Kto jako pierwszy zdefiniował ekologię? Łańcuch pokarmowy i rodzaje żywienia

Ekologia jako nauka badająca relacje między organizmami i ich relacje ze środowiskiem. Przedmiot i zadania ekologii. Organizmy i systemy ponadorganizmów: populacje, zbiorowiska, ekosystemy jako obiekty ekologii. Bioekologia i jej główne działy (autechologia, deekologia, synekologia). Ekologia krajobrazu. Ekologia człowieka i ekologia społeczna.

Zwiększanie roli ekologii na obecnym etapie rozwoju człowieka. Główne zaburzenia w biosferze spowodowane działalnością człowieka. Zagrożenie globalnymi katastrofami ekologicznymi. Ekologia jako naukowa podstawa przezwyciężania globalnych kryzysów.

Wiedza ekologiczna jest podstawą zarządzania środowiskowego. Ekologiczne zasady ochrony i racjonalnego wykorzystania zasobów naturalnych. Czerwone księgi. Współpraca międzynarodowa w ochronie przyrody. Ustawodawstwo ochrony środowiska Federacji Rosyjskiej.

Ekologia to nauka o związkach istot żywych między sobą i z otaczającą przyrodą, o budowie i funkcjonowaniu układów ponadorganizmów.

Termin „ekologia” został wprowadzony w 1866 roku przez niemieckiego ewolucjonistę Ernsta Haeckela. E. Haeckel uważał, że ekologia powinna badać różne formy walki o byt. W pierwotnym sensie ekologia to nauka o związku organizmów ze środowiskiem(od greckiego „oikos” – mieszkanie, miejsce zamieszkania, schronienie).

Ekologię, jak każdą naukę, charakteryzuje obecność własnego przedmiotu, przedmiotu, zadań i metod (przedmiot to część otaczającego świata, którą bada dana nauka; przedmiotem nauki są najważniejsze istotne aspekty) swojego przedmiotu).

Przedmiotem ekologii są systemy biologiczne na poziomie ponadorganizmów: populacje, zbiorowiska, ekosystemy (Yu. Odum, 1986).

Przedmiotem ekologii są relacje organizmów i układów superorganizmów z otaczającym je środowiskiem organicznym i nieorganicznym (E. Haeckel, 1870; R. Whittaker, 1980; T. Fenchil, 1987).

Według definicji R. Ricklefsa (1979) ekologię można przedstawić „... jako trójwymiarową strukturę poziomych warstw leżących jedna nad drugą, odpowiadających różnym poziomom organizacji biologicznej - od jednostki, poprzez populację i społeczność, aż do ekosystemu; przekroje pionowe przechodzące przez wszystkie warstwy dzielą całą konstrukcję na odpowiadające sobie sekcje forma, funkcja, rozwój, regulacja i adaptacja. Każdy poziom organizacji ekologicznej ma swoje szczególne cechy strukturalne i funkcjonalne.”

Z wielu definicji przedmiotu ekologii wynika wiele zadania, w obliczu współczesnej ekologii:

– Badanie struktury czasoprzestrzeni S x stowarzyszenia organizmów (populacje, zbiorowiska, ekosystemy, biosfera).

– Badanie obiegu substancji i przepływów energii w układach ponadorganizmów.

– Badanie wzorców funkcjonowania ekosystemów i biosfery jako całości.

– Badanie reakcji układów ponadorganizmów na wpływ różnych czynników środowiskowych.

– Modelowanie zjawisk biologicznych na potrzeby prognozowania środowiska.

– Stworzenie podstaw teoretycznych ochrony przyrody.

– Naukowe uzasadnienie programów produkcyjnych i społeczno-gospodarczych.

Metody badań środowiska

W badaniu układów ponadorganizmów ekologia wykorzystuje różnorodne metody, zarówno z nauk biologicznych, jak i niebiologicznych. Jednak specyficzną metodą ekologii jest ilościowa analiza budowy i funkcjonowania układów ponadorganizmów . Współczesna ekologia jest jedną z najdokładniejszych i najbardziej zaawansowanych matematycznie gałęzi biologii.

Struktura współczesnej ekologii

Ekologia dzieli się na fundamentalny I stosowany. Ekologia fundamentalna zajmuje się badaniem najbardziej ogólnych wzorców środowiskowych, natomiast ekologia stosowana wykorzystuje zdobytą wiedzę w celu zapewnienia zrównoważonego rozwoju społeczeństwa.

Podstawą ekologii jest bioekologia jako część biologii ogólnej. „Ratowanie człowieka to przede wszystkim ratowanie przyrody. I tu dopiero biolodzy mogą dostarczyć niezbędnych argumentów potwierdzających słuszność postawionej tezy.”

Bioekologia (jak każda nauka) dzieli się na ogólny I prywatny. Część ogólna bioekologia zawiera sekcje:

1. Autekologia– bada interakcję ze siedliskiem poszczególnych organizmów określonych gatunków.

2. Ekologia populacji (demekologia)– bada strukturę populacji i jej zmiany pod wpływem czynników środowiskowych.

3. Synekologia– bada strukturę i funkcjonowanie zbiorowisk i ekosystemów.

Inne sekcje obejmują bioekologię ogólną:

– ekologia ewolucyjna– bada ekologiczne mechanizmy ewolucyjnych przemian populacji;

– paleoekologia– bada powiązania ekologiczne wymarłych grup organizmów i zbiorowisk;

– ekologia morfologiczna– bada wzorce zmian w budowie narządów i struktur w zależności od warunków życia;

– ekologia fizjologiczna– bada wzorce zmian fizjologicznych leżących u podstaw adaptacji organizmów;

– ekologia biochemiczna– bada molekularne mechanizmy przemian adaptacyjnych organizmów w odpowiedzi na zmiany środowiskowe;

– ekologia matematyczna– w oparciu o zidentyfikowane wzorce opracowuje modele matematyczne, które pozwalają przewidywać stan ekosystemów, a także nimi zarządzać.

Prywatna bioekologia zajmuje się ekologią poszczególnych grup taksonomicznych, np.: ekologią zwierząt, ekologią ssaków, ekologią piżmaka; ekologia roślin, ekologia zapylania, ekologia sosny; ekologia glonów; ekologia grzybów itp.

Bioekologia jest ściśle powiązana z ekologia krajobrazu, Na przykład:

– ekologia wodne krajobrazy(hydrobiologia) - oceany, rzeki, jeziora, zbiorniki, kanały...

– ekologia krajobrazy lądowe– lasy, stepy, pustynie, wyżyny…

Oddzielnie wyróżniono sekcje ekologii podstawowej związane z egzystencją i działalnością człowieka:

– Ludzka ekologia– bada człowieka jako gatunek biologiczny, który wchodzi w różnorodne interakcje ekologiczne;

– ekologia społeczna– bada interakcję społeczeństwa ludzkiego i środowiska;

– globalna ekologia– bada najszersze problemy ekologii człowieka i ekologii społecznej.

Ekologia stosowana obejmuje: ekologia przemysłowa, ekologia rolnicza, ekologia miejska(osady), ekologia medyczna, ekologia regionów administracyjnych, prawo ochrony środowiska, ekologia katastrof i wiele innych działów. Ekologia stosowana jest ściśle powiązana z przyroda i ochrona środowiska.

Wiedza ekologiczna powinna być podstawą racjonalnego zarządzania środowiskiem. Na nich opiera się tworzenie i rozwój sieci obszary chronione: rezerwaty, rezerwaty przyrody i parki narodowe, a także ochronę jednostki pomniki przyrody. Podstawą jest racjonalne wykorzystanie zasobów naturalnych zrównoważony rozwój ludzkość.

W drugiej połowie XX wieku, w związku z intensywnym wpływem społeczeństwa ludzkiego na biosferę, kryzys ekologiczny, szczególnie zaostrzone w ostatnich dziesięcioleciach. Współczesna ekologia obejmuje wiele działów i obejmuje różnorodne aspekty działalności człowieka; dzieje się papierówka całe społeczeństwo.

Globalne problemy środowiskowe i sposoby ich rozwiązywania

Globalne problemy środowiskowe są wspólne dla całej biosfery i całej ludzkości. Główne:

– zapewnienie ludności żywności i wody;

– ochrona ludzi przed negatywnymi skutkami postępu naukowo-technicznego;

– zaspokojenie rosnących potrzeb światowej gospodarki w zakresie energii i surowców naturalnych;

– ochrona środowiska naturalnego przed niszczycielskimi oddziaływaniami antropogenicznymi, ochrona środowiska przed różnorodnymi zanieczyszczenie– fizyczne, chemiczne, biologiczne;

- konserwacja różnorodność biologiczna (genetyczna).: różnorodność zbiorowisk i ekosystemów, gatunków i puli genowej każdego gatunku jako przedstawiciela grupy taksonomicznej i zbiorowiska.

400 lat temu co 3 lata wymarł jeden gatunek biologiczny. W naszych czasach co 8 miesięcy Jeden gatunek na Ziemi wymiera. Zniknięcie jednego gatunku roślin może doprowadzić do śmierci 10 gatunków zwierząt.

Globalne problemy środowiskowe obejmują również ochrona ludzi przed szczególnie niebezpiecznymi chorobami.

Współpraca międzynarodowa w ochronie przyrody.

Globalne problemy środowiskowe pogorszyły się po II wojnie światowej. Aby je rozwiązać, w 1948 roku utworzono Międzynarodowa Unia Ochrony Przyrody i Zasobów Naturalnych (IUCN).

Podstawowym zadaniem IUCN była kompilacja Czerwone Księgi– wykazy gatunków rzadkich i zagrożonych. W latach 1963-1966. Opublikowano pierwszą Międzynarodową Czerwoną Księgę. W 1980 roku ukazało się jego czwarte wydanie. W latach 1978-1984. Opublikowano Czerwoną Księgę ZSRR, aw 1985 r. - Czerwoną Księgę Federacji Rosyjskiej.

W 1980 roku powstała Międzynarodowa Unia Ochrony Przyrody i Zasobów Naturalnych „Światowa strategia ochrony przyrody”.

W materiałach Światowej Strategii zauważa się, że jednym z globalnych problemów środowiskowych jest problem żywienia: 500 milionów ludzi jest systematycznie niedożywionych. Trudniej uwzględnić liczbę osób, które nie otrzymują odpowiedniego pożywienia, zbilansowanego w białka, witaminy i mikroelementy.

Światowa Strategia sformułowała priorytetowe cele ochrony przyrody:

– Utrzymanie głównych procesów ekologicznych w ekosystemach.

– Zachowanie różnorodności genetycznej.

– Długoterminowe, zrównoważone wykorzystanie gatunków i ekosystemów.

W 1992 r. w Rio de Janeiro odbyła się Konferencja Narodów Zjednoczonych w sprawie Środowiska i Rozwoju. Na tej konferencji przyjęto szereg dokumentów podpisanych przez przedstawicieli 179 państw:

– Program działania: Agenda na XXI wiek.

– Zestawienie zasad dotyczących lasów.

– Konwencja ONZ w sprawie zmian klimatycznych.

– Konwencja o różnorodności biologicznej.

W materiałach Konwencji o różnorodności biologicznej zauważa się, że „...różnorodność jest ważna dla ewolucji i ochrony systemów podtrzymywania życia w biosferze”. Aby zachować systemy podtrzymywania życia w biosferze, konieczne jest zachowanie wszystkich form różnorodności biologicznej: „Kraje przystępujące do Konwencji muszą zidentyfikować elementy różnorodności biologicznej, ... kontrolować działania, które mogą mieć szkodliwy wpływ na różnorodność biologiczną .”

Został on przyjęty w 1995 roku w Sofii na konferencji europejskich ministrów środowiska Paneuropejska strategia ochrony różnorodności biologicznej i krajobrazowej.

Zasady Paneuropejskiej Strategii Ochrony Różnorodności Biologicznej i Krajobrazowej:

– Ochrona najbardziej wrażliwych ekosystemów.

– Ochrona i odbudowa uszkodzonych ekosystemów.

– Ochrona obszarów o największej różnorodności gatunkowej.

– Zachowanie referencyjnych kompleksów przyrodniczych.

Społeczność roślin i zwierząt, oddziałując z miejscem, w którym istnieje, czyli tworzy ekosystem. Biolog E. Haeckel z Niemiec już w 1866 roku nazwał tę relację ekologią. Słowo to ma pochodzenie greckie i jest tłumaczone jako „schronienie, dom”.

Jednak ekologia jako nauka zaczęła się najaktywniej rozwijać dopiero w pierwszej połowie XX wieku. Zajmuje się badaniem warunków, w jakich żyją organizmy żywe, a także związków tych ostatnich z otoczeniem. Zajmuje się także badaniami populacji roślin i zwierząt oraz biocenoz – zbiorowisk zwierzęcych i roślinnych.

Ekologia jako nauka zajmuje się gromadzeniem faktów, ich badaniem, analizą i wyjaśnianiem wzorców i powiązań istniejących w przyrodzie. Wiedza ta jest niezbędna do zrozumienia zmian, jakie zachodzą wokół nas w wyniku działalności człowieka. Pomagają także w rozwiązywaniu problemów związanych z ochroną środowiska. Okazało się, że nieznajomość pewnych wzorców i praw może prowadzić do zakłócenia łańcucha ekologicznego i innych nieodwracalnych procesów zachodzących na planecie.

Każdy gatunek i warunki, w jakich żyje (pożywienie, miejsce rozrodu, siedlisko itp.) mają szereg cech wspólnych i stanowią niszę ekologiczną. Nawet najmniejszy żywy organizm zajmuje swoje miejsce w biosferze planety. Zauważono, że nawet dwa blisko spokrewnione gatunki żyjące razem z czasem nabywają przystosowań, które doprowadzą je do różnych siedlisk. W ten sposób zasoby abiotyczne i biotyczne ekosystemu są w pełni wykorzystywane.

Istnieje opinia, że ​​jest ona zawsze obecna w przyrodzie w postaci pustej przestrzeni, którą w każdej chwili można zabrać lub opuścić. W rzeczywistości pojawia się i znika jednocześnie z nabyciem jakichś nowych adaptacji. Oznacza to, że nie istnieje poza gatunkiem. Tak jak w przyrodzie nie ma absolutnie identycznych gatunków, tak nie ma identycznych nisz ekologicznych. Wszystkie różnią się od siebie w jakiś sposób.

Badanie relacji pomiędzy środowiskiem żywym a organizmami żywymi jest niemożliwe bez wykorzystania metod fizyki, geologii, chemii, ekonomii i geografii. To pokazuje związek ekologii z innymi naukami.

Zainteresowanie problematyką zanieczyszczenia zbiorników wodnych, powietrza oraz niszczenia roślin i zwierząt wzrosło, gdy stało się jasne, że działalność człowieka rozprzestrzeniła się na procesy zachodzące w przyrodzie na skalę obejmującą całą Ziemię. Badania w tej dziedzinie znacznie się rozwinęły. Ekologia jako nauka postawiła sobie za zadanie stworzenie jak najbardziej racjonalnych i łagodnych metod eksploatacji. Zaczęła także prognozować zmiany w przyrodzie pod wpływem działalności człowieka i opracowywać metody regulacji procesów zachodzących w biosferze.

Współczesna ekologia jako nauka jest nierozerwalnie związana z medycyną. Wpływ na to miało stale przyspieszające tempo zmian środowiskowych, które doprowadziły i nadal prowadzą do pojawienia się różnorodnych chorób.

Ekologia

EKOLOGIA-I; I.[z greckiego oikos - dom, mieszkanie i logo - nauczanie]

1. Nauka o związkach organizmów roślinnych i zwierzęcych oraz tworzących je zbiorowiskach między sobą a środowiskiem. E. rośliny. E. zwierzęta. E. człowiek.

2. System ekologiczny. E. lasy.

3. Natura i ogólnie siedlisko wszystkich żywych istot (zwykle o ich złym stanie). W zakresie ochrony środowiska. Zaburzony E. Przygnębiający stan środowiska. E. północno-zachodnia Rosja.

◁ Ekologiczny (patrz).

ekologia

(od greckiego óikos – dom, mieszkanie, miejsce zamieszkania i…logia), nauka o związkach organizmów i tworzących je społeczności między sobą oraz ze środowiskiem. Termin „ekologia” zaproponował w 1866 roku E. Haeckel. Obiektami ekologii mogą być populacje organizmów, gatunków, zbiorowisk, ekosystemów i biosfery jako całości. Od połowy XX wieku. W związku ze zwiększonym wpływem człowieka na przyrodę szczególnego znaczenia nabrała ekologia jako naukowa podstawa racjonalnego zarządzania środowiskiem i ochrony organizmów żywych, a samo pojęcie „ekologia” nabiera szerszego znaczenia. Od lat 70. XX wiek wyłania się ekologia człowieka, czyli ekologia społeczna, badająca wzorce interakcji społeczeństwa ze środowiskiem, a także praktyczne problemy jego ochrony; obejmuje różne aspekty filozoficzne, socjologiczne, ekonomiczne, geograficzne i inne (na przykład ekologia miejska, ekologia techniczna, etyka środowiskowa itp.). W tym sensie mówią o „ekologizacji” współczesnej nauki. Problemy środowiskowe generowane przez nowoczesny rozwój społeczny dały początek szeregowi ruchów społeczno-politycznych („Zieloni” i inne), przeciwstawiających się zanieczyszczeniu środowiska i innym negatywnym konsekwencjom postępu naukowo-technicznego.

Z lekkim opóźnieniem sprawdźmy, czy videopotok ukrył swoją ramkę iframe setTimeout(function() ( if(document.getElementById("adv_kod_frame").hidden) document.getElementById("video-banner-close-btn").hidden = true ;) , 500); ) ) if (window.addEventListener) ( window.addEventListener("wiadomość", postMessageReceive); ) else ( window.attachEvent("onmessage", postMessageReceive); ) ))();

EKOLOGIA

EKOLOGIA (od greckiego oikos – dom, mieszkanie, miejsce zamieszkania i logos – słowo, doktryna), nauka o związkach organizmów żywych i wspólnot, które tworzą między sobą i ze środowiskiem.
Termin „ekologia” zaproponował w 1866 roku E. Haeckel (cm. HACKEL Ernst). Obiektami ekologii mogą być populacje organizmów, gatunków, zbiorowisk, ekosystemów i biosfery jako całości. Od ser. XX wiek W związku ze zwiększonym wpływem człowieka na przyrodę szczególnego znaczenia nabrała ekologia jako naukowa podstawa racjonalnego zarządzania środowiskiem i ochrony organizmów żywych, a samo pojęcie „ekologia” nabiera szerszego znaczenia.
Od lat 70 XX wiek wyłania się ekologia człowieka, czyli ekologia społeczna, badająca wzorce interakcji społeczeństwa ze środowiskiem, a także praktyczne problemy jego ochrony; obejmuje różne aspekty filozoficzne, socjologiczne, ekonomiczne, geograficzne i inne (na przykład ekologia miejska, ekologia techniczna, etyka środowiskowa itp.). W tym sensie mówią o „ekologizacji” współczesnej nauki. Problemy środowiskowe generowane przez nowoczesny rozwój społeczny dały początek wielu ruchom społeczno-politycznym („Zieloni” (cm. Zielony ruch)) itp.), przeciwstawiając się zanieczyszczeniu środowiska i innym negatywnym skutkom postępu naukowo-technicznego.
* * *
EKOLOGIA (od greckiego oikos – dom, mieszkanie, miejsce zamieszkania i... ociężały), nauka zajmująca się badaniem związków organizmów ze środowiskiem, czyli zespołem czynników zewnętrznych wpływających na ich wzrost, rozwój, rozmnażanie i przeżycie. W pewnym stopniu czynniki te można umownie podzielić na „abiotyczne”, czyli fizykochemiczne (temperatura, wilgotność, długość dnia, zawartość soli mineralnych w glebie itp.) oraz „biotyczne”, spowodowane obecnością lub brakiem innych organizmów żywych (w tym będących artykułami spożywczymi, drapieżnikami lub konkurentami).
Przedmiot ekologia
Ekologia koncentruje się na tym, co bezpośrednio łączy organizm ze środowiskiem, umożliwiając mu życie w określonych warunkach. Ekologów interesuje np. to, co organizm zjada i wydala, jak szybko rośnie, w jakim wieku zaczyna się rozmnażać, ile wydaje na świat potomstwa i jakie jest prawdopodobieństwo, że potomstwo to dożyje określonego wieku. Obiektami ekologii są najczęściej nie pojedyncze organizmy, ale populacje (cm. POPULACJA), biocenozy (cm. BIOCENOZA), a także ekosystemy (cm. EKOSYSTEM). Przykładami ekosystemów mogą być jezioro, morze, las, mała kałuża, a nawet gnijący pień drzewa. Całą biosferę można uznać za największy ekosystem (cm. BIOSFERA).
We współczesnym społeczeństwie, pod wpływem mediów, ekologia jest często interpretowana jako wiedza czysto stosowana o stanie środowiska człowieka, a nawet jako sam ten stan (stąd takie absurdalne określenia, jak „zła ekologia” danego obszaru, „ekologicznie przyjazne” produkty lub towary). Choć problemy jakości środowiska dla człowieka mają oczywiście bardzo duże znaczenie praktyczne, a ich rozwiązanie nie jest możliwe bez znajomości ekologii, to zakres zadań tej nauki jest znacznie szerszy. W swoich pracach ekologowie starają się zrozumieć, jak zbudowana jest biosfera, jaka jest rola organizmów w cyklu różnych pierwiastków chemicznych i procesach przemiany energii, w jaki sposób różne organizmy są ze sobą powiązane oraz z ich siedliskiem, co determinuje rozmieszczenie organizmów w przestrzeni i zmiany ich liczebności w czasie. Ponieważ przedmiotem ekologii są z reguły zbiory organizmów lub nawet kompleksy, w skład których wchodzą wraz z organizmami obiekty nieożywione, czasami definiuje się ją jako naukę o ponadorganistycznych poziomach organizacji życia (populacje, zbiorowiska, ekosystemy i biosfera). lub jako nauka o żywym wyglądzie biosfery.
Historia ekologii
Termin „ekologia” zaproponował w 1866 roku niemiecki zoolog i filozof E. Haeckel (cm. HACKEL Ernst), który opracowując system klasyfikacji nauk biologicznych, odkrył, że nie ma specjalnej nazwy dla dziedziny biologii badającej relacje organizmów z ich środowiskiem. Haeckel zdefiniował także ekologię jako „fizjologię relacji”, choć „fizjologię” rozumiano bardzo szeroko – jako badanie różnorodnych procesów zachodzących w żywej przyrodzie.
Nowy termin wszedł do literatury naukowej dość powoli i zaczął być używany mniej lub bardziej regularnie dopiero w latach XX wieku. Ekologia jako dyscyplina naukowa ukształtowała się w XX wieku, ale jej prehistoria sięga XIX, a nawet XVIII wieku. Tak więc już w pracach C. Linneusza (cm. LINNEAUS Karol), który położył podwaliny pod taksonomię organizmów, była idea „gospodarki natury” - ścisłego uporządkowania różnych procesów naturalnych, mających na celu utrzymanie pewnej naturalnej równowagi. Ten porządek był rozumiany wyłącznie w duchu kreacjonizmu (cm. KREACjonizm)- jako ucieleśnienie „planu” Stwórcy, który specjalnie stworzył różne grupy żywych istot, aby pełniły różne role w „gospodarce natury”. Zatem rośliny muszą służyć jako pokarm dla roślinożerców, a drapieżniki muszą zapobiegać rozmnażaniu się roślinożerców w zbyt dużej liczbie.
W drugiej połowie XVIII w. idee historii naturalnej, nierozerwalnie związane z dogmatami kościelnymi, zaczęły być zastępowane przez nowe idee, których stopniowy rozwój doprowadził do obrazu świata podzielanego przez współczesną naukę. Najważniejszym punktem było odrzucenie czysto zewnętrznego opisu przyrody i przejście do identyfikowania wewnętrznych, czasem ukrytych, powiązań decydujących o jej naturalnym rozwoju. Zatem I. Kant (cm. KANT Immanuel) w swoich wykładach z geografii fizycznej, prowadzonych na Uniwersytecie w Królewcu, podkreślał potrzebę holistycznego opisu przyrody, który uwzględniałby wzajemne oddziaływanie procesów fizycznych i tych związanych z działalnością organizmów żywych. We Francji już na początku XIX w. J. B. Lamarcka (cm. LAMARC Jean Baptiste) zaproponował własną, w dużej mierze spekulatywną, koncepcję obiegu substancji na Ziemi. W tym przypadku bardzo ważną rolę przypisywano organizmom żywym, gdyż zakładano, że jedynie żywotna aktywność organizmów, prowadząca do powstania złożonych związków chemicznych, jest w stanie przeciwstawić się naturalnym procesom niszczenia i rozkładu. Choć koncepcja Lamarcka była dość naiwna i nie zawsze odpowiadała nawet ówczesnemu poziomowi wiedzy z zakresu chemii, przewidywała pewne wyobrażenia na temat funkcjonowania biosfery, które rozwinęły się już na początku XX wieku.
Oczywiście niemieckiego przyrodnika A. Humboldta można nazwać prekursorem ekologii (cm. HUMBOLDT Aleksander), z których wiele dzieł jest obecnie słusznie uznawanych za ekologiczne. To Humboldtowi przypisuje się przejście od badań poszczególnych roślin do poznania szaty roślinnej jako pewnej integralności. Położywszy podwaliny pod „geografię roślin” (cm. GEOGRAFIA ROŚLIN) Humboldt nie tylko zauważył różnice w rozmieszczeniu różnych roślin, ale także próbował je wyjaśnić, łącząc je z cechami klimatycznymi.
Próby poznania roli tych innych czynników w rozmieszczeniu roślinności podejmowali inni naukowcy. W szczególności zagadnieniem tym zajmował się O. Decandolle (cm. DEKANDOL), w którym podkreślono znaczenie nie tylko warunków fizycznych, ale także rywalizacji między różnymi gatunkami o wspólne zasoby. J. B. Boussingault (cm. BOUSSINGAUGH Jean Baptiste) położył podwaliny pod agrochemię (cm. AGROCHEMIA), co pokazuje, że wszystkie rośliny potrzebują azotu glebowego. Odkrył także, że do pomyślnego zakończenia rozwoju roślina potrzebuje określonej ilości ciepła, którą można oszacować, sumując temperatury poszczególnych dni przez cały okres rozwoju. Yu Liebig (cm. LIBICH Justus) wykazało, że różne pierwiastki chemiczne potrzebne roślinie są niezbędne. Jeśli więc w roślinie brakuje jakiegoś pierwiastka, na przykład fosforu, to jego niedoborów nie można uzupełnić dodatkiem kolejnego pierwiastka – azotu czy potasu. Zasada ta, znana później jako „prawo minimum Liebiga”, odegrała ważną rolę we wprowadzeniu nawozów mineralnych do praktyki rolniczej. Zachowuje swoje znaczenie we współczesnej ekologii, zwłaszcza przy badaniu czynników ograniczających rozmieszczenie lub wzrost liczby organizmów.
Dzieła Karola Darwina odegrały wybitną rolę w przygotowaniu środowiska naukowego do przyjęcia w przyszłości idei ekologicznych. (cm. DARWIN Charles Robert) przede wszystkim jego teoria doboru naturalnego jako siły napędowej ewolucji. Darwin wyszedł z faktu, że każdy typ żywego organizmu może zwiększać swoją liczebność w postępie geometrycznym (zgodnie z prawem wykładniczym, jeśli zastosujemy współczesne sformułowanie), a ponieważ środki potrzebne do utrzymania rosnącej populacji wkrótce zaczynają być niedostateczne, nieuchronnie pojawia się konkurencja między jednostkami (walka o byt). Zwycięzcami w tej walce są osobniki najlepiej przystosowane do danych warunków, czyli takie, którym udało się przeżyć i pozostawić zdolne do życia potomstwo. Teoria Darwina zachowała swoje trwałe znaczenie dla współczesnej ekologii, często wyznaczając kierunek poszukiwań pewnych zależności i pozwalając zrozumieć istotę różnych „strategii przetrwania” stosowanych przez organizmy w określonych warunkach.
W drugiej połowie XIX wieku w wielu krajach zaczęto prowadzić badania o charakterze zasadniczo ekologicznym, zarówno przez botaników, jak i zoologów. I tak w Niemczech w 1872 roku ukazało się ważne dzieło Augusta Grisebacha (1814-1879), który po raz pierwszy podał opis głównych zbiorowisk roślinnych całego globu (prace te ukazały się także w języku rosyjskim), a w 1898 r. obszerne streszczenie Franza Schimpera (1856-1901) „Geografia roślin na podstawie fizjologicznej”, które dostarcza wielu szczegółowych informacji na temat zależności roślin od różnych czynników środowiskowych. Inny niemiecki badacz – Karl Moebius (cm. MOBIUS Karol August) badając reprodukcję ostryg na płyciznach (tzw. ławicach ostryg) Morza Północnego, zaproponował określenie „biocenoza (cm. BIOCENOZA)”, co oznaczało zbiór różnych żywych istot żyjących na tym samym terytorium i ściśle ze sobą powiązanych.
Na przełomie XIX i XX wieku samo słowo „ekologia”, prawie nieużywane przez pierwsze 20-30 lat po jego zaproponowaniu przez Haeckela, zaczyna być coraz częściej używane. Są ludzie, którzy nazywają siebie ekologami i dążą do rozwoju badań środowiskowych. W 1895 r. duński odkrywca J. E. Warming (cm. ROZGRZEWANIE Johannesa Eugeniusza) publikuje podręcznik „geografii ekologicznej” roślin, wkrótce przetłumaczony na język niemiecki, polski, rosyjski (1901), a następnie na angielski. W tym czasie ekologię postrzega się najczęściej jako kontynuację fizjologii, która jedynie przeniosła swoje badania z laboratorium bezpośrednio do natury. Główną uwagę poświęca się badaniu wpływu niektórych czynników środowiskowych na organizmy. Czasami jednak stawiane są zupełnie nowe zadania, np. identyfikacja wspólnych, regularnie powtarzających się cech w rozwoju różnych naturalnych kompleksów organizmów (zbiorowiska, biocenozy).
Ważną rolę w kształtowaniu zakresu problemów badawczych ekologii i rozwoju jej metodologii odegrała w szczególności idea sukcesji (cm. DZIEDZICZENIE). I tak w USA Henry Cowles (1869-1939) przywrócił szczegółowy obraz sukcesji, badając roślinność na wydmach w pobliżu jeziora Michigan. Wydmy te powstawały w różnym czasie, dlatego można było na nich spotkać zbiorowiska w różnym wieku – od najmłodszych, reprezentowanych przez kilka roślin zielnych, które mogą rosnąć na ruchomych piaskach, po te najbardziej dojrzałe, które są prawdziwymi lasami mieszanymi na starych wydmach stałych. . Następnie koncepcję sukcesji szczegółowo rozwinął inny amerykański badacz, Frederick Clements (1874-1945). Zinterpretował wspólnotę jako formację wysoce holistyczną, przypominającą nieco organizm, na przykład organizm przechodzący pewien rozwój – od młodości do dojrzałości, a następnie starości. Klemens uważał, że o ile na początkowych etapach sukcesji różne społeczności na jednym obszarze mogą się znacznie różnić, o tyle w późniejszych stadiach stają się one coraz bardziej do siebie podobne. Ostatecznie okazuje się, że na każdy obszar o określonym klimacie i glebie przypada tylko jedna dojrzała (kulminacyjna) zbiorowość.
Zbiorowiska roślinne również cieszyły się dużym zainteresowaniem w Rosji. Tak więc Siergiej Iwanowicz Korzhinsky (1861-1900), badając granicę stref leśnych i stepowych, podkreślił, że oprócz zależności roślinności od warunków klimatycznych, wpływu samych roślin na środowisko fizyczne, ich zdolności do wytwarzania bardziej odpowiedni do wzrostu innych gatunków, jest nie mniej ważny. W Rosji (a następnie w ZSRR) dla rozwoju badań nad zbiorowiskami roślinnymi (czyli fitocenologią) ważne były prace naukowe i działalność organizacyjna V. N. Sukacheva (cm. SUKACZEW Władimir Nikołajewicz). Sukachev jako jeden z pierwszych rozpoczął eksperymentalne badania konkurencji i zaproponował swoją klasyfikację różnych typów sukcesji. Stale rozwijał doktrynę zbiorowisk roślinnych (fitocenoz), które interpretował jako twory integralne (w tym był bliski Klemensowi, choć bardzo często krytykował jego idee). Później, już w latach czterdziestych XX wieku, Sukachev sformułował ideę biogeocenozy (cm. BIOGEOCENOZA)- kompleks naturalny obejmujący nie tylko zbiorowisko roślinne, ale także glebę, warunki klimatyczne i hydrologiczne, zwierzęta, mikroorganizmy itp. Badania biogeocenoz w ZSRR często uważano za niezależną naukę - biogeocenologię. Obecnie biogeocenologię uważa się zwykle za część ekologii.
Lata 1920-1940 były bardzo ważne dla przekształcenia ekologii w samodzielną naukę. W tym czasie ukazało się wiele książek poświęconych różnym aspektom ekologii, zaczęły pojawiać się czasopisma specjalistyczne (niektóre z nich istnieją do dziś), powstały stowarzyszenia ekologiczne. Najważniejsze jednak jest to, że stopniowo powstają podstawy teoretyczne nowej nauki, proponowane są pierwsze modele matematyczne i wypracowywana jest jej własna metodologia, która pozwala stawiać i rozwiązywać określone problemy. Jednocześnie ukształtowały się dwa dość odmienne podejścia, istniejące także we współczesnej ekologii: podejście populacyjne, które koncentruje się na dynamice liczby organizmów i ich rozmieszczeniu w przestrzeni oraz podejście ekosystemowe, które koncentruje się na procesach krążenie materii i przemiana energii.
Rozwój podejścia populacyjnego
Jednym z najważniejszych zadań ekologii populacji było zidentyfikowanie ogólnych wzorców dynamiki populacji - zarówno indywidualnej, jak i współdziałającej (na przykład konkurującej o ten sam zasób lub powiązanej relacjami drapieżnik-ofiara). Do rozwiązania tego problemu wykorzystano proste modele matematyczne – wzory pokazujące najbardziej prawdopodobne zależności pomiędzy poszczególnymi wielkościami charakteryzującymi stan populacji: współczynnikiem urodzeń, współczynnikiem umieralności, współczynnikiem wzrostu, gęstością (liczbą osobników na jednostkę powierzchni) itp. Matematyczne modele umożliwiły sprawdzenie konsekwencji różnych założeń, po zidentyfikowaniu warunków niezbędnych i wystarczających do wdrożenia tej lub innej wersji dynamiki populacji.
W 1920 roku amerykański badacz R. Pearl (1879-1940) zaproponował tzw. logistyczny model wzrostu populacji, który zakłada, że ​​wraz ze wzrostem gęstości zaludnienia tempo jej wzrostu maleje, osiągając wartość zerową po osiągnięciu określonej maksymalnej gęstości . Zmianę liczebności populacji w czasie opisano zatem za pomocą krzywej w kształcie litery S osiągającej plateau. Perl uważał model logistyczny za uniwersalne prawo rozwoju każdej populacji. I chociaż wkrótce stało się jasne, że nie zawsze tak było, pomysł, że w dynamice wielu różnych populacji istnieją pewne podstawowe zasady, okazał się bardzo produktywny.
Wprowadzenie modeli matematycznych do praktyki ekologii rozpoczęło się od pracy Alfreda Lotki (1880-1949). Sam nazwał swoją metodę „biologią fizyczną” – próbą uporządkowania wiedzy biologicznej przy użyciu podejść zwykle stosowanych w fizyce (w tym modeli matematycznych). Jako jeden z możliwych przykładów zaproponował prosty model opisujący sprzężoną dynamikę populacji drapieżnika i ofiary. Model pokazał, że jeśli o całej śmiertelności populacji ofiar decyduje drapieżnik, a wskaźnik urodzeń drapieżnika zależy wyłącznie od jego zaopatrzenia w żywność (tj. liczby ofiar), to liczebność zarówno drapieżnika, jak i ofiary sprawia, że regularne wahania. Następnie Lotka opracowała model relacji konkurencyjnych, a także pokazała, że ​​w populacji, która wykładniczo zwiększa swoją liczebność, zawsze ustala się stała struktura wiekowa (tj. stosunek proporcji osobników w różnym wieku). Później zaproponował także metody obliczania szeregu ważnych wskaźników demograficznych. Mniej więcej w tych samych latach włoski matematyk V. Volterra (cm. VOLTERRA Vito) niezależnie od Lotki opracował model rywalizacji dwóch gatunków o jeden zasób i pokazał teoretycznie, że dwa gatunki, ograniczone w swoim rozwoju przez jeden zasób, nie mogą stabilnie współistnieć – jeden gatunek nieuchronnie wypiera drugi.
Teoretyczne badania Lotki i Volterry zainteresowały młodego moskiewskiego biologa G. F. Gause'a (cm. GAUZA Georgy Frantsevich). Zaproponował własną, znacznie bardziej zrozumiałą dla biologów modyfikację równań opisujących dynamikę liczebności gatunków konkurujących i po raz pierwszy przeprowadził eksperymentalne testy tych modeli na laboratoryjnych kulturach bakterii, drożdży i pierwotniaków. Szczególnie udane były eksperymenty dotyczące konkurencji między różnymi typami orzęsków. Gause pokazał, że gatunki mogą współistnieć tylko wtedy, gdy są ograniczone różnymi czynnikami, czyli innymi słowy, jeśli zajmują różne nisze ekologiczne. Reguła ta, zwana prawem Gause’a, od dawna stanowi punkt wyjścia w dyskusjach na temat konkurencji międzygatunkowej i jej roli w utrzymaniu struktury zbiorowisk ekologicznych. Wyniki prac Gause'a zostały opublikowane w szeregu artykułów oraz w książce „The Struggle for Existence” (1934), która przy wsparciu Pearl została opublikowana w języku angielskim w USA. Książka ta miała ogromne znaczenie dla dalszego rozwoju ekologii teoretycznej i eksperymentalnej. Został on kilkakrotnie przedrukowany i nadal jest często cytowany w literaturze naukowej.
Badania populacji odbywały się nie tylko w laboratorium, ale także bezpośrednio w terenie. Ważną rolę w wyznaczeniu ogólnego kierunku tych badań odegrały prace angielskiego ekologa Charlesa Eltona (1900-1991), a zwłaszcza jego książka „Animal Ecology”, wydana po raz pierwszy w 1927 r., a następnie kilkakrotnie wznawiana. Problem dynamiki populacji został przedstawiony w tej książce jako jeden z centralnych dla całej ekologii. Elton zwrócił uwagę na cykliczne wahania liczebności małych gryzoni, które występowały w odstępie 3-4 lat, a po przetworzeniu długoterminowych danych dotyczących pozyskiwania futer w Ameryce Północnej stwierdził, że zające i rysie również wykazują wahania cykliczne, ale szczyt populacji obserwuje się mniej więcej raz na 10 lat. Elton dużą uwagę poświęcił badaniu struktury zbiorowisk (zakładając, że jest to struktura ściśle naturalna), a także łańcuchów pokarmowych i tzw. „piramid liczb” – konsekwentnego zmniejszania się liczby organizmów w miarę ich przechodzić z niższych poziomów troficznych na wyższe - od roślin do roślinożerców i od roślinożerców do mięsożerców. Populacyjne podejście do ekologii od dawna jest rozwijane głównie przez zoologów. Botanicy natomiast częściej badali zbiorowiska, które najczęściej interpretowano jako formacje integralne i odrębne, pomiędzy którymi dość łatwo było wytyczyć granice. Jednak już w latach dwudziestych XX wieku część ekologów wyrażała „heretyczne” (jak na tamte czasy) poglądy, według których różne gatunki roślin mogą na swój sposób reagować na pewne czynniki środowiskowe, a ich rozmieszczenie niekoniecznie musi pokrywać się z rozmieszczeniem inne gatunki z tego samego zbiorowiska. Wynikało z tego, że granice pomiędzy różnymi społecznościami potrafią być bardzo zatarte, a sama ich identyfikacja jest warunkowa.
Ten wyprzedzający swoje czasy pogląd na zbiorowisko roślinne najwyraźniej rozwinął rosyjski ekolog L. G. Ramensky (cm. RAMENSKI Leonty Grigoriewicz). W 1924 roku w krótkim artykule (który później stał się klasycznym) sformułował główne założenia nowego podejścia, podkreślając z jednej strony ekologiczną indywidualność roślin, a z drugiej „wielowymiarowość” (tj. od wielu czynników) i ciągłość całej szaty roślinnej. Ramensky uznał jedynie prawa kompatybilności różnych roślin za niezmienione, co należało zbadać. W Stanach Zjednoczonych, zupełnie niezależnie, podobne poglądy rozwinął mniej więcej w tych samych latach Henry Allan Gleason (1882-1975). Jego „koncepcja indywidualistyczna”, wysunięta jako antyteza Clementsowskiej idei wspólnoty jako analogu organizmu, podkreślała także niezależność rozmieszczenia różnych gatunków roślin od siebie i ciągłość szaty roślinnej. Prace nad badaniem populacji roślin rozpoczęły się tak naprawdę dopiero w latach pięćdziesiątych, a nawet sześćdziesiątych XX wieku. W Rosji niekwestionowanym liderem tego nurtu był Tichon Aleksandrowicz Rabotnow (1904-2000), a w Wielkiej Brytanii – John Harper.
Rozwój badań ekosystemowych
Termin „ekosystem” został zaproponowany w 1935 roku przez wybitnego angielskiego ekologa botanika Arthura Tansleya (1871-1955) w odniesieniu do naturalnego kompleksu organizmów żywych i środowiska fizycznego, w którym żyją. Jednak badania, które słusznie można nazwać badaniami ekosystemów, zaczęto prowadzić znacznie wcześniej, a hydrobiolodzy byli niekwestionowanym liderem. Hydrobiologia, a zwłaszcza limnologia (cm. LIMNOLOGIA) od samego początku były naukami złożonymi, zajmującymi się jednocześnie wieloma organizmami żywymi i ich środowiskiem. Jednocześnie badano nie tylko interakcje organizmów, nie tylko ich zależność od środowiska, ale także, co nie mniej ważne, wpływ samych organizmów na środowisko fizyczne. Często przedmiotem badań limnologów był cały zbiornik wodny, w którym procesy fizyczne, chemiczne i biologiczne są ze sobą ściśle powiązane. Już na samym początku XX wieku amerykański limnolog Edward Burge (1851-1950) stosując ścisłe metody ilościowe badał „oddychanie jeziorne” – sezonową dynamikę zawartości rozpuszczonego tlenu w wodzie, która zależy zarówno od procesów mieszania się masy wody i dyfuzji tlenu z powietrza oraz z działalności życiowej organizmów. Znamienne jest, że wśród tych ostatnich znajdują się zarówno producenci tlenu (glony planktonowe), jak i jego konsumenci (większość bakterii i wszystkie zwierzęta). W latach trzydziestych XX wieku w Rosji Radzieckiej dokonano wielkiego postępu w badaniu cyklu przemian materii i energii na stacji limnologicznej w Kosińsku pod Moskwą. Stacją kierował w tym czasie Leonid Leonidowicz Rossolimo (1894-1977), który zaproponował tzw. „podejście bilansowe”, skupiające się na cyklu substancji i przemianach energii. W ramach tego podejścia G. G. Vinberg rozpoczął badania nad produkcją pierwotną (tj. tworzeniem materii organicznej przez autotrofy) (cm. VINBERG Georgy Georgievich) stosując pomysłową metodę „ciemnych i jasnych butelek”. Jego istotą jest to, że ilość materii organicznej powstałej podczas fotosyntezy ocenia się na podstawie ilości uwolnionego tlenu.
Trzy lata później podobne pomiary przeprowadził w USA G. A. Riley. Inicjatorem tych prac był George Evelyn Hutchinson (1903-1991), który własnymi badaniami, a także entuzjastycznym wspieraniem wysiłków wielu utalentowanych młodych naukowców, wywarł znaczący wpływ na rozwój ekologii nie tylko w Stany Zjednoczone, ale na całym świecie. Hutchinson jest autorem Traktatu o limnologii, serii czterech tomów stanowiących najpełniejsze na świecie podsumowanie życia w jeziorach.
W 1942 roku w czasopiśmie „Ecology” ukazał się artykuł ucznia Hutchinsona, młodego i niestety bardzo młodego ekologa Raymonda Lindemanna (1915-1942), w którym zaproponowano ogólny schemat transformacji energii w ekosystemie. W szczególności teoretycznie wykazano, że podczas przejścia energii z jednego poziomu troficznego na drugi (od roślin do roślinożerców, od roślinożerców do drapieżników) jej ilość maleje i tylko niewielka część (nie więcej niż 10%) energii jest dostępna dla organizmów każdego kolejnego poziomu, energia, jaką dysponowały organizmy poprzedniego poziomu.
Dla samej możliwości prowadzenia badań ekosystemowych bardzo ważne było, aby pomimo kolosalnej różnorodności form organizmów występujących w przyrodzie, liczba podstawowych procesów biochemicznych determinujących ich aktywność życiową (a co za tym idzie, liczba głównych ról biogeochemicznych! ) jest bardzo ograniczona. Na przykład szeroka gama roślin (i sinic (cm. CYJANOBAKTERIA)) przeprowadzają fotosyntezę (cm. FOTOSYNTEZA), w którym tworzy się materia organiczna i uwalnia się wolny tlen. A ponieważ produkty końcowe są takie same, możliwe jest podsumowanie wyników działania dużej liczby organizmów na raz, na przykład wszystkich glonów planktonowych w stawie lub wszystkich roślin w lesie, i w ten sposób oszacowanie pierwotnego produkcja stawu lub lasu. Naukowcy będący twórcą podejścia ekosystemowego dobrze to rozumieli, a opracowane przez nich pomysły stały się podstawą zakrojonych na szeroką skalę badań produktywności różnych ekosystemów, które rozwinęły się w różnych strefach naturalnych już w latach 60. i 70. XX wieku.
Badanie biosfery jest podobne w swojej metodologii do podejścia ekosystemowego. Termin „biosfera” w odniesieniu do obszaru powierzchni naszej planety pochłoniętego przez życie został ukuty pod koniec XIX wieku przez austriackiego geologa Eduarda Suessa (1831-1914). Jednak szczegółowo idea biosfery jako układu cykli biogeochemicznych, którego główną siłą napędową jest aktywność organizmów żywych („materia żywa”), została opracowana już w latach dwudziestych i trzydziestych XX wieku przez rosyjskiego naukowca Włodzimierz Iwanowicz Wernadski (1863–1945). Jeśli chodzi o bezpośrednie oceny tych procesów, ich odbiór i ciągłe udoskonalanie rozpoczęło się dopiero w drugiej połowie XX wieku i trwa do dziś.
Rozwój ekologii w ostatnich dekadach XX wieku
W drugiej połowie XX wieku. Zakończyło się kształtowanie ekologii jako samodzielnej nauki, posiadającej własną teorię i metodologię, własny zakres problemów i własne podejścia do ich rozwiązywania. Modele matematyczne stopniowo stają się coraz bardziej realistyczne: ich przewidywania można sprawdzić eksperymentalnie lub poprzez obserwacje w przyrodzie. Same eksperymenty i obserwacje są coraz częściej planowane i przeprowadzane w taki sposób, aby uzyskane wyniki pozwalały na przyjęcie lub odrzucenie postawionej wcześniej hipotezy. Wybitny wkład w rozwój metodologii współczesnej ekologii wniosła praca amerykańskiego badacza Roberta MacArthura (1930-1972), który z powodzeniem połączył talenty matematyka i biologa przyrodniczego. MacArthur badał wzorce proporcji liczebności różnych gatunków wchodzących w skład jednego zbiorowiska, wybór najbardziej optymalnej ofiary przez drapieżnika, zależność liczby gatunków zamieszkujących wyspę od jej wielkości i odległości od lądu, stopień dopuszczalnego nakładania się nisz ekologicznych gatunków współistniejących i szereg innych problemów. Zauważając obecność w przyrodzie pewnej powtarzającej się prawidłowości („wzoru”), MacArthur zaproponował jedną lub więcej alternatywnych hipotez wyjaśniających mechanizm występowania tej prawidłowości, zbudował odpowiednie modele matematyczne, a następnie porównał je z danymi empirycznymi. MacArthur wyraził się bardzo jasno w swojej książce Geographical Ecology (1972), którą napisał, gdy był nieuleczalnie chory, kilka miesięcy przed przedwczesną śmiercią.
Podejście wypracowane przez MacArthura i jego zwolenników skupiało się przede wszystkim na wyjaśnieniu ogólnych zasad struktury (struktury) każdej społeczności. Jednak w ramach podejścia, które upowszechniło się nieco później, bo w latach 80. XX w., główna uwaga została przesunięta na procesy i mechanizmy, które doprowadziły do ​​powstania tej struktury. Na przykład, badając konkurencyjne wypieranie jednego gatunku przez drugi, ekolodzy zainteresowali się przede wszystkim mechanizmami tego przemieszczenia oraz cechami gatunków, które z góry determinują wynik ich interakcji. Okazało się np., że gdy różne gatunki roślin konkurują ze sobą o składniki pożywienia mineralnego (azot lub fosfor), często wygrywa nie ten gatunek, który w zasadzie (przy braku surowców) może rosnąć szybciej, ale ten, który który jest w stanie utrzymać co najmniej minimalny wzrost przy niższych stężeniach tego pierwiastka w środowisku.
Badacze zaczęli zwracać szczególną uwagę na ewolucję cyklu życiowego i różne strategie przetrwania. Ponieważ możliwości organizmów są zawsze ograniczone, a organizmy muszą coś płacić za każde ewolucyjne nabycie, pomiędzy indywidualnymi cechami nieuchronnie powstają jasno określone ujemne korelacje (tzw. „kompromisy”). Na przykład roślina nie może rosnąć bardzo szybko i jednocześnie stanowić niezawodny środek obrony przed roślinożercami. Badanie takich korelacji pozwala dowiedzieć się, w jaki sposób w zasadzie osiąga się samą możliwość istnienia organizmów w określonych warunkach.
We współczesnej ekologii niektóre problemy mające długą historię badań są nadal aktualne: na przykład ustalenie ogólnych wzorców dynamiki liczebności organizmów, ocena roli różnych czynników ograniczających wzrost populacji i wyjaśnienie przyczyn cyklicznych (regularnych ) wahania liczb. W tym obszarze osiągnięto znaczny postęp – dla wielu konkretnych populacji zidentyfikowano mechanizmy regulowania ich liczebności, w tym takie, które powodują cykliczne zmiany liczebności. Trwają badania nad relacjami drapieżnik-ofiara, konkurencją i wzajemnie korzystną współpracą między różnymi gatunkami – mutualizmem.
Nowym kierunkiem ostatnich lat jest tzw. makroekologia – badania porównawcze różnych gatunków na dużą skalę (porównywalną z wielkością kontynentów).
Pod koniec XX wieku nastąpił ogromny postęp w badaniach nad obiegiem substancji i przepływem energii. Przede wszystkim wynika to z doskonalenia ilościowych metod oceny intensywności niektórych procesów, a także rosnących możliwości zastosowania tych metod na szeroką skalę. Przykładem może być zdalne (z satelity) oznaczanie zawartości chlorofilu w powierzchniowych wodach morskich, co pozwala na opracowanie map rozmieszczenia fitoplanktonu dla całego Oceanu Światowego i ocenę sezonowych zmian w jego produkcji.
Aktualny stan nauki
Współczesna ekologia jest nauką szybko rozwijającą się, charakteryzującą się własnym zakresem problemów, własną teorią i własną metodologią. O złożonej strukturze ekologii decyduje fakt, że jej obiekty należą do bardzo różnych poziomów organizacji: od całej biosfery i dużych ekosystemów po populacje, a populację często postrzega się jako zbiór pojedynczych osobników. Skala przestrzeni i czasu, w jakich zachodzą zmiany w tych obiektach, a którą należy objąć badaniami, również jest niezwykle zróżnicowana: od tysięcy kilometrów do metrów i centymetrów, od tysiącleci po tygodnie i dni. W latach siedemdziesiątych kształtuje się ekologia człowieka. Wraz ze wzrostem presji na środowisko wzrasta praktyczne znaczenie ekologii, której problematyka jest szeroko zainteresowana filozofów i socjologów.

Słowo „ekologia” pochodzi z języka greckiego. oikos, czyli dom (mieszkanie, siedlisko, schronienie), a logos – nauka. W dosłownym sensie ekologia to nauka o organizmach w domu. Nauka skupiająca się na „całości lub naturze relacji między organizmami a ich środowiskiem”. Obecnie większość badaczy uważa, że ​​ekologia to nauka badająca relacje organizmów żywych między sobą a środowiskiem lub nauka badająca warunki życia organizmów żywych i relacje między środowiskiem, w którym żyją.

Ekologia zyskała praktyczne zainteresowanie u zarania rozwoju człowieka. W społeczeństwie prymitywnym każdy człowiek, aby przetrwać, musiał posiadać pewną wiedzę o swoim otoczeniu lub o siłach natury, roślinach i zwierzętach. Można argumentować, że cywilizacja powstała, gdy człowiek nauczył się posługiwać ogniem oraz innymi środkami i narzędziami, które pozwoliły mu zmieniać otoczenie. Podobnie jak inne dziedziny wiedzy, ekologia rozwijała się w sposób ciągły, choć nierównomiernie, na przestrzeni dziejów ludzkości. Sądząc po narzędziach myśliwskich, które do nas dotarły, malowidłach naskalnych przedstawiających metody uprawy roślin, odławianie zwierząt i rytuały, ludzie już u zarania ludzkości mieli odrębne wyobrażenia na temat zwyczajów zwierząt, ich sposobu życia, sposobu życia, termin zbierania roślin wykorzystywanych na ich potrzeby oraz miejsca, w których rośliny rosną, sposoby ich uprawy i pielęgnacji. Informacje tego typu znajdujemy w zachowanych pomnikach starożytnych kultur egipskich, indyjskich i tybetańskich. Elementy ekologii mają swoje miejsce w dziełach epickich i legendach. Na przykład w starożytnych indyjskich legendach „Mahabharata” (VI-II wiek p.n.e.) podane są informacje o zwyczajach i stylu życia około 50 gatunków zwierząt oraz o zmianach w liczebności niektórych z nich. W rękopiśmiennych księgach Babilonii znajdują się opisy metod uprawy ziemi, wskazany jest czas siewu roślin uprawnych oraz wymienione są ptaki i zwierzęta szkodliwe dla rolnictwa. W chińskich kronikach z IV-II wieku. pne mi. opisuje warunki uprawy różnych odmian roślin uprawnych.

W pracach naukowców starożytnego świata - Heraklita (530–470 pne), Hipokratesa (460–370 pne), Arystotelesa (384–322 pne) itp. - dokonano dalszych uogólnień faktów środowiskowych.

Arystoteles w swojej „Historii zwierząt” opisał ponad 500 znanych mu gatunków zwierząt i opowiedział o ich zachowaniu. Tak to się zaczęło Pierwszy krok rozwój nauki - gromadzenie materiału faktograficznego i pierwsze doświadczenia jego systematyzacji. Teofrast z Erezji (372-287 p.n.e.) opisał wpływ gleby i klimatu na strukturę roślin, który zaobserwował na rozległych obszarach starożytnego Morza Śródziemnego. W pracach filozofa po raz pierwszy zaproponowano podział okrytozalążkowych na podstawowe formy życia: drzewa, krzewy, półkrzewy i zioła. Z tego okresu pochodzi słynna „Historia naturalna” Pliniusza Starszego (23-79 n.e.).

W średniowieczu zainteresowanie studiami przyrodniczymi osłabło, zastąpione przez dominację scholastycyzmu i teologii. Związek budowy organizmów z warunkami środowiskowymi interpretowano jako ucieleśnienie woli Bożej. Ludzi palono na stosach nie tylko za swoje poglądy na temat rozwoju przyrody, ale także za czytanie ksiąg starożytnych filozofów. W tym okresie, który trwał całe tysiąclecie, tylko kilka prac zawierało fakty o znaczeniu naukowym. Większość informacji ma charakter stosowany, oparty na opisach ziół leczniczych (Razes, 850-923; Awicenna, 980-1037), roślin i zwierząt uprawnych oraz znajomości przyrody odległych krajów (Marco Polo, XIII w., Atanazy Nikitin, XV w.).

Początkiem nowych kierunków w nauce późnego średniowiecza są dzieła Albertusa Magnusa (Albert von Bolstedt, 1193-1280). W swoich książkach o roślinach dużą wagę przywiązuje do warunków ich siedliska, gdzie oprócz gleby ważne miejsce poświęca „ciepłu słonecznemu”, rozważając przyczyny „zimowego snu” roślin, stawiając reprodukcję i wzrost organizmów w nierozerwalnym związku z ich odżywianiem.

Dużymi zbiorami średniowiecznej wiedzy o żywej przyrodzie były wielotomowe „Zwierciadło natury” Vincenta Beauvaisa (XIII w.), „Nauki Włodzimierza Monomacha” (XI w.), rozpowszechniane w kopiach na Rusi, „O naukach i podobieństwa rzeczy” dominikanina Jana ze Sieny (początek XIV w.).

Odkrycia geograficzne w okresie renesansu i kolonizacja nowych krajów były impulsem do rozwoju nauk biologicznych. Charakterystyczną cechą nauk przyrodniczych tego okresu jest gromadzenie i opisywanie materiału faktograficznego. Jednak mimo że w sądach o przyrodzie dominowały idee metafizyczne, w pracach wielu przyrodników można było znaleźć wyraźne dowody wiedzy ekologicznej. Wyrażały się one w gromadzeniu faktów na temat różnorodności organizmów żywych, ich rozmieszczeniu oraz identyfikowaniu cech strukturalnych roślin i zwierząt żyjących w określonym środowisku. Pierwsi taksonomiści - A. Caesalpin (1519-1603), D. Rey (1623-1705), J. Tournefort (1656-1708) i inni spierali się o zależność roślin od warunków uprawy lub uprawy, od ich siedlisk itp. Informacje o zachowaniu, zwyczajach i trybie życia zwierząt towarzyszące opisowi ich budowy nazywano „historią” życia zwierząt. Słynny angielski chemik R. Boyle (1627-1691) jako pierwszy przeprowadził eksperyment środowiskowy. Opublikował wyniki badań porównawczych wpływu niskiego ciśnienia atmosferycznego na różne zwierzęta.

W XVII wieku F. Redi eksperymentalnie udowodnił niemożność spontanicznego generowania jakichkolwiek złożonych zwierząt.

W XVII-XVIII wieku. W pracach poświęconych poszczególnym grupom organizmów żywych informacje ekologiczne często zajmowały znaczną część, np. w pracach A. Reaumura o życiu owadów (1734), L. Tremblaya o hydrach i mszywiołach (1744), jak a także w opisach podróży przyrodników. Anton van Leeuwenhoek, lepiej znany jako jeden z pierwszych mikroskopistów, był pionierem w badaniu łańcuchów pokarmowych i regulacji organizmów. Z pism angielskiego naukowca R. Bradleya jasno wynika, że ​​dobrze rozumiał on produktywność biologiczną. Na podstawie podróży do nieznanych krain

Rosja w XVIII wieku. S.P. Krasheninnikov, I.I. Lepekhin, P.S. Pallas oraz inni rosyjscy geografowie i przyrodnicy zwrócili uwagę na powiązane ze sobą zmiany klimatu, flory i fauny w różnych częściach rozległego kraju. W swoim głównym dziele „Zoografia” P.S. Pallas opisał styl życia 151 gatunków ssaków i 425 gatunków ptaków, zjawiska biologiczne: migracje, hibernację, relacje między spokrewnionymi gatunkami itp. P.S. Pallas, według B.E. Raikova (1947), może być uważany za „jednego z twórców ekologii zwierząt”. M.V. Łomonosow mówił o wpływie środowiska na organizm. W swoim traktacie „O warstwach ziemi” (1763) napisał: „... na próżno wielu ludzi myśli, że wszystko, jak widzimy, zostało najpierw stworzone przez stwórcę…” Łomonosow rozważał zmiany w przyrodzie nieożywionej jako bezpośrednią przyczynę zmian we florze i faunie. Na podstawie pozostałości form wymarłych (mięczaków i owadów) oceniał warunki ich istnienia w przeszłości.

Agronom A. G. Bołotow (1738–1833) przywiązywał dużą wagę do wpływu środowiska na organizm. Na podstawie obserwacji opracowuje metody oddziaływania na młode jabłonie, określa rolę soli mineralnych w życiu roślin, tworzy jedną z pierwszych klasyfikacji siedlisk, porusza zagadnienia powiązań między organizmami.

W drugiej połowie XVIII w. problematyka warunków zewnętrznych znalazła odzwierciedlenie w pracach francuskiego przyrodnika J.-L.L. Buffona (1707-1788). Uważał za możliwą „degenerację” gatunków i uważał, że głównymi przyczynami przekształcenia jednego gatunku w drugi jest wpływ takich czynników zewnętrznych, jak „temperatura, klimat, jakość pożywienia i presja udomowienia”.

W jego tytanicznym dziele „Historia naturalna” wyraźnie widać materialistyczny pogląd na nierozłączność materii i ruchu. „Materia bez ruchu nigdy nie istniała” – pisze – „dlatego ruch jest tak stary jak materia”. Buffon zaprzecza boskiemu pochodzeniu Ziemi. Z „Historii naturalnej” wyrosły pędy ewolucjonizmu J.-B. Lamarcka, rosła ewolucyjna doktryna Karola Darwina. Stworzenie ewolucyjnej koncepcji rozwoju przyrody jest głównym osiągnięciem teoretycznym J.-B. Lamarcka (1744-1829). W Filozofii zoologii (1809) podaje ewolucyjne uzasadnienie „drabiny stworzeń”. J.-B. Lamarck uważał wpływ „okoliczności zewnętrznych” za jedną z najważniejszych przyczyn zmian adaptacyjnych w organizmach, ewolucji zwierząt i roślin.

Wraz z rozwojem zoologii i botaniki gromadziły się fakty dotyczące środowiska, co wskazuje, że pod koniec XVIII wieku. Przyrodnicy zaczęli wypracowywać elementy specjalnego, postępowego podejścia do badania zjawisk przyrodniczych, a także zmian w organizmach w zależności od warunków środowiskowych i różnorodności form. Jednocześnie nie ma jeszcze pomysłów środowiskowych jako takich, ekologiczny punkt widzenia na badane zjawiska naturalne dopiero zaczyna się kształtować.

Drugi etap rozwoju nauka wiąże się z zakrojonymi na szeroką skalę badaniami botanicznymi i geograficznymi w przyrodzie. Wygląd na początku XIX w. biogeografia przyczyniła się do dalszego rozwoju myślenia ekologicznego. Za prawdziwego twórcę ekologii roślin uważa się A. Humboldta (1769-1859), który w 1807 r. opublikował dzieło „Idee o geografii roślin”, w którym na podstawie swoich wieloletnich obserwacji w Ameryce Środkowej i Południowej wykazało znaczenie warunków klimatycznych, zwłaszcza czynnika temperaturowego, dla rozmieszczenia roślin. W podobnych warunkach geograficznych strefowych i pasów pionowych rośliny z różnych grup taksonomicznych rozwijają podobne formy „fizjonomiczne”, tj. Ten sam wygląd. Na podstawie rozmieszczenia i korelacji tych form można ocenić specyfikę środowiska fizyczno-geograficznego. Pojawiły się pierwsze prace specjalne na temat wpływu czynników klimatycznych na rozmieszczenie i biologię zwierząt, a wśród nich książki niemieckiego zoologa K. Glogera (1833) o zmianach u ptaków pod wpływem klimatu, Duńczyka T. Fabera (1833). 1826) o cechach ptaków północnych, K. Bergmann (1848) o wzorcach geograficznych w zmianach wielkości zwierząt stałocieplnych.

W 1832 roku O. Decandolle uzasadnił potrzebę wyodrębnienia specjalnej dyscypliny naukowej „epyrrelogii”, która bada wpływ warunków zewnętrznych na rośliny i wpływ roślin na środowisko, czyli we współczesnej ekologii środowisko, w którym żyją rośliny, zapoczątkowane należy rozumieć jako ogół czynników oddziałujących na nie (czynniki środowiskowe). Liczba tych czynników rosła w miarę poszerzania i pogłębiania badań nad ekologią roślin oraz zmiany oceny znaczenia poszczególnych czynników. O. Decandolle napisała: „Rośliny nie wybierają warunków środowiskowych, wytrzymują je lub giną. Każdy gatunek żyjący na określonym obszarze, w określonych warunkach, reprezentuje rodzaj doświadczenia fizjologicznego, pokazując nam, w jaki sposób ciepło, światło, wilgotność i tak różnorodne modyfikacje tych czynników wpływają.

Rosyjski naukowiec E. A. Eversman uważał, że organizmy pozostają w ścisłej jedności ze środowiskiem. W swojej pracy „Historia naturalna regionu Orenburg” (1840) wyraźnie dzieli czynniki środowiskowe na abiotyczne i biotyczne oraz podaje przykłady walki i rywalizacji między organizmami, między osobnikami tego samego i różnych gatunków.

Kierunek ekologiczny w zoologii został lepiej niż inne sformułowany przez innego rosyjskiego naukowca K. F. Rouliera (1814–1858). Uznał za konieczne rozwinięcie specjalnego kierunku w zoologii, poświęconego wszechstronnemu badaniu i wyjaśnianiu życia zwierząt, ich złożonych relacji ze światem zewnętrznym. Roulier podkreślał, że w zoologii wraz z klasyfikacją poszczególnych narządów konieczne jest przeprowadzenie „analizy zjawisk sposobu życia”. Należy tu rozróżnić zjawiska życia jednostki, tj. wybór i przechowywanie żywności, wybór i budowa mieszkania itp., A także „zjawiska życia ogólnego”: relacje między rodzicami a potomstwem , prawa ilościowego rozmnażania zwierząt, stosunek zwierząt do roślin, gleby, do fizjologicznych warunków środowiska. Jednocześnie należy badać zjawiska okresowe w życiu zwierząt - linienie, hibernację, ruchy sezonowe itp. W związku z tym Roulier opracował szeroki system badań ekologicznych zwierząt - „zoobiologię”, pozostawił szereg prac typowo ekologicznych treści, takie jak typizacja ogólnych cech kręgowców wodnych, lądowych i ryjących. Prace naukowe Rouliera wywarły znaczący wpływ na kierunek i charakter badań jego uczniów i naśladowców - N. A. Severtsova (1827-1885), A. N. Beketova (1825-1902). Tak więc N.A. Severtsov w książce „Okresowe zjawiska w życiu zwierząt, ptaków i gadów prowincji Woroneż” po raz pierwszy w Rosji nakreślił dogłębne badania ekologiczne świata zwierząt odrębnego regionu. Tak więc naukowcy z początku XIX wieku. analizował wzorce organizmów i środowiska, relacje między organizmami, zjawiska adaptacji i zdolności adaptacyjnych. Jednakże rozwiązanie tych problemów i dalszy rozwój nauk o ekologii nastąpił w oparciu o ewolucyjne nauki Karola Darwina (1809-1882). Jest słusznie jednym z pionierów ekologii. W książce „O powstawaniu gatunków” (1859) wykazał, że „walka o byt” w przyrodzie prowadzi do doboru naturalnego, czyli jest czynnikiem napędzającym ewolucję. Stało się jasne, że relacje między istotami żywymi i ich powiązania z nieorganicznymi składnikami środowiska („walka o byt”) to duży niezależny obszar badań.

W ten sposób otworzyło się zwycięstwo nauczania ewolucyjnego w biologii trzeci etap w historii ekologii, która charakteryzuje się dalszym wzrostem liczby i głębokości prac nad problemami ochrony środowiska. W tym okresie dokonano rozdziału ekologii od innych nauk. Ekologia zrodzona w głębi biogeografii, pod koniec XIX wieku. Dzięki naukom Karola Darwina przekształciła się w naukę o adaptacji organizmów.

Jednak samo określenie „ekologia” na nową dziedzinę wiedzy po raz pierwszy zaproponował niemiecki zoolog E. Haeckel w 1866 r. Podał on następującą definicję tej nauki: „Jest to wiedza o ekonomii przyrody, jednoczesne badanie wszystkich związków istot żywych z organicznymi i nieorganicznymi składnikami środowiska, w tym z konieczności nieantagonistycznych i antagonistycznych relacji między roślinami i zwierzętami stykającymi się ze sobą.” E. Haeckel (1834-1910) zaliczał ekologię do nauk biologicznych i przyrodniczych, zajmujących się wszystkimi aspektami życia organizmów biologicznych. Termin „ekologia” zyskał później powszechne uznanie. W drugiej połowie XIX w. Treścią ekologii było przede wszystkim badanie stylu życia zwierząt i roślin, ich zdolności adaptacyjnych do warunków klimatycznych: temperatury, warunków świetlnych, wilgotności itp. Dokonano w tym zakresie szeregu ważnych uogólnień i badań. Duński botanik E. Warming w swojej książce „Oikologiczna geografia roślin” (1895) ustala podstawy ekologii roślin i jasno formułuje jej zadania. Po zarysowaniu podstawowych zasad ekologii poszczególnych roślin i zbiorowisk roślinnych stworzył spójny system poglądów fitoekologicznych i słusznie można go nazwać ojcem ekologii.

A. N. Beketow w swojej pracy naukowej „Geografia roślin” (1896) po raz pierwszy sformułował koncepcję kompleksu biologicznego jako sumy warunków zewnętrznych, ustalił związek między cechami budowy anatomicznej i morfologicznej roślin a ich rozmieszczeniem geograficznym, i wskazał na znaczenie badań fizjologicznych w ekologii. Szczegółowo rozwinął także problematykę powiązań międzygatunkowych i wewnątrzgatunkowych pomiędzy organizmami. D. Allen (1877) stwierdził szereg ogólnych wzorców zmian proporcji ciała i jego wystających części, ubarwienia ssaków i ptaków Ameryki Północnej w powiązaniu z geograficznymi zmianami klimatycznymi.

Pod koniec lat 70. XIX wiek Równolegle z tymi badaniami powstał nowy kierunek. W 1877 roku niemiecki hydrobiolog K. Moebius na podstawie badań słoików z ostrygami w Morzu Północnym uzasadnił ideę biocenozy jako głęboko regularnej kombinacji organizmów w określonych warunkach środowiskowych. Biocenozy, czyli zbiorowiska naturalne, zdaniem K. Mobiusa, wyznacza długa historia przystosowania się gatunków do siebie nawzajem i do pierwotnej sytuacji ekologicznej. Twierdził, że jakakolwiek zmiana któregokolwiek z czynników biocenozy powoduje zmiany innych czynników tego ostatniego. Jego praca „Ostrygi i hodowla ostryg” położyła podwaliny pod badania biocenologiczne w przyrodzie.

Badanie zbiorowisk zostało dodatkowo wzbogacone o metody uwzględniania ilościowych zależności organizmów. Badanie zbiorowisk roślinnych stało się odrębną dziedziną ekologii botanicznej. Znaczącą rolę odgrywają tu rosyjscy naukowcy S.I. Korzhinsky i I.K. Pachosky, którzy nazwali nową naukę „fitosocjologią”, później przemianowaną na „fitocenologię”, a następnie geobotanikę. Z tego samego okresu pochodzi działalność słynnego rosyjskiego naukowca V.V. Dokuchaeva (1846-1903). Dokuchaev w swojej pracy „Doktryna stref naturalnych” napisał, że wcześniej badano poszczególne ciała, zjawiska i elementy - wodę, ziemię, ale nie ich relacje, a nie genetyczne, wieczne i zawsze naturalne połączenie, które istnieje między siłami, ciałami i zjawiskami, między przyrodą martwą i żywą, między królestwem roślin, zwierząt i minerałów z jednej strony, człowiekiem, jego życiem, a nawet światem duchowym. Nauczanie Dokuchajewa o strefach naturalnych miało wyjątkowe znaczenie dla rozwoju ekologii. Ogólnie rzecz biorąc, jego prace stworzyły podstawę badań geobotanicznych, położyły podwaliny pod badania krajobrazów i dały impuls do szerokich badań nad związkami między roślinnością a glebą. Pomysł Dokuchaeva o konieczności badania praw życia kompleksów naturalnych został dalej rozwinięty w książce wybitnego leśniczego G. F. Morozowa „Studium lasów”, w nauczaniu V. N. Sukaczowa na temat biogeocenoz.

Na początku XX wieku. Wykształciły się szkoły ekologiczne hydrobiologów, fitocenologów, botaników i zoologów, w każdej z nich rozwinęły się pewne aspekty nauk ekologicznych.

W 1910 roku na III Kongresie Botanicznym w Brukseli ekologię roślin podzielono na ekologię jednostek i ekologię zbiorowisk. Za sugestią szwajcarskiego botanika K. Schrötera nazwano ekologią osobników autekologia(od greckiego autos - siebie i „ekologia”), a ekologia społeczności to synekologia(od greckiego przedrostka syn-, oznaczającego „razem”). Podział ten wkrótce przyjął się w ekologii ogrodów zoologicznych. Pojawiły się pierwsze raporty środowiskowe: przewodnik po badaniach ekologii zwierząt C. Adamsa (1913), książka V. Shelforda o zbiorowiskach zwierząt lądowych (1913), S. A. Zernov o hydrobiologii (1913) itp.

W latach 1913-1920 Organizowano ekologiczne towarzystwa naukowe i zakładano czasopisma. Ekologii zaczęto uczyć na wielu uniwersytetach. W ekologii rozwinęło się ilościowe rozważanie badanych zjawisk i procesów związanych z nazwiskami A. Lotki (1925) i V. Volterry (1926).

Najbardziej autorytatywny naukowiec w Rosji na początku XX wieku, botanik I. P. Borodin, przemawiając w 1910 r. na XII Kongresie Rosyjskich Przyrodników i Lekarzy z raportem „O ochronie obszarów roślinnych interesujących z botaniczno-geograficznego punktu widzenia, ” z pasją nawoływał swoich kolegów do ochrony przyrody i tym samym wypełniania „naszego moralnego obowiązku”, porównując tę ​​kwestię z ochroną zabytków. Borodina szczególnie interesowały unikalne przedmioty przyrodnicze. Każdy pomnik przyrody, duży czy mały, jest jego zdaniem dobrem narodowym. „Są tak wyjątkowe, jak obrazy na przykład Rafaela – łatwo je zniszczyć, ale nie da się ich odtworzyć”. G. A. Kozhevnikov (1917) argumentował, że do czynników pogłębiających niszczycielskie skutki wojny i rewolucji zalicza się rażące zacofanie, brak kultury, brak rozwiniętej technologii i wszelkich obowiązków obywatelskich. Kożewnikow sformułował trzy etapy rozwoju relacji człowieka z przyrodą. Jego zdaniem Rosja znajduje się na etapie przejścia z pierwszego – prymitywnego, drapieżnego – etapu do drugiego, nastawionego na wzrost i rozwój. Nawet w przypadku braku wojny i wstrząsów społecznych potężne czynniki strukturalne powinny były uniemożliwić szybkie przejście do trzeciego etapu, skupionego na ochronie przyrody. Kożewnikow na tej podstawie opowiadał się za racjonalizacją i modernizacją gospodarki i jej struktury społecznej.

NA czwarty etap rozwój historii ekologii po różnorodnych badaniach do lat 30. XX wieku. XX wiek określono główne koncepcje teoretyczne z zakresu biocenologii: dotyczące granic i struktury biocenoz, stopnia stabilności oraz możliwości samoregulacji tych systemów. Pogłębiły się badania nad rodzajami zależności między organizmami leżącymi u podstaw istnienia biocenoz. Problem interakcji organizmów żywych z przyrodą nieożywioną szczegółowo rozwinął W.I. Wernadski w 1926 r., przygotowując warunki dla koncepcji jednej całości organizmów biologicznych z ich środowiskiem fizycznym.

Wielki wkład w badania fitocenologiczne w Rosji wnieśli V. N. Sukachev, B. N. Keller, V. V. Alekhin, A. G. Ramensky, A. P. Shennikov, za granicą - F. Clements w USA, K. Raunkier w Danii, G. Du Rie w Szwecji, I. Brauna-Blanka w Szwajcarii. Stworzono różne systemy klasyfikacji roślinności w oparciu o morfologiczne (fizjologiczne), ekologiczno-morfologiczne, dynamiczne i inne cechy zbiorowisk, opracowano pomysły dotyczące wskaźników środowiskowych, zbadano strukturę, produktywność i dynamiczne powiązania fitocenoz.

Kontynuując tradycje K. A. Timiryazeva, N. A. Maksimov wniósł wiele cennych rzeczy do rozwoju fizjologicznych podstaw ekologii roślin.

W latach 30-40. XX wiek Pojawiły się nowe doniesienia z ekologii zwierząt, które nakreśliły teoretyczne problemy ekologii ogólnej: K. Friedericks (1930), F. Bodenheimer (1935) i in.

D. N. Kashkarov (1878–1941) wniósł znaczący wkład w rozwój ekologii ogólnej. Jest właścicielem takich książek jak „Środowisko i społeczeństwo”, „Życie pustyni”. Jest autorem pierwszego w naszym kraju podręcznika z podstaw ekologii zwierząt (1938). Z inicjatywy Kaszkirowa regularnie ukazywał się zbiór „Zagadnienia ekologii i biocenologii”. W tym okresie ukształtowała się nowa dziedzina nauk ekologicznych - ekologia populacji. Angielski naukowiec C. Elton w swojej książce „Ecology of Animals” (1927) przenosi uwagę z pojedynczego organizmu na populację jako jednostkę, którą należy badać niezależnie. Na tym poziomie ujawniają się cechy adaptacji i regulacji środowiska. Na rozwój ekologii populacji w naszym kraju mieli wpływ S. A. Severtsov, E. N. Sinskaya, I. G. Serebryakov, M. S. Gilyarov, N. P. Naumov, G. A. Viktorova, T. A. Rabotnova, A. A. Uranova, S. S. Shvarts i inni E. N. Sinskaya (1948) przeprowadziła badania w celu ustalenia Polimorfizm ekologiczny i geograficzny gatunków roślin. I. G. Serebryakov stworzył nową, głębszą klasyfikację form życia. M. S. Gilyarov (1949) zasugerował, że gleba służyła jako medium przejściowe w podboju lądu przez stawonogi. Badania S. S. Schwartza nad ekologią ewolucyjną kręgowców doprowadziły do ​​powstania paleoekologii, której zadaniem jest przywrócenie obrazu stylu życia form wymarłych.

Na początku lat 40. XX wiek W ekologii wyłania się nowe podejście do badania ekosystemów naturalnych. G. Gause (1934) ogłosił swoją słynną zasadę wykluczenia konkurencyjnego, wskazując na znaczenie połączeń troficznych jako głównej drogi przepływu energii przez zbiorowiska naturalne, co w znaczący sposób przyczyniło się do powstania koncepcji ekosystemu. W 1935 roku angielski naukowiec A. Tansley wprowadził do ekologii termin „system ekologiczny” w swojej pracy „Poprawne i nieprawidłowe użycie pojęć i terminów w ekologii roślin”. Głównym osiągnięciem A. Tansleya jest udana próba zintegrowania biocenozy z biotopem na poziomie nowej jednostki funkcjonalnej – ekosystemu. W 1942 r. V.N. Sukachev (1880–1967) uzasadnił ideę biogeocenozy. Odzwierciedla się tu idea jedności całości organizmów ze środowiskiem abiotycznym, prawami leżącymi u podstaw całej społeczności i otaczającego środowiska nieorganicznego - obiegu materii i przemian energetycznych. Rozpoczęto prace nad dokładnym określeniem produktywności zbiorowisk wodnych (G. G. Vinberg, 1936). W 1942 roku amerykański naukowiec R. Lindeman nakreślił podstawowe metody obliczania bilansu energetycznego systemów ekologicznych. Od tego okresu obliczenia i przewidywania maksymalnej produktywności populacji i biocenoz w określonych warunkach środowiskowych stały się zasadniczo możliwe. Rozwój analizy ekosystemów doprowadził do odrodzenia, na nowych podstawach ekologicznych, doktryny o biosferze, która należała do największego naukowca V.I. Wernadskiego, który w swoich pomysłach znacznie wyprzedzał współczesną naukę. Biosfera pojawiła się jako globalny ekosystem, którego stabilność i funkcjonowanie opierają się na prawach środowiskowych zapewniających równowagę materii i energii.

Za 50-90 lat. XX wiek Zagadnieniom środowiskowym poświęcone są prace wybitnych badaczy krajowych i zagranicznych: R. Dazho (Podstawy ekologii, 1975), R. Ricklefs (Podstawy ekologii ogólnej, 1979), Y. Oduma (Podstawy ekologii, 1975; Ekologia, 1986 ), M. I. Budyko (Ekologia globalna, 1977), G. A. Novikov (Podstawy ekologii ogólnej i ochrony przyrody, 1979), F. Ramad (Podstawy ekologii stosowanej, 1981), V. Tishler (Ekologia rolnictwa, 1971), S. G. Spurr, B. V. Barnes (Ekologia lasu, 1984), V. A. Radkevich (Ekologia, 1983, 1997), Yu. A. Izrael (Ekologia i kontrola środowiska naturalnego, 1984), V. A. Kovda (Biogeochemia pokrywy glebowej, 1985), J. M. Anderson ( Ekologia i nauki o środowisku: biosfera, ekosystemy, ludzie, 1985), G. V. Stadnitsky, A. I. Rodionov (Ekologia, 1988, 1996), N. F. Reimers ( Zarządzanie przyrodą, 1990; Ekologia, 1994), G. L. Tyshkevich (Ecology and Agronomy, 1991), N. M. Chernova, A. M. Bylova (Ekologia, 1988), T. A. Akimova, V. V. Khaskin (Fundamentals of Ecodevelopment, 1994; Ecology, 1998), V. F. Protasov, A. V. Molchanov (Ekologia, zarządzanie zdrowiem i środowiskiem w Rosji, 1995), N. M. Mamedov, I. T. Suravegina (Ekologia, 1996), K. M. Petrov (Ekologia ogólna, 1996), A. S. Stepanevskikh (Ekologia ogólna, 1996,2000; Ekologia, 1997; Ochrona środowiska, 1998,2000) itp.

N. F. Reimers (1931-1993), doktor nauk biologicznych, wybitny rosyjski naukowiec, wniósł znaczący wkład w badania relacji człowieka z przyrodą, społeczno-ekonomicznych aspektów ekologii i przyrody. Autor książek: ABC Natury. Mikroencyklopedia Biosfery (M.: Znanie, 1980); Zarządzanie przyrodą: Słownik-podręcznik (Moskwa: Mysl, 1990); Teorie, prawa, reguły, zasady i hipotezy ekologii (M.: Młoda Rosja, 1994) itp.

N. N. Moiseev (1917-2000), doktor nauk fizycznych i matematycznych, akademik, lepiej znany jako naukowiec światowej sławy. Główne kierunki jego działalności naukowej w zakresie ekologii i zarządzania środowiskowego: metody optymalizacji zarządzania środowiskowego; modele matematyczne dynamiki biosfery; metodologiczne zagadnienia relacji biosfery i społeczeństwa; modele stabilności biosfery pod wpływem antropogenicznym.

Analizując historię ekologii jako nauki, nie można nie zauważyć, że rozwój ekologii był opóźniony o co najmniej pięć do dziesięciu lat w porównaniu z takimi dyscyplinami jak embriologia i genetyka. Wymieńmy kilka przyczyn opóźnień środowiskowych.

Niedocenianie potrzeby odkrywania praw obowiązujących wszystkie istoty żyjące, tj. ekologia jest tu w wielu przypadkach na etapie analitycznym. Badanie związków organizmów ze sobą i ze środowiskiem nie może odbywać się bez uwzględnienia ogromnej różnorodności świata zwierząt i roślin, a jeśli istnieją ogólne prawa, to w niektórych przypadkach nie zostały jeszcze odkryte.

Stopień rozwoju wiedzy naukowej, który zmusił naukowców do badania izolowanych zjawisk naturalnych tak, jakby były one niezależne i niepowiązane ze sobą. Francuski naukowiec O. Comte w swoich pracach realizował ideę ścisłych barier między naukami. Dla niektórych naukowców to podejście stało się znajome. Zmuszał ich do rozpatrywania przedmiotów i zjawisk poza istniejącymi między nimi relacjami, podczas gdy interakcja jest pierwszą cechą przy rozpatrywaniu faktów naukowych w całości. Te sztuczne bariery zawaliły się w XX wieku. wraz z pojawieniem się nowych gałęzi wiedzy, powstałych na zasadzie połączenia poszczególnych nauk - fizyki i chemii, chemii i biologii.

Narodziny i rozwój ekologii – nauki, która swoje narodziny zawdzięcza różnym dyscyplinom i posiadającej własne metody – datuje się na ten sam okres. Obecnie w ekologii widać coraz większą tendencję do przekształcania jej w naukę, w której prace prowadzone są przez grupy naukowców obejmujące wszystkie aspekty badanej tematyki.

Brak realnych perspektyw rozwoju do lat 30-tych. XX wiek Wydawało się, że nauka ta, w przeciwieństwie na przykład do medycyny, której sukces ułatwiły badania laboratoryjne, ograniczała się do badań teoretycznych. W XIX – początkach XX w., a czasami i obecnie, bezpośrednie przeniesienie do natury metod opracowanych w warunkach laboratoryjnych często prowadziło do nieprzewidzianych, katastrofalnych konsekwencji. Ta błędna praktyka stopniowo wymuszała zwrócenie uwagi na ekologię i doprowadziła do tego, że ludzie w swojej działalności zaczęli uwzględniać przepisy ochrony środowiska.

Pod koniec XX wieku. nauka jest „zazieleniana”. Wynika to ze świadomości ogromnej roli wiedzy o środowisku, przy zrozumieniu, że działalność człowieka często nie tylko szkodzi środowisku, ale także wywiera na nie negatywny wpływ, zmieniając warunki życia ludzi, zagrażając samemu istnieniu ludzkości.

Poprzedni

Zadania i ćwiczenia do zajęć szkolnych z ekologii ogólnej

(Wydrukowano ze skrótami)

Część 1. EKOLOGIA OGÓLNA

Wstęp. Ekologia jako nauka

1. Ekologia to:

a) nauka o relacjach człowieka ze środowiskiem;
b) nauka o związku organizmów żywych ze środowiskiem;
c) przyroda;
d) ochrona i racjonalne wykorzystanie zasobów naturalnych.

(Odpowiedź: B . )

a) C. Darwina;
b) A. Tansley;
c) E. Haeckel;
d) K. Linneusz.

(Odpowiedź: V . )

3. Na podstawie definicji ekologii określ, które stwierdzenia są poprawne:

a) „Nasz obszar ma złe środowisko”;
b) „Ekologia u nas jest zepsuta”;
c) „Należy chronić środowisko”;
d) „Ekologia podstawą zarządzania środowiskowego”;
e) „Ekologia – zdrowie człowieka”;
f) „Nasze środowisko uległo pogorszeniu”;
g) „Ekologia jest nauką”.

(Odpowiedź: g i f . )

Rozdział 1. Organizm i środowisko.
Potencjalne możliwości reprodukcyjne organizmów

1. Ułóż wymienione gatunki drzew w kolejności rosnącej liczby nasion, które wytwarzają w ciągu roku: dąb szypułkowy, brzoza brodawkowata, palma kokosowa. Jak zmienia się wielkość nasion (owoców) w rzędzie drzew, które ustawiłeś?
(Odpowiedź: palma kokosowa --> dąb szypułkowy --> brzoza srebrzysta. Im większe nasiona, tym mniej drzewo produkuje w jednostce czasu.)

2. Ułóż wymienione gatunki zwierząt według rosnącej płodności: szympans, świnia, szczupak zwyczajny, żaba jeziorna. Wyjaśnij, dlaczego samice niektórych gatunków przynoszą jednorazowo 1–2 młode, a inne kilkaset tysięcy.
(Odpowiedź: szympans --> świnia --> żaba jeziorna --> szczupak zwyczajny. Gatunki, w których samice rodzą stosunkowo mniej potomstwa na raz, wykazują większą opiekę rodzicielską i niższą śmiertelność potomstwa.)

4*. Bakterie mogą rozmnażać się bardzo szybko. Co pół godziny powstają dwie komórki w wyniku podziału z jednej komórki. Jeśli jedną bakterię umieści się w idealnych warunkach z dużą ilością pożywienia, to dziennie jej potomstwo powinno wynosić 248 = 281474976710 700 komórek. Taka ilość bakterii wypełni szklankę o pojemności 0,25 litra. Po jakim czasie bakterie zajmą objętość 0,5 litra?

a) jeden dzień;
b) dwa dni;
c) jedna godzina;
d) pół godziny.

(Odpowiedź: G . )

5*. Narysuj wykres wzrostu liczby myszy domowych w ciągu 8 miesięcy w jednej oborze. Początkowa liczba wynosiła dwa osobniki (mężczyzna i kobieta). Wiadomo, że w sprzyjających warunkach para myszy rodzi 6 myszy co 2 miesiące. Dwa miesiące po urodzeniu szczenięta osiągają dojrzałość płciową i zaczynają się rozmnażać. Stosunek samców i samic u potomstwa wynosi 1:1.
(Odpowiedź: jeśli na osi X nakreślimy czas w miesiącach, a na osi Y liczbę osobników, wówczas współrzędne będą wynosić (x, y) itd. kolejnymi punktami na wykresie będą: (0, 2), (1, 8), (2, 14), (3, 38), (4, 80).)

6*. Przeczytaj poniższe opisy zwyczajów lęgowych niektórych gatunków ryb mniej więcej tej samej wielkości. Na podstawie tych danych wyciągnij wnioski na temat płodności każdego gatunku i porównaj nazwy gatunków z liczbą jaj składanych przez ryby: 10 000 000, 500 000, 3 000, 300, 20, 10. Dlaczego następuje spadek płodności u serię gatunków ryb, które ustawiłeś?

Dalekowschodni łosoś kumpel składa stosunkowo duże jaja w specjalnie wykopanym dole na dnie rzeki i przykrywa go kamykami. Zapłodnienie u tych ryb ma charakter zewnętrzny.
Dorsz składa małe jaja unoszące się w słupie wody. Ten rodzaj kawioru nazywa się pelagicznym. Nawożenie dorsza ma charakter zewnętrzny.
Tilapia afrykańska (z perciformes) zbierają złożone i zapłodnione jaja do jamy ustnej, w której je wysiadują aż do wyklucia się młodych. Ryby w tym czasie nie żerują. Nawożenie w tilapii jest zewnętrzne.
W małym rekiny kocie Zapłodnienie jest wewnętrzne, składają duże jaja, pokryte rogową torebką i bogate w żółtko. Rekiny maskują je w ustronnych miejscach i chronią przez pewien czas.
U Katranow , Lub kolczaste rekinyżyjące w Morzu Czarnym również ulegają zapłodnieniu wewnętrznemu, ale ich zarodki rozwijają się nie w wodzie, ale w drogach rozrodczych samic. Rozwój następuje dzięki rezerwom żywieniowym jaja. Katrans rodzą dorosłe młode, zdolne do samodzielnego życia.
Szczupak zwyczajny składa małe jaja na roślinach wodnych. Nawożenie szczupaków ma charakter zewnętrzny.

(Odpowiedź: 10 000 000 – dorsz, 500 000 – szczupak, 3 000 – łosoś kumpel, 300 – tilapia, 20 – rekin koci, 10 – katran. Płodność gatunku zależy od współczynnika śmiertelności osobników tworzących ten gatunek. Im wyższa śmiertelność, tym z reguły wyższa dzietność. U gatunków, które niewiele dbają o przetrwanie swoich potomków, śmiertelność jest dość wysoka. W ramach rekompensaty wzrasta płodność. Wzrost stopnia opieki nad potomstwem prowadzi do względnego spadku płodności gatunku.)

7*. Dlaczego człowiek hoduje z ptaków przede wszystkim przedstawicieli rzędu Galliformes i Anseriformes? Wiadomo, że pod względem jakości mięsa, tempa wzrostu, wielkości i stopnia przystosowania do człowieka nie ustępują one dropiom, dropiom, brodzącym czy gołębiom.
(Odpowiedź: Przedstawiciele Galliformes i w mniejszym stopniu Anseriformes charakteryzują się bardzo wysoką płodnością. Średnio lęg kurcząt zawiera 10–12, a u niektórych gatunków (przepiórki) do 20 jaj. Lęg różnych gatunków Anseriformes zawiera średnio 6–8 jaj. Jednocześnie gołębie i dropie mają w lęgu nie więcej niż 2 jaja, a brodzące nie więcej niż 4 jaja.)

8*. Jeśli jakikolwiek gatunek jest zdolny do nieograniczonego wzrostu liczebnego, dlaczego istnieją organizmy rzadkie i zagrożone?

(Odpowiedź: Winne są za to czynniki ograniczające. Ich działanie zastępuje zdolność gatunku do przywracania i zwiększania liczebności. Człowiek poprzez swoją działalność sprzyja wzmocnieniu różnych czynników ograniczających, które redukują liczbę gatunków.)

Ogólne prawa zależności organizmów od czynników środowiskowych

2. Wybierz poprawną definicję prawa czynników ograniczających:

a) dla organizmu najważniejsza jest optymalna wartość współczynnika;
b) ze wszystkich czynników działających na organizm najważniejszy jest ten, którego wartość najbardziej odbiega od optymalnej;
c) ze wszystkich czynników działających na organizm najważniejszy jest ten, którego wartość najmniej odbiega od optymalnej.

(Odpowiedź: B . )

3. Wybierz czynnik, który można uznać za ograniczający w proponowanych warunkach.

1. Dla roślin w oceanie na głębokości 6000 m: woda, temperatura, dwutlenek węgla, zasolenie wody, światło.
2. Dla roślin pustynnych latem: temperatura, światło, woda.
3. Dla szpaka zimą w lesie pod Moskwą: temperatura, pożywienie, tlen, wilgotność powietrza, światło.
4. Dla szczupaka rzecznego w Morzu Czarnym: temperatura, światło, pokarm, zasolenie wody, tlen.
5. Dla dzików zimą w północnej tajdze: temperatura; światło; tlen; wilgotność powietrza; głębokość śniegu.

(Odpowiedź: 1 – światło; 2 – woda; 3 – jedzenie; 4 – zasolenie wody; 5 – głębokość pokrywy śnieżnej.)

4. Spośród wymienionych substancji najprawdopodobniej ograniczy to wzrost pszenicy na polu:

a) dwutlenek węgla;
b) tlen;
c) hel;
d) jony potasu;
e) gazowy azot.

(Odpowiedź: G . )

5*. Czy jeden czynnik może całkowicie zrekompensować wpływ innego czynnika?

(Odpowiedź: całkowicie nigdy, może częściowo.)

Główne sposoby adaptacji organizmów do środowiska

1. Trzy główne sposoby adaptacji organizmów do niesprzyjających warunków środowiskowych: uległość, opór i unikanie tych warunków. Którą metodę można sklasyfikować jako:

a) jesienne migracje ptaków z północnych obszarów lęgowych na południowe zimowiska;
b) hibernacja niedźwiedzi brunatnych;
c) aktywne życie sów polarnych zimą w temperaturze minus 40 oC;
d) przejście bakterii w stan zarodników, gdy temperatura spada;
e) ogrzewanie ciała wielbłąda w ciągu dnia od 37°C do 41°C i schładzanie go do 35°C rano;
f) osoba przebywa w łaźni, w której panuje temperatura 100°C, a jej temperatura wewnętrzna pozostaje taka sama – 36,6°C;
g) kaktusy przeżywające na pustyni temperaturę 80°C;
h) czy cietrzew przetrwa silne mrozy w gęstym śniegu?

(Odpowiedź: unikanie – a, h; poddanie się – b, d, d; opór - c, e, g.)

2. Czym różnią się organizmy ciepłokrwiste (homeotermiczne) od organizmów zimnokrwistych (poikilotermicznych)?
(Odpowiedź: Organizmy stałocieplne różnią się od organizmów zmiennocieplnych tym, że mają wysoką (zwykle powyżej 34 ° C) i stałą (zwykle wahającą się w granicach jednego lub dwóch stopni) temperaturę ciała.)

3. Spośród wymienionych organizmów homeotermiczne obejmują:

a) okoń rzeczny;
b) żaba jeziorna;
c) delfin pospolity;
d) hydra słodkowodna;
e) Sosna zwyczajna;
f) jaskółka miejska;
g) pantofel orzęskowy;
h) koniczyna czerwona;
i) pszczoła miodna;
j) borowik.

(Odpowiedź: c, tj . )

4. Jaka jest przewaga homeotermii nad poikilotermią?
(Odpowiedź: stała temperatura wewnętrzna ciała pozwala zwierzętom nie zależeć od temperatury otoczenia; stwarza warunki do zachodzenia wszelkich reakcji biochemicznych w komórkach; pozwala na zachodzenie reakcji biochemicznych z dużą szybkością, co zwiększa aktywność organizmów.)

5. Jakie są wady homeotermii w porównaniu z poikilotermią?
(Odpowiedź: Zwierzęta homeotermiczne mają większe zapotrzebowanie na żywność i wodę w porównaniu ze zwierzętami poikilotermicznymi.)

6. Temperatura ciała lisa polarnego pozostaje stała (38,6°C), gdy temperatura otoczenia waha się w zakresie od –80°C do +50°C. Wymień urządzenia, które pomagają lisowi polarnemu utrzymać stałą temperaturę ciała.
(Odpowiedź: sierść, tłuszcz podskórny, parowanie wody z powierzchni języka (w celu ochłodzenia ciała), rozszerzanie i kurczenie się świateł naczyń skórnych – termoregulacja fizyczna. Zachowaniem, które pomaga zmienić warunki temperaturowe otoczenia, jest termoregulacja behawioralna. Rozwinięta regulacja komórkowych reakcji chemicznych wytwarzających ciepło, które zachodzi na polecenie specjalnego ośrodka termicznego w międzymózgowiu - termoregulacja chemiczna.)

7. Czy bakterie, które stale żyją w gorących źródłach gejzerów w temperaturze 70°C i nie są w stanie przetrwać, jeśli temperatura ich komórek zmieni się zaledwie o kilka stopni, można nazwać organizmami ciepłokrwistymi?
(Odpowiedź: jest to niemożliwe, gdyż zwierzęta stałocieplne utrzymują stale wysoką temperaturę wewnętrzną dzięki ciepłu wewnętrznemu wytwarzanemu przez samo ciało. Bakterie żyjące w gorących źródłach wykorzystują ciepło zewnętrzne, ale ponieważ ich temperatura jest zawsze wysoka i stała, nazywane są fałszywymi miotermami.)

8. Krzyżodzioby budują gniazda i wykluwają pisklęta zimą (luty). Dzieje się tak, ponieważ:

a) krzyżodzioby mają specjalne adaptacje, które pomagają im wytrzymać niskie temperatury;
b) w tym czasie jest dużo jedzenia, które jedzą dorosłe ptaki i pisklęta;
c) muszą mieć czas na wyklucie piskląt przed przybyciem swoich głównych konkurentów - ptaków z regionów południowych.
(Odpowiedź: B. Głównym pożywieniem krzyżodzioby są nasiona iglaste. Dojrzewają późną zimą - wczesną wiosną.)

9*. Jakie ptaki kilkadziesiąt lat temu ze środkowych i północnych szerokości geograficznych poleciały jesienią na południe, a teraz żyją przez cały rok w dużych miastach. Wyjaśnij, dlaczego tak się dzieje.
(Odpowiedź: gawrony, kaczki krzyżówki. Wynika to z faktu, że zimą wzrosła ilość dostępnej żywności: wzrosła liczba wysypisk śmieci i składowisk, pojawiły się niezamarzające zbiorniki.)

10*. Dlaczego ciemne gady można spotkać częściej w zimnych częściach ich zasięgu niż w ciepłych? Na przykład żmije żyjące za kołem podbiegunowym są przeważnie melanistyczne (czarne), podczas gdy na południu są jasne.
(Odpowiedź: Czarny pochłania ciepło w większym stopniu niż jakikolwiek inny kolor. Ciemne gady nagrzewają się szybciej.)

11. Podczas letnich trzasków jerzyki porzucają gniazda i przemieszczają się na południe, czasem nawet setki kilometrów. Pisklęta popadają w odrętwienie i mogą pozostać w tym stanie bez jedzenia przez kilka dni. Kiedy robi się cieplej, rodzice wracają. Wyjaśnij, co jest przyczyną migracji.
(Odpowiedź: Kiedy robi się chłodniej, liczba owadów latających, którymi żywią się jerzyki, gwałtownie maleje. Odrętwienie szybkich piskląt jest przystosowaniem do życia w krajach północnych, gdzie latem dość często obserwuje się trzaski zimne.)

12*. Dlaczego ptaki i ssaki łatwiej tolerują niskie temperatury zewnętrzne niż wysokie?
(Odpowiedź: Istnieje wiele sposobów na ograniczenie strat ciepła, jednak zwiększenie wymiany ciepła jest znacznie trudniejsze. Głównym sposobem na to jest odparowanie wody z organizmu. Jednak w miejscach, gdzie często obserwuje się wysokie (powyżej 35°C) temperatury powietrza, zwykle występuje deficyt wilgoci.)

13*. Wyjaśnij, dlaczego rośliny o przeważnie zielonej barwie żyją w pobliżu powierzchni zbiorników, a czerwone w głębinach morskich.
(Odpowiedź: Tylko promienie krótkofalowe: niebieski i fioletowy przenikają na głębokość kilkudziesięciu i setek metrów. Aby je wchłonąć (z późniejszym przekazaniem energii cząsteczkom chlorofilu), glony posiadają znaczną ilość czerwonych i żółtych pigmentów. Maskują zielony kolor chlorofilu i sprawiają, że rośliny wydają się czerwone.)

Podstawowe środowiska życia

1. W środowisku żyją najszybciej poruszające się zwierzęta:

a) ziemia-powietrze;
b) pod ziemią (gleba);
c) woda;
d) w organizmach żywych.

2. Wymień największe zwierzę, jakie kiedykolwiek istniało (i obecnie istnieje) na Ziemi. W jakim środowisku żyje? Dlaczego tak duże zwierzęta nie mogą powstać i istnieć w innych siedliskach?
(Odpowiedź: Płetwal błękitny. W środowisku wodnym siła wyporu (Archimedesa) może znacznie zrekompensować siłę grawitacji.)

3. Wyjaśnij, dlaczego w starożytności wojownicy decydowali o zbliżaniu się kawalerii wroga, przykładając uszy do ziemi.
(Odpowiedź: Przewodność dźwięku w gęstym ośrodku (gleba, ziemia) jest wyższa niż w powietrzu.)

4. Ichtiolodzy stoją przed poważnymi wyzwaniami związanymi z konserwacją ryb głębinowych na potrzeby muzeów. Uniesione na pokładzie statku dosłownie eksplodują. Wyjaśnij, dlaczego tak się dzieje.
(Odpowiedź: Na dużych głębokościach oceanicznych powstaje kolosalne ciśnienie. Aby uniknąć zmiażdżenia, organizmy żyjące w takich warunkach muszą mieć w organizmie takie samo ciśnienie. Gdy szybko wypłyną na powierzchnię oceanu, zostają „zmiażdżone od środka” . )

5. Wyjaśnij, dlaczego ryby głębinowe mają zmniejszone lub przerośnięte (powiększone) oczy.
(Odpowiedź: Bardzo mało światła przenika na duże głębokości. W tych warunkach analizator wzrokowy musi być albo bardzo czuły, albo staje się zbędny – wówczas wzrok kompensują inne zmysły: węch, dotyk itp.)

6. Czy jeśli zmieszasz wodę, piasek, nawozy nieorganiczne i organiczne, mieszanina będzie ziemią?
(Odpowiedź: nie poniewaź gleba musi mieć określoną strukturę i musi zawierać żywe istoty.)

7. Uzupełnij luki, wybierając jedno słowo z pary w nawiasach.

(Odpowiedź: nie zagrażający, słaby, agresywny, mam, nie mam, nie mam, nie mam, duży.)

8*. W jakich siedliskach zwierzęta mają najprostszą budowę narządu słuchu (konieczne jest porównanie blisko spokrewnionych grup zwierząt)? Dlaczego? Czy to dowodzi, że zwierzęta mają trudności ze słyszeniem w takich środowiskach?
(Odpowiedź: w glebie i wodzie. Wynika to z faktu, że przewodnictwo dźwięku w tych gęstych ośrodkach jest najlepsze. Prosta organizacja narządów słuchu tych zwierząt nie świadczy o tym, że mają one słaby słuch. Lepsza propagacja fali dźwiękowej w gęstym środowisku może zrekompensować słabą organizację narządów słuchu.)

9. Wyjaśnij, dlaczego ssaki żyjące stale w wodzie (wieloryby, delfiny) mają znacznie silniejszą izolację termiczną (tłuszcz podskórny) niż zwierzęta lądowe żyjące w trudnych i zimnych warunkach. Dla porównania temperatura słonej wody nie spada poniżej -1,3°C, a na powierzchni lądu może spaść do -70°C.)
(Odpowiedź: Woda ma znacznie wyższą przewodność cieplną i pojemność cieplną niż powietrze. Ciepły przedmiot w wodzie ostygnie (odda ciepło) znacznie szybciej niż w powietrzu.)

10*. Wiosną wiele osób pali zeszłoroczną, uschniętą trawę, twierdząc, że świeża trawa będzie lepiej rosła. Ekolodzy natomiast twierdzą, że nie da się tego zrobić. Dlaczego?
(Odpowiedź: Opinia, że ​​nowa trawa lepiej rośnie po opadnięciu, wynika z faktu, że młode siewki na czarnym tle popiołów wydają się bardziej przyjazne i zielone niż wśród zwiędłych traw. Jest to jednak nic innego jak iluzja. Rzeczywiście, jesienią wiele pędów młodych roślin ulega zwęgleniu, a ich wzrost spowalnia. Ogień zabija miliony owadów i innych bezkręgowców żyjących w ściółce i warstwie zielnej oraz niszczy lęgi ptaków gniazdujących na ziemi. Zwykle materia organiczna tworząca uschniętą trawę rozkłada się i stopniowo przedostaje się do gleby. Podczas pożaru spalają się i zamieniają w gazy przedostające się do atmosfery. Wszystko to zakłóca cykl pierwiastków w danym ekosystemie, jego naturalną równowagę. Poza tym wypalanie zeszłorocznej trawy regularnie prowadzi do pożarów: płoną lasy, drewniane budynki, słupy linii energetycznych i komunikacyjnych.)

Ciąg dalszy nastąpi

*Zadania o zwiększonej złożoności, natury poznawczej i problematycznej.