Підручник з Біології і екології (рівень стандарту). 11 клас. Задорожний - Нова програма

Екологія

§ 24. Завдання та методи екології

Які методи досліджень використовує біологія? Які закони існують у біології? Як людина може впливати на стан навколишнього середовища? Як людина взаємодіє з іншими живими організмами? Чому суспільство зараз активно обговорює питання охорони природи?

Місце екології в системі наук

Екологія є наукою, яка вивчає взаємодію живих організмів між собою та навколишнім середовищем. Вона тісно співпрацює з такими науками, як біологія, хімія, фізика, математика, географія тощо, і об'єднує різні галузі та підрозділи природничих, гуманітарних і технічних наук. Саме тому її можна віднести до комплексної науки, що розвивається на основі всіх трьох напрямків і використовує їхні теоретичні та практичні напрацювання.

На сьогодні екологія набуває гуманітарно-технологічних рис у процесі еволюційного розвитку і стає міждисциплінарною наукою.

Використання екологічних знань стає нагальною потребою в процесах розробки нових транспортних технологій, технологій видобутку корисних копалин, побудови і забезпечення діяльності великих міст (особливо мегаполісів). Суттєво зростає роль екологічних знань у галузі виробництва продуктів харчування, бо традиційні підходи вже не здатні забезпечити людство продовольством, а їх подальше поширення загрожує існуванню більшості сучасних екосистем.

Основні завдання екології:

• дослідження впливу середовища існування на особливості будови і життєдіяльності організмів;

• дослідження впливу людини на природні системи;

• встановлення механізмів адаптації до життя організмів в умовах певного середовища;

• прогнозування й оцінювання можливих наслідків для природного середовища від діяльності людини;

• відновлення порушених природних систем та збереження еталонних ділянок біосфери;

• формування екологічного мислення та розвиток екологічної культури в населення.

Розділи екології

Як і будь-яка сучасна наука, екологія поділяється на окремі підрозділи. Основними напрямами сучасної екології є загальна, спеціальна і прикладна, що мають свої окремі галузі.

Загальна екологія вивчає загальні проблеми екосистем різного рівня. Її основними галузями є:

— аутекологія (екологія особин);

— демекологія (екологія популяцій);

— синекологія (екологія угруповань);

— екосистемологія (екологія екосистем);

— глобальна екологія та ноосферологія (екологія біосфери та ноосфери).

Спеціальна екологія вивчає екологію окремих систематичних (тварин, рослин, грибів тощо) чи екологічних (паразити, гідробіонти тощо) груп організмів або конкретних типів екосистем (урбоекологія, наприклад, вивчає екологію міст).

Прикладна екологія вивчає дію окремих чинників на екосистеми, вона спрямована на розв'язання практичних питань. До цього напрямку відносять техноекологію, сільськогосподарську екологію, екологічну токсикологію тощо.

Методи екології

Екологія за час свого існування розробила багато методів, які дозволяють здійснювати дослідження та отримувати достовірні результати. Екологічні дослідження можуть здійснюватися як у польових умовах, так і в лабораторіях (мал. 24.1, с. 91).

Мал. 24.1. В екології широко використовуються як лабораторні, так і польові дослідження

Екологія використовує велику кількість методів досліджень, які дозволяють ефективно вирішувати її основні завдання:

• спостереження;

• експеримент;

• порівняння;

• статистика;

• моделювання;

• моніторинг;

• біоіндикація;

• мікроскопія;

• опис;

• рентгеноструктурний аналіз;

• ізоферментний аналіз;

• аналіз ДНК.

Класичними методами екології є спостереження, експеримент і порівняння. Для оцінювання достовірності отриманих даних широко використовують статистичні методи. Велике значення в сучасній екології має метод моделювання, який дозволяє прогнозувати майбутні зміни в екосистемах.

Надзвичайно ефективним методом досліджень виявився моніторинг — система регулярних періодичних спостережень за певними об'єктами. Дані, отримані в результаті моніторингових досліджень, є базою для інших екологічних методів дослідження.

Екологічний моніторинг може здійснюватися на різних рівнях:

• глобальний (у межах усієї планети);

• національний (у межах окремої держави);

• регіональний (у межах великого регіону однієї держави або кількох сусідніх держав);

• локальний (у межах невеликої території);

• точковий (біля окремих джерел забруднення або важливих об'єктів).

Ще одним методом екології є біоіндикація. Сутність цього методу полягає у визначенні стану навколишнього середовища та впливу на нього різних факторів за допомогою живих організмів. Біоіндикація є простим у застосуванні методом, бо заснована переважно на зовнішніх спостереженнях за окремими видами організмів (так звані індикаторні види або види-індикатори).

Перевагою цього методу є також те, що він інтегративний. Тобто вплив усіх факторів, які діють у певній системі, узагальнюється. Для біоіндикації характерна також висока чутливість. З її допомогою можна виявити навіть незначні впливи факторів на живі організми.

Екологічні закони

Багаторічна праця вчених-екологів дозволила їм виявити чимало закономірностей в екологічних процесах. Вони були сформульовані у вигляді окремих законів. Ці закони дозволяють аналізувати процеси в екосистемах та робити прогнози на майбутнє. Завдяки їм можна передбачити наслідки прийнятих рішень та здійснених заходів.

Найбільш відомими законами екології є такі.

Закон оптимуму — будь-який екологічний фактор має певні межі позитивного впливу на живі організми. Наприклад, для людини без одягу найбільш комфортна температура середовища становить 24-27 °С. А у випадку підвищення або зниження температури на 10 °С фактор температури досягне межі свого позитивного впливу.

Закон взаємокомпенсації екологічних факторів — відсутність або нестача деяких екологічних факторів може в певних межах компенсуватися іншими (аналогічними) факторами. Так, у випадку зниження температури середовища забезпечення нормальної життєдіяльності людини може здійснюватися за рахунок посиленого харчування. Тоді додаткова частина їжі буде витрачатися на підтримання температури тіла за рахунок біохімічних реакцій.

Закон мінімуму Лібіха — найбільш значущим для організму буде той фактор, який максимально відхиляється від свого оптимального значення для цього організму. Наприклад, в умовах крайньої Півночі виживання людських популяцій зумовлено, в першу чергу, температурою середовища. Більша частина ресурсів як окремих особин, так і всієї популяції в цілому витрачається саме на подолання наслідків низької температури повітря.

Отже, тепер ви знаєте

1. Що таке екологія? 2. З якими науками взаємодіє екологія? 3. На які галузі поділяють екологію? 4. Що стверджує закон оптимуму? 5*. Які фактори, згідно із законом Лібіха, будуть найбільш значущими для організмів, які живуть: а) в Азовському морі; б) у пустелі Сахара; в) у Гренландії.

Запитання та завдання

6. Для чого в екологічних дослідженнях можна використовувати лабораторні дослідження, а для чого — польові? Наведіть конкретні приклади і розкрийте своє бачення. 7. На своєму прикладі поясніть, як діє закон взаємокомпенсації екологічних факторів. 8*. Чому екологія в сучасному світі стала однією з провідних наук?