L'objet de l'étude de l'écologie est l'interaction des systèmes vivants. Écologie : le sujet et les tâches de l'écologie, les méthodes

Le sujet et les tâches de l'écologie

Écologie(du grec. " oikos"- maison, habitation et" logo"- doctrine) - une science qui étudie les conditions d'existence des organismes vivants et la relation entre les organismes et l'environnement dans lequel ils vivent. Initialement, l'écologie s'est développée comme composant sciences biologiques, en lien étroit avec d'autres sciences naturelles - chimie, physique, géologie, géographie, pédologie, mathématiques.

Le sujet de l'écologie est un ensemble ou une structure de connexions entre les organismes et l'environnement.

Le principal objet d'étude en écologie - écosystèmes, c'est-à-dire des complexes naturels unifiés formés par les organismes vivants et l'environnement. De plus, elle étudie les types individuels d'organismes (niveau organique), leurs populations, c'est-à-dire la totalité des individus d'une espèce (niveau spécifique à la population) et la biosphère dans son ensemble (niveau biosphère).

Il existe deux types d'écologie - générale et appliquée.

Écologie générale- étudie les lois générales de la relation entre tout organisme vivant et l'environnement (y compris l'homme en tant qu'être biologique).

Dans le cadre de l'écologie générale, les sections principales suivantes sont distinguées:

­ Autécologie(du grec. voitures- lui-même) - une section de l'écologie, dont la tâche est d'établir les limites de l'existence d'un individu (organisme) et celles des facteurs physico-chimiques dans la gamme desquels l'organisme peut exister. L'étude des réactions de l'organisme aux effets des facteurs environnementaux permet d'identifier non seulement les limites dans lesquelles il peut exister, mais aussi les changements physiologiques et morphologiques caractéristiques de ces individus. Par conséquent, l'autécologie étudie les relations d'un organisme avec l'environnement extérieur, qui sont basées sur ses réactions morphophysiologiques aux influences environnementales. Toute recherche écologique commence par l'étude de ces réactions. De plus, l'attention principale est accordée aux réactions biochimiques, à l'intensité des échanges de gaz et d'eau, ainsi qu'à d'autres processus physiologiques qui déterminent l'état du corps. Lors de la recherche, des méthodes écologiques et écologiques-géographiques comparatives sont utilisées, l'état et la réaction du corps aux influences extérieures à différentes périodes de la vie (activité saisonnière et quotidienne) sont comparés. Bel endroit en recherche autécologique est l'étude de l'effet sur l'organisme de la radioactivité naturelle et artificielle, de la pollution technogène.

­ autécologie explorer les connexions individuelles d'un organisme individuel (espèce, individu) avec son environnement ;

­ écologie des populations (démoécologie) , dont la tâche est d'étudier la structure et la dynamique des populations de certaines espèces, les relations entre les organismes d'une même espèce au sein de la population et l'habitat. L'écologie des populations est également considérée comme une section spéciale de l'autécologie;

­ synécologie (biocénologie) - la doctrine des écosystèmes (biogéocénoses), qui étudie les relations des populations, des communautés et des écosystèmes avec l'environnement.

­ !! écologie globale - la doctrine du rôle des organismes vivants (matière vivante) et des produits de leur activité vitale dans la constitution de l'enveloppe terrestre (atmosphère, hydrosphère, lithosphère) de son fonctionnement.

Pour tous ces domaines, l'essentiel est d'étudier la survie des êtres vivants dans l'environnement et les tâches auxquelles ils sont confrontés sont principalement des propriétés biologiques - étudier les modèles d'adaptation des organismes et de leurs communautés à l'environnement, l'autorégulation, la stabilité des écosystèmes et de la biosphère, etc.

De plus, l'écologie est classée en fonction d'objets et d'environnements de recherche spécifiques, c'est-à-dire. faire la distinction entre l'écologie animale, l'écologie végétale et l'écologie des micro-organismes.

Récemment, le rôle et l'importance de la biosphère en tant qu'objet d'analyse écologique n'ont cessé de croître. Dans l'écologie moderne, une importance particulière est accordée aux problèmes d'interaction humaine avec l'environnement naturel. L'avancement de ces sections au premier plan dans les sciences de l'environnement est associé à une forte augmentation de l'influence négative mutuelle de l'homme et de l'environnement, le rôle accru des aspects économiques, sociaux et moraux, en raison de la forte conséquences négatives progrès scientifique et technologique.

Ainsi, l'écologie moderne ne se limite pas seulement au cadre d'une discipline biologique qui traite principalement des relations entre les animaux et les plantes, elle se transforme en une science interdisciplinaire qui étudie les problèmes les plus complexes de l'interaction humaine avec environnement... La pertinence et la polyvalence de cette problématique, provoquée par l'aggravation de la situation écologique à l'échelle mondiale, a conduit au « verdissement » de nombreuses sciences naturelles, techniques et humanitaires.

Par exemple, à la jonction de l'écologie avec d'autres branches de la connaissance, le développement de nouveaux domaines tels que l'écologie de l'ingénieur, la géoécologie, l'écologie mathématique, l'écologie agricole, l'écologie spatiale, etc. se poursuit.

Les problèmes écologiques de la Terre en tant que planète sont traités par le développement intensif écologie mondiale , dont le principal objet d'étude est la biosphère en tant qu'écosystème global. Actuellement, de telles disciplines spéciales sont apparues, telles que l'écologie sociale, qui étudie les relations dans le système "société humaine - nature", et sa partie est l'écologie humaine (anthropoécologie), qui examine l'interaction d'une personne en tant qu'être biosocial avec l'extérieur. monde.

L'écologie moderne est étroitement liée à la politique, à l'économie, au droit (y compris la loi internationale), la psychologie et la pédagogie, car ce n'est qu'en s'alliant avec eux qu'il est possible de dépasser le paradigme de la pensée technocratique inhérent au XXe siècle et de développer un nouveau type de conscience écologique qui change radicalement le comportement des hommes par rapport à la nature.

D'un point de vue scientifique et pratique, la division de l'écologie en théorique et appliquée est pleinement justifiée.

Écologie théorique révèle les lois générales de l'organisation de la vie.

Écologie appliquéeétudie les mécanismes de destruction de la biosphère par l'homme, les moyens de prévenir ce processus et développe des principes utilisation rationnelle ressources naturelles. La base scientifique de l'écologie appliquée est un système de lois, de règles et de principes environnementaux généraux.

Sur la base des concepts et des orientations ci-dessus, il s'ensuit que objectifs environnementaux très diversifiée.

En termes théoriques généraux, ceux-ci comprennent:

développement d'une théorie générale de la durabilité des systèmes écologiques;

étude des mécanismes écologiques d'adaptation à l'environnement ;

étude de la régulation du nombre de populations ;

étude de la diversité biologique et des mécanismes de son maintien ;

recherche de procédés de production;

étude des processus se produisant dans la biosphère afin de maintenir sa stabilité;

modélisation de l'état des écosystèmes et des processus mondiaux de la biosphère.

Les principaux problèmes appliqués que l'écologie doit résoudre à l'heure actuelle sont les suivants :

prévoir et évaluer les conséquences négatives possibles sur l'environnement environnement naturel sous l'influence des activités humaines;

l'amélioration de la qualité de l'environnement naturel ;

conservation, reproduction et utilisation rationnelle des ressources naturelles;

optimisation des solutions techniques, économiques, organisationnelles, juridiques, sociales et autres pour assurer un développement durable respectueux de l'environnement, principalement dans les zones écologiquement les plus défavorisées.

La tâche stratégique de l'écologie est considérée comme le développement de la théorie de l'interaction entre la nature et la société sur la base d'une nouvelle vision qui considère Société humaine comme partie intégrante de la biosphère.

Tâches écologiques :

étude des mécanismes d'adaptation des organismes vivants aux conditions environnementales ;

finalisation de la base scientifique pour l'utilisation rationnelle des ressources naturelles et la préservation d'un habitat normal ;

régulation de la taille de la population;

développement de systèmes et de mesures pour assurer une utilisation minimale produits chimiques v agriculture;

indication écologique pour l'étude des systèmes de pollution;

développement de la surveillance environnementale - un système d'études ciblées répétées des paramètres environnementaux;

Objectifs environnementaux liés aux activités de conception et d'ingénierie et d'ingénierie :

optimisation des solutions d'ingénierie au stade de la conception en termes de moindre nuisance ;

prévoir et évaluer les conséquences négatives possibles des nouvelles solutions d'ingénierie ;

identification et correction en temps opportun processus technologiques endommager l'environnement.

Développement du corps en tant que système vivant et intégral

Un organisme est tout être vivant. Elle diffère de la nature inanimée par un certain ensemble de propriétés inhérentes à la seule matière vivante : organisation cellulaire ; métabolisme avec le rôle prépondérant des protéines et acides nucléiques fournir l'homéostasie du corps - l'auto-renouvellement et le maintien de la constance de son environnement interne. Les organismes vivants se caractérisent par le mouvement, l'irritabilité, la croissance, le développement, la reproduction et l'hérédité, ainsi que par l'adaptabilité aux conditions d'existence - adaptation .

Interagissant avec l'environnement abiotique, le corps agit comme un système intégral, qui comprend tous les niveaux inférieurs organisation biologique(la partie gauche du "spectre", Fig. 1.1). Toutes ces parties du corps (gènes, cellules, tissus cellulaires, organes entiers et leurs systèmes) sont des composants et des systèmes du niveau pré-organisme. Les changements dans certaines parties et fonctions du corps entraînent inévitablement des changements dans d'autres parties et fonctions. Ainsi, dans les conditions changeantes de l'existence, du fait de la sélection naturelle, certains organes reçoivent un développement prioritaire. Par exemple, un système racinaire fort chez les plantes de la zone sèche (herbe à plumes) ou « cécité » en raison de la réduction des yeux chez les animaux nocturnes qui existent dans l'obscurité (taupe).

Les organismes vivants ont un métabolisme, ou métabolisme, avec de nombreuses réactions chimiques qui se produisent. Un exemple de telles réactions est la respiration, que même Lavoisier et Laplace considéraient comme un type de combustion, ou photosynthèse, par laquelle les plantes vertes lient l'énergie solaire, et les résultats d'autres processus métaboliques sont utilisés par la plante entière, etc.

Comme vous le savez, dans le processus de photosynthèse, en plus de énergie solaire du dioxyde de carbone et de l'eau sont utilisés. L'équation chimique globale de la photosynthèse ressemble à ceci :

Presque tout le dioxyde de carbone (C0 2) provient de l'atmosphère et pendant la journée son mouvement est dirigé vers le bas vers les plantes, où la photosynthèse s'effectue et l'oxygène est libéré. La respiration est le processus inverse, et le mouvement du CO 2 la nuit est dirigé vers le haut et l'oxygène est absorbé.

Certains micro-organismes, les bactéries, sont capables de créer des composés organiques au détriment d'autres composants, par exemple en raison de composés soufrés. De tels processus sont appelés chimiosynthèse .

Le métabolisme dans le corps ne se produit qu'avec la participation de substances protéiques macromoléculaires spéciales - des enzymes qui agissent comme des catalyseurs. Chaque réaction biochimique dans la vie d'un organisme est contrôlée par une enzyme spéciale, qui à son tour est contrôlée par un seul gène. Une modification d'un gène, appelée mutation, entraîne une modification de la réaction biochimique due à une modification de l'enzyme, et en cas d'absence de cette dernière, à la perte de l'étape correspondante de la réaction métabolique.

Cependant, les enzymes ne sont pas les seules à réguler les processus métaboliques. Ils sont aidés par des coenzymes - ce sont de grosses molécules, dont une partie sont des vitamines - des substances nécessaires au métabolisme de tous les organismes - bactéries, plantes vertes, animaux et humains. Le manque de vitamines entraîne des maladies : le métabolisme est perturbé.

Enfin, un certain nombre de processus métaboliques nécessitent des substances chimiques spéciales appelées hormones, qui sont produites à divers endroits (organes) du corps et sont délivrées à d'autres endroits par le sang ou par diffusion. Les hormones réalisent dans tout organisme la coordination chimique générale du métabolisme et aident à cet égard, par exemple, le système nerveux des animaux et des humains.

Au niveau génétique moléculaire, les effets des polluants, des rayonnements ionisants et ultraviolets sont particulièrement sensibles. Ils provoquent une perturbation des systèmes génétiques, de la structure cellulaire et suppriment l'action des systèmes enzymatiques. Tout cela conduit à des maladies des humains, des animaux et des plantes, à l'oppression et même à la destruction d'espèces, d'organismes vivants.

Les processus métaboliques se produisent avec une intensité variable tout au long de la vie de l'organisme, tout au long de son développement individuel. Ce chemin de la naissance à la fin de sa vie s'appelle l'ontogenèse. L'ontogenèse est un ensemble de transformations morphologiques, physiologiques et biochimiques séquentielles qu'un organisme subit tout au long de sa vie.

Ontogenèse comprend la croissance de l'organisme, c'est-à-dire une augmentation de la masse et de la taille du corps, et la différenciation, c'est-à-dire l'émergence de différences entre les cellules et les tissus homogènes, les conduisant à se spécialiser dans l'exercice de diverses fonctions dans le corps. Chez les organismes à reproduction sexuée, l'ontogenèse commence par une cellule fécondée (zygote). Dans la reproduction asexuée - avec la formation d'un nouvel organisme en divisant le corps maternel ou une cellule spécialisée, par bourgeonnement, ainsi qu'à partir du rhizome, du tubercule, du bulbe, etc.

Chaque organisme en ontogenèse passe par un certain nombre de stades de développement. Pour les organismes qui se reproduisent sexuellement, ils distinguent entre la période embryonnaire (embryonnaire), post-embryonnaire (post-embryonnaire) et la période de développement de l'organisme adulte. La période embryonnaire se termine avec la libération de l'embryon des membranes de l'œuf et chez les vivipares - avec la naissance. Le stade initial du développement post-embryonnaire, qui se déroule selon le type de développement direct ou selon le type de métamorphose, est d'une grande importance écologique pour les animaux. Dans le premier cas, il y a un développement progressif vers une forme adulte (poulet - poulet, etc.), dans le second, le développement se produit d'abord sous la forme d'une larve, qui existe et se nourrit d'elle-même, avant de devenir adulte (têtard - grenouille). Chez de nombreux insectes, le stade larvaire leur permet de survivre à la saison défavorable (basse température, sécheresse, etc.)

Dans l'ontogenèse végétale, on distingue la croissance, le développement (un organisme adulte se forme) et le vieillissement (affaiblissement de la biosynthèse de toutes les fonctions physiologiques et mort). La principale caractéristique de l'ontogenèse des plantes supérieures et de la plupart des algues est l'alternance de générations asexuées (sporaphytes) et sexuées (hématophytes).

Les processus et les phénomènes qui se déroulent au niveau ontogénétique, c'est-à-dire au niveau de l'individu (individu), sont un lien nécessaire et très essentiel dans le fonctionnement de tout être vivant. Les processus d'ontogenèse peuvent être perturbés à tout stade par l'action de la pollution chimique, lumineuse et thermique de l'environnement et conduire à l'apparition de freaks voire conduire à la mort d'individus au stade post-partum de l'ontogenèse.

L'ontogenèse moderne des organismes s'est développée au cours d'une longue évolution, à la suite de leur développement historique - la phylogénie. Ce n'est pas un hasard si ce terme a été introduit par E. Haeckel en 1866, car aux fins de l'écologie, il est nécessaire de reconstituer les transformations évolutives des animaux, des plantes et des micro-organismes. Il s'agit d'une science - la phylogénétique, qui repose sur les données de trois sciences - la morphologie, l'embryologie et la paléontologie.

La relation entre le développement d'un être vivant au sens historique et évolutif et le développement individuel d'un organisme a été formulée par E. Haeckel sous la forme d'une loi biogénétique : l'ontogenèse de tout organisme est une répétition brève et concise de la phylogenèse d'une espèce donnée. Autrement dit, d'abord dans l'utérus (chez les mammifères, etc.), puis, étant né, l'individu dans son développement répète sous une forme abrégée le développement historique de son espèce.

Systèmes d'organismes et biote de la Terre

Actuellement, il existe plus de 2,2 millions d'espèces d'organismes sur Terre. Leur systématique devient de plus en plus compliquée, bien que son squelette de base reste presque inchangé depuis l'époque de sa création par l'éminent scientifique suédois Karl Linnaeus en milieu XVIIe v.

Tableau 1.1

Taxons supérieurs de la taxonomie de l'empire des organismes cellulaires

Il s'est avéré qu'il existe deux grands groupes d'organismes sur Terre, dont les différences sont beaucoup plus profondes qu'entre les plantes supérieures et les animaux supérieurs. ceux et eukarites - les nucléaires hautement organisés. Les procaryotes (procaryotes) sont représentés par le royaume des déchets, qui comprennent les bactéries et les algues bleu-vert, dans les cellules desquelles il n'y a pas de noyau et l'ADN n'est séparé du cytoplasme par aucune membrane. Les eucaryoides (Eucaryoya) sont représentés par trois règnes : les animaux, les champignons et les plantes, dont les cellules contiennent un noyau et l'ADN est séparé du cytoplasme par une membrane nucléaire, puisqu'il est situé dans le noyau lui-même. Les champignons sont séparés dans un royaume séparé, car il s'est avéré que non seulement ils n'appartiennent pas aux plantes, mais sont probablement dérivés de protozoaires biflagellés amiboïdes, c'est-à-dire. avoir un lien plus étroit avec le monde animal.

Cependant, une telle division des organismes vivants en quatre règnes n'a pas encore constitué la base de la littérature de référence et pédagogique, par conséquent, dans la présentation ultérieure du matériel, nous adhérons aux classifications traditionnelles, mais quelles bactéries, algues bleu-vert et champignons sont divisions des plantes inférieures.

L'ensemble des organismes végétaux d'un territoire donné de la planète de tout détail (région, région, etc.) est appelé flore, et l'ensemble des organismes animaux est appelé faune.

La flore et la faune de cette zone forment ensemble le biote. Mais ces termes ont aussi une application beaucoup plus large. Par exemple, ils disent : flore des plantes à fleurs, flore des microorganismes (microflore), microflore des sols, etc. Le terme « faune » est également utilisé : faune mammifère, faune aviaire (avifaune), microfaune, etc. " est utilisé lorsque l'on veut évaluer l'interaction de tous les organismes vivants et de l'environnement, ou, disons, l'influence du "biote du sol" sur les processus de formation du sol, etc. caractéristiques générales faune et flore selon la classification (tableau 1.1).

Les procaryotes sont les organismes les plus anciens de l'histoire de la Terre, des traces de leur activité vitale ont été identifiées dans les dépôts du Protérozoïque, formés il y a environ un milliard d'années. Actuellement, il existe environ 5 000 espèces connues.

La bactériine est la plus répandue parmi les bancs ; à l'heure actuelle, ce sont les micro-organismes les plus répandus dans la biosphère. Leurs tailles vont de dixièmes à deux ou trois micromètres.

Les bactéries sont omniprésentes, mais la plupart d'entre elles se trouvent dans les sols - des centaines de millions par gramme de sol, et dans les chernozems - plus de deux milliards.

La microflore des sols est très diversifiée. Ici, les bactéries remplissent diverses fonctions et sont subdivisées dans les groupes physiologiques suivants: bactéries pourries, nitrophies, fixatrices d'azote, bactéries soufrées, etc. Parmi elles, il existe des formes aérobies et anaérobies.

En raison de l'érosion des sols, les bactéries pénètrent dans les plans d'eau. Dans la partie côtière, leur nombre va jusqu'à 300 000 dans 1 ml, avec la distance de la côte et avec la profondeur, leur nombre diminue à 100-200 individus par 1 ml.

Dans l'atmosphère atmosphérique, les bactéries sont beaucoup moins nombreuses.

Les bactéries sont répandues dans la lithosphère sous l'horizon du sol. Il n'y en a qu'un ordre de grandeur en moins sous la couche de sol que dans le sol. Les bactéries se propagent à des centaines de mètres de profondeur dans la croûte terrestre et se produisent même à une profondeur de deux mille mètres ou plus.

Algues bleu-vert ont une structure similaire à celle des cellules bactériennes, sont des autotrophes photosynthétiques. Ils vivent principalement dans la couche superficielle des réservoirs d'eau douce, bien qu'il y en ait aussi dans les mers. Le produit de leur métabolisme sont des composés azotés qui contribuent au développement d'autres algues planctoniques, qui, dans certaines conditions, peuvent conduire à la « floraison » de l'eau et à sa pollution, y compris dans les systèmes d'approvisionnement en eau.

Eucaryotes- ce sont tous les autres organismes de la Terre. Les plus courantes d'entre elles sont les plantes, dont il existe environ 300 000 espèces.

Les plantes- ce sont pratiquement les seuls organismes qui créent de la matière organique grâce à des ressources physiques (inanimées) - l'insolation solaire et les éléments chimiques extraits des sols (un complexe d'éléments biogènes). Tous les autres mangent des aliments biologiques prêts à l'emploi. Par conséquent, les plantes, pour ainsi dire, créent, produisent de la nourriture pour le reste du monde animal, c'est-à-dire qu'elles sont productrices.

Toutes les formes unicellulaires et multicellulaires de plantes ont, en règle générale, une nutrition autotrophe due aux processus de photosynthèse.

Algue est un grand groupe de plantes qui vivent dans l'eau, où elles peuvent soit flotter librement, soit s'attacher au substrat. Les algues sont les premiers organismes photosynthétiques sur Terre, à qui l'on doit l'apparition d'oxygène dans son atmosphère. De plus, ils sont capables d'assimiler l'azote, le soufre, le phosphore, le potassium et d'autres composants directement à partir de l'eau, et non du sol.

Le reste des plantes les plus organisées sont des habitants de la terre. Ils reçoivent des nutriments du sol par le système racinaire, qui sont transportés à travers la tige jusqu'aux feuilles, où commence la photosynthèse. Les lichens, les mousses, les fougères et les plantes à fleurs sont l'un des éléments les plus importants du paysage géographique, dominé par les plantes à fleurs, dont il existe plus de 250 000 espèces. La végétation terrestre est le principal générateur d'oxygène dans l'atmosphère et sa destruction irréfléchie laissera non seulement les animaux et les humains sans nourriture, mais aussi sans oxygène.

Les champignons du sol inférieur jouent un rôle majeur dans les processus de formation du sol.

Les animaux sont représentés par une grande variété de formes et de tailles, il existe plus de 1,7 million d'espèces. L'ensemble du règne animal est constitué d'organismes hétérotrophes, consommateurs.

Le plus grand nombre espèces et le plus grand nombre d'individus chez les arthropodes. Par exemple, il y a tellement d'insectes qu'il y en a plus de 200 millions pour chaque personne. En deuxième position en termes de nombre d'espèces se trouve la classe des mollusques, mais leur nombre est bien inférieur à celui des insectes. En troisième position en termes de nombre d'espèces se trouvent les vertébrés, parmi lesquels les mammifères occupent environ un dixième, et la moitié de toutes les espèces sont des poissons.

Moyens, la plupart de les espèces de vertébrés se sont formées dans des conditions aquatiques et les insectes sont des terres purement animales.

Les insectes se sont développés sur terre en étroite relation avec les plantes à fleurs, étant leurs pollinisateurs. Ces plantes sont apparues plus tard que les autres espèces, mais plus de la moitié de toutes les espèces de plantes fleurissent. La spéciation dans ces deux classes d'organismes était et est maintenant en étroite relation.

Si nous comparons le nombre d'espèces d'organismes terrestres et aquatiques, ce rapport sera à peu près le même pour les plantes et les animaux: le nombre d'espèces sur terre est de 92 à 93 %, dans l'eau de 7 à 8 %, ce qui signifie que l'émergence d'organismes sur terre a donné une impulsion puissante au processus évolutif vers une augmentation de la diversité des espèces, ce qui conduit à une augmentation de la stabilité des communautés naturelles d'organismes et des écosystèmes en général.

CONCEPT D'ÉCOSYSTÈME

Concept de fonctionnement de l'écosystème

Le terme " écosystème "A été introduit par le botaniste anglais A. Tensley en 1935, bien que l'idée de la relation et de l'unité des organismes et de leur habitat ait été exprimée par des scientifiques anciens. Ce n'est qu'à la fin du siècle dernier que des publications ont commencé à apparaître qui comprenaient des concepts identiques au terme « écosystème », et pratiquement simultanément dans la littérature scientifique américaine, européenne de l'Ouest et russe. Ainsi, le scientifique allemand K. Möbius a introduit en 1877 le terme « biocénose », 10 ans plus tard le biologiste américain S. Forbes a publié son ouvrage classique sur le lac en tant qu'écosystème aquatique. En 1846-1903. le fondateur de la science du sol en Russie V.V. Dokuchaev a noté dans ses écrits l'unité des organismes vivants avec la roche mère lors de la formation des sols. Au tournant des XIX-XX siècles. il y avait une attitude sérieuse envers l'idée que la nature fonctionne comme un système holistique quel que soit le type d'environnement dont nous parlons - d'eau douce, marin ou terrestre. Mais seulement un demi-siècle plus tard, la théorie générale des systèmes a été développée, le développement d'une nouvelle direction quantitative dans l'écologie des écosystèmes a commencé. Les fondateurs de cette tendance étaient F. Hutchinson, R. Margalef, K. Watt, P. Patten, Van Dyne, G. Odum.

Un écosystème est la principale unité fonctionnelle en écologie. Il comprend tous les organismes (communauté biotique) qui fonctionnent ensemble dans une zone spécifique, qui interagissent avec l'environnement physique de telle manière que le flux d'énergie crée des structures biotiques bien définies et la circulation de substances entre les parties vivantes et non vivantes.

Donnez une définition de l'écologie. Quel est le sujet et les objectifs de son étude ?

L'écologie - l'une des branches de la biologie relativement jeunes et en développement rapide - étudie la relation des organismes entre eux et avec l'environnement. L'interaction des organismes avec l'environnement est considérée par toutes les sciences biologiques. L'écologie n'affecte que cet aspect de celle-ci, qui détermine le développement, la reproduction et la survie des individus, la structure et la dynamique des populations et des communautés. À un certain stade du développement de nos idées sur la nature, il y a eu une convergence idéologique de l'écologie avec d'autres sciences biologiques, et pas seulement biologiques. Des liens particulièrement étroits ont été établis entre l'écologie et la physiologie. En conséquence, une nouvelle direction a émergé et se développe avec succès - la physiologie écologique. Les méthodes de recherche environnementale et physiologique sont mutuellement imprégnées par ces deux sciences. La convergence de l'écologie et de la morphologie a eu lieu. Des concepts tels que « morphologie écologique », « embryologie écologique » sont devenus monnaie courante.

Le terme « écologie » (du grec oikos - habitation, habitat et logos - science) a été proposé par E. Haeckel en 1866 pour désigner une science biologique qui étudie la relation des animaux avec les milieux organiques et inorganiques. Depuis lors, le concept de contenu de l'écologie a subi un certain nombre d'affinements et de concrétisations. Cependant, il n'y a toujours pas de définition suffisamment claire et stricte de l'écologie, et il y a encore un débat sur ce qu'est l'écologie, si elle doit être considérée comme une science unique, ou si l'écologie végétale et l'écologie animale sont des disciplines indépendantes. La question n'a pas été résolue de savoir si la biocénologie appartient à l'écologie ou est-ce un domaine scientifique distinct. Ce n'est pas un hasard si des manuels d'écologie paraissent presque simultanément, rédigés à partir de positions fondamentalement différentes. Dans certains, l'écologie est interprétée comme une histoire naturelle moderne, dans d'autres - comme une doctrine de la structure de la nature, dans laquelle des espèces spécifiques ne sont considérées que comme un moyen de transformation de la matière et de l'énergie dans les biosystèmes, dans d'autres - comme une doctrine de la population , etc. Il n'est pas nécessaire de s'attarder sur tous les points de vue existants sur le sujet et le contenu de l'écologie. Il est seulement important de noter que sur le stade actuel le développement de concepts écologiques se profile de plus en plus clairement son essence. L'écologie est une science qui étudie les modes de vie des organismes (dans toutes ses manifestations, à tous les niveaux d'intégration) dans leur habitat naturel, en tenant compte des changements introduits dans l'environnement par l'activité humaine. De cette formulation, nous pouvons conclure que toutes les études étudiant la vie des animaux et des plantes dans conditions naturelles, ouvrant les lois par lesquelles les organismes sont combinés en systèmes biologiques et établissant le rôle des espèces individuelles dans la vie de la biosphère, sont écologiques.

Cependant, la définition donnée est trop étendue et pas assez spécifique, bien qu'aux premiers stades du développement de l'écologie l'une de ses variantes (l'écologie est la science des relations des organismes entre eux et avec l'environnement, la science des adaptations, etc.) était non seulement fondamentalement correct, mais pouvait servir de ligne directrice dans la formulation d'un certain nombre d'études. Récemment, les écologistes sont parvenus à une généralisation fondamentalement importante, montrant que les conditions environnementales sont assimilées par les organismes au niveau population-biocénotique, et non par des individus individuels de l'espèce. Cela a conduit au développement intensif de la doctrine des macrosystèmes biologiques (populations, biocénoses, biogéocénoses), qui a eu un impact considérable sur le développement de la biologie en général et de toutes ses sections en particulier. En conséquence, de plus en plus de définitions de l'écologie ont commencé à apparaître. Elle était considérée comme une science sur les populations, sur la structure de la nature, sur la dynamique des nombres, etc. Mais tous, malgré une certaine spécificité, définissent l'écologie comme une science qui étudie les lois de la vie des animaux, des plantes et des micro-organismes dans leur habitat naturel, en tenant compte du rôle des facteurs anthropiques.

Les principales formes d'existence des espèces d'animaux, de plantes et de micro-organismes dans leur habitat naturel sont des groupes intraspécifiques (populations) ou des communautés multispécifiques (biocénoses). Par conséquent, l'écologie moderne étudie la relation entre les organismes et l'environnement au niveau population-biocénotique. Le but ultime de la recherche écologique est de comprendre comment une espèce est préservée dans un environnement en constante évolution. La prospérité d'une espèce consiste à maintenir le nombre optimal de ses populations dans la biogéocénose. Par conséquent, le contenu principal de l'écologie moderne est l'étude de la relation des organismes entre eux et avec l'environnement au niveau population-biocénotique et l'étude de la vie des macrosystèmes biologiques d'un rang supérieur : les biogéocénoses (écosystèmes) et la biosphère. , leur productivité et leur énergie.

Il est donc évident que l'objet de la recherche en écologie est les macrosystèmes biologiques (populations, biocénoses, écosystèmes) et leur dynamique dans le temps et dans l'espace. Du contenu et de l'objet de la recherche en écologie, ses principales tâches découlent, qui peuvent être réduites à l'étude de la dynamique des populations, à l'étude des biogéocénoses et de leurs systèmes. La structure des biocénoses, au niveau de la formation de laquelle, comme indiqué, le développement de l'environnement a lieu, contribue à l'utilisation la plus économique et la plus complète des ressources vitales.

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N.-É.Redmet, tâches et objets de l'étude de l'écologie, la structure de l'écologie moderne. Une brève histoire du développement

L'écologie (grec oikos - habitation, emplacement, logos - science) est la science biologique de la relation entre les organismes vivants et leur environnement. Ce terme a été proposé en 1866 par le zoologiste allemand Ernst Haeckel. La formation de l'écologie est devenue possible après que de nombreuses informations ont été accumulées sur la diversité des organismes vivants sur Terre et les caractéristiques de leur mode de vie dans divers habitats et qu'on a compris que la structure, le fonctionnement et le développement de tous les êtres vivants, leur relation avec le l'habitat sont soumis à certaines lois, qu'il convient d'étudier.

Les objets de l'écologie sont principalement des systèmes au-dessus du niveau des organismes, c'est-à-dire l'étude de l'organisation et du fonctionnement des systèmes supra-organismes : populations, biocénoses (communautés), biogéocénoses (écosystèmes) et la biosphère dans son ensemble. En d'autres termes, l'objet principal d'étude en écologie sont les écosystèmes, c'est-à-dire les complexes naturels unifiés formés par les organismes vivants et l'habitat.

Les tâches de l'écologie varient selon le niveau d'organisation étudié de la matière vivante. L'écologie des populations étudie les modèles de dynamique et de structure des populations, ainsi que les processus d'interactions (concurrence, prédation) entre les populations de différentes espèces. Les tâches de l'écologie des communautés (biocénologie) comprennent l'étude des modes d'organisation des différentes communautés, ou biocénoses, leur structure et leur fonctionnement (circulation des substances et transformation de l'énergie dans les chaînes alimentaires).

La principale tâche théorique et pratique de l'écologie est de révéler les lois générales de l'organisation de la vie et, sur cette base, de développer des principes pour l'utilisation rationnelle des ressources naturelles dans des conditions d'influence humaine toujours croissante sur la biosphère.

L'interaction de la société humaine et de la nature est devenue l'un des problèmes les plus importants de notre temps, car la situation qui se développe dans les relations entre l'homme et la nature devient souvent critique : les réserves d'eau douce et de minéraux (pétrole, gaz, métaux non ferreux , etc.) s'épuisent, l'état des sols se dégrade, les bassins hydrographiques et aériens, la désertification de vastes territoires se produit, la lutte contre les maladies et les ravageurs des cultures agricoles se complique. Les changements anthropiques ont affecté presque tous les écosystèmes de la planète, la composition gazeuse de l'atmosphère et le bilan énergétique de la Terre. Cela signifie que l'activité humaine est entrée en conflit avec la nature, ce qui a perturbé son équilibre dynamique dans de nombreuses régions du monde.

Pour résoudre ces problèmes globaux et, surtout, le problème de l'intensification et de l'utilisation rationnelle, de la conservation et de la reproduction des ressources de la biosphère, l'écologie unit dans la recherche scientifique les efforts des botanistes, des zoologistes et des microbiologistes, donne doctrine évolutionniste, génétique, biochimie et biophysique leur véritable universalité.

L'éventail des problèmes environnementaux comprend également des questions d'éducation et d'éducation environnementales, des questions morales, éthiques, philosophiques et même juridiques. Par conséquent, l'écologie devient une science non seulement biologique, mais aussi sociale.

Les méthodes écologiques se subdivisent en méthodes de terrain (étude de la vie des organismes et de leurs communautés dans des conditions naturelles, c'est-à-dire observation à long terme dans la nature à l'aide de divers équipements) et expérimentales (expériences dans des laboratoires fixes, où il est possible non seulement de faire varier , mais aussi de contrôler strictement l'effet sur les organismes vivants de tout facteur selon un programme donné). Dans le même temps, les écologistes opèrent non seulement avec des méthodes biologiques, mais également avec des méthodes physiques et chimiques modernes, utilisent la modélisation de phénomènes biologiques, c'est-à-dire la reproduction dans des écosystèmes artificiels de divers processus se produisant dans la nature vivante. Grâce à la modélisation, il est possible d'étudier le comportement de n'importe quel système afin d'évaluer les conséquences possibles de l'application de différentes stratégies et méthodes de gestion des ressources, c'est-à-dire pour la prévision environnementale.

La méthode de modélisation mathématique est également largement utilisée pour étudier et prédire les processus naturels. De tels modèles écosystémiques sont construits sur la base d'une mine d'informations accumulées sur le terrain et dans des conditions de laboratoire. Dans le même temps, des modèles mathématiques correctement construits aident à voir ce qui est difficile ou impossible à vérifier dans une expérience. Cependant, un modèle mathématique en lui-même ne peut pas servir de preuve absolue de l'exactitude d'une hypothèse particulière, mais il sert comme l'un des moyens d'analyser la réalité.

La combinaison de méthodes de recherche de terrain et expérimentales permet à l'écologiste de découvrir tous les aspects de la relation entre les organismes vivants et de nombreux facteurs environnementaux, qui permettront non seulement de rétablir l'équilibre dynamique de la nature, mais aussi de gérer les écosystèmes.

* L'écologie est une science qui étudie les conditions d'existence des organismes vivants et la relation complète entre l'environnement et les organismes. Dès le début, l'écologie s'est développée comme une branche intégrale distincte de la science biologique en relation très étroite avec d'autres sciences naturelles - physique, chimie, géographie, géologie, mathématiques.

L'État investit beaucoup d'argent dans la protection de la nature, les groupes financiers offrent une sécurité contractuelle aux entreprises qui remplissent cette fonction, mais la nature ne peut pas être protégée, utilisée, ne sachant absolument pas comment elle fonctionne, ainsi que par quelles lois elle se développe et existe, comment il réagit aux divers impacts humains, quelles charges admissibles sur les systèmes naturels la société s'autorise pour ne pas les détruire. Tout cela est une sorte de sujet d'écologie.

Il faut savoir que le sujet principal de l'écologie est la structure ou l'ensemble des connexions entre l'environnement et les organismes. L'objet principal d'étude en écologie est les écosystèmes individuels, c'est-à-dire les complexes naturels uniques formés par l'habitat et les organismes vivants. En outre, son domaine de compétence comprend également l'étude des types d'organismes (le niveau dit de l'organisme), leurs populations, c'est-à-dire les agrégats d'individus d'une même espèce (le niveau dit population-espèce) et la biosphère dans son ensemble (un niveau spécial de la biosphère). La partie principale et traditionnelle de l'écologie en tant que science biologique distincte est l'écologie générale, qui étudie les lois générales de la relation entre les organismes vivants individuels et l'environnement (y compris la personne elle-même en tant qu'être biologique).

Dans le cadre de l'écologie, il est d'usage de distinguer les grandes sections suivantes :

L'autécologie, qui explore les connexions individuelles d'un organisme individuel avec l'ensemble de l'environnement ;

L'écologie des populations, dont la tâche principale est d'étudier la dynamique et la structure des populations de certaines espèces. Il est d'usage de considérer l'écologie des populations comme une section distincte de l'autécologie ;

Synécologie (biocénologie), qui étudie la relation des communautés, des populations et des écosystèmes avec l'environnement.

Pour toutes les directions, la chose la plus importante est l'étude de la survie dans l'environnement des êtres vivants et, naturellement, ils sont confrontés à des tâches exclusivement biologiques - apprendre divers modèles d'adaptation des organismes à un certain environnement, l'autorégulation, ainsi que que la stabilité de la biosphère et des écosystèmes.

La structure de l'écologie moderne. L'écologie moderne a une structure complexe et ramifiée. Environ 90 directions (sections et sous-sections) ont été formées au cours des dernières décennies et représentent des industries activité humaine où se déroulent les processus de verdissement. Les sciences de l'environnement (mégaécologie, écologie générale, panécologie, néoécologie) combinent deux domaines principaux : théorique (classique) et appliqué. L'écologie classique couvre toutes les sections de la bioécologie moderne. Selon le niveau et l'objet de la recherche, on distingue l'autécologie (écologie des organismes), la démécologie (écologie des populations), la synécologie (écologie des communautés). En outre, cela inclut des domaines tels que la paléoécologie, la théorie de la gestion des réserves naturelles, les bases de la bioindication, l'écologie des rayonnements, la toxicologie écologique, etc. La complication de la relation entre l'homme et la nature a conduit à l'émergence d'un certain nombre de directions écologiques appliquées. , qui sont bien plus que dans le bloc de la bioécologie classique. L'écologie appliquée étudie les mécanismes de destruction de la biosphère, les méthodes de prévention de ces processus, les méthodes de gestion rationnelle de la nature. L'écologie appliquée se compose de trois blocs principaux - géoécologique, technoécologique et socioécologique, dont chacun a un certain nombre de branches. En particulier, la géoécologie étudie les aspects écologiques du fonctionnement des sphères terrestres (atmosphère, hydrosphère, lithosphère, pédosphère), y compris l'écologie paysagère et géologique. La technoécologie étudie et classe les pollutions technogènes de l'environnement, la capacité de les prévenir et de faire face aux conséquences des actions humaines négatives vis-à-vis de la nature. Elle clarifie les conséquences écologiques de l'impact de différents types d'activités économiques sur l'environnement. Dans le bloc de la technoécologie, des domaines tels que la normalisation dans le domaine de la protection de l'environnement et de l'écotechnique sont mis en évidence. Le bloc socioécologique examine les caractéristiques des relations modernes entre société et nature et les modalités de leur harmonisation. Il couvre l'éducation environnementale, la culture, le droit, la politique, la gestion, les affaires, l'écologie ethnique et démographique, l'écologie urbaine, l'écologie humaine. L'économie de l'environnement et la politique environnementale nationale et mondiale sont parmi les principales sections généralisantes de l'écologie. L'économie de l'environnement étudie les méthodes d'utilisation humaine la plus efficace conditions naturelles et les ressources naturelles afin de maintenir l'équilibre dynamique de la biosphère. L'éco-politique nationale est basée sur la stratégie internationale pour le développement durable, proclamée lors de la Conférence internationale des Nations Unies sur l'environnement et le développement, tenue à Rio de Janeiro, et prend en compte les caractéristiques nationales des problèmes environnementaux modernes et les approches de leur solution. La place de l'écologie moderne et du système des sciences. La science de l'environnement a réuni en elle-même des domaines et des sous-sections distincts des sciences naturelles, humanitaires et techniques. On peut donc l'attribuer à une science intégratrice complexe se développant à l'intersection des trois grandes directions scientifiques et attirant leurs développements théoriques et pratiques dans l'arsenal scientifique. L'écologie, qui par son origine est une science naturelle, acquiert des caractéristiques humanitaires et technologiques dans le processus de développement évolutif et se transforme en une direction interdisciplinaire

Une brève histoire de l'écologie. L'écologie est la science des relations qui soutiennent la durabilité de la vie dans l'environnement. La vie est le phénomène le plus complexe du monde qui nous entoure. Il est étudié par de nombreuses sciences, qui se combinent pour former un système biologique différencié et multiforme. Cependant, les réalisations de nombreuses autres sciences non biologiques (par exemple, la mécanique, l'optique, la chimie colloïdale, la géographie physique, etc.) contribuent à la compréhension de la vie. L'écologie dans ce système multiforme de connaissances sur la nature a sa propre place particulière. Son attention se concentre non seulement sur les objets biologiques, mais aussi sur les conditions nécessaires à leur existence. Par conséquent, l'écologie, ayant ses racines dans la biologie, envahit d'autres domaines de la connaissance, essayant de comprendre les lois d'interaction entre les systèmes vivants et non vivants. En tant que science distincte, l'écologie n'a commencé à prendre forme qu'il y a environ un siècle et demi et a connu une évolution tumultueuse au cours de laquelle elle a contribué à la formation d'idées sur la complexité et, en même temps, l'ordre de la organisation de la vie sur Terre.

L'idée que les êtres vivants réagissent non seulement aux changements de l'environnement, mais interagissent également matériellement avec lui, a été formée dans les temps anciens. Naturellement, à des moments différents, l'essence de ces points de vue était différente. "Nos corps coulent comme des ruisseaux, et la matière s'y renouvelle éternellement, comme l'eau dans un ruisseau", a écrit l'ancien philosophe grec Héraclite. « La vie est un tourbillon », expliquait le célèbre zoologiste du début du XIXe siècle J. Cuvier, « dont la direction est constante et qui emporte toujours des molécules de la même sorte, mais où les molécules individuelles entrent et sortent constamment de telle sorte que le la forme d'un corps vivant lui est plus essentielle que la matière." L'idée que le métabolisme est l'une des caractéristiques les plus fondamentales de la vie est fermement établie en science. D'un point de vue philosophique, les organismes vivants appartiennent aux systèmes dits ouverts qui se soutiennent grâce au flux de matière et d'énergie de l'environnement. Le célèbre physicien E. Schrödinger a d'abord tenté de répondre à la question de l'importance du métabolisme pour la nature vivante au milieu du siècle dernier. Il a montré que de cette manière, les organismes compensent l'augmentation de l'entropie (c'est-à-dire la transition des molécules du corps vers un état chaotique dû au mouvement thermique), maintenant l'ordre de leur organisation et résistent ainsi à la mort.

D'autres propriétés fondamentales de la vie liées aux liens avec l'environnement sont la capacité de réflexion et d'adaptation, c'est-à-dire les réactions aux conditions changeantes et la capacité de s'y adapter dans un certain cadre. Dans ces réactions, non seulement les flux de matières et d'énergie, mais aussi les flux d'informations sont d'une grande importance. Ainsi, ce n'est pas un hasard si les connexions qui soutiennent la vie sur Terre sont devenues l'objet de l'attention d'une science distincte - l'écologie. La science de l'écologie n'a pas été formée immédiatement et a eu une longue histoire de développement. Son isolement est une étape naturelle dans la croissance des connaissances sur la nature.

L'accumulation d'informations sur le mode de vie, la dépendance aux conditions extérieures, la nature de la distribution des animaux et des plantes a commencé il y a longtemps. On retrouve les premières tentatives de généralisation de cette information dans les travaux des philosophes antiques. Aristote (384-322 av. J.-C.) a décrit plus de 500 espèces d'animaux qu'il connaissait et a raconté leur comportement : à propos des hibernation, activités de construction, méthodes d'autodéfense, etc. Le disciple d'Aristote, "le père de la botanique" Théophraste d'Eresia (371-280 av. climat.

Au Moyen Âge, l'intérêt pour l'étude de la nature s'affaiblit et est remplacé par la domination de la théologie et de la scolastique. Super découvertes géographiques pendant la Renaissance, la colonisation de nouveaux pays a servi d'impulsion pour le développement de la taxonomie. Description des plantes et des animaux, de leur structure externe et interne, variété de formes - le contenu principal de la science biologique aux premiers stades de son développement. Les premiers taxonomistes - A. Cezalpin (1519-1603), D. Rey (1623-1705), J. Tournefort (1656-1708) et d'autres ont également signalé la dépendance des plantes aux conditions de croissance ou de culture. Des informations similaires ont été accumulées sur le comportement, les habitudes et le mode de vie des animaux. Peu à peu, ils ont commencé à manifester un intérêt particulier pour ces informations.

Les descriptions de la vie des animaux et des plantes sont appelées "l'histoire naturelle" des organismes. Au XVIIIe siècle. le célèbre naturaliste français J. Buffon (1707-1788) a publié 44 volumes d'Histoire naturelle, où il a d'abord soutenu que l'influence des conditions (nourriture, climat, oppression de la domestication, etc.) peut provoquer des changements ("dégénérescence") d'eux-mêmes espèce.

En plus de l'accumulation d'informations sur les espèces individuelles, des idées sur les dépendances globales dans la distribution des plantes et des animaux ont commencé à se former. C'était le résultat de matériaux collectés lors de voyages consacrés à l'étude des pays lointains. Au XVIIIe siècle. beaucoup de ces voyages ont été organisés le long des régions inexplorées de la Russie. Dans les travaux de S.P. Krasheninnikov (1711-1755), I.I. Lepekhin a (1740-1802), P.S.Pallas (1741-1811) et d'autres géographes et naturalistes russes, la paix de connexion dans les vastes étendues du pays. Les premières tentatives pour identifier les modèles généraux de l'influence du climat sur la végétation du globe appartiennent au naturaliste allemand A. Humboldt. Ses travaux (1807) ont jeté les bases du développement d'une nouvelle direction de la science - la biogéographie. A. Humboldt a introduit dans la science l'idée que la « physionomie » d'un paysage est déterminée par l'aspect extérieur de la végétation. Dans des conditions climatiques similaires, les plantes de différents groupes taxonomiques développent des formes « physionomiques » similaires, et la distribution et le rapport de ces formes peuvent être utilisés pour juger de la spécificité de l'environnement physique et géographique. Les premiers travaux spéciaux consacrés à l'influence des facteurs climatiques sur la distribution et la biologie des animaux sont par exemple le livre du zoologiste allemand K. Gloger sur les changements de couleur des oiseaux sous l'influence du climat (1833). K. Bergman a révélé des modèles géographiques dans le changement de taille des animaux à sang chaud (1848). A. Decandol dans "Geography of Plants" (1855) a résumé toutes les informations accumulées sur l'influence des facteurs environnementaux individuels (température, humidité, lumière, type de sol, exposition aux pentes) sur les plantes et a attiré l'attention sur leur plasticité accrue par rapport aux animaux. . Toute la première moitié du XIXe siècle. caractérisé par un intérêt accru pour l'interaction des organismes avec des "conditions". En 1809, dans la Philosophie de la zoologie, le naturaliste français J.B. Lamarck a proclamé l'idée de l'évolution de l'ensemble du monde vivant, son développement constant du simple au complexe. L'une des raisons de la diversité des formes sur le chemin de ce développement, il considérait « l'influence des conditions », la nécessité pour tous les êtres vivants de s'adapter aux conditions de l'environnement. Le rôle important des conditions dans la survie et les changements des espèces a également été souligné par un autre célèbre zoologiste français J. Saint-Hilaire (1772-1844).

Les idées de "l'unité" des organismes avec les conditions de leur vie ont été développées et ardemment défendues par le professeur de l'Université de Moscou KF Rulier (1814-1858). Il a promu la nécessité d'une direction spéciale en zoologie, dédiée à l'étude approfondie de la vie animale, leurs relations complexes avec le monde extérieur, en soulignant le rôle de ces relations dans le destin des espèces. KFRulier a d'abord attiré l'attention sur la similitude de la structure externe chez différentes espèces menant un mode de vie similaire dans un environnement particulier ("terre", "eau", "air", etc.), posant les bases de l'étude des formes de vie dans le monde animal... Distinguant les « phénomènes de la vie d'un individu » et les « phénomènes de la vie commune » (dont « la vie en couple » et la « vie en société »), il a essentiellement esquissé un certain nombre de subdivisions futures de l'écologie. KF Roulye a profondément influencé la direction et la nature du travail de ses étudiants, qui ont formé par la suite une brillante galaxie de naturalistes-écologistes russes (N. A. Severtsov, A. F. Middendorf, A. N. Beketov, etc.).

En 1859, le livre de Charles Darwin « L'origine des espèces par sélection naturelle, ou Sauver les races favorisées dans la lutte pour la vie. " C. Darwin a montré que la « lutte pour l'existence » dans la nature, par laquelle il entendait toutes les formes de relations contradictoires des espèces avec l'environnement, conduit à la sélection naturelle, c'est-à-dire qu'elle est le moteur de l'évolution. Il est devenu clair que la relation entre les êtres vivants eux-mêmes et leur relation avec les composants inorganiques de l'environnement ("lutte pour l'existence") est un vaste domaine de recherche indépendant. Par conséquent, ce n'est pas une coïncidence si peu de temps après la publication du livre de Charles Darwin, des tentatives ont été faites pour évaluer l'essence et nommer cette nouvelle direction.

Le terme « écologie » a été introduit par le célèbre zoologiste allemand E. Haeckel (1834-1919), qui dans ses ouvrages « Morphologie générale des organismes » (1866) et « Histoire naturelle de la création du monde » (1868) a d'abord tenté de définir l'essence de la nouvelle science. Le mot « écologie » vient du grec oikos, qui signifie « demeure », « demeure », « refuge ». E. Haeckel a défini l'écologie comme « science générale sur la relation des organismes à l'environnement, où nous nous référons, au sens large, à toutes les conditions d'existence. Ils sont en partie de nature organique, en partie inorganique, mais ceux-ci et d'autres ... sont très importants pour les formes des organismes, car ils sont obligés de s'adapter à eux-mêmes. " Selon E. Haeckel, l'écologie est la science de la « vie domestique » des organismes vivants, elle est conçue pour explorer « toutes ces relations enchevêtrées que Darwin désignait conventionnellement comme « la lutte pour l'existence ». Entre autres noms de la nouvelle science au XIXe siècle. le nom « économie de la nature » était souvent utilisé. Ce terme mettait l'accent sur le problème de l'équilibre naturel, « l'équilibre des espèces », qui est encore l'un des des problèmes critiquesécologie.

C. Darwin a identifié trois directions principales dans la lutte pour l'existence des organismes : les relations avec l'environnement physique, avec les individus de leur propre espèce, avec les individus d'autres espèces. Tous les individus nés ne survivent pas et ne donnent pas de progéniture, mais seulement ceux qui sont capables de résister à la pression de l'environnement. Par la théorie de la sélection naturelle, Charles Darwin a détourné son attention de la relation "organisme - environnement" à ce qui se passe entre de nombreux organismes dans la lutte pour l'existence. Ainsi, il a en fait posé les bases de la pensée démographique, mais dans l'écologie naissante, ces idées ne se sont développées qu'au XXe siècle.

La direction principale de la science émergente a continué à être l'étude de l'adaptation des espèces aux conditions d'existence, et tout organisme a été considéré comme un représentant typique de sa propre espèce. Cependant, l'accumulation de données a permis de comprendre l'organisation plus complexe de la vie. En 1877, l'hydrobiologiste allemand K. Möbius (1825-1908) propose le concept de biocénose. Sur la base de l'étude des bancs d'huîtres de la mer du Nord, il a étayé le concept de biocénose comme une combinaison profondément naturelle d'organismes dans certaines conditions environnementales. Les biocénoses, ou communautés naturelles, selon Mobius, sont dues à une longue histoire d'adaptation des espèces les unes aux autres et à des conditions écologiques similaires. Ainsi, l'idée a pris forme que Vivre la nature, en plus des espèces représentées par les organismes, il consiste à former régulièrement des systèmes super-organismes - les biocénoses, en dehors desquels les organismes ne peuvent pas exister, car ils ont besoin de connexions les uns avec les autres. Dans les profondeurs de l'écologie, une direction spéciale - biocénotique a commencé à émerger, dont la tâche était d'étudier les modèles de formation et de fonctionnement des communautés.

L'étude des communautés a nécessité le développement de méthodes de comptabilité quantitative, d'évaluation des ratios d'espèces dans les biocénoses. Cela a d'abord été fait par les hydrobiologistes pour le plancton (Hensen, 1887), puis pour la faune benthique. Au début du XXe siècle. des méthodes quantitatives de comptabilité ont commencé à être appliquées à la faune terrestre.

Une place particulière dans la recherche biocénotique est occupée par l'étude du couvert végétal. Etudier, à la suite d'A. Humboldt, les schémas de distribution des plantes zones climatiques, les botanistes ont commencé à lier plus en détail l'ensemble des espèces et leur apparence aux conditions de l'habitat. Dans les années 90, un résumé du botaniste danois E. Warming "Oikological Geography of Plants" est apparu, développant des idées sur les formes de vie des espèces et les types de couvert végétal. Dans le même temps, s'est formée la doctrine des communautés végétales - les phytocénoses, qui est rapidement devenue un domaine distinct de l'écologie botanique. Un rôle majeur à cet égard a été joué par les travaux des scientifiques russes SI Korzhinsky et IK Pachossky, qui ont appelé la nouvelle science "phytosociologie". Chez les botanistes occidentaux, son développement a été facilité par les travaux de A. Kerner, A. Grisebach... Plus tard, la doctrine des phytocénoses s'est transformée en phytocénologie et en géobotanique. Sur l'exemple des plantes, de nombreux principes d'organisation des communautés ont été révélés. Le botaniste américain F. Clements en 1910-1911 a développé le concept de la dynamique des phytocénoses, qui est devenu la base d'autres idées sur les lois de la formation et du développement des communautés.

Pour le développement des idées de biocénologie générale dans la première moitié du XXe siècle. les études phytocénologiques de G.F. Morozov, V.N.Sukachev, B.A.Keller, L.G. Ramensky, V.V. Alekhin, A.P. Shennikov et d'autres ont été d'une grande importance dans notre pays ; K. Raunkier au Danemark, G. Du Rie en Suède, I. Braun-Blanke en Suisse . Divers systèmes de classification de la végétation ont été créés sur la base des caractéristiques morphologiques (physiognomiques), écologiques-morphologiques, dynamiques et autres des communautés, des idées sur les indicateurs écologiques ont été développées, la structure, la productivité et les relations dynamiques des phytocénoses ont été étudiées.

La croissance rapide de la population mondiale a posé le problème du potentiel des ressources alimentaires. En écologie, c'est avant tout le problème de la productivité biologique. Dans les années 60, le développement de la science et les exigences de la pratique ont donné naissance au Programme Biologique International (IBP). Pour la première fois, des biologistes de différents pays ont uni leurs forces pour résoudre un problème commun : évaluer la capacité de production de la biosphère. Ces études ont permis de calculer la productivité biologique maximale de notre planète entière, c'est-à-dire le fonds naturel dont dispose l'humanité, et les taux de prélèvement maximum possibles de produits pour les besoins de la population croissante de la Terre. Le but ultime de l'IBP était d'identifier les lois fondamentales de la distribution et de la reproduction qualitatives et quantitatives de la matière organique dans l'intérêt de leur utilisation la plus rationnelle par l'homme. Pour évaluer l'ampleur de l'impact de l'activité humaine sur la biosphère dans les années 70, le BIE a été suivi d'un nouveau programme international « L'Homme et la biosphère ». Son résultat a été une liste et une description des problèmes environnementaux mondiaux les plus importants qui menacent non seulement la prospérité, mais aussi la survie même de l'humanité sur Terre. La coopération internationale dans le domaine de la recherche environnementale mondiale se poursuit. Plusieurs programmes scientifiques mondiaux fonctionnent en permanence, dont « Changement climatique », « Biodiversité » et d'autres. Le problème de la protection de la nature, son utilisation rationnelle et rationnelle sur la base des lois environnementales devient l'un des plus importants pour l'humanité. L'écologie est la principale base théorique pour résoudre ce problème. Le principal résultat pratique du développement de l'écologie des écosystèmes a été une claire prise de conscience de l'importance de la dépendance de la société humaine vis-à-vis de l'état de la nature sur notre planète, de la nécessité de reconstruire l'économie conformément aux lois environnementales. Ainsi, étant à l'origine une "histoire naturelle" des espèces, dont le principal objet d'attention était la relation "organisme - environnement", l'écologie a traversé un certain nombre d'étapes de développement, formant des idées sur un système complexe de connexions monde bio et couvrant progressivement tous les grands niveaux d'organisation de la vie. D'un point de vue écologique, la vie sur Terre s'exprime simultanément à quatre niveaux principaux : organisme - population - biocénose - écosystème. Les porteurs de la vie - des organismes de divers degrés de complexité, des cellules bactériennes aux plantes et animaux multicellulaires, sont nécessairement membres de toute espèce de population. À son tour, la vie de toute population est impossible en dehors des biocénoses, c'est-à-dire des connexions avec des populations d'autres espèces. La biocénose fait partie intégrante de l'écosystème et assure son existence grâce aux flux de matière et d'énergie de l'environnement. Tout ce système complexe de la vie est soutenu par les connexions des organismes. Une telle idée de l'organisation de la vie rend obsolète un débat récemment encore houleux sur lequel de ses niveaux est l'objet principal dans l'étude de l'écologie. Le développement de la science a montré que la relation des organismes avec l'environnement est un mécanisme de stabilité non seulement des êtres vivants eux-mêmes, mais aussi de tous les systèmes superorganiques, en dehors desquels leur vie est impossible. Par conséquent, l'écologie est toujours une « science des connexions », comme l'a écrit E. Haeckel, mais elle englobe un champ infiniment plus vaste de nos connaissances sur la structure et le fonctionnement de la nature vivante, y compris la société humaine. Parallèlement au développement du contenu de l'écologie, les méthodes de recherche se développent également. Les méthodes d'analyse quantitative représentent le principal outil de recherche écologique. Les associations superorganiques (populations, communautés, écosystèmes) sont principalement contrôlées par des rapports quantitatifs d'individus, d'espèces et de flux d'énergie. Les changements quantitatifs dans la structure des populations et des écosystèmes peuvent changer fondamentalement les modalités et les résultats de leur fonctionnement. Parallèlement aux méthodes d'observation, de comptage sur le terrain, d'expérimentations en laboratoire et sur le terrain, les méthodes particulières de commande de matériel, etc., courantes en biologie, des méthodes ont émergé et se multiplient. analyse mathematique situations environnementales... Dans les années 1920, le scientifique américain A. Lotka et l'italien V. Volterra ont jeté les bases de la modélisation mathématique des relations biotiques. initialement formules mathématiques, conçus pour refléter les liens naturels, ont été construits sur la base de quelques hypothèses spéculatives logiques. Ils ne reflétaient pas bien la réalité, mais ils ont permis de comprendre certains des principes d'interaction entre les espèces. Plus tard, la modélisation dite d'imitation s'est développée, dans laquelle de nombreux paramètres réels des systèmes étudiés et les principes de leur fonctionnement sont mis dans le modèle, puis, en changeant les variables, ils observent l'état des objets à conditions différentes... Ces modèles sont utilisés pour prédire les changements dans les populations, les communautés ou les écosystèmes et fournir beaux résultats avec une exhaustivité suffisante des données initiales. Des modèles de recherche sont également en cours de développement sur lesquels jouer options possibles , vous permettant de comprendre la nature des dépendances étudiées. La modélisation mathématique est appelée « écologie théorique », qui accompagne le développement de la science, teste, développe et détaille les concepts mis en avant. À l'heure actuelle, l'écologie est un système ramifié de sciences. Son noyau central est l'écologie générale avec quatre divisions principales correspondant à l'étude des relations à différents niveaux d'organisation de la vie : l'autécologie ou l'écologie des organismes, l'écologie des populations, la biocénologie et l'écologie des écosystèmes. L'écologie des populations et l'écologie biocénotique sont souvent combinées sous le nom général de "synécologie", car leur tâche commune est d'étudier la vie commune des organismes (grec syn - ensemble). Il existe un vaste domaine de l'écologie privée qui étudie les spécificités des relations avec l'environnement dans différents groupes d'organismes (écologie des plantes, des animaux, des champignons, des micro-organismes, et plus fractionnairement - oiseaux, insectes, poissons, etc.). Dans le cadre du développement des idées écologiques, un certain nombre de nouvelles sections dans d'autres sciences biologiques sont apparues et de nouvelles sciences à contenu écologique sont apparues. L'écologie physiologique révèle les modèles de changements physiologiques qui sous-tendent l'adaptation des organismes. En écologie biochimique, l'attention est dirigée vers les mécanismes moléculaires des réactions d'adaptation des organismes aux changements de l'environnement. La paléoécologie étudie les connexions écologiques des organismes éteints et des communautés anciennes, l'écologie évolutive - les mécanismes écologiques de la transformation des populations, l'écologie morphologique - les régularités de la structure des organes et des structures des organismes en fonction des conditions de l'habitat, la géobotanique - les particularités de la composition et de la distribution des phytocénoses. La science écologique est aussi l'hydrobiologie, qui étudie les écosystèmes des masses d'eau à différents niveaux. Des sections environnementales sont apparues dans les sciences de la terre (par exemple, l'écologie du paysage, l'écologie globale, la géoécologie, etc.), et dans les sciences de la société (par exemple, l'écologie sociale). Il existe une abondante littérature scientifique russe éducative et populaire, familiarisant le lecteur avec les principaux problèmes de l'écologie moderne. Ces dernières années, des rapports généraux de I. A. Shilov (1997), N. K. Khristoforova (1999) sont parus. Livres de Y. Odum (1975, 1976), V. Larcher (1978), R. Ricklefs (1979), M. Bigon, J. Harper, K. Tousend (1979), R. Whittaker (1980), E. Pianchi (1981), T. Miller (1990), B. Nebela (1992), R. Margalef (1992) et d'autres auteurs. De nombreux travaux sont consacrés à l'écologie appliquée. La réflexion environnementale devient essentielle pour relever les défis les plus urgents de notre vie. À cet égard, l'écologie moderne est allée bien au-delà de la discipline académique purement académique. Le besoin d'éducation et d'éducation environnementale et environnementale de la jeune génération est évident. Dans la sphère internationale, il existe des commissions spéciales de l'UNESCO, du PNUE et d'autres organisations dont la tâche est de promouvoir et d'introduire des approches environnementales dans divers domaines de l'activité humaine. L'objectif principal des efforts internationaux est de prévenir la crise environnementale qui menace l'humanité et d'assurer le développement et le bien-être de la société.

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Le sujet de l'écologie est un ensemble de relations entre les organismes et l'environnement, la fertilité, la mortalité, les relations intraspécifiques, les flux d'énergie et la circulation des substances. L'objet principal d'étude en écologie est les écosystèmes (complexes naturels uniques formés par les organismes vivants et l'habitat).

Les tâches de l'écologie sont très diverses. Ils peuvent être conditionnellement divisés en théoriques et appliqués.

À problèmes théoriques rapporter:

1. Développement d'une théorie générale de la stabilité systèmes écologiques.

2. Etude des mécanismes écologiques d'adaptation à l'environnement.

3. Etude de la régulation de la taille de la population.

4. Etude de la diversité biologique et des mécanismes de son maintien.

5. Recherche de procédés de production.

6. Enquête sur les processus qui se déroulent dans la biosphère afin de maintenir sa stabilité.

7. Modélisation de l'état des écosystèmes et des processus mondiaux de la biosphère.

À tâches appliquées inclure les éléments suivants:

1. Prévision et évaluation des conséquences négatives sur le milieu naturel sous l'influence des activités humaines.

2. Améliorer la qualité de l'environnement naturel.

3. Conservation, reproduction et utilisation rationnelle des ressources naturelles.

4. Optimisation des solutions techniques, économiques, organisationnelles, juridiques, sociales et autres pour assurer un développement durable économiquement sûr, principalement dans les zones écologiquement les plus défavorisées.

Les principales sections de l'écologie.

La structure de l'écologie est considérée de différents points de vue, et un système unique n'existe pas encore. Base théorique L'écologie est une écologie générale, qui comprend un certain nombre de sections :

1. Autécologie (du grec.autos - lui-même) - une section d'écologie qui étudie les relations d'un organisme avec l'environnement extérieur, qui sont basées sur ses réactions morphophysiologiques aux influences environnementales. Toute recherche écologique commence par l'étude de ces réactions.

2. Démécologie (du grec demos - people) ou l'écologie des populations étudie les groupements naturels d'individus de la même espèce, c'est-à-dire que les populations sont des macrosystèmes élémentaires de supra-organismes. La tâche la plus importante de la démécologie est de clarifier les conditions de formation d'une population, ainsi que les groupes intrapopulations et leurs relations, leur structure et la dynamique de la taille de la population.

3. Eidécologie (du grec eidos - image, vue) , ou l'écologie des espèces, est la section la moins développée de l'écologie moderne. Une espèce en tant que niveau d'organisation de la nature vivante, en tant que macrosystème biologique supraorganique, commence tout juste à devenir un objet de recherche écologique. En science écologique, l'intégration des organismes vivants dans les systèmes repose traditionnellement sur le schéma suivant : individu (organisme) - population - biogéocénose (écosystème) - biosphère. Le point de vue dans ce schéma n'a pas été reflété. Ainsi, tout nouvel individu (organisme) et population en tant que représentants d'une espèce particulière font simultanément partie d'une biocénose particulière, c'est-à-dire qu'ils semblent avoir une double subordination. Ce second système d'intégration de la faune peut être représenté par le schéma suivant : individu - population - espèce - biosphère.

4. Synécologie (du grec syn - ensemble) , ou l'écologie des communautés (biocénologie), étudie les associations de populations de différents types de plantes, d'animaux et de micro-organismes qui forment les biocénoses, leur formation et leur développement, leur structure, leur dynamique, leurs interactions avec les facteurs physico-chimiques de l'environnement, l'énergie, la productivité et autres caractéristiques. Basée sur l'out-, la dem- et l'eidécologie, la synécologie acquiert son propre caractère clairement exprimé. Les études synécologiques visent à étudier la relation des populations, des communautés et des écosystèmes avec l'environnement.

Il existe une relation étroite entre les sections et les domaines de l'écologie.

Du point de vue des objets d'étude, l'écologie se divise en écologie végétale,animaux, micro-organismes, humains, etc. La division est artificielle. Un fossé artificiel entre ces sciences subsiste à l'heure actuelle, cependant, des tentatives sont faites pour les unir.

Science moderne ne se limite pas seulement au cadre de la discipline biologique. La pertinence et la versatilité du problème posé par l'aggravation de la situation écologique ont conduit au verdissement de nombreuses sciences naturelles, techniques et humanitaires. A la jonction de l'écologie avec d'autres industries, le développement de nouvelles directions se poursuit : ingénierie écologie, géoécologie, mathématique, agricole, spatial, etc.

Cette. l'écologie est associée aux sciences biologiques, aux sciences non biologiques, sociales.

Méthodes écologiques

1. études de terrain.
2. traitement de bureau (à l'aide d'équipements)
3. méthodes mathématiques (statistiques)

4.modélisation (exemple : n'a pas pris en compte les caractéristiques locales du débit des rivières Amudarya et Syrdarya, n'a pas simulé la situation, en conséquence, il y a un problème La mer d'Aral);

5. prévision (car on sait que les réserves mondiales de la Terre restent [tout en maintenant le taux actuel d'utilisation des ressources] : pétrole, gaz - 85-80 ans ; charbon - 140 ans ; cuivre - 64 ans ; argent - 29 ans ; métaux des terres rares - 45 -60 ans ; minerai de fer).

1. Sujet, buts et objets étudiés par l'écologie. Méthodes de recherche environnementale.

2. Principes d'utilisation rationnelle des ressources naturelles.

3. Le concept de toxicité des polluants OPS. Types de doses de substances toxiques. Facteurs affectant la toxicité et la gravité de l'exposition au polluant sur l'OPS.

4. Sources d'énergie alternatives.

5. Environnement et maladies humaines.

Question numéro 1. Sujet, buts et objets étudiés par l'écologie. Méthodes de recherche environnementale.

Écologie est une science qui étudie l'interaction entre les organismes et leur environnement vivant et non vivant environnant.

L'objectif principal des écologistes est d'étudier le fonctionnement de l'écosphère.

Les objets d'étude de l'écologie sont :

ü organismes vivants

ü populations

ü communautés

ü biogéocénose

ü écosystèmes

ü écosphère

Méthodes de recherche environnementale

La base méthodologique de l'écologie est une approche systématique de la recherche. Sur la base d'une approche systématique, les propriétés d'objets hautement organisés sont étudiées, c'est-à-dire la variété des connexions entre les éléments de l'écosystème, leur diversité et leur subordination. Dans le même temps, il ne faut pas oublier que les écosystèmes sont dans un état d'équilibre dynamique et sont capables de résister aux changements de l'environnement naturel.

L'approche systémique comprend les étapes suivantes : détermination de la composition de l'écosystème et des objets environnementaux qui l'affectent ; détermination de l'ensemble des connexions internes et des connexions avec l'environnement. Diverses méthodes sont utilisées dans l'analyse des systèmes.

Des observations sont effectuées sur l'état d'écosystèmes individuels et de composants d'écosystèmes dans des conditions spécifiques (sur le terrain), pour leur relation dans divers paysages. Déterminer la composition en espèces de tous les organismes dans les écosystèmes et les conditions de leur existence. Ils établissent des liens entre les espèces, les composants non vivants, entre les organismes de divers types et les conditions naturelles et climatiques. Attention particulière prêter attention aux caractéristiques quantitatives - température, humidité, taille et densité de la population, etc. Attribuer diverses dépendances, relations entre les éléments de l'écosystème et les conditions externes, et également étudier en permanence la dynamique (saisonnière, annuelle, à long terme) de tous les organismes dans les écosystèmes.

Meilleure méthode observations - une méthode de surveillance à certaines stations utilisant des capteurs modernes, un zonage à distance.

Lorsqu'un écosystème est étudié sans perturber son fonctionnement, il s'agit d'observation, même si un certain type d'équipement, tel qu'un capteur, est utilisé dans la recherche. Les recherches liées à l'intervention de la composition ou de la structure de l'écosystème (l'introduction de facteurs supplémentaires - l'introduction d'engrais, d'agents chimiques pour lutter contre les espèces nuisibles, l'irrigation, le drainage, etc.) sont liées à des expérimentations. Ils peuvent être univariés ou multifactoriels (étudier un ou plusieurs facteurs changeants), anthropiques non intentionnels (tirer des loups au Canada).

Les facteurs observés sont vérifiés sur des modèles mathématiques.Des modèles biologiques sont également souvent utilisés - des écosystèmes issus d'organismes créés en laboratoire. Il s'agit d'une étape intermédiaire entre écosystèmes naturels et modèles mathématiques.

La modélisation est la base de l'analyse scientifique de l'écologie des systèmes. Le processus de traduction des concepts physiques, biochimiques et biologiques des écosystèmes en une série de dépendances et d'opérations sur le système mathématique résultant est appelé analyse de système.

Lors de la modélisation, ils s'efforcent de créer un modèle simplifié similaire à l'original. Les propriétés et le comportement du modèle peuvent être étudiés efficacement et les données d'apprentissage appliquées à l'original. Diverses méthodes sont utilisées pour la modélisation, y compris des modèles d'écosystèmes idéalisés d'une population avec un approvisionnement complet en nutriments, l'absence de parasites et de maladies.

La modélisation des processus naturels est une méthode d'analyse des résultats d'études de problèmes environnementaux en simplifiant des écosystèmes complexes, en utilisant des méthodes mathématiques, cybernétique, informatique. La granularité des modèles dépend du niveau de l'entrée à structure générale systèmes, caractéristiques spatio-temporelles spécifiques des processus naturels modélisés à certains niveaux. Les modèles de nature générale reflètent la relation informationnelle de divers niveaux d'écosystèmes, incluent des manifestations multifonctionnelles d'objets environnementaux pour prédire les voies d'évolution des systèmes écologiques, créent des modèles d'écosystèmes plus avancés par rapport à ceux existants.