Лекция 1. Экология как фундаментальная наука об экосистемах. 

Экологические предпосылки.Актуальность экологических проблем. Предмет, задачи, методы современной экологии. Структура современной экологии: Ландшафтная экология. Функциональная экология. Прикладная экология. Экопатология.

Термин «Экология» впервые ввел Э.Геккель (1866) как раздел биологии, изучающий взаимоотношения между организмами и окружающей средой. Потом Экология дифференцировалась на самостоятельные научные дисциплины: экология животных, экология растений, экология микроорганизмов, экология человека. 

К настоящему времени появилось еще 50 экологий (Таблица. Реймерс, 1994, с.17): космическая, физическая, химическая, геохимическая, радиационная, социальная, промышленная, технологическая, медицинская, рекреационная, экология культуры, экология духа, экология личности и др. Рост количества терминов и дробление науки продолжается до сих пор. Причина в общем ажиотаже и слишком упрощенном толковании предмета, задач и объектов исследований экологии как науки. 

Одновременно с дифференциацией науки на отдельные дисциплины в настоящее время стал прогрессировать противоположный процесс интеграции знаний и научных дисциплин в единое научное направление, образующее новую область естествознания, объединяющую обширные знания, рассредоточенные в других фундаментальных науках: биологии, геологии, почвоведении, географии, геохимии, геофизики, метеорологии, математики, социологии, экономики. В современной экологии обозначился свой конкретный объект исследований – экосистема. 

Современная экология – это фундаментальная наука, изучающая экосистемы локального, регионального и глобального масштаба, их структуру и функцию, законы изменчивости в пространстве и во времени под влиянием естественных и антропогенных факторов. 

Что такое экосистема? Со временем ее определение менялось. Первоначальное определение Экосистемы дал А.Тенсли в 1935 г. Экосистема - это совокупность организмов и неорганических компонентов, в которой может осуществляться круговорот веществ. Именно многообразие организмов и неорганических компонентов, между которыми может осуществляться круговорот веществ, породило такое многообразие определений предмета экологии, в котором стало трудно ориентироваться даже специалисту. 

Известный американский эколог Юджин Одум в 1975 г. уточнил первоначальное определение. Экосистема – любое единство, включающее все организмы (то есть сообщество) на данном участке и взаимодействующее с физической средой таким образом, что поток энергии создает четко определенную трофическую структуру, видовое разнообразие и круговорот вещества внутри системы.

Развитие Функциональной экологии позволило сформулировать новое определение: Экосистема - это симбиотическое сообщество автотрофной,сапротрофной и гетеротрофной биоты (фитоценоза, зооценоза и педоценоза), функционирующее автономно за счет взаимного обмена симбионтов отходами жизнедеятельности. 

Разнообразие специализированных групп живых организмов (продуценты, консументы, редуценты) скооперировалось в единую систему на основе взаимовыгодного обмена отходами жизнедеятельности, который освободил всех участников от энергетических затрат на поиск и добывание пищевых ресурсов. Они получают пищу от партнеров в форме отходов жизнедеятельности в обмен на свои собственные отходы. Такое симбиотическое сообщество, способно функционировать автономно бесконечно долгое время за счет метаболизма - циклического процесса обмена веществом и энергией. Замкнутость экосистемного цикла метаболизма составляет более 90%. Экосистему можно считать самой рентабельной фабрикой производства биомассы, отходы которой не превышают 10% и полностью компенсируются атмосферными выпадениями (в т.ч. метеоритными) и продуктами выветривания горных пород.

Структура современной экологии - фундаментальной науки, изучающей экосистемы, базируется на приведенном выше определении и представлена тремя основными разделами: Ландшафтная (структурная) экология, Функциональная экология, Прикладная экология. 

Ландшафтная (структурная) экология изучает анатомию экосистем, их строение и состав, законы изменчивости экосистем в пространстве, то есть их географию. Это соответствует определению географической экологии (геоэкологии).

Функциональная экология изучает физиологию экосистем, механизм их функциониврования, законы изменчивости этого механизма во времени, то есть динамику и ритмику процессов функционирования экосистем в среде обитания, которая изменяется в результате совокупного влияния естественных и антропогенных факторов. 

Прикладная экология использует теоретические достижения ландшафтной и функциональной экологии в практике хозяйственной деятельности человека. Она разрабатывает технологии и технические средства для экологически безопасного природопользования, обеспечения экологической безопасности и охраны окружающей человека среды обитания. Каждый из трех перечисленных разделов Экологии может быть реализован в локальном, региональном и глобальном масштабах. 

Изучение Функциональной экологии (физиологии экосистем) показало, что для всех живых систем (клетка, организм, экосистема, биосфера), несмотря на огромную разницу пространственных размеров, существует один универсальный механизм функционирования – метаболизм, который представляет собой циклический процесс фазового превращения вещества или малый биологический круговорот. 

В биологии на уровне клетки и организма метаболизм изучается давно. Он представляет собой сочетание двух противоположных процессов: анаболизма и катаболизма, то есть синтеза и распада органического вещества. На уровне экосистемы этого оказалось недостаточно. 

В метаболизме экосистемы важную роль играет функция некроболизма - превращения живой биомассы в мертвую некромассу с одновременным возрождением новой жизни в форме зародышей, семян, спор. Эта важная функция обеспечивает преемственность поколений всех живых организмов и создает условия для непрерывного существования почвенно-растительного покрова на земной суше. Она начинается с момента достижения организмом половой зрелости: у животных по достижении определенного возраста, у растений по достижении определенной массы. Первую половину жизни организм формирует свою морфологическую структуру, которая позволяет ему добывать ресурсы в количестве, превышающем его потребности. Этот излишек включает генеративную фазу и остальное время жизни организм тратит на воспроизводство и воспитание потомков. В процессе затухания собственных функций, организм стимулирует формирование зародышей своих потомков. В этом состоит мудрость природы и залог ее вечного существования.