Виды экологии

Термин “экология” происходит от греческого “изучение дома”, или изучение места, в котором мы живем. Ученые изучают экологию в различных масштабах - от микроскопического молекулярного уровня вплоть до целой планеты, как единого объекта. На каждом уровне основное внимание уделяется факторам, которые вызывают эволюционные изменения. Это давление возникает из разных источников, и для наблюдения и количественной оценки этих данных существует множество методов.
Рис. 1. Определение термина "экология"
Рис. 1. Определение термина "экология"
Основные направления изучения позволяют классифицировать такие виды экологии:
  • Экосистем
  • Человека и его взаимодействие с природой
  • Молекулярная
  • Популяции организмов
  • Функциональная
  • Народонаселения
  • Биосферная
Рассмотрим наиболее популярные из них более подробно.

Экология экосистем

Наибольшим масштабом организации является экосистема. Она представляет собой сеть взаимосвязанных биологических сообществ. Самая большая из них - биосфера, она охватывает все экосистемы внутри нее. Этот раздел изучает сложные модели, созданные взаимодействующими экосистемами и абиотическими факторами окружающей среды. Они могут изучать воду, питательные вещества или другие химические элементы. Это очень сложная и широкомасштабная наука, которая включает в себя множество дисциплин. Все организмы, которые существуют в экосистеме, выполняют уникальные и важные роли, которые позволяют экосистеме существовать.

Экология человека

Это взаимодействие между людьми и окружающей их средой. Здесь окружающая среда воспринимается как экосистема - воздух, почва, вода, живые организмы и физические структуры, включая все, что создано людьми. Живые элементы - микроорганизмы, растения и животные (включая человека) - являются ее биологическим населением. Экосистемы могут быть любого размера. Небольшой пруд в лесу и весь лес, ферма и сельская местность, деревни, поселки и крупные города, область в тысячи квадратных километров и планета Земля - это все экосистемы.
Рис. 2. Эрнст Геккель, автор термина «экология»
Рис. 2. Эрнст Геккель, автор термина «экология»
Хотя люди являются частью экосистемы, их взаимодействие с окружающей средой стоит рассматривать  как связь между социальной системой человека и остальной частью экосистемы. Социальная система является центральной концепцией в экологии человека, потому что его деятельность находится под сильным влиянием общества, в котором живут люди. Ценности и знания, которые вместе формируют наше мировоззрение как личности и общества, представляют то, как мы обрабатываем и интерпретируем информацию и воплощаем ее в действия. Социальная организация и социальные институты, определяющие социально приемлемое поведение, формируют возможности того, что мы на самом деле делаем. Как и экосистемы, социальные системы могут иметь любой масштаб - от семьи до всего населения планеты.

Экология организмов

Как и в молекулярной экологии, изучение экологии организмов связано с отдельными организмами и их взаимодействием с другими организмами и окружающей средой. В то же время биология организмов – это та часть науки, которая до сих пор до конца не исследована. Каждый организм испытывает огромное разнообразие взаимодействий в своей жизни, и изучить их все невозможно.
Важно! Многие ученые, изучающие экологию организмов, сосредоточены на одном аспекте организма, таком как поведение, или как он обрабатывает питательные вещества окружающей среды.

Экология народонаселения (популяции)

Более 25% всех земноводных находятся на грани вымирания. Почему некоторые виды более уязвимы, чем другие? Как можно прогнозировать текущие темпы индивидуального выживания и размножения в будущем? Население людей удвоилось менее чем за пятьдесят лет и уже достигло 7 миллиардов. Какие факторы могут влиять на темпы этого роста в будущем и как решить проблемы популяции? Экология народонаселения (популяции) - это наука об изучении этих и других вопросов, а также факторов, влияющих на популяцию людей и животных,  как и почему она меняется с течением времени. Экология народонаселения изучает популяцию общества и его сложные взаимодействия с окружающей средой и другими группами. Рост численности населения является одной из важнейших экологических проблем XXI века. Изучение экологии народонаселения включает понимание, объяснение и прогнозирование распределения видов. Почему определенные виды обитают в тех или иных районах, и почему они не могут выйти за пределы зоны существования? Ученые утверждают, что успех человечества обусловлен исключительно тем, что люди научились коммуникациям и могут находить общий язык для достижения единой цели.
Рис. 3. Структура общей экологии
Рис. 3. Структура общей экологии

Молекулярная экология

Во всех известных организмах ДНК приводит к появлению различных белков, которые взаимодействуют друг с другом и окружающей средой. Эти взаимодействия приводят к образованию очень сложных организмов. Молекулярная экология изучает, как создаются эти белки, как они влияют на организм и окружающую среду, и как окружающая среда, в свою очередь, влияет на них.

Экология сообществ

Различные популяции, которые живут в одной и той же среде, создают сообщества организмов. Эти сообщества создают ниши или различные пространства для жизни.
Например, даже в пшеничном поле можно найти несколько ниш:
  • Пшеница растет благодаря солнечным лучам и питательным веществам в почвах;
  • Различные насекомые живут благодаря питательным веществам, собранным с пшеницы;
  • Определенные бактерии занимают свою нишу в корнях, где они насыщают растения азотом.
Экология сообществ изучает эти сложные взаимодействия и селективное давление, которое они вызывают.
Важно! Иногда особи в сообществах начинают испытывать коэволюцию, когда в результате воздействия друг на друга эволюционируют несколько видов. Это можно увидеть у многих из них - от пчел и цветков, которые они опыляют, до хищников и добываемой ими пищи.

Функциональная экология

Представьте, что вы путешествуете по лесу. Вокруг вы увидите разные виды деревьев, белок или бурундуков, преследующих друг друга или ищущих пищу. В зависимости от времени года вы можете страдать от надоедливых насекомых, и вы, скорее всего, дышите свежим воздухом. На первый взгляд картина может показаться простой, но здесь происходит целый ряд процессов, которые изначально невооруженным глазом не видны. Именно здесь начинается функциональная экология. Функциональная экология – это подраздел экологии, который фокусируется на уникальных ролях и функциях каждого вида, популяции или сообщества, развивающихся в своей “домашней” экосистеме. Другими словами, эта область экологии заинтересована в определении того, какой процесс, деятельность или роль каждого вида помогают экосистеме в целом.

Группирование организмов в функциональные группы

В функциональной экологии организмы объединяются в группы на основе роли, которую они выполняют. Цикл особей, которые и которых едят, – это один из способов взаимодействия элементов окружающей среды. Например:
  • Растения известны как первичные производители - они питаются через процесс фотосинтеза. Все растения для фотосинтеза используют солнечный свет, поэтому мы можем объединить их в функциональную группу.
  • Точно так же существуют организмы, которые едят только растения. Эти виды известны как травоядные, и их также можно сгруппировать в функциональную группу.
  • Если подняться на еще один трофический уровень, мы обнаружим организмы, которые едят только других животных. Эти особи известны как плотоядные, они также могут считаться функциональной группой.
  • Всеядные – организмы, которые едят как растения, так и других животных.
  • Декомпозиторы – разрушают органический материал.
Функциональные группы – это один из способов классифицировать виды организмов в контексте функциональной экологии.
Важно! Виды также можно идентифицировать в качестве основных инженеров экосистем, опылителей или видов биологического контроля, в зависимости от их уникальной роли в оцениваемой экосистеме.
Рис. 4. Группы экологических факторов
Рис. 4. Группы экологических факторов

Биосферная экология

В эту же группу относится и биосферная экология, основным предметом изучения которой являются глобальные процессы на Земле. К ним относится круговорот веществ в природе, загрязнение мирового океана в ходе деятельности человека, а также связанные с этим изменения в озоновом слое и климате планеты.

Функциональное разнообразие и избыточность

Несмотря на то, что в одной и той же функциональной группе могут сосуществовать различные популяции, каждый вид в этой экосистеме может иметь разные функции или роли, а один вид может выполнять более чем одну функцию или роль. Фактически, количество видов и количество различных ролей, которые эти виды выполняют в экосистеме, и есть функциональное разнообразие системы.

Интересные факты

Когда ученые изучают экологию определенных районов, они называют эти районы экосистемами. Вместе живые (биотические) и неживые (абиотические) организмы в определенной области называются экосистемой:
  • Биотические или живые существа включают растения, животных (сюда относятся и люди), бактерии, грибы и все другие живые организмы;
  • Абиотические, или неживые, составляющие окружающей среды включают солнечный свет, почву, атмосферу, климат, питательные вещества и воду.
Экосистема может быть маленькой, как лужа на заднем дворе, где друг с другом взаимодействуют только несколько организмов. Или большой, как лес, с множеством взаимодействующих живых существ.
Важно! Одним из основных видов деятельности в экосистеме является поиск энергии. Все живые существа в экосистеме для выживания нуждаются в энергии. Основной источник энергии для жизни на Земле исходит от Солнца.
Приставка “эко” давно стала синонимом экологически чистой жизни. Все организмы, независимо от их размера, вида или места проживания, должны взаимодействовать с другими видами в их “окрестностях” и с окружающей средой, чтобы выжить. Область экологии огромна, и она охватывает все организмы, живущие на Земле, их физическое и химическое окружение. Лучше разобраться в столь широком понятии, как экология, вам поможет предложенная видео лекция.