Методы экологических исследований.

Методическую основу современной экологии составляет сочетание системного подхода, натурных наблюдений, эксперимента и моделирования.

 

Основные методы экологических исследований: полевые, экспериментальные исследования с использованием экосистемного, популяционного, эволюционного и исторических подходов, изучение сообществ и анализ местообитаний,

 

Экосистемный подход. При экосистемном подходе центром внимания являются поток энергии и круговорот веществ между биотическим и абиотическим компонентами экосферы. Наибольший интерес представляет установление функциональных связей, таких, как цепи питания живых организмов между собой и с окружающей средой. Все связи оцениваются по их воздействию на установленный объект.

 

В экосистемном подходе находит приложение концепция саморегуляции (гомеостаза), из которой становится ясным, что нарушение регуляторных механизмов, например, в результате загрязнения среды, может привести к биологическому дисбалансу. Экосистемный подход важен при разработке стратегии развития сельского хозяйства.

 

Изучение сообществ. При изучении сообществ исследуют растения, животных и микроорганизмы, которые обитают в различных биотических единицах, таких, как лес, луг, пустошь. Основное внимание уделяется определению и описанию видов, изучению факторов, ограничивающих их распространение. Одним из аспектов подобных исследований является получение научных данных о сукцессиях и климаксовых сообществах, что весьма важно для решения вопросов рационального использования природных ресурсов.

 

Популяционный подход. В современных популяционных исследованиях используются математические модели роста, само поддержания и уменьшения численности популяции тех или иных видов. Построение моделей связано с такими понятиями, как рождаемость, выживаемость и смертность. Популяционный подход обеспечивает теоретическую базу для понимания вспышек численности вредителей и паразитов, имеющих значение для медицины и сельского хозяйства. Дает возможность борьбы с ними применением биологических методов, позволяет оценить критическую численность вида, необходимую для его выживания. Это особенно важно при организации заповедников, ведении сельского и охотничьего хозяйства, а в теоретическом плане – при изучении вопросов эволюционной и исторической экологии.

 

Изучение местообитаний. Анализ местообитания особо выделяют в связи с удобством проведения исследований. Он широко распространен в полевых исследованиях, так как местообитания легко поддаются классификации. Здесь изучают биотические компоненты экосистемы, основные факторы окружающей среды – эдафические, топографические и климатические, такие, как почва, вода, влажность, температура, свет и ветер. Анализ местообитаний имеет тесные связи с экосистемным подходом и изучением сообществ.

 

Эволюционный и исторический подходы. Важный материал о характере вероятных будущих изменений мы можем получить, изучая, как экосистемы, сообщества, популяции и местообитания менялись во времени. Эволюционная экология рассматривает изменения, связанные с развитием жизни на Земле, позволяет понять основные закономерности, которые действовали в экосфере до того момента, когда важным экологическим фактором, влияющим на большинство организмов и на физическую среду, стала деятельность человека. Эволюционный подход в исследованиях позволяет реконструировать экосистемы прошлого, используя палеонтологические данные (анализ пыльцы, ископаемые остатки и т.д.) и сведения о современных экосистемах.

 

Историческая экология изучает изменения, связанные с развитием человеческой цивилизации и технологии, их возрастающее влияние на природу, охватывая период от неолита до наших дней. Используя исторические подходы, можно выявлять долговременные экологические тенденции.

 

Законы экологии.

Каждый живой организм может нормально существовать и продолжать свой род в определенной области значений факторов среды. Для нормального существования наземных животных и человека существуют нижние и верхние пределы температуры, освещенности, концентрации кислорода в воздухе, атмосферного давления и др. Область количественных значений какого-либо фактора среды, в пределах которой могут существовать особи данного вида (популяции), называют диапазоном выживания, зоной устойчивости или зоной толерантности, или биоинтервалом фактора среды. Обычно выделяют зону нормальной жизнедеятельности и стрессовые зоны (зоны угнетения), за которыми следуют пределы выносливости (устойчивости). За нижним и верхним пределами устойчивости происходит гибель организма.

 

Закон лимитирующих факторов: даже единственный средовый фактор за границами зоны своего оптимума приводит к угнетенному (стрессовому) состоянию организма, а за пределами выносливости – к его гибели. Такой фактор называется лимитирующим.

Закон лимитирующих факторов был впервые сформулирован Ю. Либихом в 1840 г., и поэтому его называют законом минимумов Либиха. Он применим как к растениям, так и к животным. Из сказанного следует, что плотность популяций любого вида будет наивысшей там, где все параметры среды для него оптимальны. Она снизится, но не упадет до нуля, если значение одного или нескольких средовых факторов будет стрессовым. Наконец, вид отсутствует, если один из факторов выходит за пределы выживания (устойчивости) вида. Этот закон еще называется законом толерантности.

 

Виды могут существенно отличаться с точки зрения оптимальных условий и пределов выносливости. Однако, если оптимумы и пределы выносливости у разных видов неодинаковы, их общие пределы выносливости могут в значительной степени перекрываться.

Именно этим объясняется увеличение устойчивости экосистем с увеличением количества видов в ней. Например, экосистемы тайги значительно устойчивее экосистем пустыни или тундры.

 

Закон биогенной миграции атомов (В. И. Вернадского) имеет важное теоретическое и практическое значение. Миграция химических элементов на земной поверхности и в биосфере в целом осуществляется или при непосредственном участии живого вещества (биогенная миграция), или же она протекает в среде, геохимические особенности которой (О2, СО2, Н2 и т.д.) обусловлены живым веществом, как тем, которое в настоящее время населяет биосферу, так и тем, которое существовало на Земле в течение всей геологической истории. Согласно закону биогенной миграции атомов, понимание общих химических процессов, протекавших и протекающих на поверхности суши, в атмосфере и заселенных организмами глубинах литосферы и вод, а также геологических слоях, сложенных прошлой деятельностью организмов, невозможно без учета биотических факторов, в том числе эволюционных.

 

Б. Коммонер выдвинул ряд положений, которые сегодня называют «законами» экологии: 1) все связано со всем; 2) все должно куда-то деваться; 3) природа «знает» лучше; 4) ничто не дается даром.

 

Первый закон «Все связано со всем» отражает существование сложнейшей сети взаимодействий в экосфере. Он предостерегает человека от необдуманного воздействия на отдельные части экосистем, что может привести к непредвиденным последствиям.

 

Второй закон «Все должно куда-то деваться» вытекает из фундаментального закона сохранения материи. Он позволяет по-новому рассматривать проблему отходов материального производства. Огромные количества веществ извлечены из Земли, преобразованы в новые соединения и рассеяны в окружающей среде без учета того факта, что «все должно куда-то деваться». И как результат – большие количества веществ зачастую накапливаются там, где в природе их не должно быть.

 

Третий закон «Природа знает лучше» исходит из того, что «структуры организмов нынешних живых существ или организмов современной природной экосистемы – наилучшие в том смысле, что они были тщательно отобраны из неудачных вариантов и что любой новый вариант, скорее всего, будет хуже существующего ныне». Этот закон призывает к тщательному изучению естественных био- и экосистем, сознательному отношению к преобразующей деятельности. Без точного знания последствий преобразования природы недопустимы никакие ее «улучшения».

 

Четвертый закон «Ничто не дается даром», по мнению Б. Коммонера, объединяет предшествующие три закона, потому что биосфера как глобальная экосистема, представляет собой единое целое, в рамках которой ничего не может быть выиграно или потеряно и которая не может являться объектом всеобщего улучшения; все, что было извлечено из нее человеком, должно быть возмещено.

 

 

⇐ Предыдущая1234567Следующая ⇒

Поделиться: