Предметом изучения экологии являются биологические макросистемы (популяции, биоценозы, экосистемы), исследование их динамики во времени и пространстве.

Задачи экологии:

- исследование закономерностей взаимоотношений различных организмов (популяций, видов и др.) с факторами внешней среды и их влияния на среду обитания;

- изучение взаимоотношений популяций разных видов в сообществе;

- разработка научных основ рационального использования человеком природных ресурсов;

- прогноз изменений окружающей среды под влиянием деятельности человека;

- разработка и внедрение мероприятий по охране окружающей среды.

Все экологические факторы подразделяют на три группы: абиотические, биотические и антропогенные Абиотические – факторы неживой природы, которые могут быть: климатическими (температура, освещенность, влажность); орографическими (факторы рельефа местности); геологическими; эдафическими (почвенные). Биотические – факторы живой природы, или разнообразные типы взаимоотношений живых организмов между собой. Антропогенные – влияние человека на окружающую среду в результате хозяйственной деятельности.

Различают следующие разновидности взаимоотношений между живыми организмами.

Конкуренция – может возникать между особями одного вида за пищу, территорию, между половыми партнерами или особями разных видов, если они предъявляют сходные требования к условиям существования. Например, синицы и полевые воробьи конкурируют за места гнездования; копытные млекопитающие и растительноядные насекомые – за пищу.

Паразитизм (происходит от греч. parasitos – тунеядец) – форма межвидовых взаимоотношений, при которой один организм (паразит) использует другой в качестве источника питания и среды обитания, обычно принося при этом вред, но не вызывая немедленной гибели.

Хищничество – форма взаимоотношений, при которой особи одних видов преследуют, убивают и поедают особей других видов. Одной из форм хищничества является каннибализм – питание особями своего вида при ограниченности пищевых ресурсов и пространства.

Антибиоз – угнетение жизнедеятельности одного вида биологически активными веществами, выделяемыми организмами другого вида. Например, плесневые грибы выделяют антибиотики, угнетающие жизнедеятельность микроорганизмов.

Аменсализм – сожительство, безразличное для одного и отрицательное для другого (светолюбивые растения, растущие под елью).

Мутуализм – взаимодействия, приносящие выгоду обоим видам. Например, растения и насекомые-опылители; бактерии, вырабатывающие витамины группы В в кишечнике человека; рак-отшельник и одиночный полип актиния.

Комменсализм (нахлебничество) – односторонне выгодные взаимоотношения организмов, не причиняющие вреда другому (ротовая амеба питается слизью в ротовой полости человека, не причиняя ему ни вреда, ни пользы).

Синойкия (квартирантство) – взаимоотношения, когда особи одного вида используют других в качестве жилища, не причиняя при этом вреда. Рыбка горчак откладывает икру в мантийную полость моллюска.

Нейтрализм – независимое существование совместно обитающих видов. В лесу между белками и лосями существуют безразличные взаимоотношения.

73. Общие закономерности в действии экологических факторов на живые организмы.

Несмотря на разнообразие факторов, в их действии и ответных реакциях организма есть общие закономерности.

1)Закон оптимума: Каждый фактор имеет строго определенные пределы положительного воздействия на живой организм.

Благоприятная сила воздействия фактора называется зоной оптимума. Недостаточное или избыточное действие фактора отрицательно сказывается на жизнедеятельности организма. Чем сильнее отклоняется действие фактора, тем более выражено его угнетающее действие (зона пессимума). Максимально и минимально переносимые значения фактора – критические точки, за пределами которых существование организма становится невозможным. Пределы выносливости вида по отношению к какому-то фактору составляют его экологическую валентность.

Виды различаются между собой значениями экологической валентности и положением зоны оптимума. Примеры: У самки обыкновенного немалярийного комара температурный оптимум для откладки яиц составляет +20°. При +15° и +30° происходит подавление процесса откладки яиц, а при +10° и +35° полное прекращение. Для полярных рыб оптимум температуры 0°, а пределы выносливости от –2° до +2°. У сине-зеленых водорослей, обитающих в гейзерах, температурный оптимум +85°, а пределы выносливости от +84° до +86°.

Виды, имеющие широкую экологическую валентность, обозначают, добавляя приставку эври- к названию фактора (эвритермные). Виды с узкой экологической валентностью называют с приставкой стено- (стенотермные). Виды, имеющие широкую экологическую валентность по отношению ко многим факторам, называются эврибионтными, а узкую – стенобионтными.

2. Правило ограничивающего фактора. В природе на организмы одновременно влияет целый комплекс факторов среды в разных комбинациях и с разной силой. Среди них бывает трудно отделить самые важные от второстепенных, это зависит от силы воздействия каждого.

Ограничивающим называют фактор, интенсивность которого в качественном или количественном отношении в данный момент приближается или выходит за пределы критических значений.

Правило ограничивающего фактора: Наиболее значим тот фактор, который больше всего отклоняется от оптимальных для организма значений.

Специфических ограничивающих факторов в природе не существует, поэтому любой из факторов может стать ограничивающим. Их природа различна: абиотические, биотические и антропогенные.

Рассмотрим в качестве ограничивающего фактора температуру. Лимитирующим фактором распространения деревьев бука в Европе является низкая температура января, поэтому северные границы его ареала соответствуют январской изотерме –2^оС. Лось в Скандинавии встречается значительно севернее, чем в Сибири, где более низкие зимние температуры. Рифообразующие кораллы обитают только в тропиках при температуре воды не ниже 20°С.

Климатические и почвенные факторы определяют ареал распространения растений и их урожайность. Количество хищников и паразитов ограничивает численность жертв и хозяев. Ареал распространения африканской сонной болезни соответствует распространению ее переносчика – мухи це-це. По отношению к человеку в роли ограничивающего фактора может быть содержание витаминов (С, D), микроэлементов (йод) в продуктах питания.

3. Взаимодействие факторов: Зона оптимума зависит от комбинации факторов, действующих на организм.

Примеры: при оптимальной температуре животные легче переносят недостаток корма. Достаточное количество пищи позволяет животным легче переносить низкие температуру и влажность.

Человеку жару легче переносить при низкой, а не при высокой влажности. Снижение влажности может привести к увеличению экологической валентности вида по отношению к температуре. Человек способен в течение 45 минут без последствий для здоровья переносить температуру +126°С, но при очень низкой влажности. Низкая температура хуже переносится людьми в ветреную погоду. Сочетание приема алкоголя и низкой температуры воздуха приводит к быстрому переохлаждению организма, отморожению частей тела. Эта закономерность учитывается в медицине при назначении лекарственных препаратов; например, средства, снижающие повышенное артериальное давление, действуют сильнее, если снижено потребление соли.

4. Неоднозначность действия факторов на различные функции организма: Каждый экологический фактор оказывает неодинаковое влияние на разные функции организма.

При повышении температуры до 40° градусов у холоднокровных животных ящериц усиливается обмен веществ, но в то же время резко угнетается двигательная активность.