15) Загальна екологія і рівні організації життя

Щоб краще зрозуміти зміст загальної екології, слід розглянути концепцію рівнів організації життя (біологічний спектр). Усі рівні живої матерії можна уявити у вигляді ієрархічної схеми (по Ю. Одум, 1975):

1. Генний, або молекулярний рівень. Саме з нього починають виявлятися властивості живої речовини. Його системи являють собою активні великі молекули — ліпіди, білки, вуглеводні, нуклеїнові кислоти, в яких протікають процеси обміну речовин, пов'язані з фото- іхемосинтезом, формуються ДНК і РНК, що відповідають за спадковість. Предметом вивчення на цьому рівні є закони передачі спадковості, а вивчає їх наука генетика. Самі по собі, поза органами, поза організмом ці молекули функціонувати не можуть.

2. Клітинний рівень. Молекули об'єднуються в клітини, і тільки тоді в них формуються речовини, необхідні для життєдіяльності органів і організмів. Предметом вивчення на клітинному рівні служать закони перетворення речовини та енергії всередині клітин. Наука —цитологія. Не вказаний тканинний рівень — на цьому рівні однорідні, однакового походження клітини, взаємодіючи між собою, утворюють тканини, вивченням яких займається гістологія.

3. Органний — більш високий рівень організації живої речовини, ніж попередні три. Органи утворюються в результаті взаємодії кількох типів тканин. На цьому рівні вивчаються системи різних органів: соматичні і генеративні — у рослин, системи органів дихання, травлення, розмноження — у тварин. А вивчає ці системи біоморфологія і анатомія.

4. Організмовий — перший, найнижчий рівень з досліджуваних загальною екологією. В організмі взаємодія систем органів зводиться в єдину систему індивідуального організму. Він може існувати самостійно! Поза організмів життя не проявляється. На цьому рівні вивчаються життєві цикли окремих особин, закони утворення фенотипів і генотипів. Науки — фізіологія, анатомія, зоологія, еволюційне вчення і ін.

5. Популяційно-видовий — проміжний між організмовим і надорганізменними рівнями. Будь-який вид рослин, тварин пристосовується до зовнішнього середовища, не як сума окремих особин-організмів, а як єдине функціональне ціле — популяція. У популяції свої закони (внутрішньовидова конкуренція і агрегація), свої ієрархічні взаємини, своя структура. На даному рівні вивчаються закони збереження популяцією і її видом генотипових ознак. Науки — систематика, біологія та екологія рослин, тварин.

6. Екосистемний, биогеоценотичний — вивчаються надорганізменні системи, взаємовідносини популяцій, угруповань, організмів всередині екосистеми, тобто на конкретній ділянці з однорідними умовами середовища. Вивчення первинної продуктивності, кругообігу речовин (вуглецю, кисню, фосфору, води тощо) в межах біогеоценозу. Науки — фітоценологія, біогеоценологія, ЗАГАЛЬНА ЕКОЛОГІЯ.

7. Біосферний — найвищий, розглядається взаємини між собою макроекосистем, біогеоценозів (ліс — степ, ліс — болото, ліс — тундра тощо), вивчаються закони кругообігу речовин, енергії в глобальному аспекті. Наука — ЗАГАЛЬНА ЕКОЛОГІЯ.

Взаємодія живої речовини (матерії) з іншими речовинами (або енергією) на кожному рівні організації зумовлює формування й існування певних упорядкованих систем. Всі ці системи взаємозалежні одна від одної і між рівнями організації немає різких розривів. Неможливо навіть уявити існування генів поза клітинами, клітин поза органами, органів поза організмами і т. д.

Враховуючи тісний функціональний зв'язок між організмовим, популяційно-видовим та екосистемним рівнями і автономність існування їх систем, основним змістом загальної екології слід вважати дослідження взаємовідносин живих організмів (особин) між собою і з середовищем проживання на популяційно-биоценотичному рівні та рівні біологічних систем ще більш високого рангу (біогеоценозів і біосфери), а найменшою одиницею є організм, або особина.

В залежності від того, який рівень організації екосистем вивчається, екологія поділяється на галузі аутекологію і синекологію.

Аутекологія вивчає життєві цикли і ставлення до факторів середовища окремих особин або видів. Мета її полягає в тому, щоб виявити характер пристосування їх до життя в конкретному біоценозі, їх роль в екосистемі. Деякі вчені (Радкевич, 1998^[1]) вважають, що аутекологія вивчає взаємовідносини з зовнішнім середовищем тільки окремих особин, а взаємини ценопопуляцій з середовищем вивчає демекологія, взаємовідносини видів — ейдекологія.

Синекологія, вона ж біоценологія, вивчає всі комплекси видів (ценопопуляцій) в біоценозах, тобто екосистемах, вивчає закони їх спільного співіснування в біоценозі залежно від умов зовнішнього середовища. Вона базується на аут-, дем- та ейдоекологіі, але їй притаманний загальнобіологічний характер, оскільки її дослідження спрямовані на багатовидові взаємовпорядковані комплекси, що існують в строго визначеному фізико-хімічному середовищі.

Життєдіяльність екосистем надзвичайно складна. Жива і нежива речовина в екосистемах структуровані та охоплені незліченними перетвореннями або процесами, в ході яких автотрофними і хемотрофними організмами захоплюються із зовнішнього середовища атоми багатьох хімічних елементів (вуглець, водень, кисень, сірка, фосфор, калій, кальцій, магній, залізо, мідь і тощо) і енергія, які потім використовуються іншими організмами: консументами (споживачі рослинної маси) і грибами, а потім, у міру загибелі організмів-продуцентів, грибів і консументів, переходять до організмів-редуцентів, які розкладають мертву органічну речовину і повертають складові атоми цієї речовини в зовнішнє середовище. При цьому енергія хімічних зв'язків організмів-продуцентів і організмів-хемосинтетиків частково використовується консументами, грибами і редуцентами, а частково вивільняється в зовнішнє середовище у вигляді тепла, у вигляді окислів, що утворюються при виділенні рослинами в атмосферу кисню. Або консервуються у вигляді хімічних зв'язків складних органічних речовин, що накопичуються в грунті (гумус) і літосфері (торф, буре і кам'яне вугілля). Всі процеси йдуть безперервно, підкоряючись своїм законам. На природні процеси накладаються антропогенні. Останні, як правило, позначаються негативно на функціонуванні екосистем. Вивчити і зрозуміти ці закономірності і є головне завдання загальної екології.