Слово «экология» образовано от греческого «oikos», что означает дом (жилище, местообитание, убежище) и «logos» - наука. В буквальном смысле экология - это наука об организмах «у себя дома». Наука, в которой особое внимание уделяется «совокупности или характеру связей между организмами и окружающей средой».
Каждый раздел имеет свои подразделения и связи с другими частями экологии и смежными науками.Биоэкология - праматерь всей экологии. Главная ее часть - системная экология, экология естественных биологических систем: особей, видов (аутоэкология); популяций (популяционная экология, или демэкология); многовидовых сообществ, биоценозов (синэкология); экологических систем (био-геоценология, учение об экосистемах).
Закон биогенный миграции атомов (В. И. Вернадского) имеет 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 (От.СОт, Н? и т.д.) обусловлены живым веществом, как тем, которое в настоящее время населяет биосферу, так и тем, которое действовало 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.
С экологических позиций среда - это природные тела и явления, с которыми организм находится в прямых или косвенных отношениях. Окружающая организм среда характеризуется огромным разнообразием, слагаясь из множества динамичных во времени и пространстве элементов, явлений, условий, которые рассматриваются в качестве факторов.
Для каждого вида растений (животных) существуют оптимум, стрессовые зоны и пределы устойчивости или выносливости в отношении каждого фактора среды.Требовательность и толерантность к факторам среды определяет область географического распространения особей рассматриваемого вида вне зависимости от степени постоянства их обитания, т.е. ареал вида. Факторы среды частично влияют на амплитуду колебаний численности того или иного вида, которая практически никогда не остается постоянной и меняется в более или менее широких пределах.
Экологические факторы обычно действуют не поодиночке, а целым комплексом. Действие одного какого-либо фактора зависит от уровня других. Сочетание с разными факторами оказывает заметное влияние на проявление оптимума в свойствах организма и на пределах их существования.
Если изменения какой-либо функции отклика в пределах биоинтервала фактора дают одномерное представление о диапазоне существования организма, популяции, вида, то сочетание двух и более различных влияний уже образует некоторое пространство экологических факторов. Оно может быть двухмерным, трехмерным и многомерным. Добавление к сочетанию каждого Нового фактора и взаимодействия между ними все больше ограничивают экологическое пространство, делают его все более специфичным для экологических потенций данной популяции или данного вида. Многомерное экологическое пространство, образованное совмещением диаграмм выживания для существенных факторов среды данного вида или популяции, носит название экологической ниши.
Экологическая система представляет собой совместно функционирующие на данном участке организмы (биотическое сообщество), взаимодействующие с физической средой таким образом, что поток энергии создает четко определенные биотические структуры и круговорот веществ между живой и неживой частями.
Существующие на Земле экосистемы разнообразны. Выделяют микроэкосистемы (например, ствол гниющего дерева), мезоэкосистемы (лес, пруд и т.д.), макроэкосистемы (континент, океан и др.) и глобальную - биосфера.
Энергетические законы подчиняются некоторым законам, которые выполняются без каких-либо исключений на земле. Эти законы помогают понять действующие на нашей планете ограничения, относящиеся как в жизни человека, так и к явлениям природы.
Цепь последовательной передачи вещества и эквивалентной ему энергии от одних организмов к другим образует трофическую цепь или цепь питания (рис.9).Принципиальное различие между потоками вещества и энергии в экосистеме заключается в том, что биогенные элементы, составляющие органическое вещество, могут многократно участвовать в круговороте веществ, тогда как поток энергии однонаправлен и необратим. Каждая порция энергии используется только однократно. В соответствии со вторым законом термодинамики на каждом этапе трансформации энергии значительная ее часть неизбежно теряется, рассеивается в виде теплоты.
Внутри каждой экосистемы трофические сети имеют хорошо выраженную структуру, которая характеризуется природой и количеством организмов, представленных на каждом уровне различных пищевых цепей. Для изучения взаимоотношений между организмами в экосистеме и для их графического изображения обычно используют не схемы пищевых сетей, а экологические пирамиды. Экологические пирамиды выражают трофическую структуру экосистемы в геометрической форме.
В природных экосистемах происходят постоянные изменения состояния популяций организмов. Они вызываются разными причинами. Кратковременные - погодными условиями и биотическими воздействиями; сезонные (особенно в умеренных и высоких широтах) - большим годовым ходом температуры. От года к году - различными случайными сочетаниями абиотических и биотических факторов. Однако все эти колебания, как правило, более или менее регулярны и не выходят за границы устойчивости экосистемы - ее обычного размера, видового состава, биомассы, продуктивности, соответствующих географическим и климатическим условиям местности.
Биосфера является глобальной экосистемой Термин «биосфера» ввел австрийский геолог Э Зюсс (1873). Развернутое развитие учения о биосфере принадлежит В.И.Вернадскому (1919, 1926).Согласно этому учению биосфера представляет собой оболочку Земли, включающую как область распространения живого вещества, так и само это вещество. Биосфера возникла 3,4 - 4,5 млрд. лет назад и является не просто сочетанием абиотической области распространения живого вещества, но и тесно , их взаимодействие. Как живое вещество есть «функция биосферы», так и биосфера есть результат развития живого вещества как планетарного явления, служащего могучей геологической силой, связанной с другим веществом биосферы биогенной миграцией-атомов.
Выделяют два основных круговорота: большой (геологический) и малый (биотический).Большой круговорот длится сотни тысяч или миллионы лет. Он заключается в том, что горные породы подвергаются разрушению, выветриванию, а продукты выветривания, в том числе растворимые в воде питательные вещества, сносятся потоками воды в Мировой океан. Здесь они образуют морские напластования и лишь частично возвращаются на сушу с осадками, с извлеченными человеком из воды организмами. Крупные медленные геотектонические изменения, процессы опускания морей и океанов в течение длительного времени приводят к тому, что эти напластования возвращаются на сушу, и процесс начинается вновь.
Под ресурсным циклом понимают совокупность превращений и пространственных перемещений определенного вещества или. группы веществ на всех этапах использования его человеком (включая его выявление, подготовку к эксплуатации, извлечение из природной среды, переработку, превращение, возвращение в природу). Слово «цикл» предполагает, замкнутость процесса. Известно, что в природе все химические вещества (вода, газы, металлы) движутся по замкнутому циклу. Если бы не было замкнутости, то эти вещества оказались бы уже исчерпанными как возможное сырье и перешли бы в какое-то иное состояние.