В интересах охраны природы возникла необходимость широкого развития экологического образования и воспитания, выработки у людей экологического мышления, формирования Основные понятия экологии
Экология - наука, изучающая условия существования живых организмов и взаимосвязи между организмами и средой, в которой они обитают. Термин введен в науку в 1866 году Э. Гэккелем.
Основным понятием и основной таксономической единицей в экологии является "экосистема". Термин введен в употребление А. Тенсли в 1935 году.
Под экосистемой понимается любая система, состоящая из живых существ и среды их обитания, объединенных в единое функциональное целое.Биогеоценоз введен в литературу академиком В.Н.Сукачевым в 1942 г. Экосистемы обычно включают два блока. Первый из них состоит из взаимосвязанных организмов разных видов и носит название биоценоз, термин введен немецким зоологом К.Мебиусом в 1877г., второй блок составляет среда обитания, которую называют "биотоп" или "экотоп". Особь - элементарная единица живого. Вид - таксономическая систематическая единица . Группа особей с общими морфофизиологическими, биохимическими и поведенческими признаками (морфолого-функциональный критерий), способная к взаимному скрещиванию, дающая в ряду поколений плодовитое потомство (генетический критерий), закономерно распространенная в пределах определенного ареала (географический критерий) и сходно изменяющаяся под влиянием факторов среды (эволюционный критерий). Популяция - это относительно обособленная часть вида (состоит из особей одного вида), занимающая определенное пространство и способная к саморегулированию и поддерживанию оптимальной численности особей. Сообщество - совокупность взаимосвязанных организмов разных видов. Кроме того, понятийный аппарат экологии составляют следующие основные термины: автотроф, ароморфоз, биосфера, генотип, гетеротроф , дивергенция, живое вещество, изменчивость, конвергенция, макроэволюция, микро эволюция, наследственность, среда (природная, жизненная, экологическая, среда обитания), фотосинтез, эволюция.
Это та часть природы, которая окружает живой организм и с которой он непосредственно взаимодействует. Составные части и свойства среды многообразны и изменчивы. Любое живое существо живет в сложном и меняющемся мире, постоянно приспосабливаясь к нему и регулируя свою жизнедеятельность в соответствии с его изменениями. На нашей планете живые организмы освоили четыре основные среды обитания, сильно различающиеся по специфике условий. Водная, наземно-воздушная, почва и живые организмы, как среда обитания. Приспособление организмов к среде носят название адаптаций. Способность к адаптациям - одно из основных свойств жизни вообще, так как обеспечивает самую возможность ее существования, возможность организмов выживать и размножаться. Адаптация проявляется на разных уровнях: от биохимии клеток поведения отдельных организмов до строения и функционирования сообществ и экологических систем. Адаптации возникают и изменяются в ходе эволюции видов. Отдельные свойства или элементы среды, воздействующие на организмы, называются экологическими факторами. Факторы среды многообразны. Они могут быть необходимые или, наоборот, вредны для живых существ, способствовать или препятствовать выживанию и размножению. Экологические факторы делятся на абиотические и биотические, антропогенные. Абиотические факторы - температура , свет, радиоактивное излучение, давление, влажность воздуха, солевой состав воды, ветер, течения, рельеф местности - это все свойство неживой природы, которые прямо или косвенно влияют на живые организмы. Биотические факторы - это формы воздействия живых существ друг на друга. Каждый организм постоянно испытывает на себе прямое или косвенное влияние других существ, вступает в связь с представителями своего вида и других видов - растениями, животными, микроорганизмами, зависит от них и сам оказывает на них воздействие. Окружающий органически мир - составная часть среды каждого живого существа. Взаимные связи организмов - основа существования биоценозов и популяций, рассмотрение их относится к области синэкологии. Антропогенные факторы - это формы деятельности человеческого общества, которые проводят к изменению природы как среды обитания других видов или непосредственно сказываются на их жизни. В ходе истории человечества развитие сначала охоты, а затем сельского хозяйство, промышленности, транспорта сильно изменило природу нашей планеты. Значение антропогенных воздействий на весь живой мир Земли продолжает стремительно возрастать. Один и тот же фактор среды имеет различное значение в жизни совместно обитающих организмов разных видов. Например , сильный ветер зимой неблагоприятен для крупных, обитающих открыто животных, но не действует на более мелких, которые укрываются в норах или под снегом. Солевой состав почвы важен для питания растений, но безразличен для большинства наземных животных и т. п. Некоторые свойства среды остаются относительно постоянными на протяжении длительных периодов времени в эволюции видов. Таковы сила тяготения, солнечная постоянная, солевой состав океана, свойства атмосферы. Большинство экологических факторов - температура, влажность, ветер, осадки, наличие укрытий , пищи, хищники, паразиты, конкуренты и т. д. - очень изменчиво в пространстве и времени. Степень изменчивости каждого из этих факторов зависит от особенностей среды обитания. Например, температура сильно варьирует на поверхности суши, но почти постоянна на дне океана или в глубине пещер. Паразиты млекопитающих живут в условиях избытка пищи, тогда как для свободноживущих хищников ее запасы все время меняются вслед за изменением численности жертв.
Изменение факторов среды во времени могут быть;
Экологические факторы среды оказывает на организмы различные воздействия, т. е. могут влиять как раздражители, вызывающие приспособительные изменения физиологических и биохимических функций; как ограничители, обусловливающие невозможность существования в данных условиях; как модификаторы, вызывающие анатомические и морфологические изменения организмов; как сигналы, свидетельствующие об изменениях других факторов среды. Несмотря на большое разнообразия экологических факторов, в характере их воздействия на организмы и в ответных реакциях живых существ можно выявить ряд общих закономерностей.
Каждый фактор имеет лишь определенные пределы положительного влияния на организмы. Результат действия переменного фактора зависит, прежде всего, от силы его проявления. Как недостаточное, так и избыточное действия фактора отрицательно сказывается на жизнедеятельности особей. Благоприятная сила воздействия называется зоной оптимума экологического фактора или просто оптимумом для организмов данного вида. Чем сильнее отклонения от оптимума, тем больше выражено угнетающее действие данного фактора на организмы (зона пессимума). Максимально и минимально переносимые значения фактора - это критические точки, за пределами которых существование уже невозможно, наступает смерть. Пределы выносливости между критическими точками называют экологической валентностью живых существ по отношению к конкретному фактору среды. Представители разных видов сильно отличаются друг от друга как по положению оптимума, так и по экологической валентности. Так, например песцы в тундре могут переносить колебание температуры воздуха в диапазоне около 80 С (от +30 до -55 С), тогда как тепло водные рачки Copilia miribilis выдерживают изменения температуры воды в интервале не более 6 С (от 23 до 29 С). Одна и та же сила проявления фактора может быть оптимальной для одного вида, пессимальной - для другого и выходить за пределы выносливости для третьего. Широкую экологическую валентность вида по отношению к абиотическим фактором среды обозначают добавлением к названию фактора приставки "эври". Эвритермные виды - выносящие значительные колебания температуры, эврибатные - широкий диапазон давления, эвригалинные -разную степень засоления среды. Неспособность переносить значительные колебания фактора, или узкая экологическая валентность, характеризуется приставкой "стено" - стенотермные, стенобатные, стеногалинные виды и т.д. В более широком смысле слова виды, для существования которых необходимы строго определенные экологические условия, называют стенобионтными, а те, которые способны приспосабливаться к разной экологической обстановке, - эврибионтными.
Каждый фактор неодинаково влияет на разные функции организма.Оптимум для одних процессов может являться пессимумом для других. Так, температура воздуха от 40 до 45 С. У холоднокровных животных сильно увеличивает скорость обменных процессов в организме, но тормозит двигательную активность, и животные впадают в тепловое оцепенение. Для многих рыб температура воды, оптимальная для созревания половых продуктов, неблагоприятна для икрометания, которое происходит при другом температурном интервале. Жизненный цикл, в котором в определенные периоды организм осуществляет преимущественно те или иные функции ( питание, рост, размножение, расселение и т. п. ), всегда согласован с сезонными изменениями комплекса факторов среды. Подвижные организмы могут также менять места обитания для успешного осуществления всех своих жизненных функций.
К каждому из факторов среды виды приспосабливаются относительно независимым путем. Степень выносливости к какому-нибудь фактору означает соответствующей экологической валентности вида по отношению к остальным фактором. Например, виды, переносящие широкие изменения температуры, совсем не обязательно должны также быть приспособленными к широким колебаниям влажности или солевого режима. Эвритермные виды могут быть стеногалинными, стенобатными или наоборот. Экологические валентности вида по отношению к разным фактором могут быть очень разнообразными. Это создает чрезвычайное многообразие адаптаций в природе. Набор экологических валентностей по отношению к разным факторам среды составляет экологический спектр вида.
Оптимальная зона и пределы выносливости организмов по отношению к какому-либо фактору среды могут смещаться в зависимости от того, с какой силой и в каком сочетании действуют одновременно другие факторы. Эта закономерность получила название взаимодействия факторов. Например, жару легче переносить в сухом, а не во влажном воздухе. Угроза замерзания значительно выше при морозе с сильным ветром, чем в безветренную погоду. Таким образом, один и тот же фактор в сочетании с другими оказывает неодинаковое экологическое воздействие. Наоборот, один и тот же экологический результат может быть получен разными путями. Например, увядание растений можно приостановить путем, как увеличения количество влаги в почве, так и снижения температуры воздуха, уменьшающего испарение. Создается эффект частичного взаимо замещения факторов. Вместе с тем взаимная компенсация действия факторов среды имеет определенные пределы, и полностью заменить один из них другим нельзя. Полное отсутствие воды или хотя бы одного из основных элементов минерального питания делает жизнь растения невозможной, несмотря на самые благоприятные сочетания других условий. Крайний дефицит тепла в полярных пустынях нельзя восполнить ни обилием влаги, ни круглосуточной освещенностью. Учитывая в сельскохозяйственной практике закономерности взаимодействия экологических факторов, можно умело поддерживать оптимальные условия жизнедеятельности культурных растений и домашних животных.
Факторы среды, наиболее удаляющиеся от оптимума, особенно затрудняют возможность существования вида в данных условиях. Если хотя бы один из экологических факторов приближается или выходит за пределы критических величин, то, несмотря на оптимальное сочетание остальных условий, особям грозит гибель. Такие сильно уклоняющиеся от оптимума факторы приобретают первостепенное значение в жизни вида или отдельных его представителей в каждый конкретный отрезок времени. Ограничивающие факторы среды определяют географически ареал вида. Природа этих факторов может быть различной. Так, продвижение вида на север может лимитироваться недостатком тепла, в аридные районы - недостатком влаги или слишком высокими температурами. Ограничивающим распространение фактором могут, служит и биотические отношения, например занятость территории, более сильным конкурентом или недостаток опылителей для растений. Так, опыление инжира всецело зависит от единственного вида насекомых - осы Blastophaga psenes . Родина этого дерева - Средиземноморье. Завезенный в Калифорнию, инжир не плодоносил до тех пор, пока туда не завезли ос-опылителей. Распространение бобовых в Арктике ограничивается распределением опыляющих их шмелей. НА острове Диксон, где нет шмелей, не встречаются бобовые, хотя по температурным экологической грамотности. Эти задачи вовлекают в сферу экологии биологов, экологов, химиков физиков, экономистов, психологов и учителей. Экологическая некомпетентность является одной из основных причин возникновения отрицательных явлений во взаимоотношениях человека и общества с природой, которые в последнее время резко обострились и угрожают глобальной экологической катастрофой, создают проблему выживания человечества. С целью предостеречь общество людей от экологической катастрофы необходима постоянная работа в формировании экологического мышления и экологического образования. В системе экологического образования имеет важное значение мотив охраны природы. В пропаганде вопросов охраны природы необходимо использовать такие мотивы как патриотические, эстетические, познавательные , гуманистические и др. Экологическое воспитание содействует выработке конкретного поведения человека развитию его экологической культуры, оптимизации взаимоотношений человека , общества и природы. Экологическое образование и воспитание являются важнейшей международной проблемой, государственной задачей и включает следующие основные этапы: начальное семейное воспитание, детские дошкольные учреждения, средняя школа, профессиональные училища, колледжи, техникумы, высшая школа, курсы института повышения квалификации и т.д. На всех этих уровнях развиваются государственные и негосударственные формы обучения. Каждый человек независимо от специальности должен быть в достаточной степени экологически образованным. Только тогда он может реально оценивать результаты своей практической деятельности в обществе, прямо или косвенно влияющей на окружающую среду. Предвидение результатов этого влияния одна из актуальнейших задач современности, и решаться она может только на основе глубокой экологической образованности всего человечества. Поэтому по мере развития научно-технического прогресса экологическое образование приобретает все большее значение. Человечеству необходимо научиться управлять техническими процессами в условиях индустриализации и урбанизации нашей планеты. Развивая экологическое мышление, необходимо постоянно иметь в виду, что деятельность человека сказывается решительно на всех сторонах жизни, что сегодня любой организм в большей и меньшей мере несет на себя печать этого воздействия. Экологическое образование должно стать беспрерывным и охватывать всю систему обучения в школе. В результате произойдет экологизация представлений о целом ряде явлений в области большинства учебных дисциплин. В процессе разрешения проблем экологического образования и воспитания у школьников должно формироваться ответственное отношение к окружающей среде. Это является важнейшей составной частью воспитания подрастающего поколения.