56. Екологія як наука. Предмет, завдання, методи екологічних досліджень. Екологічні фактори.

Екологія відносно молода біологічна наука. Термін «екологія» вперше введений німецьким природо­дослідником Е. Геккелем у 1866 році для позначення загальної науки про від­носини організмів із навколишнім середовищем.

Отже, екологія — це наука про взаємозв'язки живих організмів та їхніх угруповань між собою та довкіллям, про структуру і функціонування надорганізмових систем.

Г оловним завданням екології є: встановлення закономірностей взаємо­зв'язків між організмами, їхніми угрупованнями та умовами довкілля; дослі­дження структури та функціонування угруповань організмів; розроблення ме­тодів визначення екологічного стану природних і штучних угруповань; спо­стереження за змінами в окремих екосистемах та біосфері в цілому, прогнозу­вання їхніх наслідків; створення бази даних та розроблення планування госпо­дарської і соціальної діяльності людини; застосування екологічних знань у справі охорони навколишнього середовища та раціонального використання природних ресурсів.

Предметом екології є різноманітність і структура зв'язків між організ­мами, їхніми угрупованнями та середовищем існування, а також склад і зако­номірність функціонування угруповань організмів: популяцій, біогеоценозів, біосфери в цілому.

В екології використовуються три основні групи методів: спостереження, експеримент і моделювання. Спостереженння передбачає невтручання в природний плин подій. Звичайно, на практиці певне втручання є необхідним, але вимушеним (кільцювання, мічення тощо). Одним із прикладів найбільш високоорганізованих польових досліджень є програми комплексного екологічного моніторингу. Експеримент передбачає свідоме втручання в природний хід процесу з метою з’ясування функції відгуку системи на той чи інший вплив. Досить поширеним є поділ експериментів на польові та лабораторні. Перші в переважній більшості випадків належать до практично неконтрольованих. В лабораторних умовах є змога контролювати ті чи інші параметри й фактори.

Екологічні фактори – це всі компоненти довкілля, що впливають на живі організми та їхні угрупування. Залежно від природи та особливостей дії екологічні фактори поділяють на абіотичні, біотичні та антропогенні.

Абіотичні фактори – це компоненти та властивості неживої природи, які прямо чи опосередковано впливають на організми (температура, вологість, світло, тиск, сніговий покрив, рух повітряних мас).

Біотичні фактори - у природному середовищі на кожен організм або групу організмів діють не тільки абіотичні чинники, але живі істоти, які є невід’ємною частиною середовища проживання і відносяться до категорії біотичних чинників.

Антропогенні фактори - це різні форми господарської діяльності людини, що змінюють стан середовища існування різних видів живих істот, в тому числі і людини ( технічні перетворення і руйнування природних систем, вичерпання природних ресурсів, глобальні кліматичні впливи).

57. Адаптації живих організмів до існування в різних середовищах.

У відношенні до сонячного випромінювання організми стоять перед дилемою: з одного боку , прямий вплив світла на протоплазму небезпечний для організму, з іншого - світло служить первинним джерелом енергії, без якого не можливе життя.

Ультрафіолетове випромінювання. Вищі і нижчі організми по-різному реагують на випромінювання цього діапазону. Вся ділянка ультрафіолетових променів згубна для бактерій. Знищувальна дія підсилюється за наявності у середовищі кисню. Ультрафіолетове випромінювання гальмує також розвиток грибів й вбиває їхні спори. Вищі рослини в принципі не вимагають ультрафіолетового випромінювання для нормального розвитку.

Тварини, що мають великі розміри тіла, передусім, птахи і ссавці (в тому числі і людина), потребують деякої кількості ультрафіолетового випромінювання у зв'язку із синтезом вітаміну Д (відповідає за міцність кісток скелету). Проте передозування випромінювання кварцовою лампою у людини призводить до опіків, а у дрібних тварин ультрафіолетове випромінювання може викликати загибель.

Видиме випромінювання. Є для організмів основним джерелом енергії і також летальним фактором середовища. Його дія залежить від адаптації організму до світла. Світлолюбні чи світлостійкі рослини мають назву геліофіти, тварини - геліофіли, тіневитривалі рослини мають назву скіофіти; тварини, що уникають світла -геліофоби. Інфрачервоне випромінювання. Зелені рослини пропускають чи відбивають велику частину променів інфрачервоного діапазону. Тварини використовують інфрачервоне випромінювання як джерело теплової енергії.

Адаптація до температури. Життя може існувати в температурному інтервалі від -200° С до +100° С. В льодах Антарктиди температура повітря може знижуватися до позначки -88° С, в африканських пустелях підійматися до +55° С На Землі є регіони з чималими річними коливаннями температури (наприклад, на північному сході України до 60° С), є країни з незначними (на Галапагоських островах цілий рік температура повітря приблизно +27° С). І в усіх регіонах земної кулі існує життя. Більшість видів і велика частина активності організмів приурочені до певних, достатньо вузьких діапазонів температур.

Розрізняють два типи живих організмів:

1 . Пойкілотермні - організми, які не мають постійної температури тіла, тобто температура їх тіла змінюється залежно від температури навколишнього середовища (холоднокровні тварини - безхребетні, риби, земноводні і плазуни).

2. Гомойотермні - організми, які незалежно від температури навколишнього середовища, підтримують температуру тіла на одному рівні (теплокровні тварини - птахи і більшість ссавців). Це стає можливим завдяки процесам терморегуляції, що відбуваються в організмах.

Терморегуляція здійснюється шляхом зміни інтенсивності теплотворення - хімічна терморегуляція і шляхом зміни тепловіддачі через шкіру - фізична терморегуляція. Температура тіла в цілому залежить від співвідношення між кількістю тепла, що виробляється, і тим, що віддається у навколишнє середовище. Єдиним джерелом енергії в організмі є їжа, яка підлягає ряду обмінних процесів, відкладається про запас, а після цього, по мірі необхідності, йде розпад із виділенням енергії. Найбільш інтенсивно теплоутворення відбувається в м'язах, печінці, нирках. Значно менш - в з'єднувальних тканинах, кістках, хрящах. Найбільш інтенсивні процеси тепловиділення відбуваються при скороченні м'язів (приблизно 80% енергії перетворюється на тепло, тремтіння збільшує теплотворення до 200%). В природних умовах зимою переважає хімічна, а літом - фізична терморегуляція.

Вологість середовища є важливим фактором, що визначає можливість виживання наземних тварин. За ставленням до вологості організми прийнято ділити на 4 екологічні групи:

• Гідрофіти - організми, що проживають у воді.

• Гелофіти - організми, що проживають на межі води і суходолу.

• Гігрофіли - організми, що вимагають високої вологості середовища.

• Ксерофіли - організми, що проявляють високу стійкість до усихання.

Пристосування до нових кліматичних умов має назву акліматизація. Розрізняють істинну акліматизацію, що супроводжується зміною генетичної структури (відбувається поволі і рідко) і натуральну, при якій відбуваються зміни у фізіології організму, але у межах норми. Перелік лімітуючих факторів не обмежується тільки фізичними абіотичними факторами. Біологічні взаємовідносини, біотичні фактори не менш важливі як регулятори розподілу і чисельності організмів у природі.