Анатолий Федорук - Экология

Анатолий Тарасович Федорук

Экология: учебное пособие

Допущено

Министерством образования Республики Беларусь

в качестве учебного пособия для студентов учреждений высшего образования по биологическим специальностям

Рецензенты: доктор биологических наук, профессор Г.А. Галковская; доцент кафедры ботаники Гродненского государственного университета им. Я. Купалы, кандидат биологических наук О.В. Созывов: доцент кафедры ботаники Гродненского государственного университета им. Я. Купалы, кандидат биологических наук Т.А. Селевый

Предисловие

Экология является одной из наиболее приоритетных наук современности, поскольку изучает жизнь биосферы, в кратком определении Ю. Одума (1975), или жизнь природы, по выражению С. Шварца (1980). Повышенный интерес общества к науке в целом и к ее отдельным положениям в частности связан со сложившейся в мире экологической ситуацией. Экологический кризис становится реальной опасностью. Состояние биосферы, проблемы продовольствия, использования природных ресурсов, охраны природы выводят интересы экологии далеко за пределы ее биологических границ. Экологические проблемы по своей общественной значимости занимают в мире одно из первых мест, поэтому экология, являясь теоретической основой рационального природопользования и сохранения биосферы, приобретает особую прикладную востребованность. Происходит экологизация отдельных наук и всей науки в целом, производств, технологий, хозяйства и образования. Приоритетность экологического образования, а также обязательность природоохранных дисциплин во всех вузах и при всех формах образования, учет экологической грамотности при аттестации предусматривает Национальная стратегия устойчивого развития Республики Беларусь. Возрастает осознание роли природы в жизни человека. Положения экологии становятся частью нового способа мышления, экологическая культура – частью общечеловеческой культуры. Очевидно, что только по-настоящему образованное интеллигентное общество будет способно вступить в эпоху ноосферы.

Экологическое мировоззрение должно формироваться на положениях классической биологии. В рамках учебной дисциплины вуза экология рассматривается как биологическая наука. При этом основное внимание обращается на понятие сущности разнообразия и разнокачественности форм жизни, обеспечивающей геохимические функции живого вещества в биосфере и гомеостазирование систем на разных уровнях организации живой материи. Такой подход позволяет наиболее полно отразить основные фундаментальные проблемы экологии как науки.

В связи с вышеизложенным пособие направлено на успешное разрешение следующих задач: раскрытие особенностей сред жизни и сущности адаптивных механизмов организмов к факторам среды; познание особенностей структуры, функционирования и гомеостаза популяций, биоценозов и экосистем; изучение форм биоценотических связей, динамики популяций и экосистем.

В соответствии с поставленными задачами автор стремился полнее раскрыть сущность надорганизменных систем, что составляет основное содержание современной экологии; привлечь внимание к изучению экологических групп и особенно жизненных форм, отражающих функциональную роль организма в системе, структуру и физиономию сообщества, позволяющих понять их значение в расхождении экологических ниш, ослаблении межвидовой конкуренции, наиболее полном использовании ресурсов среды. В пособии раскрываются отдельные положения наиболее перспективных современных направлений в экологии: популяционный подход в экологии, адаптивные механизмы популяционных структур, фенетика и динамика популяций, концепции экологической ниши, экотона, жизненных стратегий, экологические аспекты и биологическая роль микоризы, азотфиксации, комменсализма, конкуренции, хищничества и паразитизма, проблемы биоразнообразия и др. При изложении ряда тем автор обращается к региональному геоботаническому материалу, накопленному в Беларуси, несколько расширяя традиционные рамки экологии. В пособии рассматриваются классификация растительности, категории которой необходимы при выделении, изучении и картографировании биогеоценозов, биоиндикация, позволяющая в природных условиях визуально оценивать определенные свойства среды. Особое внимание уделяется фитоценотической характеристике, месту и значению в природе наземных экосистем (лесных, луговых, болотных), которые являются основными учебными объектами полевых практик по экологии. Привлечение материала из смежных дисциплин позволяет приблизить будущего специалиста к более глубокому пониманию жизни природы в целом, что составляет главную задачу современного экологического образования.

При изложении материала основное внимание обращалось на углубляющуюся дифференциацию знаний и процессы интеграции как основные отличительные черты науки нашего времени. При раскрытии отдельных тем применен традиционный подход, связывающий теоретическое с историческим, обращалось внимание на эволюцию некоторых понятий, рассматривались конкурирующие направления, взгляды авторов разных школ.

Учебное пособие написано на основе российских и переводных зарубежных монографий, учебников, учебных пособий, широкого спектра периодических изданий («Экология», «Журнал общей биологии», «Успехи современной биологии», «Природа», «Бюллетень МОИП», «Вопросы ихтиологии», «Экология и жизнь», «Ботанический журнал» и др.), собственных материалов по адаптивной морфологии растений, экологии популяций, биогеоценозам. Многолетний опыт преподавания курсов «Фитоценология», «Современные проблемы биосферы», «Экология», «Основы экологии» и проведение полевой учебной практики по геоботанике и экологии также принесли немалую пользу в подборе материалов для пособия.

Автор глубоко признателен за советы и ценные критические замечания по содержанию рукописи доктору биологических наук, профессору Г.А. Галковской, доктору биологических наук, профессору В.М. Капличу, кандидатам биологических наук В.В. Маврищеву, О.В. Созинову, Т.А. Селевич, В.Н. Туманову и Д.И. Третьякову.

Введение

Содержание, история становления и развития экологии

Термин «экология» (от греч. oikos – дом, жилище, убежище, logos – слово, учение) предложен Э. Геккелем (1834–1919). 14 сентября 1866 г. известный немецкий естествоиспытатель подписал предисловие к своему двухтомному труду «Всеобщая морфология организмов», в котором дал определение экологии как науки. Тогда же термин «экология» был внесен в «Метрическую книгу науки».

Э. Геккель

В буквальном смысле экология – это наука о доме, наполненном жизнью. Геккель определил ее как общую науку об отношениях организмов с окружающей средой. Окружающую среду он рассматривал в широком смысле слова как все неорганические (физические и химические свойства местообитаний) и органические (общие отношения организма ко всем остальным организмам, с которыми он вступает в контакт) условия существования, принуждающие организмы к приспособлению.

Экология – сравнительно молодая отрасль знаний, имеющая тем не менее долгую предысторию развития – период, когда был накоплен большой фактический материал по ботанике, зоологии, биогеографии, сделан ряд обобщений. Первые умозаключения по образу жизни, характеру распределения растений и животных имеются в трудах античных философов: Аристотеля (384–322 гг. до н. э.) и его ученика, «отца ботаники», Теофраста Эрезийского (371–280 гг. до н. э.). Основу философской мысли на протяжении многих столетий составляли представления о материальной связи организмов со средой, реагировании их на изменение окружающей среды, на приспособления к ней. В разные эпохи понимание этих взглядов было разным. В средневековье, в период господства богословия и схоластики, связь организмов со средой рассматривалась как воплощение воли Бога.

Рост производительных сил в эпоху Возрождения оказал влияние на все сферы общественной жизни, в том числе и на развитие науки. Великие географические открытия, колонизация новых стран способствовали познанию мира растений и животных, развитию систематики, накоплению фактического материала о строении, распространении, образе жизни, поведении живых организмов. Особый интерес проявлялся к «истории жизни» животных.

Накопленные сведения послужили материалом для написания «естественной истории» организмов. Автором самой большой «Естественной истории» (44 тома) стал французский естествоиспытатель Ж. Бюффон (1707–1788). «Начертание естественной истории» (1786) В.Ф. Зуева, известного русского натуралиста, переиздавалось 5 раз.

Бюффон много внимания уделял связям организмов со средой, понимал ее значение не только в жизни организмов, но и в изменении их внешних признаков. Влияние климата на жизнь растений отмечал К. Линней. Величайший систематик (описал более 12 000 видов) обратил внимание на роль процесса отмирания организмов, альтернативного размножению, в обеспечении равновесия в природе.