3.6. Екологія, основні поняття та визначення

З раціональним природокористуванням тісно пов’язана така наукова дисципліна як екологія.

Екологія – це наука про становище людини в біосфері, а детальніше – це наука про взаємодію живих істот між собою і з навколишньою неорганічною природою.Термін "екологія" був введений відомим німецьким науковцем Е. Геккелем у 1866 році.Екологія (від грецького оісоs - дім, logos - наука) - це складне співіснування рослинного і тваринного світів з неживою природою, взаємовідносин організму з живою і неживою природою, що його оточує.

Екологія є одночасно природничою і гуманітарною наукою. В розвитку екології розрізняють такі етапи: вивчення середовища проживання окремих видів і їх взаємовідносин; вивчення екологічної системи; вивчення взаємовідносин та взаємовпливу екологічних систем; вивчення біосфери та людини в біосфері.

У найзагальнішому виді предмет екології - це структури і процеси, стратегії виживання, властивості і сторони, включаючи соціальні зміни та конфлікти, котрі виникають у ході усе більш масштабної і глибокої «соціалізації і економізації природи». Проте головним об'єктом уваги екологічної діяльності стає структура і динаміка мікро-, макро- і мегасистем, тобто соціобіотехнічних систем, оскільки сьогодні вже не має природи поза суспільства, а є соціалізована діяльністю людей природа і деформовані середовищним впливом соціотехнічні системи та процеси.

Розвиток екології було прискорено тим, що економічне та технічне удосконалення знарядь праці і технологій увійшло у зіткнення із суспільним розвитком. Він став обмежуватися низкою екологічних явищ, і насамперед суперечністю між постійно зростаючим населенням і зменшенням продуктів харчування і усього необхідного для життя, постійним забрудненням та отруєнням життєвого простору людини. Цілком природно народжується думка, що окремі екологічні проблеми можна вирішити технічними засобами. І хоча це можливо (частково), проте екологічна криза не переборюється, протиріччя між екологією та економікою зростають, фіксується непереборна залежність людини і соціосистем від стану біосфери. Головна проблематика – глобальні зміни антропогенного походження.

Справжній розвиток екології почався з вивчання і опису природи. Це був період, коли француз Жан Анрі Фабер написав відому працю «Ентомологічні спогади» (1870-1879 р.р.) - Між тим справжній розвиток екології почався з вивчання середовища, у якому мешкають окремі види, з вивчання їх відносин, симбіозу, стосунків з іншими видами. Це перша фаза у розвитку екології. Дослідження в середині 20х –років ХХ років століття підходять до вивчення об'єднання видів- розвивається синекологія, тобто екологія об'єднання (спілки) вида. У процесі вивчення відкриваються закони динаміки популяцій, пов'язаних між собою груп видів. Але дослідження показали, що екології бракує основних одиниць вивчання. Тому з'явилось поняття екосистеми як одиниці екології.

Екосистема – це сукупність організмів, які мешкають разом та умов їх існування, закономірно взаємозв’язаних між собою, що утворюють систему взаємозумовлених біотичних, абіотичних явищ і процесів; під час взаємодії останніх відбувається абіотичний колообіг за участю продуценитів, консунентів, редуцентів.

Інакше кажучи екосистема – це єдиний природний комплекс, утворений живими організмами і їхнім життєвим середовищем, у якому всі компоненти зв'язані обміном речовин і енергії.

Термін «екосистема» запропонований А. Тенслі в 1935р. Його використовують для характеристики об'єктів різних розмірів і складності. Наприклад, можна говорити про екосистему лісу в цілому й про екосистему трухлого пня, про екосистему ставка чи озера і про екосистему їхньої донної частини.

Реальні екосистеми - це відкриті нерівноважні термодинамічні системи. Вони можуть існувати тільки за умови надходження з навколишнього середовища як енергії, так і більшої чи меншої кількості речовини. Екосистема характеризується насамперед видовим складом і чисельністю організмів у ній, тобто популяційними особливостями, трофічних груп, інтенсивністю процесів продукування і деструкції органічних речовин.

Будь-яка екосистема містить два компоненти: автотрофний і гетеротрофний. Автотрофні організми використовують сонячну /зелені рослини і фототрофні мікроорганізми, мікроскопічні водорості/ та хімічну /нітрофікуючі/ бактерії /сіркобактерії, зайзобактерії/ енергію для синтезу складних органічних речовин з неорганічних гетеротрофні організми /тварини, бактерії, гриби/ отримують потрібну енергію, використовуючи готові органічні речовини. Їх поділяють на самротрофи і паразити. Перші живляться рослинними і тваринними рештками, другі – живими організмами. Біотичні та абіотичні елементи екосистеми поєднані просторово і функціонально. Внаслідок їх взаємодій створюється стабільна система, де відбувається коло обіг речовин та обмін енергією між живими і неживими частинами екосистеми. Умовою існування екосистеми є наявність усіх ланок трофічного ланцюга /первинні продуценти органічної речовини, споживачі – консуненити різних рівнів, деструктори і джерела енергії/.

Популяцією називається сукупність особин одного виду, що має однаковий генофонд і живе на спільній території. Розміри популяції в різних тварин можуть дуже відрізнятися як кількістю особин, так і зайнятою площею - від 2-3 м² до розмірів великого географічного чи ландшафтного району. Звичайно популяція реагує на різні фактори антропогенного або іншого впливу як єдине ціле.

В екології широко використовується також поняття «біоценоз» (лат. bios - життя, cenos - спільний) - угруповання взаємозв'язаних організмів, які живуть спільно. Прикладом біоценозу може бути лишайник на стовбурі дерева.

Важливим поняттям є «біогеоценоз» - однорідна ділянка земної поверхні з певним складом живих і неживих компонентів, об'єднаних у єдину систему обміном речовин і енергії. Прикладом біогеоценозу є ялинник-зеленомошник, верхове болото, озеро. Біогеоценоз - це біоценоз на певній ділянці земної поверхні. Біогеоценоз - це елементарна одиниця біосфери. Біогеоценоз - це екосистема.

Усе живе й неживе, що оточує організми і з чим вони безпосередньо взаємодіють, називається життєвим середовищем.

У земних умовах є чотири типи життєвого середовища для живих організмів: водне, наземне (повітряне), ґрунтове, тіло іншого організму, яке використовується паразитами й напівпаразитами.

Елементи середовища, які впливають на організм називаються екологічними факторами. Виділяють три групи екологічних факторів:

1) абіотичні фактори (від грецького а - заперечний префікс, bioticos - життєвий, живий) - це сукупність неорганічних умов життєвого середовища. Серед абіотичних факторів розрізняють хімічні (склад атмосферного повітря, сольовий склад води, склад донних відкладів, ґрунту) і фізичні (температура, світло та інша променева енергія, вологість, атмосферний тиск, опади, сніговий покрив, переважні вітри, форма земної поверхні);

2) біотичні фактори - це форми взаємодії та взаємовідносин живих організмів.

Наприклад одні організми є для інших їжею, життєвим середовищем (як хазяїн для паразита), можуть сприяти розмноженню (як запильні комахи) тощо;

3) антропогенні фактори - форми діяльності людини, які впливають на життєдіяльність організмів або безпосередньо, наприклад через уживання в їжу, або опосередковано, через зміну життєвого середовища.

Різні екологічні фактори мають неоднакове значення для організмів різних видів, які живуть сумісно. Наприклад, товстий шар снігу сприятливий для дрібних гризунів, які живуть під його захистом, але несприятливий для копитних (лосів, оленів та ін.), бо утруднює добування корму.

По суті, екосистема розуміється як система, ясно позначена в обширі та у часі, вона охоплює не тільки організми, які живуть в ній, але і фізичні умови клімату та ґрунту, так само, як і усі взаємні дії між різними організмами і між організмами та фізичними умовами. Це був початок- перша фаза, у визначені екосистеми як основної одиниці вивчання у екології. Проте у другий фазі свого розвитку екологія усе більш зосереджується на вивченні екосистеми як функціонального об’єднання, що складається із взаємодії організмів і усіх елементів навколишнього середовища у будь-якій специфічній галузі. Це дозволяє повністю описати екосистему як живе об'єднання разом з оточуючим його неживим фізичним середовищем, котре має свою рівновагу і свою взаємозалежність, обумовлені зміною енергії та матерії.

В екосистему включені, окрім живих організмів і фізичних умов (клімат і грунт), і усі взаємні дії між різними організмами та між цими організмами і фізичними умовами.

У третій фазі свого розвитку екологія виявляється націленою на вивчання взаємовпливу екосистем. Починається вивчення відносин екосистем. Ці дослідження спрямовані на вивчання закритих зон, тобто зон, де стикаються різні екосистеми, котрі усі разом складають єдине ціле - біосферу.

Вивчення біосфери - це четверта фаза у розвитку екології. Біосфера зображає середовище мешкання усіх живих організмів і людини. Вона зображує єдність усіх екосистем на Землі, де усі екосистеми пов’язані (так, планету Земля можна сприймати як величезну екосистему). В біосфері відбувається кругообіг матерії через живлення, можна сказати, що в біосфері кожен кожного їсть, і кожен буває з’їден. По суті, біосфера являє собою відкриту систему живої природи, в якій міститься все, що існує і діє в окремих екосистемах. Але біосфера на Землі уявляє і єдину систему з єдиними законами.

У п'ятій фазі свого розвитку екологія вивчає становище людини в біосфері. Ця фаза уявляє деяким чином заокруглений еволюційний цикл, відтворюючи за науковим змістом стан людини з самого початку, тобто інтеграційну частину біосфери, яка еволюціонувала разом з усіма іншими компонентами. Своєю трудовою діяльністю людина змінює природу, мотивуючи це перетворенням тваринних товариств, чиїм членом вона є, і це перетворення найчастіше всього виникає незалежно від її волі. Швидкість змін під впливом людини у товариствах тварин зростає з розвитком цивілізації. Людина не тільки змінює природу, але коїть це з величезною швидкістю. Коли екологія вивчає становище людини у біосфері, вона повинна виходити з того факту, що попри те, що людина завжди відноситься до природи як до чогось зовнішнього, змінюючи та використовуючи її, вона залишається природною істотою. Тільки на основі умов які створює природа через те, що матерія має свої власні закономірності, самі люди можуть реалізуватися при врахуванні цих закономірностей. Тому екологія формулює основне питання так: чи шкодять зміни у результаті діяльності людей невідновлюваним природним ресурсам, чи мають перевагу негативні ефекти виробництва над позитивними?