Definieren Sie die grundlegenden Begriffe und Konzepte der Ökologie. Grundbegriffe der Ökologie. nach Herkunftsumgebung

Ökologieprüfung

Der Begriff Ökologie wurde erstmals 1866 von dem deutschen Wissenschaftler E. Haeckel verwendet. Er kommt von den griechischen Wörtern oikos, was Haus, Wohnung, Wohnsitz und Logos bedeutet – so bezeichnet Haeckel die Wissenschaft und bezeichnet die Organisation und Funktionsweise von Supraorganismen Systeme auf verschiedenen Ebenen: Arten, Populationen, Biozönosen ( Gemeinschaften), Ökosysteme (Biogeozänosen) und die Biosphäre. Ursprünglich wurde dieser Begriff verwendet, als wir über die Untersuchung der Beziehungen zwischen Pflanzen und lebenden Gemeinschaften sprachen, die Teil stabiler und organisierter Systeme sind haben sich im Laufe der Evolution entwickelt organische Welt Und Umfeld oben Die moderne Ökologie untersucht auch intensiv die Interaktion von Mensch und Biosphäre, die soziale Produktion mit der Umwelt und andere Probleme. Die Allgemeine Ökologie befasst sich mit der Untersuchung aller Arten von Ökosystemen. Die Pflanzenökologie untersucht die Verbindungen pflanzlicher Organismen mit der Umwelt. Die Tierökologie untersucht die Dynamik. Die Ökologie ist unterteilt in:
- Allgemeine Ökologie, die die Grundprinzipien der Organisation und Funktionsweise verschiedener supraorganismischer Systeme untersucht;
- private Ökologie, deren Umfang auf die Untersuchung bestimmter Gruppen eines bestimmten taxonomischen Ranges beschränkt ist.
Die allgemeine Ökologie wird nach den Organisationsebenen supraorganismischer Systeme klassifiziert:
- Populationsökologie (manchmal auch Demekologie oder Populationsökologie genannt) untersucht Populationen – Ansammlungen von Individuen derselben Art, die durch ein gemeinsames Territorium und einen gemeinsamen Genpool verbunden sind.
- Die Gemeinschaftsökologie (oder Biozönologie) untersucht die Struktur und Dynamik natürliche Gemeinschaften(oder Volkszählungen) – Gruppen zusammenlebender Populationen verschiedene Typen.
- Biogeozänologie – ein Zweig der allgemeinen Ökologie, der Ökosysteme (Biogeozänosen) untersucht.
Ein Ökosystem ist eine Gemeinschaft lebender Organismen und Lebensräume, die auf der Grundlage von Nahrungsverbindungen und Methoden der Energiegewinnung ein Ganzes bilden. Abiogeozänose ist ein stabiles, selbstregulierendes, räumlich begrenztes natürliches System, in dem lebende Organismen und die sie umgebende abiotische Umwelt funktionell miteinander verbunden sind.
Die besondere Ökologie besteht aus Pflanzenökologie und Tierökologie. Die Ökologie von Bakterien und Pilzen hat erst vor relativ kurzer Zeit Gestalt angenommen. Auch eine detailliertere Einteilung in die Privatökologie ist legitim (zum Beispiel die Ökologie der Wirbeltiere, Säugetiere, des Schneehasen etc.).
Bezüglich der Grundsätze der Einteilung der Ökologie in allgemeine und private gibt es in den Ansichten der Wissenschaftler keine Einigkeit. Nach Ansicht einiger Forscher ist das zentrale Objekt der Ökologie das Ökosystem, und das Thema der privaten Ökologie spiegelt die Aufteilung von Ökosystemen wider (z. B. in terrestrische und aquatische Ökosysteme; aquatische Ökosysteme werden in Meeres- und Süßwasserökosysteme unterteilt; Süßwasserökosysteme wiederum in Ökosysteme von Flüssen, Seen, Stauseen usw.). Ökologie aquatische Organismen und die Systeme, die sie bilden, werden von der Hydrobiologie untersucht.
Die Einteilung der Ökologie in:
- Autoökologie, die Beziehungen untersucht einzelne Arten mit der Umwelt (hauptsächlich mit abiotischen Faktoren);
- Synökologie, die Gemeinschaften und Biogeozänosen untersucht.
Diese Einteilung wurde vom Schweizer Botaniker K. Schröter vorgeschlagen. Die Populationsökologie verbindet beide Abschnitte.
Viele Zweige der Ökologie weisen einen ausgeprägten Praxisbezug auf. Dabei handelt es sich um Agrarökologie, deren Gegenstand vom Menschen geschaffene landwirtschaftliche Ökosysteme sind.
Der Einfluss der natürlichen Umwelt auf menschliche Gesellschaft Es werden die Merkmale urbanisierter Biogeozänosen untersucht, die Mitte des 20. Jahrhunderts entstanden sind. Humanökologie. Erhöhte Gefahr radioaktive Kontamination Umwelt führte zur Entstehung der Radioökologie. Die Lehre von der Biosphäre wird in besonders engem Kontakt mit der Biogeochemie entwickelt. Das Verhältnis von Organismen zu abiotischen und biotische Umgebung In vergangenen geologischen Epochen sind die Probleme der Rekonstruktion antiker Volkszählungen aus fossilen Überresten Gegenstand der Paläoökologie.
Gesetze der Ökologie
Wie jede Wissenschaft deckt die Ökologie die Muster der untersuchten Prozesse auf und formuliert sie in Form kurzer logischer und praxiserprobter Bestimmungen – Gesetze. y und Organisation der Tierwelt

Ökologie(aus dem Griechischen „oikos“ – Wohnung, „logos“ – Wissenschaft) – die Wissenschaft von den Beziehungsmustern zwischen Organismen, Arten, Gemeinschaften und ihrem Lebensraum.
Außenumgebung - Alle Bedingungen sind live und unbelebte Natur Bedingungen, unter denen ein Organismus existiert und die sich direkt oder indirekt auf den Zustand, die Entwicklung und die Fortpflanzung sowohl einzelner Organismen als auch Populationen auswirken.
Umweltfaktoren(vom lateinischen „Faktor“ – Ursache, Zustand) – einzelne Elemente der Umwelt, die mit dem Körper interagieren.
Abiotischen Faktoren(aus dem Griechischen „a“ – Verneinung, „bios“ – Leben) – Elemente der unbelebten Natur: Klima (Temperatur, Feuchtigkeit, Licht), Boden, orographisch (Relief).
Biotische Faktoren - lebende Organismen interagieren und beeinflussen sich gegenseitig.
Anthropogener Faktor(vom griechischen „anthropos“ – Mensch) – die direkte Einwirkung einer Person auf Organismen oder die Einwirkung durch eine Veränderung ihrer Umwelt.
Der optimale Faktor ist die günstigste Intensität des Umweltfaktors für den Körper (Licht, Temperatur, Luft, Luftfeuchtigkeit, Boden usw.).
Begrenzungsfaktor - Umweltfaktor, der über die Belastbarkeit des Körpers hinausgeht (über das zulässige Maximum oder Minimum hinaus): Feuchtigkeit, Licht, Temperatur, Nahrung usw.
Ausdauergrenze - eine Grenze, jenseits derer die Existenz eines Organismus unmöglich ist (Eiswüste, heiße Quelle, obere Atmosphäre). Für alle Organismen und für jede Art gibt es Grenzen für jeden Umweltfaktor separat.
Ökologische Plastizität- der Grad der Ausdauer von Organismen oder ihren Lebensgemeinschaften (Biozönosen) gegenüber dem Einfluss von Umweltfaktoren.
Klimatische Faktoren - abiotische Umweltfaktoren im Zusammenhang mit der Bereitstellung von Sonnenenergie, Windrichtung, Luftfeuchtigkeit und Temperaturverhältnis.
Photoperiodismus(aus dem Griechischen „Fotos“ – Licht) – das Bedürfnis von Organismen nach einem periodischen Wechsel einer bestimmten Länge von Tag und Nacht.
Saisonaler Rhythmus - die Reaktion von Organismen auf Veränderungen der Jahreszeiten, reguliert durch Photoperiodismus (zu Beginn des Herbstes). kurzer Tag Blätter fallen von den Bäumen, Tiere bereiten sich auf den Winter vor; Mit Beginn eines langen Frühlingstages beginnt die Regeneration der Pflanzen und die Wiederherstellung der lebenswichtigen Aktivität der Tiere.
Die biologische Uhr - die Reaktion von Organismen auf abwechselnde Licht- und Dunkelheitsperioden von bestimmter Dauer im Laufe des Tages (Ruhe und Aktivität bei Tieren, täglicher Bewegungsrhythmus von Blüten und Blättern bei Pflanzen, Rhythmik der Zellteilung, Prozess der Photosynthese usw.).
Winterschlaf - Anpassung der Tiere an die Wintersaison (Winterschlaf).
Anabiose(aus dem Griechischen „anabiosis“ – Wiederbelebung) ist ein vorübergehender Zustand des Körpers, in dem Lebensprozesse auf ein Minimum verlangsamt werden und alle sichtbaren Lebenszeichen fehlen (beobachtet bei Kaltblütern im Winter und während der heißen Jahreszeit). Sommer).
Winterfrieden - eine adaptive Eigenschaft einer mehrjährigen Pflanze, die durch das Aufhören des sichtbaren Wachstums und der Vitalaktivität, das Absterben oberirdischer Triebe bei krautigen Lebensformen und den Abfall von Blättern bei holzigen und strauchigen Formen gekennzeichnet ist.
Frostbeständigkeit - die Fähigkeit von Organismen, niedrigen negativen Temperaturen standzuhalten.

ÖKOLOGISCHE SYSTEME

Ökologisches System - eine Gemeinschaft lebender Organismen und ihrer Lebensräume, die auf der Grundlage von Nahrungsverbindungen und Methoden der Energiegewinnung ein einziges Ganzes bilden.
Biogeozänose(aus dem Griechischen „bios“ – Leben, „geo“ – Erde, „ce-nos“ – allgemein) – ein stabiles, selbstregulierendes Ökosystem, in dem organische Komponenten untrennbar mit anorganischen verbunden sind.
Biozönose - eine Gemeinschaft von Pflanzen und Tieren, die dasselbe Territorium bewohnen, in der Nahrungskette miteinander verbunden sind und sich gegenseitig beeinflussen.
Bevölkerung(aus dem Französischen „Bevölkerung“ – Population) – eine Ansammlung von Individuen derselben Art, die ein bestimmtes Gebiet besetzen, sich frei miteinander kreuzen und haben gemeinsamer Ursprung, genetische Basis und bis zu einem gewissen Grad von anderen Populationen einer bestimmten Art isoliert.
Agrozönose(aus dem Griechischen „agros“ – Feld, „cenosis“ – allgemein) – eine vom Menschen künstlich geschaffene Biozönose. Es kann ohne menschliches Eingreifen nicht lange existieren, verfügt über keine Selbstregulierung und zeichnet sich gleichzeitig durch eine hohe Produktivität (Ertrag) einer oder mehrerer Arten (Sorten) von Pflanzen oder Tierrassen aus.
Produzenten(vom lateinischen „producentis“ – produzierend) – grüne Pflanzen, Produzenten organischer Stoffe.
Verbraucher(vom lateinischen „consumo“ – konsumieren, konsumieren) – Pflanzenfresser und Fleischfresser, Konsumenten organischer Stoffe.
Zersetzer(von lateinisch „reducere“ – Reduktion, Vereinfachung der Struktur) – Mikroorganismen, Pilze, die organische Rückstände zerstören
Stromkreise- Ketten miteinander verbundener Arten, die der ursprünglichen Nahrungssubstanz nacheinander organische Stoffe und Energie entziehen; Jeder vorherige Link ist Nahrung für den nächsten.
Nährwert - ein Glied in der Nahrungskette, repräsentiert durch Produzenten, Verbraucher oder Zersetzer.
Stromversorgung - komplexe Beziehungen in einem Ökosystem, in dem verschiedene Komponenten unterschiedliche Objekte verbrauchen und selbst als Nahrung für verschiedene Mitglieder des Ökosystems dienen.
Ökologische Pyramidenregel - ein Muster, nach dem die Menge an Pflanzenmaterial, die als Grundlage der Nahrungskette dient, etwa zehnmal größer ist als die Masse pflanzenfressender Tiere und jede weitere Nahrungsstufe ebenfalls eine zehnmal geringere Masse aufweist.
Selbstregulation in der Biogeozänose- die Fähigkeit, nach jedem natürlichen oder anthropogenen Einfluss das innere Gleichgewicht wiederherzustellen.
Bevölkerungsschwankungen - sukzessive Zunahme oder Abnahme der Anzahl der Individuen in der Population, die aufgrund von Jahreszeitenwechseln, Schwankungen der klimatischen Bedingungen, Nahrungsernte, Naturkatastrophen. Aufgrund der regelmäßigen Wiederholung werden Populationsschwankungen auch Lebenswellen oder Populationswellen genannt.
Bevölkerungsregulierung - Organisation von Maßnahmen zur Regulierung der Anzahl von Individuen durch deren Ausrottung oder Zucht.
Gefährdete Bevölkerung - eine Population, in der die Artenzahl auf ein akzeptiertes Minimum zurückgegangen ist.
Gewerbebevölkerung - Bevölkerung, deren Entnahme von Individuen wirtschaftlich gerechtfertigt ist und nicht zur Erosion ihrer Ressourcen führt.
Bevölkerungsüberbevölkerung - ein vorübergehender Zustand einer Population, in dem die Zahl der Individuen den den Bedingungen normaler Existenz entsprechenden Wert übersteigt. Am häufigsten mit einer Veränderung der Biogeozänose verbunden.
Lebensdichte - die Anzahl der Individuen pro Flächeneinheit oder Lautstärke eines Tons oder einer anderen Umgebung.
Selbstregulierung der Zahlen - Begrenzung der Wirkung eines Ökosystems, Reduzierung der Individuenzahl auf die durchschnittliche Norm.
Veränderung der Biogeozänosen - die sukzessive natürliche Entwicklung eines Ökosystems, in dem einige Biozönosen unter dem Einfluss natürlicher Umweltfaktoren durch andere ersetzt werden: Anstelle von Wäldern entstehen Sümpfe und an Stelle von Sümpfen Wiesen. Eine Veränderung der Biogeozänosen kann auch durch Naturkatastrophen (Feuer, Überschwemmung, Sturm, Massenvermehrung von Schädlingen) oder menschlichen Einfluss (Abholzung, Entwässerung oder Bewässerung von Land, Erdarbeiten) verursacht werden.
Wiederherstellung der Biozönose - Natürlicher ist es, ein nachhaltiges Ökosystem zu entwickeln, das zur Selbstheilung fähig ist, was in mehreren Schritten über Jahrzehnte erfolgt (nach Abholzung oder Brand wird ein Fichtenwald in mehr als 100 Jahren wiederhergestellt) -
Künstliche Wiederherstellung der Biozönose - eine Reihe von Maßnahmen zur Sicherstellung der Wiederaufnahme der vorherigen Biozönose durch Aussaat von Samen, Pflanzung von Baumsämlingen und Rückkehr verschwundener Tiere.
Phytozönose(aus dem Griechischen „phyton“ – Pflanze, „cenosis“ – allgemein) Pflanzengemeinschaft, historisch als Ergebnis einer Kombination interagierender Pflanzen auf einem homogenen Gebietsgebiet entstanden. Es zeichnet sich durch eine bestimmte Artenzusammensetzung, Lebensformen, Schichtung (über- und unterirdisch), Häufigkeit (Häufigkeit des Vorkommens von Arten), Platzierung, Aussehen (Aussehen), Vitalität, jahreszeitliche Veränderungen und Entwicklung (Wechsel der Lebensgemeinschaften) aus.

Ökologie ist eine Wissenschaft, die die Naturgesetze und die Wechselwirkung lebender Organismen mit der Umwelt untersucht und deren Grundlagen 1866 von Ernst Haeckel gelegt wurden. Allerdings interessierten sich die Menschen schon seit der Antike für die Geheimnisse der Natur und gingen ihr sorgsam gegenüber. Es gibt Hunderte von Konzepten des Begriffs „Ökologie“. Zu unterschiedlichen Zeiten gaben Wissenschaftler ihre eigenen Definitionen der Ökologie. Das Wort selbst besteht aus zwei Partikeln, aus dem Griechischen wird „oikos“ mit „Haus“ und „logos“ mit „Lehre“ übersetzt.

Mit der Entwicklung des technischen Fortschritts begann sich der Zustand der Umwelt zu verschlechtern, was die Aufmerksamkeit der Weltgemeinschaft auf sich zog. Die Menschen haben festgestellt, dass die Luft verschmutzt ist, Tier- und Pflanzenarten verschwinden und das Wasser in den Flüssen schlechter wird. Diese und viele andere Phänomene erhielten einen Namen –.

Globale Umweltprobleme

Die meisten Umweltprobleme haben sich von lokal auf global ausgeweitet. Die Veränderung eines kleinen Ökosystems an einem bestimmten Ort der Welt kann sich auf die Ökologie des gesamten Planeten auswirken. Zum Beispiel eine Veränderung Meeresströmung Der Golfstrom wird zu großen Folgen führen Klimawandel, Klimaabkühlung in Europa und Nordamerika.

Heute zählen Wissenschaftler Dutzende globale Umweltprobleme. Wir stellen nur die relevantesten davon vor, die das Leben auf dem Planeten bedrohen:

• - Klimawandel;
• - Erschöpfung der Reserven frisches Wasser;
• - Populationsrückgang und Artensterben;
• — Erschöpfung der Bodenschätze;

Dies ist keine vollständige Liste globale Probleme. Sagen wir einfach, dass Umweltprobleme, die einer Katastrophe gleichgesetzt werden können, die Verschmutzung der Biosphäre sind und. Jedes Jahr steigt die Lufttemperatur um +2 Grad Celsius. Der Grund dafür sind Treibhausgase. In Paris fand eine Weltkonferenz zu Umweltproblemen statt, auf der sich viele Länder auf der ganzen Welt verpflichteten, die Gasemissionen zu reduzieren. Durch die hohe Gaskonzentration schmilzt das Eis an den Polen, der Wasserspiegel steigt, was in Zukunft die Überflutung von Inseln und Küsten von Kontinenten droht. Um die drohende Katastrophe zu verhindern, ist es notwendig, gemeinsame Maßnahmen zu entwickeln und Aktivitäten durchzuführen, die dazu beitragen, den Prozess der globalen Erwärmung zu verlangsamen und zu stoppen.

Studienfach Ökologie

Derzeit gibt es mehrere Bereiche der Ökologie:

• — Allgemeine Ökologie;
• — Bioökologie;

Jeder Abschnitt der Ökologie hat sein eigenes Studienfach. Am beliebtesten ist die allgemeine Ökologie. Sie lernt die Umwelt, das aus Ökosystemen, ihren einzelnen Komponenten – Relief, Boden, Flora und Fauna – besteht.

Die Bedeutung der Ökologie für jeden Menschen

Der Schutz der Umwelt ist heute zu einer modischen Aktivität geworden; der Ausdruck „Öko“ wird überall verwendet. Aber viele von uns sind sich der Tiefe aller Probleme gar nicht bewusst. Natürlich ist es gut, dass die große Menschheit gegenüber dem Leben auf unserem Planeten gleichgültig geworden ist. Es ist jedoch wichtig zu wissen, dass der Zustand der Umwelt von jedem Einzelnen abhängt.

Jeder Bewohner des Planeten kann jeden Tag einfache Maßnahmen ergreifen, die zur Verbesserung der Umwelt beitragen. Sie können beispielsweise Altpapier recyceln und den Wasserverbrauch reduzieren, Energie sparen und Müll in den Mülleimer werfen, Pflanzen anbauen und wiederverwendbare Gegenstände verwenden. Wie mehr Leute Je mehr Menschen sich an diese Regeln halten, desto größer ist die Chance, unseren Planeten zu retten.

Ökologie

ÖKOLOGIE-Und; Und.[aus dem Griechischen oikos – Haus, Wohnung und Logos – Lehre]

1. Die Wissenschaft der Beziehungen pflanzlicher und tierischer Organismen und der Gemeinschaften, die sie untereinander und mit der Umwelt bilden. E. Pflanzen. E. Tiere. E. Mensch.

2. Ökologisches System. E. Wälder.

3. Natur und im Allgemeinen der Lebensraum aller Lebewesen (normalerweise über ihren schlechten Zustand). Bedenken hinsichtlich der Umwelt. Gestört z.B. Der deprimierende Zustand der Umwelt. E. nordwestliches Russland.

◁ Ökologisch (siehe).

(aus dem Griechischen óikos – Haus, Wohnung, Aufenthalt und ...logie), die Wissenschaft von den Beziehungen von Organismen und den Gemeinschaften, die sie untereinander und mit der Umwelt bilden. Der Begriff „Ökologie“ wurde 1866 von E. Haeckel vorgeschlagen. Objekte der Ökologie können Populationen von Organismen, Arten, Gemeinschaften, Ökosystemen und die Biosphäre als Ganzes sein. Aus der Mitte des 20. Jahrhunderts. Im Zusammenhang mit dem zunehmenden Einfluss des Menschen auf die Natur hat die Ökologie eine besondere Bedeutung erlangt wissenschaftliche Basis rationales Umweltmanagement und Schutz lebender Organismen, und der Begriff „Ökologie“ selbst hat eine umfassendere Bedeutung. Seit den 70er Jahren 20. Jahrhundert Die Humanökologie oder Sozialökologie ist im Entstehen begriffen und untersucht die Muster der Interaktion zwischen Gesellschaft und Umwelt sowie praktische Probleme ihres Schutzes. umfasst verschiedene philosophische, soziologische, wirtschaftliche, geografische und andere Aspekte (zum Beispiel Stadtökologie, Technische Ökologie, Umweltethik usw.). In diesem Sinne sprechen sie von der „Ökologisierung“ der modernen Wissenschaft. Die ökologischen Probleme, generiert durch moderne gesellschaftliche Entwicklung, brachte eine Reihe gesellschaftspolitischer Bewegungen („Grüne“ usw.) hervor, die sich gegen Umweltverschmutzung und andere negative Folgen des wissenschaftlichen und technischen Fortschritts wandten.

ÖKOLOGIE

ÖKOLOGIE (von griechisch oikos – Haus, Wohnung, Aufenthalt und logos – Wort, Lehre), die Wissenschaft von den Beziehungen lebender Organismen und der Gemeinschaften, die sie untereinander und mit der Umwelt bilden.
Der Begriff „Ökologie“ wurde 1866 von E. Haeckel vorgeschlagen (cm. HACKEL Ernst). Objekte der Ökologie können Populationen von Organismen, Arten, Gemeinschaften, Ökosystemen und die Biosphäre als Ganzes sein. Von ser. 20. Jahrhundert Im Zusammenhang mit dem zunehmenden Einfluss des Menschen auf die Natur hat die Ökologie als wissenschaftliche Grundlage für ein rationelles Umweltmanagement und den Schutz lebender Organismen eine besondere Bedeutung erlangt, und der Begriff „Ökologie“ selbst hat eine umfassendere Bedeutung.
Seit den 70er Jahren 20. Jahrhundert Die Humanökologie oder Sozialökologie ist im Entstehen begriffen und untersucht die Muster der Interaktion zwischen Gesellschaft und Umwelt sowie praktische Probleme ihres Schutzes. umfasst verschiedene philosophische, soziologische, wirtschaftliche, geografische und andere Aspekte (z. B. Stadtökologie, technische Ökologie, Umweltethik usw.). In diesem Sinne sprechen sie von der „Ökologisierung“ der modernen Wissenschaft. Durch die moderne gesellschaftliche Entwicklung verursachte Umweltprobleme haben eine Reihe gesellschaftspolitischer Bewegungen („Grüne“) hervorgebracht. (cm. Grüne Bewegung)) usw.) und wendet sich gegen Umweltverschmutzung und andere negative Folgen des wissenschaftlichen und technischen Fortschritts.
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ÖKOLOGIE (aus dem Griechischen oikos – Haus, Wohnung, Wohnsitz und...) logie), eine Wissenschaft, die die Beziehungen von Organismen mit der Umwelt, also der Gesamtheit, untersucht externe Faktoren, was sich auf ihr Wachstum, ihre Entwicklung, ihre Fortpflanzung und ihr Überleben auswirkt. Bis zu einem gewissen Grad können diese Faktoren herkömmlicherweise in „abiotische“ oder physikalisch-chemische (Temperatur, Luftfeuchtigkeit, Länge der Tageslichtstunden, Gehalt an Mineralsalzen im Boden usw.) und „biotische“ Faktoren, die durch das Vorhandensein oder Fehlen verursacht werden, unterteilt werden von anderen lebenden Organismen (einschließlich solcher, die Nahrungsmittel, Raubtiere oder Konkurrenten sind).
Fach Ökologie
Der Schwerpunkt der Ökologie liegt auf der direkten Verbindung des Organismus mit der Umwelt, die es ihm ermöglicht, unter bestimmten Bedingungen zu leben. Ökologen interessieren sich zum Beispiel dafür, was ein Organismus aufnimmt und was er ausscheidet, wie schnell er wächst, in welchem ​​Alter er mit der Fortpflanzung beginnt, wie viele Nachkommen er zeugt und wie hoch die Wahrscheinlichkeit ist, dass diese Nachkommen ein bestimmtes Alter überleben. Objekte der Ökologie sind meist keine einzelnen Organismen, sondern Populationen (cm. BEVÖLKERUNG), Biozönosen (cm. Biozönose) sowie Ökosysteme (cm.ÖKOSYSTEM). Beispiele für Ökosysteme können ein See, ein Meer, ein Wald, eine kleine Pfütze oder sogar ein verrottender Baumstamm sein. Als größtes Ökosystem kann die gesamte Biosphäre betrachtet werden (cm. BIOSPHÄRE).
IN moderne Gesellschaft unter dem Einfluss von Geldern MassenmedienÖkologie wird oft als rein angewandtes Wissen über den Zustand der menschlichen Umwelt und sogar über diesen Zustand selbst interpretiert (daher so absurde Ausdrücke wie „schlechte Ökologie“ eines bestimmten Gebiets, „umweltfreundliche“ Produkte oder Güter). Obwohl Probleme der Umweltqualität für den Menschen natürlich sehr wichtig sind praktische Bedeutung, und ihre Lösung ist ohne Kenntnisse der Ökologie nicht möglich; In ihren Arbeiten versuchen Umweltspezialisten zu verstehen, wie die Biosphäre aufgebaut ist, welche Rolle Organismen im Kreislauf verschiedener chemischer Elemente und Energieumwandlungsprozesse spielen, wie verschiedene Organismen untereinander und mit ihrem Lebensraum vernetzt sind, was die Verteilung bestimmt von Organismen im Weltraum und Veränderungen ihrer Anzahl im Laufe der Zeit. Da es sich bei den Objekten der Ökologie in der Regel um Ansammlungen von Organismen oder sogar um Komplexe handelt, die neben Organismen auch unbelebte Objekte umfassen, wird sie manchmal als Wissenschaft von supraorganismalen Ebenen der Lebensorganisation (Populationen, Gemeinschaften, Ökosysteme und Biosphäre) definiert. oder als die Wissenschaft vom lebendigen Erscheinungsbild der Biosphäre.
Geschichte der Ökologie
Der Begriff „Ökologie“ wurde 1866 vom deutschen Zoologen und Philosophen E. Haeckel vorgeschlagen (cm. HACKEL Ernst), der bei der Entwicklung eines Klassifizierungssystems für die Biowissenschaften entdeckte, dass es keinen speziellen Namen für den Bereich der Biologie gibt, der die Beziehungen von Organismen zu ihrer Umwelt untersucht. Haeckel definierte Ökologie auch als „die Physiologie der Beziehungen“, obwohl „Physiologie“ sehr weit gefasst wurde – als das Studium einer Vielzahl von Prozessen, die in der belebten Natur ablaufen.
Der neue Begriff gelangte eher langsam in die wissenschaftliche Literatur und wurde erst im 20. Jahrhundert mehr oder weniger regelmäßig verwendet. Wie wissenschaftliche Disziplin Die Ökologie entstand im 20. Jahrhundert, ihre Vorgeschichte reicht jedoch bis ins 19. und sogar 18. Jahrhundert zurück. Also schon in den Werken von C. Linnaeus (cm. LINNEAUS Karl), der den Grundstein für die Taxonomie der Organismen legte, war die Idee der „Ökonomie der Natur“ – der strengen Ordnung verschiedener natürliche Prozesse zielt darauf ab, ein gewisses natürliches Gleichgewicht aufrechtzuerhalten. Diese Ordnung wurde ausschließlich im Sinne des Kreationismus verstanden (cm. KREATIONISMUS)- als Verkörperung des „Plans“ des Schöpfers, der speziell geschaffen hat verschiedene Gruppen Lebewesen sollen in der „Ökonomie der Natur“ unterschiedliche Rollen spielen. Daher müssen Pflanzen als Nahrung für Pflanzenfresser dienen und Raubtiere müssen verhindern, dass sich Pflanzenfresser in zu großer Zahl vermehren.
In der zweiten Hälfte des 18. Jahrhunderts. Ideen der Naturgeschichte, die untrennbar mit kirchlichen Dogmen verbunden sind, wurden durch neue Ideen ersetzt, deren allmähliche Entwicklung zu einem gespaltenen Weltbild führte moderne Wissenschaft. Der wichtigste Punkt Es gab eine Absage rein äußere Beschreibung Natur und der Übergang zur Identifizierung innerer, manchmal verborgener Zusammenhänge, die ihre natürliche Entwicklung bestimmen. Also, ich. Kant (cm. KANT (Immanuel) in seinen Vorlesungen über Physische Geographie, gelesen an der Universität Königsberg, betonte die Notwendigkeit einer ganzheitlichen Beschreibung der Natur, die das Zusammenspiel physikalischer Prozesse und solcher, die mit den Aktivitäten lebender Organismen verbunden sind, berücksichtigt. In Frankreich, ganz am Anfang des 19. Jahrhunderts. J. B. Lamarck (cm. LAMARC (Jean Baptiste) schlug sein eigenes, weitgehend spekulatives Konzept des Stoffkreislaufs auf der Erde vor. In diesem Fall kam den lebenden Organismen eine sehr wichtige Rolle zu, da davon ausgegangen wurde, dass nur die lebenswichtige Aktivität von Organismen, die zur Bildung komplexer chemischer Verbindungen führt, den natürlichen Prozessen der Zerstörung und des Verfalls widerstehen kann. Obwohl Lamarcks Konzept eher naiv war und nicht immer dem damaligen Wissensstand auf dem Gebiet der Chemie entsprach, sagte es einige Vorstellungen über die Funktionsweise der Biosphäre voraus, die bereits zu Beginn des 20. Jahrhunderts entwickelt wurden.
Natürlich kann der deutsche Naturforscher A. Humboldt als Vorreiter der Ökologie bezeichnet werden (cm. HUMBOLDT Alexander), von denen viele heute zu Recht als Umweltwerke gelten. Es ist Humboldt, dem der Übergang vom Studium einzelner Pflanzen zur Kenntnis der Pflanzenbedeckung als einer gewissen Integrität zugeschrieben wird. Nachdem ich den Grundstein für die „Pflanzengeographie“ gelegt habe (cm. GEOGRAPHIE DER PFLANZEN)„Humboldt stellte nicht nur Unterschiede in der Verbreitung verschiedener Pflanzen fest, sondern versuchte diese auch zu erklären, indem er sie mit Klimaeigenschaften in Verbindung brachte.
Andere Wissenschaftler haben versucht, die Rolle dieser anderen Faktoren bei der Vegetationsverteilung herauszufinden. Dieses Thema wurde insbesondere von O. Decandolle untersucht (cm. DECANDOL), der die Bedeutung nicht nur der körperlichen Bedingungen, sondern auch des Wettbewerbs zwischen verschiedenen Arten betonte gemeinsame Ressourcen. J. B. Boussingault (cm. BOUSSINGAUGH (Jean Baptiste) legte den Grundstein für die Agrochemie (cm. AGROCHEMIE) Dies zeigt, dass alle Pflanzen Bodenstickstoff benötigen. Er fand auch heraus, dass eine Pflanze für den erfolgreichen Abschluss der Entwicklung eine bestimmte Wärmemenge benötigt, die sich durch Aufsummieren der Temperaturen für jeden Tag über den gesamten Entwicklungszeitraum abschätzen lässt. Yu. Liebig (cm. LIBICH (Justus) zeigte, dass sie unterschiedlich sind chemische Elemente, die für die Pflanze notwendig sind, sind unersetzlich. Fehlt einer Pflanze also ein Element, zum Beispiel Phosphor, kann dieser Mangel nicht durch Zugabe eines anderen Elements – Stickstoff oder Kalium – ausgeglichen werden. Diese Regel, die später als „Liebigsches Gesetz des Minimums“ bekannt wurde, spielte bei ihrer Umsetzung in die Praxis eine wichtige Rolle Landwirtschaft Mineraldünger. Es behält seine Bedeutung in der modernen Ökologie, insbesondere bei der Untersuchung von Faktoren, die die Verbreitung oder das Wachstum der Anzahl von Organismen begrenzen.
Die Arbeiten von Charles Darwin spielten eine herausragende Rolle bei der Vorbereitung der wissenschaftlichen Gemeinschaft auf die Akzeptanz von Umweltideen in der Zukunft. (cm. DARWIN (Charles Robert), zunächst einmal seine Theorie natürliche Auslese als treibende Kraft der Evolution. Darwin ging davon aus, dass jede Art lebender Organismen ihre Zahl im geometrischen Verlauf erhöhen kann (gemäß dem Exponentialgesetz, wenn wir die moderne Formulierung verwenden), und da die Ressourcen zur Aufrechterhaltung einer wachsenden Bevölkerung bald knapp werden, entsteht zwangsläufig Konkurrenz zwischen Individuen (Kampf ums Dasein). Die Gewinner dieses Kampfes sind die Individuen, die sich am besten an bestimmte Bedingungen angepasst haben, das heißt diejenigen, die es geschafft haben zu überleben und lebensfähige Nachkommen zu hinterlassen. Darwins Theorie behält ihre bleibende Bedeutung für die moderne Ökologie, da sie oft die Richtung für die Suche nach bestimmten Beziehungen vorgibt und es uns ermöglicht, das Wesen der verschiedenen „Überlebensstrategien“ zu verstehen, die Organismen unter bestimmten Bedingungen anwenden.
In der zweiten Hälfte des 19. Jahrhunderts begannen in vielen Ländern sowohl von Botanikern als auch von Zoologen Forschungen, die im Wesentlichen ökologischer Natur waren. So erschien in Deutschland im Jahr 1872 das Hauptwerk von August Grisebach (1814-1879), der erstmals eine Beschreibung der wichtigsten Pflanzengesellschaften des gesamten Landes gab Globus(diese Werke wurden auch auf Russisch veröffentlicht) und 1898 - eine große Zusammenfassung von Franz Schimper (1856-1901) „Geographie der Pflanzen auf physiologischer Basis“, die viele detaillierte Informationen über die Abhängigkeit von Pflanzen von verschiedenen Umweltbedingungen liefert Faktoren. Ein weiterer deutscher Forscher - Karl Möbius (cm. MOBIUS (Karl August) durch Untersuchung der Fortpflanzung von Austern in Untiefen (sogenannte Austernbänke) Nordsee, schlug den Begriff „Biozönose“ vor (cm. Biozönose)“, was eine Ansammlung verschiedener Lebewesen bezeichnete, die im selben Gebiet lebten und eng miteinander verbunden waren.
An der Wende vom 19. zum 20. Jahrhundert wird das Wort „Ökologie“ selbst, das in den ersten 20 bis 30 Jahren nach seinem Vorschlag durch Haeckel fast nicht verwendet wurde, immer häufiger verwendet. Es gibt Menschen, die sich Ökologen nennen und danach streben, die Umweltforschung voranzutreiben. Im Jahr 1895 entdeckte der dänische Entdecker J. E. Warming (cm. ERWÄRMUNG Johannes Eugenius) veröffentlicht ein Lehrbuch über die „ökologische Geographie“ der Pflanzen, das bald ins Deutsche, Polnische, Russische (1901) und dann ins Englische übersetzt wurde. Heutzutage wird die Ökologie meist als Fortsetzung der Physiologie gesehen, die ihre Forschung lediglich vom Labor direkt auf die Natur übertragen hat. Das Hauptaugenmerk liegt auf der Untersuchung der Auswirkungen bestimmter Faktoren auf Organismen. Außenumgebung. Manchmal werden jedoch auch völlig neue Aufgaben gestellt, beispielsweise die Identifizierung gemeinsamer, regelmäßig wiederkehrender Merkmale in der Entwicklung verschiedener natürlicher Organismenkomplexe (Gemeinschaften, Biozönosen).
Eine wichtige Rolle bei der Gestaltung des Problemkreises der Ökologie und bei der Entwicklung ihrer Methodik spielte insbesondere der Sukzessionsgedanke (cm. NACHFOLGE). So stellte Henry Cowles (1869-1939) in den USA ein detailliertes Bild der Sukzession wieder her, indem er die Vegetation auf Sanddünen in der Nähe des Michigansees untersuchte. Diese Dünen entstanden zu unterschiedlichen Zeiten und daher konnten auf ihnen Gemeinschaften gefunden werden unterschiedlichen Alters- von den jüngsten, dargestellt durch ein paar krautige Pflanzen, die auf Treibsand wachsen können, bis zu den reifsten, die echt sind Mischwälder auf alten festen Dünen. Anschließend wurde das Konzept der Nachfolge von einem anderen amerikanischen Forscher, Frederick Clements (1874-1945), detailliert entwickelt. Er interpretierte die Gemeinschaft als ein höchst ganzheitliches Gebilde, das beispielsweise ein wenig an einen Organismus erinnert, wie ein Organismus, der eine bestimmte Entwicklung durchläuft – von der Jugend über die Reife bis hin zum Alter. Clements glaubte, dass sich verschiedene Gemeinschaften in einem Gebiet in den Anfangsstadien der Sukzession zwar stark unterscheiden können, sich aber in späteren Stadien immer ähnlicher werden. Letztendlich stellt sich heraus, dass es für jedes Gebiet mit einem bestimmten Klima und Boden nur eine reife (Höhepunkt-)Gemeinschaft gibt.
Auch Pflanzengemeinschaften haben in Russland große Aufmerksamkeit erhalten. So untersuchte Sergei Ivanovich Korzhinsky (1861-1900) die Grenze zwischen Wald und Steppenzonen, betonte, dass neben der Abhängigkeit der Vegetation von den klimatischen Bedingungen auch der Einfluss der Pflanzen selbst auf die physische Umwelt und ihre Fähigkeit, sie für das Wachstum anderer Arten besser geeignet zu machen, nicht weniger wichtig ist. In Russland (und dann in der UdSSR) zur Entwicklung der Forschung zu Pflanzengemeinschaften (oder mit anderen Worten zur Phytozönologie) wissenschaftliche Arbeiten und organisatorische Aktivitäten von V. N. Sukachev (cm. SUKACHEV (Wladimir Nikolajewitsch). Sukachev war einer der ersten, der an den Start ging Experimentelle Studien Wettbewerb und schlug seine eigene Klassifizierung vor verschiedene Typen Nachfolge. Er entwickelte ständig die Lehre von Pflanzengemeinschaften (Phytozönosen) weiter, die er als integrale Formationen interpretierte (in dieser Hinsicht stand er Clements nahe, obwohl er dessen Ideen sehr oft kritisierte). Später, bereits in den 1940er Jahren, formulierte Suchachow die Idee der Biogeozänose (cm. Biogeozenose)- ein natürlicher Komplex, der nicht nur die Pflanzengemeinschaft, sondern auch Boden, klimatische und hydrologische Bedingungen, Tiere, Mikroorganismen usw. umfasst. Die Untersuchung von Biogeozänosen in der UdSSR wurde oft als eigenständige Wissenschaft angesehen – die Biogeozänologie. Derzeit wird die Biogeozänologie üblicherweise als Teil der Ökologie betrachtet.
Die Jahre 1920-1940 waren für die Umwandlung der Ökologie in eine eigenständige Wissenschaft von großer Bedeutung. Zu dieser Zeit wurden eine Reihe von Büchern veröffentlicht verschiedene AspekteÖkologie, Fachzeitschriften werden veröffentlicht (von denen einige noch existieren) und ökologische Gesellschaften entstehen. Aber das Wichtigste ist, dass es nach und nach entsteht theoretische Basis neue Wissenschaft, die ersten werden angeboten Mathematische Modelle und es wird eine eigene Methodik entwickelt, die es uns ermöglicht, bestimmte Probleme zu stellen und zu lösen. Gleichzeitig bildeten sich zwei recht unterschiedliche Ansätze heraus, die auch in der modernen Ökologie existieren: der Populationsansatz, der sich auf die Dynamik der Anzahl von Organismen und ihrer Verteilung im Raum konzentriert, und der Ökosystemansatz, der sich auf die Prozesse von konzentriert Materiezirkulation und Energieumwandlung.
Entwicklung des Bevölkerungsansatzes
Eine der wichtigsten Aufgaben der Populationsökologie bestand darin, allgemeine Muster der Populationsdynamik zu identifizieren – sowohl individuell als auch interagierend (z. B. Konkurrenz um dieselbe Ressource oder Verbindung durch Räuber-Beute-Beziehungen). Um dieses Problem zu lösen, wurden einfache mathematische Modelle verwendet – Formeln, die die wahrscheinlichsten Beziehungen zwischen einzelnen Größen zeigen, die den Zustand der Bevölkerung charakterisieren: Geburtenrate, Sterblichkeitsrate, Wachstumsrate, Dichte (Anzahl der Individuen pro Raumeinheit) usw. Mathematisch Modelle ermöglichten es, die Konsequenzen verschiedener Annahmen zu überprüfen und die notwendigen und ausreichenden Bedingungen für die Umsetzung der einen oder anderen Version der Bevölkerungsdynamik zu identifizieren.
Im Jahr 1920 stellte der amerikanische Forscher R. Pearl (1879-1940) das sogenannte logistische Modell des Bevölkerungswachstums vor, das darauf hindeutet, dass mit zunehmender Bevölkerungsdichte ihre Wachstumsrate abnimmt und wird gleich Null bei Erreichen einer bestimmten maximalen Dichte. Die Veränderung der Populationsgröße im Laufe der Zeit wurde somit durch eine S-förmige Kurve beschrieben, die ein Plateau erreichte. Perl betrachtete das Logistikmodell als ein universelles Gesetz der Entwicklung jeder Bevölkerung. Und obwohl schnell klar wurde, dass dies nicht immer der Fall ist, ist die bloße Idee, dass es welche gibt fundamentale Prinzipien, das sich in der Dynamik vieler verschiedener Bevölkerungsgruppen manifestiert, hat sich als sehr produktiv erwiesen.
Die Einführung mathematischer Modelle in die Ökologiepraxis begann mit der Arbeit von Alfred Lotka (1880-1949). Er selbst nannte seine Methode „Physikalische Biologie“ – einen Versuch, biologisches Wissen mithilfe von in der Physik üblichen Ansätzen (einschließlich mathematischer Modelle) zu organisieren. Als mögliches Beispiel schlug er ein einfaches Modell vor, das die gekoppelte Populationsdynamik von Raubtier und Beute beschreibt. Das Modell zeigte, dass, wenn die gesamte Sterblichkeit in der Beutepopulation vom Raubtier bestimmt wird und die Geburtenrate des Raubtiers nur von seinem Nahrungsangebot (d. h. der Anzahl der Beute) abhängt, dann die Anzahl sowohl des Raubtiers als auch der Beute ausmacht regelmäßige Schwankungen. Dann entwickelte Lotka ein Modell der Wettbewerbsbeziehungen und zeigte außerdem, dass sich in einer Bevölkerung, deren Größe exponentiell zunimmt, immer eine konstante Altersstruktur einstellt (d. h. das Verhältnis der Anteile von Individuen unterschiedlichen Alters). Später schlug er auch Methoden zur Berechnung einer Reihe wichtiger demografischer Indikatoren vor. Etwa im gleichen Jahr gründete der italienische Mathematiker V. Volterra (cm. VOLTERRA (Vito), unabhängig von Lotka, entwickelte ein Modell der Konkurrenz zwischen zwei Arten um eine Ressource und zeigte theoretisch, dass zwei Arten, die in ihrer Entwicklung durch eine Ressource eingeschränkt sind, nicht stabil koexistieren können – eine Art verdrängt zwangsläufig die andere.
Die theoretischen Studien von Lotka und Volterra interessierten den jungen Moskauer Biologen G. F. Gause (cm. GAUZE (Georgy Frantsevich). Er schlug seine eigene, für Biologen viel verständlichere Modifikation der Gleichungen vor, die die Dynamik der Anzahl konkurrierender Arten beschreibt, und führte zum ersten Mal experimentelle Tests dieser Modelle an Laborkulturen von Bakterien, Hefen und Protozoen durch. Besonders erfolgreich waren Experimente zur Konkurrenz zwischen verschiedenen Ciliatenarten. Gause konnte zeigen, dass Arten nur dann koexistieren können, wenn sie durch unterschiedliche Faktoren eingeschränkt sind, also unterschiedliche ökologische Nischen besetzen. Diese Regel, Gausesches Gesetz genannt, lange Zeit diente als Ausgangspunkt für die Diskussion des interspezifischen Wettbewerbs und seiner Rolle bei der Aufrechterhaltung der Struktur ökologischer Gemeinschaften. Die Ergebnisse von Gauses Arbeit wurden in einer Reihe von Artikeln und dem Buch „The Struggle for Existence“ (1934) veröffentlicht, das mit der Unterstützung von Pearl veröffentlicht wurde Englische Sprache in den USA. Dieses Buch war für die Weiterentwicklung der theoretischen und experimentellen Ökologie von enormer Bedeutung. Es wurde mehrfach nachgedruckt und wird immer noch häufig in der wissenschaftlichen Literatur zitiert.
Die Untersuchung der Populationen erfolgte nicht nur im Labor, sondern auch direkt im Feld. Eine wichtige Rolle bei der Festlegung der allgemeinen Richtung dieser Forschung spielten die Werke des englischen Ökologen Charles Elton (1900-1991), insbesondere sein Buch „Animal Ecology“, das erstmals 1927 veröffentlicht und dann mehrmals nachgedruckt wurde. Das Problem der Populationsdynamik wurde in diesem Buch als eines der zentralen Probleme für die gesamte Ökologie hervorgehoben. Elton machte auf zyklische Schwankungen in der Anzahl kleiner Nagetiere aufmerksam, die über einen Zeitraum von 3 bis 4 Jahren auftraten, und nachdem er Langzeitdaten zur Pelzjagd in Nordamerika verarbeitet hatte, fand er heraus, dass auch Hasen und Luchse zyklische Schwankungen aufweisen. Bevölkerungsspitzen werden jedoch etwa alle 10 Jahre beobachtet. Elton widmete der Untersuchung der Struktur von Gemeinschaften (vorausgesetzt, dass diese Struktur rein natürlich ist) sowie der Nahrungsketten und den sogenannten „Zahlenpyramiden“ – einer stetigen Abnahme der Anzahl der Organismen, große Aufmerksamkeit Bewegen Sie sich von niedrigeren zu höheren trophischen Ebenen – von Pflanzen zu Pflanzenfressern und von Pflanzenfressern zu Fleischfressern. Der Populationsansatz zur Ökologie wurde lange Zeit hauptsächlich von Zoologen entwickelt. Botaniker hingegen untersuchten häufiger Gemeinschaften, die meist als integrale und eigenständige Formationen interpretiert wurden, zwischen denen es recht einfach war, Grenzen zu ziehen. Allerdings äußerten einige Ökologen bereits in den 1920er Jahren (für die damalige Zeit) „ketzerische“ Ansichten, wonach verschiedene Pflanzenarten auf bestimmte Umweltfaktoren auf ihre eigene Weise reagieren können und ihre Verbreitung nicht unbedingt mit der Verbreitung von übereinstimmen muss andere Arten derselben Gemeinschaft. Daraus folgt, dass die Grenzen zwischen verschiedenen Gemeinschaften sehr verschwommen sein können und ihre Identifizierung selbst bedingt ist.
Diese ihrer Zeit vorausgehende Sicht auf die Pflanzengemeinschaft wurde am deutlichsten vom russischen Ökologen L. G. Ramensky entwickelt (cm. RAMENSKY (Leonty Grigorjewitsch). 1924 formulierte er in einem kurzen Artikel (der später zum Klassiker wurde) die wichtigsten Bestimmungen des neuen Ansatzes und betonte dabei einerseits die ökologische Individualität der Pflanzen und andererseits die „Mehrdimensionalität“ (d. h. Abhängigkeit). von vielen Faktoren) und die Kontinuität der gesamten Vegetationsdecke. Ramensky hielt nur die Gesetze der Kompatibilität verschiedener Pflanzen für unverändert, die hätten untersucht werden sollen. In den Vereinigten Staaten entwickelte Henry Allan Gleason (1882-1975) völlig unabhängig ähnliche Ansichten etwa zur gleichen Zeit. Sein „individualistisches Konzept“, das als Antithese zu Clements‘ Idee der Gemeinschaft als Analogon des Organismus aufgestellt wurde, betonte auch die Unabhängigkeit der Verbreitung verschiedener Pflanzenarten voneinander und die Kontinuität der Vegetationsbedeckung. Die eigentliche Untersuchung von Pflanzenpopulationen begann erst in den 1950er und sogar 1960er Jahren. In Russland war Tikhon Aleksandrovich Rabotnov (1904-2000) der unbestrittene Anführer dieses Trends und in Großbritannien John Harper.
Entwicklung der Ökosystemforschung
Der Begriff „Ökosystem“ wurde 1935 von dem bekannten englischen Botaniker und Ökologen Arthur Tansley (1871-1955) vorgeschlagen, um den natürlichen Komplex lebender Organismen und die physische Umgebung, in der sie leben, zu bezeichnen. Die Forschung, die man zu Recht als Ökosystemforschung bezeichnen kann, begann jedoch schon viel früher, und Hydrobiologen waren die unangefochtene Spitzenreiterin. Hydrobiologie und insbesondere Limnologie (cm. LIMNOLOGIE) Von Anfang an waren komplexe Wissenschaften, die sich gleichzeitig mit vielen lebenden Organismen und ihrer Umwelt befassten. Gleichzeitig wurden nicht nur die Interaktionen von Organismen untersucht, nicht nur ihre Abhängigkeit von der Umwelt, sondern auch, nicht weniger wichtig, der Einfluss der Organismen selbst auf die physische Umwelt. Oftmals war das Untersuchungsobjekt für Limnologen ein ganzes Gewässer, in dem physikalische, chemische und biologische Prozesse eng miteinander verknüpft sind. Bereits zu Beginn des 20. Jahrhunderts untersuchte der amerikanische Limnologe Edward Burge (1851-1950) mit streng quantitativen Methoden die „Seeatmung“ – die saisonale Dynamik des Gehalts an gelöstem Sauerstoff im Wasser, die von beiden Prozessen abhängt der Vermischung der Wassermasse und der Diffusion von Sauerstoff aus der Luft sowie der Lebensaktivität von Organismen. Bezeichnenderweise gibt es unter letzteren sowohl Sauerstoffproduzenten (planktonische Algen) als auch Sauerstoffverbraucher (die meisten Bakterien und alle Tiere). In den 1930ern großer Erfolg in der Erforschung des Stoffkreislaufs und der Energieumwandlung wurden erreicht Soviet Russland an der limnologischen Station Kosinskaya in der Nähe von Moskau. Die Station wurde zu dieser Zeit von Leonid Leonidovich Rossolimo (1894-1977) geleitet, der den sogenannten „Balance-Ansatz“ vorschlug, der sich auf den Stoffkreislauf und die Energieumwandlung konzentrierte. Im Rahmen dieses Ansatzes begann G. G. Vinberg mit seinen Studien zur Primärproduktion (d. h. der Entstehung organischer Materie durch Autotrophe). (cm. VINBERG (Georgy Georgievich), mit der genialen Methode der „dunklen und hellen Flaschen“. Sein Wesen besteht darin, dass die Menge an organischer Substanz, die während der Photosynthese gebildet wird, anhand der Menge an freigesetztem Sauerstoff beurteilt wird.
Drei Jahre später wurden ähnliche Messungen in den USA von G. A. Riley durchgeführt. Der Initiator dieser Arbeit war George Evelyn Hutchinson (1903-1991), der mit seiner eigenen Forschung sowie der begeisterten Unterstützung der Bemühungen vieler talentierter junger Wissenschaftler die Entwicklung der Ökologie nicht nur in den USA maßgeblich beeinflusste In den Vereinigten Staaten, aber auf der ganzen Welt. Hutchinson ist der Autor der „Treatise on Limnology“, einer Reihe von vier Bänden, die die weltweit umfassendste Zusammenfassung des Lebens in Seen darstellt.
Im Jahr 1942 veröffentlichte die Zeitschrift „Ecology“ einen Artikel von Hutchinsons Schüler, einem jungen und leider sehr früh verstorbenen Ökologen, Raymond Lindemann (1915-1942), in dem er einen Vorschlag machte allgemeines Schema Energieumwandlung im Ökosystem. Insbesondere wurde theoretisch nachgewiesen, dass, wenn Energie von einer trophischen Ebene zur anderen wandert (von Pflanzen zu Pflanzenfressern, von Pflanzenfressern zu Raubtieren), ihre Menge abnimmt und nur ein kleiner Teil (nicht mehr als 10 %) der Energie verfügbar ist Organismen auf jeder nachfolgenden Ebene die Energie, die den Organismen der vorherigen Ebene zur Verfügung stand.
Für die Möglichkeit der Durchführung von Ökosystemforschungen war es sehr wichtig, dass angesichts der kolossalen Vielfalt der in der Natur vorkommenden Organismenformen die Anzahl der Hauptorganismen zunimmt biochemische Prozesse, die ihre Lebensaktivität (und damit die Anzahl der wichtigsten biogeochemischen Rollen!) bestimmen, ist sehr begrenzt. Zum Beispiel die meisten verschiedene Pflanzen(und Cyanobakterien (cm.(CYANOBAKTERIEN)) betreiben Photosynthese (cm. PHOTOSYNTHESE), in dem organisches Material gebildet und freier Sauerstoff freigesetzt wird. Und da die Endprodukte dieselben sind, können die Ergebnisse der Aktivität sofort zusammengefasst werden große Zahl Organismen zum Beispiel alle planktonische Algen in einem Teich oder allen Pflanzen in einem Wald und schätzen so die Primärproduktion des Teichs oder Waldes ab. Die Wissenschaftler, die an den Ursprüngen des Ökosystemansatzes standen, haben dies gut verstanden, und die von ihnen entwickelten Ideen bildeten die Grundlage für die groß angelegten Studien zur Produktivität verschiedener Ökosysteme, die in verschiedenen Ländern entwickelt wurden Naturgebiete bereits in den 1960er-1970er Jahren.
Die Untersuchung der Biosphäre ähnelt in ihrer Methodik dem Ökosystemansatz. Der Begriff „Biosphäre“ bezeichnet den Bereich auf der Oberfläche unseres Planeten, der von Leben umgeben ist, und wurde Ende des 19. Jahrhunderts vom österreichischen Geologen Eduard Suess (1831-1914) geprägt. Im Detail wurde die Idee der Biosphäre als System biogeochemischer Kreisläufe, deren Hauptantriebskraft die Aktivität lebender Organismen („lebende Materie“) ist, jedoch bereits in den 1920er und 1930er Jahren von dem russischen Wissenschaftler entwickelt Wladimir Iwanowitsch Wernadski (1863–1945). Was die direkte Bewertung dieser Prozesse betrifft, so begann deren Erhalt und ständige Weiterentwicklung erst in der zweiten Hälfte des 20. Jahrhunderts und dauert bis heute an.
Ökologische Entwicklung in letzten Jahrzehnte 20. Jahrhundert
In der zweiten Hälfte des 20. Jahrhunderts. Die Herausbildung der Ökologie als eigenständige Wissenschaft mit eigener Theorie und Methodik, eigenem Problemspektrum und eigenen Lösungsansätzen ist abgeschlossen. Mathematische Modelle werden immer realistischer: Ihre Vorhersagen können experimentell oder durch Beobachtungen in der Natur überprüft werden. Die Experimente und Beobachtungen selbst werden zunehmend so geplant und durchgeführt, dass die erzielten Ergebnisse es ermöglichen, eine zuvor aufgestellte Hypothese zu akzeptieren oder zu widerlegen. Einen bemerkenswerten Beitrag zur Entwicklung der Methodik der modernen Ökologie leistete die Arbeit des amerikanischen Forschers Robert MacArthur (1930-1972), der die Talente eines Mathematikers und eines Naturbiologen erfolgreich vereinte. MacArthur untersuchte die Muster des Verhältnisses der Anzahl verschiedener Arten in einer Gemeinschaft, die Wahl der optimalsten Beute durch ein Raubtier, die Abhängigkeit der Anzahl der auf einer Insel lebenden Arten von ihrer Größe und Entfernung vom Festland sowie den Grad der zulässige Überlappung ökologischer Nischen koexistierender Arten und eine Reihe anderer Probleme. MacArthur bemerkte das Vorhandensein einer bestimmten sich wiederholenden Regelmäßigkeit („Muster“) in der Natur und schlug eine oder mehrere alternative Hypothesen vor, die den Mechanismus des Auftretens dieser Regelmäßigkeit erklären, erstellte entsprechende mathematische Modelle und verglich sie dann mit empirischen Daten. MacArthur brachte seinen Standpunkt in Geographical Ecology (1972) sehr deutlich zum Ausdruck, das er einige Monate vor seinem frühen Tod schrieb, als er unheilbar krank war.
Der Ansatz, den MacArthur und seine Anhänger entwickelten, konzentrierte sich in erster Linie auf die Aufklärung allgemeine Grundsätze Geräte (Strukturen) beliebiger Communities. Im Rahmen des etwas später verbreiteten Ansatzes, in den 1980er Jahren, wurde jedoch das Hauptaugenmerk auf die Prozesse und Mechanismen gelegt, die zur Bildung dieser Struktur führten. Bei der Untersuchung der konkurrierenden Verdrängung einer Art durch eine andere interessierten sich Ökologen beispielsweise vor allem für die Mechanismen dieser Verdrängung und jene Merkmale von Arten, die das Ergebnis ihrer Interaktion vorgeben. Es stellte sich beispielsweise heraus, dass im Wettbewerb verschiedener Pflanzenarten um mineralische Nährstoffe (Stickstoff oder Phosphor) häufig nicht die Art gewinnt, die prinzipiell (ohne Ressourcenknappheit) schneller wachsen kann, sondern diejenige das in der Lage ist, bei geringerer Konzentration dieses Elements in der Umgebung zumindest ein minimales Wachstum aufrechtzuerhalten.
Forscher begannen, der Evolution besondere Aufmerksamkeit zu schenken Lebenszyklus und verschiedene Überlebensstrategien. Da die Fähigkeiten von Organismen immer und für jeden begrenzt sind evolutionärer Erwerb Wenn Organismen etwas bezahlen müssen, entstehen zwangsläufig klar definierte negative Korrelationen (die sogenannten „Tradeoffs“) zwischen einzelnen Merkmalen. Beispielsweise kann eine Pflanze nicht sehr schnell wachsen und gleichzeitig eine zuverlässige Abwehr gegen Pflanzenfresser bilden. Die Untersuchung solcher Zusammenhänge ermöglicht es herauszufinden, wie grundsätzlich die Möglichkeit der Existenz von Organismen unter bestimmten Bedingungen zustande kommt.
In der modernen Ökologie bleiben einige Probleme, die eine lange Forschungsgeschichte haben, immer noch relevant: zum Beispiel die Festlegung allgemeiner Muster in der Dynamik der Häufigkeit von Organismen, die Bewertung der Rolle verschiedener Faktoren, die das Bevölkerungswachstum begrenzen, und die Aufklärung der Ursachen zyklischer (regelmäßiger) Störungen ) Schwankungen der Zahlen. In diesem Bereich wurden erhebliche Fortschritte erzielt – für viele spezifische Bevölkerungsgruppen wurden Mechanismen zur Regulierung ihrer Zahl identifiziert, darunter auch solche, die zu zyklischen Veränderungen der Zahl führen. Die Erforschung der Räuber-Beute-Beziehungen, des Wettbewerbs und der für beide Seiten vorteilhaften Zusammenarbeit zwischen verschiedenen Arten – Gegenseitigkeit – wird fortgesetzt.
Neue Richtung den letzten Jahren ist die sogenannte Makroökologie – eine vergleichende Untersuchung verschiedener Arten in großem Maßstab (vergleichbar mit der Größe von Kontinenten).
In der Erforschung des Stoffkreislaufs und des Energieflusses wurden Ende des 20. Jahrhunderts enorme Fortschritte erzielt. Dies ist vor allem auf die Verbesserung quantitativer Methoden zur Beurteilung der Intensität bestimmter Prozesse sowie auf die wachsenden Möglichkeiten zur großflächigen Anwendung dieser Methoden zurückzuführen. Ein Beispiel wäre die Fernbestimmung (von Satelliten aus) des Chlorophyllgehalts in Oberflächengewässer Meer, das es ermöglicht, Karten der Phytoplanktonverteilung für den gesamten Weltozean zu erstellen und saisonale Veränderungen in seiner Produktion zu bewerten.
Aktueller Stand der Wissenschaft
Die moderne Ökologie ist eine sich schnell entwickelnde Wissenschaft, die sich durch ein eigenes Problemspektrum, eine eigene Theorie und eine eigene Methodik auszeichnet. Die komplexe Struktur der Ökologie wird dadurch bestimmt, dass ihre Objekte ganz unterschiedlichen Organisationsebenen angehören: von der gesamten Biosphäre über große Ökosysteme bis hin zu Populationen, wobei eine Population oft als Ansammlung einzelner Individuen betrachtet wird. Auch die räumlichen und zeitlichen Größenordnungen, in denen Veränderungen an diesen Objekten stattfinden und die von der Forschung abgedeckt werden müssen, variieren äußerst stark: von Tausenden von Kilometern bis hin zu Metern und Zentimetern, von Jahrtausenden bis hin zu Wochen und Tagen. In den 1970ern Humanökologie entsteht. Mit zunehmendem Druck auf die Umwelt nimmt die praktische Bedeutung der Ökologie zu; Philosophen und Soziologen interessieren sich stark für ihre Probleme.

Die moderne Verbreitung lebender Organismen wird in erster Linie durch die Umweltbedingungen bestimmt, in denen sie leben. Alle lebenden und nicht lebenden Objekte, die Pflanzen, Tiere und andere Organismen umgeben und direkt mit ihnen interagieren, werden als bezeichnet Lebensraum .

Unter dem Begriff Umgebung (oder Umgebung natürlichen Umgebung) wird üblicherweise als der Teil der Natur verstanden, auf den sich der menschliche Einfluss erstreckt.

Umweltelemente, die auf lebende Organismen einwirken, werden genannt Umweltfaktoren . Nach ihrer Entstehung und ihrem spezifischen Einfluss werden Umweltfaktoren in drei Hauptgruppen eingeteilt:

- Abiotisch Faktoren sind Eigenschaften unbelebter Natur, die direkt oder indirekt auf lebende Organismen einwirken und deren Existenzbedingungen bestimmen (Temperatur, Licht und andere Strahlungsenergie, Luftfeuchtigkeit und Gaszusammensetzung der Luft, Atmosphärendruck, Niederschlag, Schneedecke, Wind, Salzzusammensetzung von Wasser, Boden, Gelände usw.).

- Biotisch Faktoren sind alle Formen der gegenseitigen Beeinflussung von Lebewesen. Jeder Organismus erfährt direkten oder indirekten Einfluss anderer Individuen, geht Beziehungen zu Vertretern seiner eigenen oder anderen Arten (Pflanzen, Tiere, Mikroorganismen) ein, ist von ihnen abhängig oder übt selbst Einfluss aus.

- Anthropogen Faktoren – alle Formen menschlichen Handelns, die zu Veränderungen in der Natur als Lebensraum anderer Arten führen oder sich direkt auf deren Leben auswirken.Lebensraum. Zu diesen Faktoren gehören die Auswirkungen der Industrie, der landwirtschaftlichen Produktion, des Transports und aller anderen Formen der Landwirtschaft. Die anthropogenen Auswirkungen auf die Lebenswelt des Planeten nehmen weiter zu.

Irgendein von Umweltfaktoren Es kann sich entweder als direkte Ursache für Veränderungen im Stoffwechsel manifestieren oder indirekt wirken, indem es die lebenswichtige Aktivität von Organismen beeinflusst und den Lebensraum verändert.

Trotz der großen Vielfalt an Umweltfaktoren gibt es eine Reihe allgemeiner Muster in der Art ihrer Auswirkungen auf Organismen und in den Reaktionen von Lebewesen. Dazu gehört die Reaktion von Organismen auf die Intensität oder Stärke des Einflusses des Faktors. Sowohl eine unzureichende als auch eine übermäßige Wirkung wirken sich negativ auf die Funktion des Körpers aus. Für Vertreter verschiedener Arten sind die Bedingungen, unter denen sie sich besonders wohl fühlen, nicht die gleichen. Einige Pflanzen (feuchtigkeitsliebend) bevorzugen beispielsweise sehr feuchte Böden (Kohl, Zucchini), andere vertragen trockenes Wetter. Manche mögen intensive Hitze (Melone), andere bevorzugen Schatten und Kühle (Blumenkohl). Diese Faktoren haben großen Einfluss auf das Wachstum und den Zustand von Pflanzen. Der Punkt, an dem ihr maximales Wachstum beobachtet wird, wird aufgerufen Optimum. Dies bezieht sich normalerweise auf einen Temperaturbereich. Man nennt die günstige Stärke des Faktors (Dosierung). Faktor optimale Zone für einen Organismus einer bestimmten Art. Als bezeichnet wird der gesamte Temperaturbereich vom Minimum bis zum Maximum, bei dem Wachstum noch möglich ist Stabilitätsbereich. Die ihn begrenzenden Punkte, also die für das Leben geeignete maximale und minimale Temperatur, sind die Grenzen der Stabilität bzw. die Grenzen der Ausdauer der Art. Der Grad der Ausdauer in Bezug auf einen bestimmten Umweltfaktor wird genannt ökologische Wertigkeit. Die ökologische Wertigkeit eines Organismus ist seine Fähigkeit, in einer Vielzahl von Umgebungen zu leben.

Wenn wir uns den Punkten der Stabilitätsgrenze nähern und die Wirkung des Faktors abnimmt oder zunimmt, nimmt die Lebensaktivität ab, bis zur vollständigen Unterdrückung oder zum Tod eines Lebewesens (in unserem Beispiel einer Pflanze), von dem wir sprechen über Stresszonen im Stabilitätsbereich. Andere Faktoren können einen ähnlichen Einfluss haben.

Für jede Pflanzen- und Tierart gibt es ein Optimum, Stresszonen oder Hemmzonen und Grenzen der Stabilität (Ausdauer) in Bezug auf jeden Umweltfaktor. (Abb. 2.1).

Bei der Analyse des Beispiels mit der Temperatur betrachteten wir die Änderung nur eines Faktors und gingen davon aus, dass alle anderen der optimalen Zone zu entsprechen schienen. Wir haben die Aktion beobachtet Gesetz der begrenzenden Faktoren, formuliert von J. Liebig. Ein Faktor, der außerhalb seines optimalen Bereichs zu einem Stresszustand des Körpers führt, wird als limitierend bezeichnet. Organismen reagieren besonders empfindlich auf Veränderungen dieses Faktors. Oft sind die limitierenden Faktoren biotischer Natur, also der Einfluss einiger Tier- und Pflanzenarten auf andere. Beispielsweise schränkt der Mangel an Nahrung die Entwicklung und Verbreitung verschiedener Tierarten ein. Zu den limitierenden Faktoren der Pflanzenentwicklung gehören Temperatur, Licht, Wasserverfügbarkeit usw. Keiner der Faktoren wirkt alleine. Alle Organismen müssen bei der Interaktion mit der Umwelt ein dynamisches Gleichgewicht aufrechterhalten, oder Homöostase.

Abb.2.1. Abhängigkeit der Ergebnisse der Exposition gegenüber einem Umweltfaktor von seiner Intensität.

Breite ökologische Wertigkeit der Art in Bezug auf abiotischen Faktoren Umgebungen werden gekennzeichnet, indem dem Namen des Faktors das Präfix „eury“ hinzugefügt wird (von griechisch euris – breit). Beispielsweise verträgt eine eurythermale Art erhebliche Temperaturschwankungen. Eine enge ökologische Wertigkeit wird durch das Präfix „steno“ (von griechisch stenos – eng) – stenotherm – gekennzeichnet. Als Arten werden Arten bezeichnet, die sich über einen weiten Bereich an Schwankungen verschiedener Umweltfaktoren anpassen können Eurybiont; Arten, deren Existenz streng definierte Bedingungen erfordert, werden genannt Stenobiont.

Unter dem Einfluss von Umweltfaktoren werden lebende Organismen zu bestimmten hierarchischen Systemen zusammengefasst, die unterschiedliche Organisationsebenen lebender Materie darstellen: Populationen, Gemeinschaften und Ökosysteme.

Bevölkerung bezeichnet eine Gruppe von Individuen derselben Art, die einen bestimmten Raum einnimmt und über die notwendigen Fähigkeiten verfügt, um ihre Zahl unter sich ständig ändernden Umweltbedingungen aufrechtzuerhalten. Das Wort „Bevölkerung“ kommt vom lateinischen „populus“ – Volk, Bevölkerung.

In der Natur sind Populationen verschiedener Arten zu höherrangigen Systemen zusammengefasst – Gemeinschaften. Gemeinschaft (biotisch) ist eine Gruppe von Populationen, die ein bestimmtes Gebiet bewohnen. Organismengemeinschaften sind durch energetische Verbindungen mit der anorganischen Umwelt verbunden. Pflanzen beispielsweise können nur durch die ständige Versorgung mit Kohlendioxid, Wasser, Sauerstoff und Mineralsalzen existieren. Die kleinste Einheit, auf die der Begriff „Gemeinschaft“ angewendet werden kann, ist Biozönose(Der Begriff wurde 1877 vom deutschen Zoologen K. Mobius eingeführt).

Biozönosen werden Gruppen zusammenlebender und miteinander verbundener Organismen genannt. Das Ausmaß der Biozönosen ist unterschiedlich – von Gemeinschaften aus Höhlen, Ameisenhaufen, Baumlaub bis hin zur Besiedlung ganzer Landschaften: Wälder, Steppen, Wüsten usw. Der Begriff „Biozönose“ wird am häufigsten in Bezug auf die Bevölkerung von Gebieten verwendet, die sich an Land durch eine relativ homogene Vegetation auszeichnen, beispielsweise die Biozönose von Fichtenwäldern, Weizenfeldern usw.

Biota (vom griechischen Biote – Leben) – eine Reihe von Pflanzen-, Tier- und Mikroorganismenarten, die durch ein gemeinsames Verbreitungsgebiet vereint sind. Im Gegensatz zu einer Biozönose kann sie durch das Fehlen ökologischer Verbindungen zwischen Arten gekennzeichnet sein.

Organismengemeinschaften sind durch engste materielle und energetische Verbindungen mit der anorganischen Umwelt verbunden. Der von einer Biozönose eingenommene Raum wird genannt Biotop. Die Biozönose und ihr Biotop sind zwei untrennbare Elemente, die ein mehr oder weniger stabiles System bilden Biogeozänose . Konzept Biogeozänose (aus dem Griechischen Bio – Leben, Geo – Erde, Koinos – Allgemein) vom russischen Wissenschaftler V.N. in die Wissenschaft eingeführt. Suchachow im Jahr 1940

Die Idee der Verbindung und Einheit aller Phänomene und Objekte auf Erdoberfläche entstand fast gleichzeitig in der UdSSR und im Ausland, mit dem einzigen Unterschied, dass es sich in der UdSSR als Doktrin der Biogeozänose und in anderen Ländern als Doktrin der Biogeozänose entwickelte Ökosysteme . Ökosystem, oder Ökosystem - Dies ist einer natürlicher Komplex, gebildet von lebenden Organismen und ihrem Lebensraum, in dem alle Komponenten durch den Austausch von Materie und Energie miteinander verbunden sind.

Biogeozänose und Ökosystem sind ähnliche Konzepte, aber nicht identisch. Beide Konzepte implizieren eine Ansammlung lebender Organismen und Lebensräume, ein Ökosystem ist jedoch ein dimensionsloses Konzept. „Vom Tropfen zum Ozean“, so beschrieb es der Autor des Begriffs „Ökosystem“, der englische Biologe A. Tansley, im übertragenen Sinne. Ein Ameisenhaufen, ein Aquarium, ein Teich, ein Sumpf, eine Raumschiffhütte – all das sind Ökosysteme (Abb. 2.2)

Biogeozänose in Russische Literatur normalerweise als Ökosystem charakterisiert, dessen Grenzen durch das Verbreitungsgebiet der Vegetationsbedeckung abgegrenzt werden - Phytozönose. Zum Beispiel Steppe, Sumpf, Wiese usw. Biogeozänosen. Mit anderen Worten ist die Biogeozänose ein Sonderfall eines Ökosystems, immer ein natürliches Phänomen, auch wenn es vom Menschen beeinflusst wird. Ein Ökosystem kann vollständig künstlich sein (Aquarium, Raumschiff usw.).

Die Aufrechterhaltung der lebenswichtigen Aktivität von Organismen und der Stoffzirkulation in Ökosystemen ist nur aufgrund eines konstanten Energieflusses möglich. Das Leben auf der Erde existiert dank der Energie der Sonnenstrahlung, die von photosynthetischen Pflanzen (Autotrophen) in chemische Bindungen organischer Verbindungen umgewandelt wird. Alle anderen Organismen beziehen Energie aus der Nahrung. Die Übertragung von Nahrungsenergie von ihrer Quelle (Autotrophen) durch eine Reihe von Organismen, die durch die Aufnahme einiger Organismen durch andere erfolgt, wird als bezeichnet Nahrung (trophisch) Kette (Abb. 2.3).

Reis. 2.2. Schematischer Aufbau eines Ökosystems.

Abb.2.3. Diagramm zur Veranschaulichung von Nahrungsketten in einem Ökosystem (nach Akimova T.A., Haskin V.V., 1994).

Jedes Ökosystem enthält eine Ansammlung tierischer und pflanzlicher Organismen, die sich nach ihrer Ernährungsform in zwei Gruppen einteilen lassen:

Autotrophe (Selbsternährung) – grüne Pflanzen, die zur Photosynthese fähig sind und mineralische Elemente für Wachstum und Fortpflanzung nutzen. Photosynthese ist ein komplexer Prozess, bei dem Wasser und Kohlendioxid mithilfe von Sonnenenergie in Zucker umgewandelt werden. Aus den so gebildeten Zuckern und Mineralstoffen, die aus dem Boden oder Wasser gewonnen werden, synthetisieren Pflanzen komplexe Stoffe, aus denen ihr Organismus besteht. Mit anderen Worten, die einfachen Chemikalien, aus denen Luft, Wasser und Mineralien bestehen Felsen und Boden werden in komplexe Verbindungen wie Proteine, Fette und Kohlenhydrate, sogenannte organische, umgewandelt. Autotrophe Pflanzen sind Produzenten Ökosysteme (von lat. „producens“ – produzierend), die aus anorganischen Substanzen organische Substanzen erzeugen. Aus diesen organischen Substanzen werden die Gewebe von Pflanzen und Tieren gebildet. Photosynthetische Pflanzen produzieren Nahrung für alle anderen Organismen im Ökosystem, weshalb sie Produzenten genannt werden.

Heterotrophe (sich von anderen ernähren) – Organismen, die organische Substanzen zur Ernährung benötigen. Diese Organismen haben einen viel komplexeren Stoffwechsel. Alle Heterotrophen werden wiederum in Konsumorganismen unterteilt (Verbraucher) und Organismen, die organische Stoffe in ihre ursprünglichen anorganischen Bestandteile zerlegen (Zersetzer).

Verbraucher (von lateinisch consumo – konsumieren) sind Organismen, die organische Substanzen konsumieren. Dazu gehören eine Vielzahl von Organismen: Protozoen, Würmer, Fische, Weichtiere, Insekten und andere Arthropoden, Reptilien, Vögel und Säugetiere, einschließlich des Menschen. Unterscheiden Verbraucher erster Ordnung– pflanzenfressende Tiere, sei es ein Elefant oder eine Zecke (oder Primärkonsumenten), Konsumenten zweiter, dritter und höherer Ordnung, die tierische Nahrung verzehren (Raubtiere oder Fleischfresser), sowie Allesfresser (bzw Euryphagen), die sowohl pflanzliche als auch tierische Nahrung fressen können (Füchse, Schweine, Kakerlaken usw.).

Zersetzer (aus dem Lateinischen reduziert – zurückkehren, wiederherstellen) – Organismen, die tote organische Stoffe zersetzen. Dazu gehören alle Arten saprophytischer Bakterien, Pilze und Tiere – Detritivoren ernähren sich von toten oder teilweise zersetzten Tieren organische Substanz– Detritus. Im Boden handelt es sich um kleine Wirbellose, die sich von Abfällen ernähren, zum Beispiel kleine Milben, Regenwürmer, Tausendfüßler; in aquatischen Ökosystemen – Weichtiere, Krabben und Würmer; beim Verrotten - Bakterien; bei der Zersetzung von Pflanzenstreu - Pilzen. In Bezug auf Zusammensetzung und Aktivität sind Zersetzergemeinschaften nicht weniger vielfältig als andere Gemeinschaften, dem Durchschnittsbürger jedoch weitaus weniger vertraut.

Es ist offensichtlich, dass kein Organismus ohne Verbindung mit anderen existiert. Jeder kann nur durch die Interaktion mit der Umwelt innerhalb eines bestimmten Ökosystems leben. Ein klares Beispiel in diesem Sinne ist der Wald. In einem Ökosystem sind alle Verbindungen zwischen Organismen miteinander verbunden und bilden eine komplexe Kette von Nahrungsbeziehungen oder trophischen Ketten (Produzenten – Konsumenten – Zersetzer), da Nahrung der wichtigste Faktor im Leben von Organismen ist.

Tiere und Pflanzen haben eine Vielzahl gegenseitiger Anpassungen (Anpassungen) entwickelt, die durch trophische oder ernährungsbedingte Beziehungen bestimmt werden. Es gibt ein klares ökologisches Muster Zahlenpyramide, wonach die Zahl der Individuen, die eine aufeinanderfolgende Reihe von Verbindungen bilden, stetig abnimmt. Auf einen Wolf kommen beispielsweise in den nördlichen Wäldern etwa 100 Elche, auf jedes große Raubtier (Löwe, Leopard, Gepard) in den Savannen Afrikas kommen 350 bis 1000 Wildtiere. Daten über die Anzahl der Wölfe haben und Tagesbedarf Es wird ungefähr berechnet, dass in einem Kalenderjahr 2400 Individuen 7480 Wildschweine, 5560 Elche und 4020 Rehe fressen. Eine stetige Abnahme der Zahl der Tiere in der Nahrungskette geht mit einer entsprechenden Abnahme ihrer Gesamtbiomasse einher, was zu einer Verringerung des Energieflusses im Ökosystem führt.

Die Menge vieler Umweltparameter, die die Existenzbedingungen einer bestimmten Art und ihre funktionellen Eigenschaften (Energieumwandlung, Informationsaustausch mit der Umwelt und mit Artgenossen usw.) bestimmen, ist ökologische Nische. Eine ökologische Nische umfasst nicht nur die Position einer Art im Raum, sondern auch funktionale Rolle es in der Gemeinschaft (zum Beispiel trophische Ebene) und seine Position relativ zu abiotischen Existenzbedingungen (Temperatur, Luftfeuchtigkeit usw.). Laut N.F. Reimers, ökologische Nische ist eine Reihe von Lebensbedingungen innerhalb eines Ökosystems, die einer Art oder ihrer Population der Umwelt auferlegt werden. Somit nimmt jede Art in der Umgebung, in der sie lebt, einen Platz ein, der durch ihren Bedarf an Nahrung und Territorium bestimmt wird und mit der Funktion der Fortpflanzung verbunden ist. Solche ökologischen Verbindungen schaffen eine bestimmte Struktur der Biozönose. Biozönosen sind dynamische Systeme, sie befinden sich in ständiger Entwicklung, sie sind durch Sukzession gekennzeichnet.

Nachfolge (vom lateinischen „succedo“ – ich folge) – die sequentielle Ersetzung einer Biozönose durch eine andere. Der Kern dieses Phänomens liegt darin, dass es unter dem Einfluss von innen steht

die Entwicklung von Biozönosen, ihre Interaktion mit der Umwelt, sie „altern“ allmählich und werden durch andere Arten von Biozönosen ersetzt, zum Beispiel die Überwucherung eines Sees und seine Umwandlung in einen Sumpf; den Sumpf austrocknen und in eine Wiese verwandeln; Artenwechsel im Wald nach einem Brand usw.

Der Nachfolgeprozess umfasst die folgenden Phasen:

die Entstehung eines Bereichs, der nicht vom Leben besetzt ist;

Migration verschiedener Organismen in dieses Gebiet;

Überleben von Organismen;

Bildung der Struktur der Biozönose durch Konkurrenz;

Lebensraumumwandlung zur Stabilisierung der Umweltbedingungen und Beziehungen zwischen Organismen.

Eine wichtige ökologische Position ist, dass je heterogener und komplexer die Biozönose ist, desto höher ist ihre Stabilität und Widerstandsfähigkeit gegenüber verschiedenen äußeren Einflüssen.

Die Stabilität natürlicher Biozönosen wird dadurch bestimmt, dass sich die Arten, aus denen sie im Laufe der Evolution zusammensetzen, so sehr aneinander angepasst haben, dass sie begannen, sich um die Integrität und Struktur ihrer Biogeozönose zu kümmern. Die Beziehung zwischen einem Raubtier und seiner Beute bzw. Beute ist ein Beispiel für die sogenannte Rückkopplungsschleife, bei der eine Art der anderen schadet und ohne sie nicht leben kann. Noch ein Beispiel. In Jahren, in denen für jede Art von Insekten reichlich pflanzliche Nahrung vorhanden ist, vervielfacht sich ihre Population schnell und ihre Zahl nimmt stark zu. Das System weist eine positive Rückkopplung auf, die es tendenziell aus dem Gleichgewicht bringt. Eine stark erhöhte Populationsgröße führt jedoch zu einem ebenso starken Rückgang des Angebots an pflanzlicher Nahrung, wodurch eine negative Rückkopplung im System entsteht, die es in seinen ursprünglichen Zustand zurückversetzt. Die Stabilität von Ökosystemen wird durch das sogenannte gekennzeichnet Das Prinzip von Le Chatelier. Sein Wesen besteht darin, dass, wenn ein äußerer Einfluss das System aus einem stabilen Gleichgewichtszustand bringt, sich dieses in die Richtung verschiebt, in der die Wirkung dieses Einflusses abgeschwächt wird (negative Rückkopplung wirkt).