Предисловие

Экология – это наука о взаимоотношениях живых организмов между собой и со средой их обитания. При этом в экологии используются три подхода при изучении биологических объектов разной степени сложности – это отдельные организмы (аутэкология), целые популяции (демэкология) и взаимоотношения сообщества живых организмов с окружающей средой. Изучая непосредственно живые организмы, прослеживается связь с биологическим направлением.

Предлагаемый лекционный курс по дисциплине «Биологическая экология» представляет собой базовый объем теоретического материала для обучающихся специальности Экология. Здесь представлены 15 лекций, которые отражают все основные сосотавляющие этой науки: методы экологии, эволюционные процессы, функции и разнообразие форм биосферы, аут, дем и синэкологические направления, рациональное природопользование, охрану природы и биологического разнообразия.

Материалы представляют собой конспект лекций, в которых характеризуются и уточняются основные понятия и определения, содержательно рассматриваются биоразнообразие, охрана и разумная эксплуатация биологических природных ресурсов.

Курс лекций по биоэкологии читается на факультете «Нефть и газ» Каспийского государственного университета технологий и инжиниринга имени Ш.Есенова на основании оригинальной рабочей учебной программы (ранее типовой программы). В читаемом в университете лекционном курсе акцент сделан на проблемах сохранения биологического разнообразия, хотя затрагиваются и некоторые общие вопросы и другие области. С позиций экологии - главное, глубокое познание влияния отдельных форм эксплуатации природных ресурсов на живые организмы и их сообщества, на сохранность и биологическую продуктивность экологических систем, на круговороты вещества и энергии в биосфере и ее подразделениях. Очень важным аспектом является разработка принципов и методов снижения, предотвращение отрицательных антропогенных воздействий на живую природу, а также своевременные мониторинговые исследования для выявления деградации состояния природной среды.

После апробации дааного курса лекции авторы предполагают выпуск 2-го издания курса лекций с возможными дополнениями и изменениями, с учетом некоторых перемен законодательного, организационного, экономического характера.

Конспект лекционного курса имеет составительский характер, поскольку при его подготовке использовано большое количество литературных источников, ссылки на которые приведены в списке литературы.

Лекция № 1

Тема: Методы биологической экологии

Цель лекции: Изучить разделы и методическую основу курса

Ключевые слова: наука, разделы, уровни, методы, классификация, условия, признаки, исследования, условия и т.д.

Основные вопросы (положения) и краткое содержание

1. Определение биоэкологии, как науки

2. Методы экологии

3. Принципы классификации организмов

4. Признаки и условия жизни

1. Определение биоэкологии, как науки

Экология - одна из сравнительно молодых и бурно развивающихся биологических наук. Существует немало классификаций биологических наук, каждая из которых, хотя и не охватывает всех биологических дисциплин, дает возможность определить место экологии среди других дисциплин.

Общие биологические науки изучают весь органический мир в строго определенном направлении, какую-то одну сторону его жизненных явлений. Каждая из этих наук может, в свою очередь, подразделяться на части, например, систематика – на систематику растения, систематику животных, систематику злаков и т.д. Частные науки изучают конкретно объекты органического мира всесторонне. Например, микробиология изучает систематику, морфологию, физиологию, экологию, генетику микроорганизмов. Частные науки могут быть, в свою очередь, подразделены, например, зоология подразделяется на орнитологию, гельминтологию, энтомологию и т.д. В основе комплексных наук лежит изучение условий жизни организмов. В них доминирует экологический подход при изучении конкретных явлений. Так, гидробиология изучает систематику, морфологию (общие науки) животных, растений, микроорганизмов (частные науки), обитающих только в водной среде.

Таблица 1 - Классификация биологических наук (по Б.Г. Иогансену, 1959)

Общие науки	Частные науки	Комплексные науки
Систематика Морфология Физиология Экология Генетика Биогеография Эволюционное учение	Микробиология Ботаника Зоология Антропология	Гидробиология Почвоведение Паразитология

Экология, как общая биологическая наука, также может быть расчленена на составные части: экологию растений, экологию насекомых, экологию лесных пород и т.д.

Однако если для других наук индивидуум является наикрупнейшей единицей, то для экологии он – мельчайшая единица исследований.

В рамках биоэкологии выделяют несколько иерархических уровней биотических систем:

1. Эндоэкология

• Молекулярная экология (в том числе экологическая генетика)

• Экология клеток и тканей (морфологическая экология)

• Физиологическая экология с разделами экологии питания, дыхания и т.п.

2. Экзоэкология

• Аутэкология – взаимодействие отдельного организма со средой его обитания

• Специоэкология – экология вида

• Демэкология – взаимодействие популяции и средой ее обитания

• Синэкология – экология сообществ

• Биоценология – экология биоценозов

• Биосферология – наука о фунционировании самой биосферы как экосистемы, является частью учения о биосфере

• Глобальная экология (экосферология) – выходит за рамки биосферы, изучая всю экосферу Земли как планеты, как космического тела, взаимодействующего с биосферой.

3. Экология систематических групп:

• экология прокариот

• экология эукариот (растений, животных, грибов и т.д.)

В рамках экологии воздействий различают:

• физикоэкологию;

• химическую экологию;

• геохимическую экологию;

• радиационную экологию.

В изучении экосистем необходимо еще выделить географическую экологию или геоэкологию – раздел экологии, основанный на приложении экологических закономерностей к географическим процессам.

1. Экология сред:

• а) экология суши: по ландшафтам (экология тундры, леса, лесостепи, пустыни и т.д.), по экосистемам;

• б) экология воздуха;

• в) экология вод: континентальных водоемов, моря (литорали, бентоса и др.)

2. Экология географических подразделений: Крайнего Севера, высокогорий, островов и т.д.

Интенсивно развивается экология человека (антропоэкология), которую рассматривают как аналог аутэкологии в пределах экологии животных. На данный период времени она сформировалась в двух направлениях:

1. собственно экология человека (когда речь идет об индивиде (особи), об организме и влияние на него природных факторов);

2. социальная экология (человек как личность, как член семьи) – научная дисциплина, рассматривающая взаимоотношения в системе “общество – природа”, однако кроме влияния природных факторов следует учитывать и социально-экономические, предполагает охрану природы и оптимизацию жизненной среды человека.

• экология личности

• экология социальных групп

• экология человечества

• экология культуры ‑ историческая и национальная среда обитания человека, охрана памятников культуры.

• экология духа – исследует среду человеческого общения, морали, воззрений, трудно уловимой духовности человека, рассматривает человека как индивида и личность в среде широкого спектра движений мысли и духа.

2. Методическую основу биологической экологии как современной науки составляет сочетание системного подхода, натурных наблюдений, эксперимента и моделирования. Экологическая практика охватывает собой множество приемов и методов исследований, адекватных многообразию направлений экологии и потому здесь перечислены лишь некоторые из них.

Методы экологии подразделяются на полевые (изучение жизни организмов и их сообществ в естественных условиях, т. е. длительное наблюдение в природе с помощью различной аппаратуры) и экспериментальные (эксперименты в стационарных лабораториях, где имеется возможность не только варьировать, но и строго контролировать влияние на живые организмы любых факторов по заданной программе). При этом экологи оперируют не только биологическими, но и современными физическими и химическими методами, используют моделирование биологических явлений, т. е. воспроизведение в искусственных экосистемах различных процессов, происходящих в живой природе. Посредством моделирования можно изучить поведение любой системы с целью оценки возможных последствий применения различных стратегий и методов управления ресурсами, т. е. для экологического прогнозирования.

Режимные систематические (мониторинговые) наблюдения за состоянием природных объектов и процессов и влияющими на них антропогенными (техногенными) факторами;

аналитические исследования природных и искусственных (техногенных) объектов;

исследования морфологических параметров природных объектов;

статистические методы оценки процессов и явлений;

дистанционные методы исследований и методы специальной картографии;

методы математического моделирования;

системный анализ;

методы социальной демографии;

паспортизация природных и искусственных объектов;

экологический менеджмент;

экологический аудит.

Как правило, в экологических исследованиях эти и другие применяемые методы исследований используются совместно или комплексиpуются.

С целью классификации организмов используют ряд методов. В частности, используют сравнительно-морфологический, сравнительно-эмбриологический, кариологический, эколого-генетический, географический, палеонтологический, молекулярно-генетический и другие методы.