Ленских К.Ю., Коурова С.И. THE STUDY OF FACTORIAL ECOLOGY
реклама
ИЗУЧЕНИЕ ФАКТОРИАЛЬНОЙ ЭКОЛОГИИ НА УРОКАХ БИОЛОГИИ Ленских К.Ю., Коурова С.И. Шадринский государственный педагогический институт, Шадринск, Россия THE STUDY OF FACTORIAL ECOLOGY ON THE LESSONS OF BIOLOGY Lenskih K.Y., Kourova S.I. Shadrinsk State Pedagogical Institute, Shadrinsk, Russia «Экология» (греч. оikos – дом, жилище, местообитание, убежище и logos – наука, знание) – т.е. наука, изучающая условия существования живых организмов и взаимосвязи между организмами и средой, в которой они обитают. Термин «Экология» был предложен в 1866 году немецким ботаником, профессором Йенского университета Эрнстом Геккелем (1834-1919), как название раздела биологии, изучающего взаимоотношения организмов между собой и с окружающей средой. В своем труде «Всеобщая морфология» (1866) он писал: «Экология – это познание экономики природы, одновременное исследование взаимоотношений неорганическими компонентами всего живого среды, включая с органическими и антагонистические и неантагонистические отношения животных и растений, контактирующих друг с другом». Современная экология – фундаментальная комплексная наука о природе, объединяющая знание основ нескольких классических естественных наук. Место экологии в системе естественных наук определяется достаточно четко – это изучение надпопуляционных уровней организации живой материи. Объектом экологических исследований является совокупность или структура связей между организмами, а также между организмами и средой, т.е. изучение функционирования биологических макросистем. Главный предмет ее изучения – экосистемы, т.е. единые природные комплексы, образованные средой обитания и живыми организмами. Кроме этого, в область ее компетенции входит изучение отдельных видов организмов (организменный уровень), их популяций, т.е. совокупностей особей одного вида (популяционно-видовой уровень) и биосферы в целом (биосферный уровень). В зависимости от предмета исследований в процессе становления экологии как науки выделились следующие разделы экологии: Разделы экологии Предмет исследований 1. Общая (классическая, биологическая) экология • Аутэкология • Демоэкология (популяционная экология) • Синэкология (биоценология) Строение биосферы и ее взаимодействие с природными (космическими) и социальными факторами. 2. Глобальная экология 3. Экология человека (антропоэкология) Система связей человека с окружающей его природной и социальной средой. Сохранение и развитие здоровья людей. Система «Природа – общество». Прогнозирование основных тенденций развития взаимодействия общества с природной средой 4. Социальная экология С точки зрения Условия существования живых организмов и взаимосвязи организма и среды • Индивидуальные связи отдельного организма с окружающей его средой. • Изучение структуры и динамики популяций отдельных видов. • Взаимоотношение популяций, сообществ и экосистем со средой. фактора времени экология подразделяется на историческую и эволюционную. 5. Историческая экология Исторические аспекты взаимодействия природы и общества. 6. Эволюционная экология Влияние окружающей среды на живую природу в различные периоды эволюции планеты, причины и следствия эволюционного процесса с экологических позиций. По конкретным объектам и средам исследования на экологию животных, экологию растений, экологию микроорганизмов. С научно-практической точки зрения вполне обоснованно деление экологии на теоретическую и прикладную. 7. Теоретическая экология Вскрывает общие закономерности организации жизни. 8. Прикладная экология Изучение механизмов разрушения биосферы человеком, способы предотвращения этого процесса. Разработка принципов рационального природопользования разных экосистем – лесных, водных, городских и др. Мы рассмотрим подробнее факториальную экологию (аутэкологию). Существует несколько определений аутэкологии: • Аутэколо́гия (др.-греч. αὐτός – «сам») – раздел экологии, изучающий взаимоотношения организма с окружающей средой. • Аутэкология – раздел экологии, изучающий влияние факторов окружающей среды на отдельные организмы, популяции и виды (растений, животных, грибов, бактерий). Задача аутэкологии – выявление физиологических, морфологических и прочих приспособлений (адаптаций) видов к различным экологическим условиям: режиму увлажнения, высоким и низким температурам, засолению почвы (для растений). В последние годы у аутэкологии появилась новая задача – изучение механизмов реагирования организмов на различные варианты химического и физического загрязнения (включая радиоактивное загрязнение) среды. • Аутэкология или факториальная экология изучает взаимодействие отдельного организма со средой его обитания (образ жизни, взаимодействие с отдельными элементами окружающей среды, поведение и т.п.). Экология прошла долгий путь становления. Всю историю развития принято делить на 3 этапа: 1. Период наивной экологии – до середины 19 в. (1-5 этапы). 2. Период аутэкологических исследований (факториальная экология) – с середины 19 в. до середины 20 в. (6 этап). 3. Период синэкологических исследований – с 1936 г. до наших дней (7-8 этапы). Теория Ч. Дарвина дала большой толчок развитию аутэкологического направления – изучение естественной совокупности видов, непрерывно перестраивающихся применительно к изменению условий среды, со второй половины середины XIX и до середины XX века было господствующим. Одновременно стали проводиться исследования по надорганизменным биологическим системам. Этому способствовало формирование концепции биоценозов, как многовидовых сообществ. В 1877 г. немецкий гидробиолог К. Мебиус (1825-1908) на основе изучения устричных банок в Северном море разработал учение о биоценозе, как сообществе организмов, которые через среду обитания теснейшим образом связаны друг с другом. Именно его труд "Устрицы и устричное хозяйство" положил начало биоценологическим – экосистемным, исследованиям и в дальнейшем обогатилось методами учета количественных соотношений организмов. Термин "биоценоз" широко используется современными учеными. Учение о растительных сообществах, благодаря С.И. Коржинскому (1861-1900) и И.К. Пачоскому (1864-1942) выделилось в фитосоциологию, или фитоценологию, позднее в геоботанику. Исключительно велики заслуги В.В. Докучаева (1846-1903). Он создал учение о природных зонах и учение о почве, как особом биокосном теле (системе). Показал, что почва - это неотъемлемый компонент практически всех экосистем суши нашей планеты. Теоретические разработки В.В. Докучаева ("Учение о зонах природы") положили начало развитию геоботаники и ландшафтной экологии. Идея В.В. Докучаева о необходимости изучения не отдельных компонентов биоценозов, а связей, существующих между телами, явлениями и средой (водой, землей), между мертвой и живой природой, между растениями, животными и минеральным т.е. "царством", закономерностей функционирования природных комплексов, получила развитие в "Учении о лесе" Георгия Федоровича Морозова (1867-1920). Г.Ф. Морозов дал первое научное определение леса, как географического фактора – глобального аккумулятора солнечной энергии, влияющего на климат, почвы, на уровень кислородного и углеродного баланса планеты и регионов. Особенно широко исследования надорганизменного уровня стали развиваться с начала XX века. Повсеместно стали создаваться разные научные общества и школы: ботаников, фитоценологов, гидробиологов, зоологов, и т.д., выпускаться журналы. 1916 г. – Ф. Клементс показал адаптивность биоценозов и адаптивный смысл этого, 1925 г. – А. Тинеманн ввел понятие "продукция", 1927 г. – Ч. Элтон выделил своеобразие биоценотических процессов, ввел понятие экологическая ниша, сформулировал правило экологических пирамид. К 30-ым годам XX столетия были созданы разные классификации растительности на основе морфологических, эколого-морфологических и динамических характеристик фитоценозов (К. Раункиер – Дания, Г. Ди Рюе – Швеция, И. Браун-Бланке – Швейцария); изучались структура, продуктивность сообществ, получены представления об экологических индикаторах (В.В. Алехин, Б.А. Келлер, А.П. Шенников). В учебнике по экологии Ч. Элтона впервые отчетливо выделено направление популяционной экологии. Большой вклад в эту область внесли Е.Н. Синская (экологический и географический полиморфизм видов растений), И.Г. Серебряков (новая классификация жизненных форм растений), Л.Г. Раменский (закон индивидуальности видов и теория экологического континуума экологической), М.С. Гиляров (почва – переходная среда в завоевании членистоногими суши), С.С. Шварц (эволюционная экология палеоэкология), и др. В 1926 г. была опубликована книга В.И. Вернадского "Биосфера" в которой впервые показана планетарная роль биосферы, как совокупности всех видов живых организмов. В 30-40-е годы составлены новые по экологии животных (К. Фредерикс – 1930 г., Ф. Болденгеймер – 1938 г.). В это же время вышло много монографий и учебных пособий по географии растений, экологии животных и растений. И так, как мы уже упоминали, что аутэкология изучает взаимоотношения особей с внешней средой. Ее основной задачей является установление пределов существования особей (организмов) и тех пределов физико-химических факторов, которые выбирает организм из всего диапазона их значений. Среда – все, что окружает организм и прямо или косвенно влияет на его состояние, развитие, выживаемость, размножение и т.д. Среда обитания каждого организма слагается из множества элементов неорганической и органической природы и элементов, обусловленных человеком и его деятельностью. Экологический фактор – любой нерасчленяемый далее элемент среды, способный оказывать прямое или косвенное влияние на живые организмы хотя бы на протяжении одной из фаз их индивидуального развития. Действие экологических факторов может быть не прямым, а опосредованным, то есть экологический фактор может воздействовать на организм через многочисленные причинно-следственные связи. Например, птичий помет можно рассматривать как экологический фактор косвенного воздействия. Совокупность необходимых для организма биологических факторов, с которыми он неразрывно связан и без которых существовать не может – условия существования организма. Классификация экологических факторов: Все экологические факторы можно условно разделить на 3 основные группы: 1) Абиотические факторы среды – компоненты и явления неживой, неорганической природы, которые прямо или косвенно воздействуют на организмы. Среди них главную роль играют физические (климатические) факторы: солнечная радиация, световой режим, температура, влажность. Ко второй группе относятся химические факторы: химический состав атмосферы, морских и пресных вод, почв, донных отложений. Среди химических факторов выделяют отдельно эдафические (почвенные), имеющие значение для обитающих в почве животных, и гидрографические. Абиотические факторы среды могут оказывать на организм как прямое, так и косвенное влияние (температура действует непосредственно на организм, так как определяет его тепловой баланс и протекание физиологических процессов, но температура может оказывать и косвенное влияние - оказывая непосредственное влияние на развитие растений, являющихся кормом для животных, она косвенно влияет на жизнедеятельность этих животных). 2) Биотические факторы среды – совокупность влияний жизнедеятельности одних организмов на жизнедеятельность других, а также на неживую среду обитания. Например, живые существа являются пищей для других живых организмов, хозяин для паразита, крупные растения для эпифитов; живые организмы способствуют размножению других живых организмов или их расселению; живые организмы оказывают химическое, физическое и другие воздействия на окружающую среду. Примером химического воздействия является аллеопатия - химическое воздействие одних растений на другие при помощи продуктов метаболизма (продукты существования). 3) Антропогенные факторы среды (антропические) – совокупность воздействия деятельности человека на окружающую среду. В результате производственной деятельности человека изменяется рельеф и химический состав земной поверхности, атмосферы, перераспределение запасов пресной воды, изменяется климат планеты в целом, ликвидируются естественные биогеоценозы и повсеместно создаются искусственные агроценозы, эксплуатируются полезные и уничтожаются вредные для человека виды растений и животных, возделываются культурные растения и одомашниваются дикие животные. Факториальная экология изучается в курсе общей биологии. При сегодняшнем обилии учебной литературы по экологии подавляющее большинство учебников и учебных пособий мало уделяют внимания вопросам взаимодействия отдельного организма с окружающей средой. В программах, рекомендованных Министерством образования, этой теме отводится от 6 до 8 учебных часов. Поверхностное освещение вопросов аутэкологии в школьных курсах не дает четкого представления о месте и значении определенного вида в природе, т.е. его экологической нише. Именно через понимание экологической ниши организма возникает убеждение в его уникальности в природе, легче понимаются функционирование надорганизменных систем, механизмы их устойчивости и саморегуляции. Развитие понятия об экологических нишах имеет еще и важный общечеловеческий аспект как показательный пример ценности индивидуума для общества. Основная цель аутэкологии – помочь учащимся в приобретении знаний о многообразии и закономерностях взаимосвязей отдельного организма с окружающей средой, умений и навыков определения: характера взаимоотношений, степени зависимости организма от тех или иных условий. При изучении факториальной экологии широко применяются такие методы как наблюдение, качественная и количественная оценки, моделирование. Так же при изучении факториальной экологии большое внимание уделяется проблеме региональной экологии. Из всего выше сказанного, мы можем сделать вывод, что факториальная экология (аутэкология) играет большую роль в формировании у учащихся общей экологической картины мира, а так же знакомит их с многообразием отдельных организмов и взаимосвязь их с окружающей средой.
