Методы экологических исследований

Объектом исследования служат не единичные особи, а популяции и их сообщества, т.е. биологические макросистемы.

Многообразие связей формирующихся на уровне макросистем, обуславливают разнообразие методов экологических исследований.

Большое значение для экологии имеют полевые исследования, позволяющие установить результат влияния на организм или популяцию определенного комплекса факторов, влияющих на развитие вида в конкретных условиях. Для этих целей используют методы: физиологии, биохимии, анатомии, химии, физики и т.д.

Большое значение имеет мониторинг, позволяющий непрерывно следить за состоянием экологических объектов, давать прогноз и рекомендации по управлению состоянием окружающей среды. Выделяют локальный , региональный и глобальный мониторинг. Для оценки состояния окружающей среды используются методы физико-химического экспресс анализа, зондирование, телеметрии и компьютерной обработки полученных данных

Использование методов демографии , т.е. изучение динамики численности популяций получили широкое распространение при изучении состава популяций, прогнозирования гибели видов и повышения биопродуктивности экосистем.

Другим не менее важным является эксперимент, позволяющий проанализировать влияние на развитие организма отдельных факторов в искусственно созданных условиях и изучать экологические механизмы, обуславливающих его нормальную жизнедеятельность.

Экологическое исследование проводится на определенном количестве особей, выбор которых во многом случаен. Поэтому необходимо применять

методы математической статистики, чтобы по случайному набору различных вариантов определить достоверность тех или иных результатов (степень отклонения их от нормы, случайны отклонения или закономерны) и получить объективное представление о всей популяции.

На сегодняшний день большое применение получили методы теории информации кибернетики, использование теории вероятности, математической логики, дифференциальных и интегральных исчислений, теории чисел, матричной алгебры и др.

В современной экологии широкое распространение получило моделирование биологических явлений, т.е. воспроизведение в искусственных условиях различных процессов, свойственных живой природе. Примером биологических моделей может служить аппарат искусственного кровообращения, искусственная почка, искусственные легкие, протезы и т.д.

Основной задачей биологического моделирования является экспериментальная проверка гипотез относительно структуры и функции биологических систем. Сущность этого метода заключается в том, что вместе с оригиналом, т.е. с реальной системой изучается его искусственно созданное подобие – модель. Применяя этот метод и современные компьютерные программы стало возможно не только создавать различные экологические сценарии, но и давать и обосновывать экологические прогнозы.

Экосфера: составляющие экосферы и ее функции.

Среда и пределы жизни в экосфере.

Термин “биосфера” (от греч. bios -жизнь и sphaira- шар) впервые введено в биологию Ж.-Б. Ламарком в начале ХIХ столетия а Э. Зюсс в конце ХIХ века ввел в геологию термин “ экосфера” Под “ экосферой” он понимал область жизни в котором распространены живые существа.

Стройное , целостное учение о “экосфере” как “области жизни” принадлежит академику В.И. Вернадскому. Согласно его определению “Экосфера” - это одна из геологических оболочек земного шара, глобальная система Земли, в которой геохимические и энергетические превращения определяются суммарной активностью всех живых организмов- живого вещества.

В.И.Вернадский выделил в “экосфере” три главных компонента:

-живое вещество- вся совокупность живых организмов,

-минеральные вещества, биокосное вещество которое включается живым веществом в биогенный круговорот.

-продукты жизнедеятельности живого вещества, биогеное вещество которое может временно не участвовать в биогенном круговороте.

Живое вещество является очень активным в химическом и геологическом плане. При его участии образуются органические осадочные породы -биогенные вещества и биокосное вещество.

Различают пять основных функций живого вещества:

-энергетическая функция ( в основе этой функции лежит фотосинтез зеленых растений , в результате которого происходит аккумуляция солнечной энергии и дальнейшее ее перераспределение между компонентами биосферы)

-газовая функция ( обуславливает миграцию газов и формирование газового состава атмосферы)

-концентрационная функция ( заключается в избирательном накоплении биогенных элементов окружающей среды различными организмами)

-окислительно-восстановительная функция ( заключается в химическом превращении различных химических веществ).

- деструкционная функция (обуславливает разложение организмов после их смерти и минерализацию органического вещества, т.е. превращение живого вещества в косное).

Современная биосфера это сложная система, состоящая из многих компонентов, которая охватывает часть атмосферы, гидросферу и верхнюю часть литосферы.

Распространение жизни в биосфере, а также состав и свойства атмосферы, гидросферы и литосферы подробно освящены в учебнике И.А. Шилова “Экология” М.,1997г, стр12-31

Жизнь в литосфере концентрируется в поверхностном слое земли- почве. Вернадский В.И. характеризовал почву как биокосное тело , состоящее одновременно из живых веществ и неживых или косных. Почва это достаточно сложная структура , химические свойства которой зависят и от минерального состава и от органических веществ. Минеральные частицы занимают в зависимости от типа почв ( песчаные, глиняные и т.д.) 40-70%. Отдельные минеральные частицы могут склеиваться друг с другом и пространство между ними может заполняться воздухом или водой.

Структура почвы , ее механический состав ( галька, гравий, песок и т.д.),степень аэрации, влажность, влагоемкость, типы распределения корней древесных и травянистых растений - важные условия обитания в ней живых организмов.

Другим не менее важным компонентом почвы является органическое вещество, одна часть которого формируется в самой почве , а вторая часть попадает из наземных экосистем. В состав органического вещества входят белки, жиры, углеводы и другие биополимеры, образующиеся при разложении мертвых организмов.

Распространение жизни в литосфере : микроорганизмы встречаются до 15км в глубину , хотя большинство из них сосредоточено в почве. Беспозвоночные животные обитают в верхних слоях почвы. Норы и ходы грызунов , насекомых и червей проникают обычно на 5-7 метров в глубину.

Докучаев В.В. сформулировал закон зональности почв. В пределах почвенных зон формируются специфические группы растений, животных и микроорганизмов.