Однако если принять во внимание такие факторы, как взаимозависимость, взаимосвязь и выживание, то и в самом деле здесь нигде не должно быть резких разрывов. Отдельный организм, например, не более способен к длительному существованию вне своей популяции, чем отдельный орган (в качестве самоподдерживающейся системы) вне своего организма. Подобно этому, сообщество не может существовать без круговорота веществ и потока энергии в экосистеме. В основе принципа функциональной интеграции лежит то, что ни один из уровней нельзя считать более или менее важным или более или менее заслуживающим изучения, чем какой-либо другой уровень. Если признаки, становятся более сложными и более изменчивыми, то другие свойства при переходе от малых систем к большим становятся менее сложными и менее изменчивыми. Поскольку гомеостатические механизмы действуют на протяжении всего ряда, функционирование более мелких единиц внутри более крупных характеризуется определенной степенью интеграции. Принцип функциональной интеграции, согласно которому при усложнении структуры возникают дополнительные свойства, позволяет применить данные, полученные при изучении какого-либо уровня, для изучения другого уровня. Однако с помощью этих данных никогда нельзя полностью объяснить явления, происходящие на этом другом уровне, каждый уровень имеет особенности, которые лишь частично можно объяснить, исходя из особенностей нижележащего уровня. Иными словами, не все свойства более высокого уровня можно предсказать, зная только характеристики, относящиеся к более низкому уровню. Это важное обобщение называется «теорией уровней интеграции». Исходя из вышесказанного отметим, что фундамент системного подхода и функциональной интеграции строится на следующих положениях:

· несводимость свойств отдельных составляющих к свойствам целой системы (свойство целостности);

· принципиальная возможность описывать систему, исходя из знания характера взаимоотношений ее элементов;

· каждый отдельный элемент можно охарактеризовать двояко: с одной стороны, его можно представить как отдельную систему, а с другой – как составляющий элемент другой целостности (системы), но более высокого уровня организации, т.е. как подсистему (свойство иерархичности соподчинения элементов);

· не существует абсолютно изолированных систем, каждая вступает в определенные взаимоотношения с окружающей средой (свойство открытости), часто, однако, в целях построения моделей, многие системы рассматривают как изолированные.