1. Понятие экологии. Содержание, объект исследования и задачи экологии на современном этапе. Интеграция организмов в биологические макросистемы.

Термин «экология» запатентовал немецкий биолог Эрнст Генрих Геккель в 1866 г.

Экология является биологической дисциплиной (т. е. разделом биологии), потому что объект ее исследования — живые организмы и их объединения.

Экология — биологическая наука, исследующая взаимосвязи и взаимоотношения организмов между собой и со средой обитания на всех уровнях интеграции, с учетом антропогенного воздействия на окружающую среду.

Содержание современной экологии – это изучение взаимоотношений организмов друг с другом и со средой обитания на разных уровнях интеграции, исследование жизни биологических макросистем.

Объект исследования экологии — это биологические макросистемы и отдельные особи как их составляющие.

Предметами экологических исследований могут быть динамика популяций, сукцессионные процессы в отдельных экосистемах, структура биоценозов.

Основные задачи экологии:

– прогнозирование и моделирование экологических ситуаций;

– изучение структуры и изменения биологических макросистем;

– подведение научной базы под охрану природы и рациональное использование природных ресурсов;

– выявление законов жизнедеятельности организмов на всех уровнях интеграции.

Для реализации ключевых задач по выживанию и размножению живые организмы любой ступени эволюции объединяются в особые группы — биологические макросистемы. Биологическая макросистема – это объединение организмов, состоящее из взаимозависимых компонентов, взаимосвязанных общими процессами.

Выделяется три категории биологических систем:

1) биологические микросистемы (молекулы органических веществ, составляющие живые организмы, а также клетки);

2) биологические мезосистемы (ткани, органы и организмы/особи);

3) биологические макросистемы (популяции, биоценозы, экосистемы и биосфера).

Биологические макросистемы (особь-популяция-экосистема биоценоз+биотоп)-биосфера) возникают над уровнем отдельной особи. Так отдельные волки объединяются в популяцию волков. Для того, чтобы выжить, данная популяция взаимодействует с популяциями животных, растений и других организмов. В результате возникает биологическая макросистема более высокого ранга — биоценоз (например, биоценоз леса), состоящий только из компонентов живой природы. Он в совокупности с компонентами неживой природы (биотопом, включающим воздух, воду, грунт) образует в экосистему (например, экосистему леса). Биоценоз и биотоп зависят друг от друга. Все экосистемы Земли (экосистемы лесов, лугов, тундр, пустынь, болот, рек, озер, морей) объединяются в живую оболочку земли, биосферу.

2. Методы экологических исследований. Полевые, лабораторные и экспериментальные методы исследований. Специфика экологических исследований животного и растительного мира.

Метод исследования — это какой-либо прием, процедуры и операции, необходимые для получения новых знаний. Он определяется сутью и содержанием исследуемого объекта, целями и задачами исследования.

Полевые методы — это вариант изучения организмов и биологических макросистем в естественной среде (в природе), позволяющий определить интенсивность и результат воздействия фактора или комплекса факторов на организм или макросистему, выяснить особенности их жизнедеятельности в конкретных условиях окружающей среды.

К данным методам относятся: наблюдение, метод учета животных на маршрутах, метод точечных учетов, метод пробных площадок, метод кошения, метод почвенных проб, приманочный метод учета животных (приманка естественного происхождения), метод сбора насекомых с использованием феромонных ловушек, светоловушек, почвенных ловушек и т.д.

Лабораторные методы — это методы изучения организмов в искусственных условиях, позволяющие найти причину наблюдаемых в природе явлений. В этом случае организмы помещаются в искусственную среду, максимально приближенную к естественной. К этим методам относятся: методы изучения циклов развития растений и животных, например, насекомых в инсектариях. К этой же группе относятся и методы обработки, собранных в естественной среде материалов и данных, например, методы лабораторного определения вида организма, также анатомические и физиологические методы исследования.

Экспериментальные методы позволяют дать анализ и прогноз влиянию экологических факторов на организм и биологические макросистемы. Они могут быть использованы в естественной и искусственной среде. Первое предполагает постановку отдельных особей, популяций или экосистем в искусственно созданные условия, при которой можно дозировать тот или иной экологический фактор (например, охоту) и оценить его влияние. Экспериментальные методы позволяют сделать анализ воздействия отдельных факторов на организм (например, влажности, температуры, определенных веществ, других организмов) в искусственных условиях.

К экспериментальным методам относятся методы установления предпочитаемой пищи животными, изучение температурного преферендума животных и растений, методы влияния дозы фактора на развитие организма, методы исследования при создании лесополос, локальных мелиорированных участков и т. д.

Кроме биологических методов, экологи широко используют методы математической обработки результатов лабораторных и полевых исследований, программы по моделированию и прогнозированию экологических ситуаций, методы химического анализа среды и т. д.

Специфика: ТРАНСЕКТНЫЙ МЕТОД - способ исследования биоценозов с помощью площадок сильно вытянутой прямоугольной формы — трансект. Трансектным методом изучаются границы и комплексы сообществ, численность, размещение, проективное покрытие, продуктивность популяций и др. Иногда транксету разрывают в серию площадок (метод пунктирной трансекты).

ФОТОЛОВУШКИ – автоматические фотокамеры, срабатывающие на тепло и движение и работающие в круглосуточном режиме. Фотоловушки являются одним из наиболее современных и эффективных способов наблюдения за животными в дикой природе. Это позволяет вести мониторинг видового состава фауны, следить за перемещениями крупных видов млекопитающих, а также определять половую и возрастную структуру популяций. 

МЕТОД КАРТОГРАФИРОВАНИЯ применяется при необходимости получить точные данные о численности разных видов на конкретном участке территории.

МАРШРУТНЫЙ МЕТОД необходим для получения силами ограниченного числа наблюдателей данных об относительных плотностях населения птиц в разных биотопах при их небольшой мозаичности.

МЕТОД ТОЧЕЧНЫХ УЧЕТОВ нужен для мониторинга численности разных видов, а также для исследований в очень мозаичном ландшафте.