Трофічні ланцюги (мережі). Екологічна піраміда.

R План викладу і засвоєння матеріалу.

I. Визначення предмету і завдання екології.

II. Галузі, структура і підрозділи екології.

III. Методи екологічних досліджень.

IV. Коротка історія становлення екології як науки в світі

V. Коротка історія становлення екології як науки на Україні.

R Суттєво:

Після вивчення матеріалу ви повинні

Знати:

- історію становлення екології як науки;

- основні категорії і закони екології;

- об’єкти і методи дослідження в екології;

- суть і особливості завдань;

Вміти:

- дати визначення екології;

- охарактеризувати структурні підрозділи загальної екології;

- пояснити суть основних екологічних понять;

- охарактеризувати зв’язки екології з іншими науками;

Ключові екологічні поняття та терміни:

- екологія;

- біосферологія;

- предмет екології;

- екосистема;

- структура екології;

- методи екологічних досліджень;

- біосфера;

- довкілля;

- біоценоз;

- завдання екології;

- біогеоценоз;

- організм;

- аутекологія;

- популяція;

- демекологія;

- синекологія.

I. Визначення, предмет і завдання екології.

Вперше термін "екологія"був запропонований німецьким біологом Е. Геккелем у 1866. У дослівному перекладі (oikos — з грецької означає дім) екологія - це наука про "дім", тобто про природу, що оточує нас. Вона вивчає умови існування живих організмів, їхній взаємозв'язок та їхню взаємодію з довкіллям. Але наприкінці XX ст. зміст екології став дещо ширшим, та її місце в системі наук значно змінилося. Екологія виникла як суто біологічна наука, але в наш час вона трансформувалася і стала наукою про структуру та функцію природи в цілому, наукою про біосферу, наукою, що вивчає місце людини на нашій планеті, наукою про взаємозв'язки всього живого на нашій планеті між собою та з довкіллям.

Видатний американський вчений Ю. Одумодним з перших почав розглядати екологію не як вузьку біологічну наукову дисципліну, а як міждисциплінарну науку, що досліджує багатокомпонентні та багаторівневі складні системи у природі та суспільстві. Ця якісна зміна в розумінні екології вимагала озброєння її новими методами та зробила високо актуальною для вирішення соціальних й економічних проблем людства.

Предмет екології. Згідно сучасним уявленням про предмет екології, то це сукупність або структура зв'язків між організмами та середовищем, що їх оточує. Для ліпшого розуміння питання предмету екології, необхідно визначити місце екології серед інших біологічних наук та розглянути їх взаємозв'язки.

Екологія як наука має науковий і прикладний аспект.

Науковий аспект – це прагнення до пізнання заради самого пізнання, тобто пошук закономірностей розвитку природи і їх пояснення.

Прикладний аспект – це застосування зібраних знань для вирішення проблем пов’язаних з навколишнім середовищем.

Основні завдання науки про довкілля:

·  вивчення загального стану сучасної біосфери, умов його формування та причин змін під впливом природних і антропогенних факторів;

·  прогнозування динаміки стану біосфери в часі й просторі;

· розробка (з урахуванням основних екологічних законів) шляхів гармонізації взаємовідносин людського суспільства й природи, збереження здатності біосфери до самоочищення, саморегулювання й самовідновлення.

Екологія – це наука, що вивчає взаємозв’язок живих організмів і їх угрупувань із середовища існування.

II. Галузі, структура і підрозділи екології.

На малюнку бачимо, що "пиріг" біології можна розкраяти, по горизонталі відокремлюються фундаментальні науки, по вертикалі - таксономічні підрозділи. Отже, екологія відноситься до фундаментальних розділів біології і є складовою частиною кожного з усіх таксономічних підрозділів.

Таким чином, зміст сучасної екології найкраще виділити виходячи з концепції рівнів організації живої матерії, які складають " біологічний спектр".

Екологію можна умовно поділити на п'ять великих підрозділів: аутекологію (екологію організмів), демекологію (екологію популяцій), синекологію (екологію угруповань), біогеоценологію та біосферологію (глобальну екологію).

Аутекологія (термін введений у 1896 р. Шретером) вивчає взаємозв'язки представників виду з оточуючим їх середовищем. Цей розділ екології займається, головним чином, визначенням меж стійкості виду і його ставленням до різних екологічних факторів. Аутекологія вивчає також вплив середовища на морфологію, фізіологію та поведінку організмів.

Демекологія (термін введений у 1963 р. Швердтфегером) описує вливання чисельності різних видів і встановлює їх причини. Цей розділ називають динамікою популяцій, або популяційною екологією.

Синекологія (Шретер, 1902) аналізує стосунки між особинами, що належать до різних видів даного угруповання організмів, а також оточуючим середовищем між ними.

 Термін біоценологія, введений у 1918 р. Гамсом, є практично синонімом синекології. В синекології дослідження проводять

В двох напрямках: статичному і динамічному.

Статичний напрям (описова синекологія) займається становленням видового складу угруповань, чисельністю, частотою виявлення виду, видовим представництвом і просторовим розміщенням.

Динамічний напрям (функціональна синекологія) обіймає два аспекти. Перший стосується розвитку угруповань і дослідження причин, які призвели до їх зміни. Другий займається обміном речовин та енергії між різними компонентами екосистеми, а також вивчає кормові ланцюги, біомасу і енергію, продуктивність біоценозів. Цей напрям ще називають кількісною синекологією.

Біогеоценологія,або екосистемологія, вивчає біогеоценотичний шар Земної кулі і, зокрема, конкретні біогеоценози (суходільні, водні), в яких взаємодіють біоценози і абіотичне середовище.

Біосферологія(глобальна екологія) вивчає біосферу як єдине планетарне ціле, з'ясовує закономірності еволюції біосфери.

У наш час екологія - це розгалужена система наук.

 Об'єктами її вивчення є популяції організмів, види, угруповання, екосистеми та біосфера в цілому.

Сучасну екологію слід чітко розділяти на теоретичну та практичну

Зв'язок екології з практикою надзвичайно тісний, через те, що важко знайти сферу діяльності людини де б не було зв'язку з середовищем існування. За останні десять років з'являються все нові напрямки практичної екології (медична екологія, екологія космічного простору, тощо) і процес цей триває по сьогоднішній день і, як наслідок, повинні відокремитись напрямки, які будуть формувати новий підхід до вивчення закономірностей існування живого на нашій планеті.

Екологію подеколи поділяють на аутекологію та синекологію. Розділи екології, які вивчають пристосованість популяцій окремих видів організмів до факторів навколишнього середовища називають аутекологією або екологією видів (АУТОС - сам + екологія).

Синекологія - розділ екології, який вивчає життя угрупувань різних видів організмів та їх взаємодію(Син – разом +екологія).

Структура екології

III. Методи екологічних досліджень.

Екологія, як комплексна наука використовує досить широкий арсенал методів, які на перший погляд властиві іншим фундаментальним наукам. Завдяки широкому арсеналу методів екології відбувається тісний зв'язок екології з іншими науками. Згідно Ю.А. Злобіна (1998), методи екології можна розділити на три основні групи:

1.Методи збору інформації.Класичні методи дослідження стану екологічних об'єктів (включають у себе всі методи, які застосовують природничі науки), що спрямовані на накопичення фактичного матеріалу про складові компоненти досліджуваної ділянки екосистеми, біосфери;

2.Методи обробки отриманої інформації.Дана група методів спрямована на узагальнення отриманої Інформації, шляхом систематизації певних параметрів складових компонентів досліджуваної ділянки екосистеми. Сучасна обчислювальна техніка дає можливість обробляти велику кількість фактичного матеріалу, що. в свою чергу, робить великий фактичний матеріал більш доступним для узагальнення. Слід відмітити, що при певних екологічних дослідженнях статистична обробка є необхідною умовою достовірності отриманих результатів.

3.Методи інтерпретації отриманих результатів. Методи моделювання. Важливим етапом будь-яких екологічних досліджень є здатність аналізу отриманих результатів, побудова певної моделі стану екосистеми. Такий підхід дає змогу прогнозувати зміни, які можуть відбуватися на досліджуваній ділянці під впливом певних екологічних факторів або під впливом діяльності людини. На основі абстрагування результатів досліджень можна робити словесні описи екосистем (вербальні моделі),побудувати схеми взаємозв'язків компонентів (графічні моделі),робити спробу опису екосистеми за допомогою математичних формул (математичні моделі).Безапеляційне вживання методів моделювання , неможливе через непередбачуваність процесів, які відбуваються е екосистемах, залежність від "великих" та "малих" циклів, як правило планетарної природи. Тільки після накопичення достатньої кількості: інформації про закономірності існування Всесвіту, побудовані моделі будуть найбільш наближені до реального стану екосистем. Введення змінних величин не дає можливості вирішити даної проблеми, математичні формули стають більш ускладненими. Спрощення та вилучення змінним компонентів веде до втрати достовірності самої моделі.

IV. Коротка історія становлення екології як науки в світі і на Україні.

Екологія має давню передісторію. Накопичення відомостей про спосіб життя, залежність від зовнішніх умов та характер розподілу рослин І тварин започатковані в далеку давнину. В працях Аристотеля (384—322 до н. е.) та його учня — «батька ботаніки» Тсофраста Ерезійського (371— 280 до н. е.) описано багато видів тварин та наведено відомості про своєрідність рослин у різних умовах, залежність їх росту від типу ґрунту Й клімату.

В епоху Відродження особливого розвитку набули роботи перших си­стематиків А. Цезальпіна (1519—1603), Д.Рея (1627—1705), Ж. Турнефора (1656—1708) та інших про залежність рослин від умов проростання, обробітку, про місця їх поширення. У працях А. Реомюра про комах (1734), А. Трамбле про гідр та моховаток (1744) наведено багато екологічних відомостей. У працях XVIII ст. С. П. Крашенинникова, І. І. Лепьохіна, П. С. Палласа та інших російських географів і натуралістів вивчалися впливи на взаємопов'язані зміни клімату, рослинності й тваринного сві­ту. Вплив зовнішніх умов на будову організму тварин вивчав французь­кий природодослідник Ж. Бюффон (1707—1788). Автор першого еволю­ційного вчення Жан-Батіст Ламарк (1744—1829) вважав найважливішою причиною пристосувальних змін організмів, еволюції тварин і рослин вплив «зовнішніх обставин».

З появою на початку XIX ст. біогеографії екологічне мислення набу­ває подальшого розвитку. Цьому сприяють прані О. Гумбольдта з гео­графії рослин (1807), К. Глогера про зміни птахів під впливом клімату (1833),Т. Фабера про особливості біології північних птахів (1826), К. Бергмана про географічні закономірності у зміні розмірів теплокровних тва­рин (1848). О. Декандоль детально описав вплив окремих факторів середо­вища на рослини.

У 1859 р. Ч. Дарвін у книзі «Походження видів шляхом природного добору, або збереження обраних порід у боротьбі за життя» показав, що «боротьба за існування» в природі, під якою він розумів усі форми зв'яз­ків виду із середовищем, призводить до природного добору, тобто є ру­шійним фактором еволюції.

У 1866 р. завдяки Е. Геккелю нова галузь знань, що пов'язувала взаємовідносини живих істот та їх зв'язки з неорганічними компонентами се­редовища («боротьба за існування»), дістала назву «екології». В другій половині XIX ст. змістом екології було в основному вивчення способу життя рослин і тварин та адаптації їх до кліматичних умов, В цій га­лузі ботанік Й. Вармінг обґрунтував поняття про життєву форму (1895), А. М. Бекетов (1825-1902) виявив зв'язок особливостей аналітичної й мор­фологічної будови з їх географічним поширенням. У 1877 р. німецький гідробіолог К. Мебіус обґрунтував уявлення про біоценоз як закономірне поєднання організмів у певних умовах середовища. Праці російських уче­них С. І. Коржинського та Й.К.Пачоського сприяли відособленню вчення про рослинні угруповання в окрему галузь ботанічної екології. Визна­чальні положення вчення про ліс, як цілісну природну систему, розроби­ли Г. Ф. Морозов і В. М. Сукачов.

На початку XX ст. сформувались екологічні напрями гідробіологів, фітотенологів, ботаніків і зоологів, у кожному з яких розвивались певні напрями екологічної науки. На III Ботанічному конгресі в Брюсселі в 1910 р. екологія рослин розділилась на екологію особин (аутекологію) і екологію угруповань (синекологію). Згодом цей розподіл поширився та­кож на екологію тварин, а отже, на загальну екологію. З'явилися перші екологічні зведення — екологія тварин Ч. Адамса (1913), угруповання наземних тварин В. Шелфорда (1913), гідробіологія С. О. Зернова (1913). В 1913—1920рр. екологію почали викладати в університетах, були засно­вані екологічні журнали та організовані екологічні наукові товариства. У першій половині XX ст. В. В. Докучаєв створив учення про ґрунт, який є результатом взаємодії гірських порід і живих організмів.

Значний внесок у розвиток ідей загальної біоценології зробили праці ра­дянських учених В. М. Сукачова, Б. О. Келлера, В. В. Альохіна, Л. Г. Раменського, О. П. Шенникова, за кордоном — Ф. Клементса у СІЛА, К. Раункієра в Данії, Г. Дю Ріє у Швеції, І. Браун-Бланке в Швейцарії. У ЗО—40-х роках з'явилися зведення з екології тварин, у яких наводилися теоретичні проблеми загальної екології: К. Фрідерікса (1930), Ф. Боденгеймера (1938) та ін. У 1938 р. Д. М. Кашкаров опублікував перший підручник у Радянському Союзі з основ екології тварин. Біоценологічні основи пара­зитології розробляли В. О. Догель, Є. М. Павловський і В. М. Беклемішев.

У 30-х роках сформувалась нова галузь екологічної науки — популяційна екологія, основоположником якої є англійський учений Ч. Елтон. По­дальшому розвитку популяційної екології сприяли роботи О. М. Сєверцова, С. С. Шварца, М. О. Наумова, Г. О. Вікторова, Є. Н. Омської та ін.

У 1935 р. англійський учений А. Тенслі запровадив поняття екосистеми. Американський учений Р. Ліндеман запропонував основні методи розрахун­ку енергетичного балансу екологічних систем. Розвиток екосистемного аналізу сприяв відродженню на новій екологічній основі вчення про біосфе­ру, основоположником якого є В. І. Вернадський. Біосфера постала як гло­бальна екосистема, стабільність і функціонування якої ґрунтуються на еко­логічних законах забезпечення балансу речовини й енергії. Запроваджений ним у вивчення біосфери кількісний підхід дав змогу оцінити масштаби біо­геохімічного колообігу речовин. Вчення В. І. Вернадського про ноосферу стало беззаперечним свідченням нерозривності зв'язку людини з природ­ним середовищем. На сучасному етапі визначну роль у становленні новіт­ньої екології відіграла монографія американського вченого Ю. Одума.

Перший науковий сектор екологічних досліджень в Україні створений у 1930 р. при Інституті зоології та ботаніки Харківського державного університету. В. В. Стачинський (1933) обґрунтував поняття біогеоцено­зу, як функціональної єдності біоценозу та абіотичних факторів. У 1940— 1980 рр. широке визнання наукової громадськості здобули екологічні дослідження І. Г. Підоплічка, Ф. А. Гриня, С. М. Стойка, П. С. Погребняка, Д. В. Воробйова, О. Л. Бельгардта, А. П. Травлєєва, присвячені раціональному природокористуванню, екології лісу і ландшафтів. Праці академіка М- Г. Холодного є вагомим внеском до розробки концепції про геохімічні цикли. На сучасному етапі широке визнання здобули екологічні праці М. Н. Голубця, К. М. Ситника і Ю. Р. Шеляг-Сосонка, в яких розвинені концептуальні та методологічні основи сучасної екології. Аналізу філософських проблем у системі «людина — природне середовище» присвячені праці В. С. Крисаченка. Значний внесок у розробку проблем прикладної екології зробили вчені з інститутів Національної академії наук України та Міністерства освіти і науки України, робота яких була спрямована на ви­вчення загальних закономірностей у природних, природно-антропогенних та антропогенних екосистемах, вплив антропогенної діяльності на навко­лишнє природне середовище та раціональне природокористування. Остан­нім часом виконано багато робіт, спрямованих на запобігання негативному впливу антропогенної діяльності на навколишнє природне середовище.

V. Коротка історія становлення екології як науки на Україні.

Перші спроби екологічного підходу до природоохоронної справи в Україні відомі ще за часів Ярослава Мудрого. В його “Руській правді” – правничому кодексі Київської Русі (початок ХІ ст.) – вже існувала чітка система правової оцінки використання ресурсів і передбачувалася кара за збитки, заподіяні довкіллю. За шкоду, заподіяну диким звірам і птахам, каралося так строго, як і за негідні вчинки щодо людини. Тому було багато в княжих лісах і степах дикого звіра, птахів та бджіл.

В часи Гетьманщини (XVI-XVIII ст.) ці природоохоронні традиції зберігалися і розширювалися. Як і в княжі часи, регламентуються охорона лісів і байраків, полювання, рибальство, бджолярство та садівництво.

У зібранні Малоросійських прав (1807р.) дослівно сказано: “Хто соколине гніздо пошкодить, підрубає чи навмисно його скине, чи з собою молодих соколів забере ... і за лебедине гніздо, якщо б його хтось розкидав, чи яйця забрав, повинен заплатити ...” А ось як зберігалася екологічна ніша бобра: “Якби князівські, панські і шляхетські гони боброві давні спадкові були в іншого сусіда в маєтку, то цей власник, у чиїй землі вони будуть, не повинен сам і люди його старовинного поля доорювати до лігва так далеко, наскільки палицею можна кинути, так само сіножаті підкошувати і лози прочищати ... Чи хтось силою бобра поб’є, чи злодійськи забере, той за наругу, і скільки б їх забив, має платити. За чорного бобра чотири копи, а за карого дві копи просить”.

Цікаво, що опис природи України, в якому викладено багато міркувань екологічного характеру, залишили після себе і француз Де Боплан (1600-1673) у парці “Опис України” і росіянин О. Пушкін (“Нарис історії України”). Велика заслуга в дослідженні українських чорноземів В. В. Докучаєва (1846-1903), результати цих досліджень викладені в головній книзі вченого – “Руський чорнозем”. Створений і очолюваний ним Ново-Александріївський інститут сільського господарства та лісівництва (нині Республіка Польща) став осередком інтенсивного розвитку ґрунтознавства. Ґрунт з того часу ста є не просто пилом чи набором мінеральних елементів, а самостійним тілом природи. Пізніше В. І. Вернадський, який, до речі, розпочинав свій шлях у науці як ґрунтознавець, назве його “біокосним”.

Виходячи з вчення Г. Ф. Морозова про ліс як “географічне середовище” та В. В. Докучаєва про землю як “історичне тіло”, в Україні успішно розвивалися на екологічній основі лісова типологія (Алексєєв, Погребняк, Воробйов, Остапенко, М’якушко, Герушинський, Молотков, Пастернак, Парпан, Гаврусевич), лісова фітоценологія (Шеляг-Сосонко, Гончар), фітоценологія альпійських лук (Малиновський), міська фітоценологія (Саломаха), криптоіндикація (Кондратюк), біогеоценологія (Голубець), нозологія (Стойко), степове лісорозведення (Висоцький, Бельгардт, Травлєєв), фітомеліорація (Б’яллович, Лаптєв, Кучерявий), раціональне лісокористування (Генсірук), дендрохронологія (Коліщук) та ін. В повоєнний період велика увага українських екологів була спрямована на вивчення техногенних і урбогенних впливів на природні екосистеми (Ільку, Тарабрін, Кондратюк, Кучерявий).

Враховуючи розмаїття в Україні ландшафтних зон і екосистем – морських, гірських, степових, лісових, болотних – і одночасний вплив на них сучасного антропогенного середовища – техногенного і урбогенного, виникає потреба розробки науково обґрунтованих засад соціально-екологічної політики, залучення широкого кола науковців, практиків і громадськості до її реалізації.

R Резюме

- Екологія виникла як суто біологічна наука, але в наш час вона трансформувалася і стала наукою про структуру та функцію природи в цілому, наукою про біосферу, наукою, що вивчає місце людини на нашій планеті, оптимізацію взаємин людини з довкіллям.

- Основними ланками екологічної структурної ієрархії е організми, популяції та екосистеми.

- Екологічну науку найчастіше поділяють на два основних розділи - загальну й прикладну екології. Загальну екологію можна умовно поділити на п'ять великих підрозділів: аутекологію, демекологію, синекологію, біогеоценологію та біосферологію.

- Екологія базується на законах діалектики, законах природничих наук, За оцінкою М.Ф. Реймерса сучасна екологічна наука використовує 250 законів, закономірностей, принципів, правил.

- Екологія використовує широкий арсенал різноманітних методів, які можна поділити на три основні групи: збір інформації, обробка, згортання, стиснення та узагальнення, інтерпретація отриманих фактичних матеріалів.

- Всі заходи щодо охорони природи здійснюються на основі теоретичних екологічних знань.

R Питання для роздумів, самоперевірки, повторення:

1. Що означає термін екологія?

2. Що вивчає екологія?

3. Коротко розкажіть історію виникнення науки "екологія".

4. Які підрозділи екології ви знаєте?

5. Що вивчає аутекологія, демекологія, синекологія?

6. Що Ви можете розповісти про вклад українських вчених у розвиток науки екологія?

7. Назвіть основні екологічні поняття.

8. В чому суть основних екологічних законів?

RТеми рефератів, доповідей:

1. Становлення екології як науки.

2. Об'єкт, предмет, структура та функції екології

3. Зв'язок екології з іншими природничими науками.

4. Екологія як теоретична основа заходів по охороні природи і природокористування.

Тема 1.2.

«Організм і середовище».

RПлан викладу і засвоєння матеріалу

I. Екологічні фактори, їх класифікація, характеристика.

II. Середовище існування живих організмів.

Суттєво:

Після вивчення матеріалу ви повинні:

Знати:

- класифікацію екологічних факторів;

- закон „мінімуму” Лібіха;

- закон толерантності Шелфорда;

- форми біотичних відносин;

- антропогенні фактори;

Вміти:

- розрізняти ресурси та умови існування живих організмів і знати їх основні види;

- навести приклади трофічних ланцюгів, що є у відомих вам екосистемах та визначити, до якого типу вони належать;

Ключові екологічні поняття та терміни:

- екологічний фактор;

- екологічна ніша;

- аутекологія;

- закон „мінімуму”;

- абіотичні фактори;

- закон толерантності;

- біотичні фактори;

- форми біотичних відносин;

- антропогенні фактори;

- стенобіонтні види;

- середовище;

- еврібіонтні види;

- умови існування;

- гігрометричний індекс;

I. Екологічні фактори, їх класифікація, характеристика.

Екологічний фактор - будь-який фактор середовища, що здатен в тій чи іншій мірі, прямим або непрямим способом впливати на живі організми, в період хоча б однієї фази індивідуального розвитку.

Саме у визначенні екологічного фактору і криється системний підхід до вивчення закономірності функціонування як організму, так і їх сукупності. Так, відсутність якогось фактору у визначений період існування може гальмувати процес відтворення (відомо, що відсутність належних умов може призупинити розвиток понад і отже організм не розмножується) або ріст (рослини проростають тільки при визначеній сукупності факторів). Опосередкованість впливу екологічного фактору визначається залежністю одного організму від іншого. На перший погляд важко собі уявити залежність хижака від екологічного фактору Сонця, але вивчення трофічних взаємовідносин вказує, що хижак непрямим чином залежить від даного екологічного фактору, так як кількість їжі, яку він споживає, знаходиться в залежності від кількості і якості організмів, що споживаєйого жертва.

Екологічні фактори середовища, якими зв'язаний любий живий організм поділяються на дві категорії: абіотичні (фактори неживої природи) та біотичні (фактори живої природи). Існує певна умовність поділу і взаємовпливу абіотичних та біотичних факторів, так як живі організми здатні призвести до змін, які ведуть за собою і зміни абіотичних факторів (ліс, знищений шкідниками). Таким чином, сучасна екологічна наука розглядає наступні фактори навколишнього середовища, які впливають на функціонування як живих організмів, так і систем в цілому.

· Абіотичні фактори- сукупність кліматичних, ґрунтових (едафнічних, а також топографічних факторів. Сюди також відносять потоки, хвилі і т.д.

· Біотичніфактори - сукупність взаємовпливу життєдіяльності одних організмів на інші. Біотичний компонент можемо розділити на автотрофні та гетеротрофні організми.

В останні десятиріччя деякі вчені відокремлюють ще одну групу еколо­гічних факторів, які можуть і змінюють умови існування та функціонування екосистем – антропогенні фактори. З точки зору сучасного впливу людини на процеси, що відбуваються в навколишньому середовищі, таке відокремлення є оправданим, хоч, з точки зору біоекології, людина є таким самим організмом як і всі інші. Фізіологічне, фізично, хімічно, біологічно людина не відрізняється від інших живих організмів, тому виділення даної групи є скоріше визначенням ролі людини як екологічного фактору по відношенню до інших живих організмів та середовища існування.

Існує декілька класифікацій екологічних факторів, де до уваги береться або умови існування (класифікація Ніколсона - Швердтфегера), або реакції живих організмів, що були під впливом різних екофакторів (класифікація Мочадського), або розподіл екофакторів до простих фізичних, кліматичних, трофічних та біотичних умов існування живого (класифікація Р. Дажо).

Усі класифікації екологічних факторів, поряд з певними відмінностями між собою, мають певну єдність. А саме в тому, що сукупність фізичних та хімічних параметрів середовища творять кліматичні умови існування живих організмів.

Таким чином, до абіотичних факторів відносяться: кліматичні, едафнічні, орографічні, гідрологічні, геологічні (мал.2.1).

Розглянемо ці фактори більш детально, а також проаналізуємо-реакції організму на дію того чи іншого кліматичного фактору.

Енергія сонця. Сонце є єдиним джерелом енергії на нашій планеті. Світло у всіх його проявах, необхідне для життя. Нам відомо, що світло є невід'ємною умовою процесу фотосинтезу, але разом з тим є й інші аспекти його впливу на живі істоти. Розглядаючи ці аспекти, слід відмітити, що вони находяться в залежності від інтенсивності світла, довжини хвилі, кольору та фотоперіоду. Всі ці властивості світла залежать від кута падіння сонячних променів на земну поверхню. Якщо на екваторі довжина світлового дня (фотоперіод) більш менш постійна (близько 12 годин), то у вищих широтах вона залежить від пори року і змінюється циклічно. Зрозуміло, що в таких умовах життєві цикли живих організмів, синхронізовані у відповідності до конкретної пори року (фотоперіоду). Ця синхронізація проявляється у різних формах пристосування, таких як сплячка, діапауза комах, приліт відліт птахів і т.п.

Кількість променистої енергії, яка проходить через атмосферу, є постійною величиною: 1,98 до 2 кал/см²Ххв.,або 5Х10²⁰Ккал в рік на всю поверхню земної кулі. Цю величину називають сонячною сталою.

Освітленість земної поверхні, як витікаючий з попереднього фактору, має більш концентровану форму впливу на живий організм. Освітленість земної поверхні виражена у тих системах, де ярусність рослинного покриву, а також топографія земної поверхні зумовлює адаптацію живих організмів (тіньовитривалість, світлолюбивість). Яскравим прикладом пристосування до різних параметрів освітленості є ярусність, коли в залежності від кількості сонячного випромінювання організми закономірно займають певний ярус в системі.

Отже, організми можна розділити на світлолюбиві та тіньовитривалі. Знання вимог організму до освітленості та енергії

сонячного випромінювання має неабиякий практичний інтерес. Аналіз параметрів освітленості є основою до впровадження нових сільськогосподарських культур, сортів.

Дія освітленості як фактору поширюється як на сушу, так і на водні екосистеми (колір, редукція органів зору тощо). В даному випадку слід враховувати, що водне середовище значно відрізняється від повітряного насамперед за своїми фізичними властивостями. Світло набагато важче проникає через товщу води, чим зумовлене зосередження живих організмів переважно у верхніх шарах води.

Температура. Якщо живий організм в змозі адаптуватись до дефіциту освітленості і у нього виникають певні пристосування, то до температури живі організми більш вибагливі. Кожен окремий організм пристосований до конкретних температурних умов і може існувати тільки в певних межах до яких пристосовані його метаболізм та структура. Пониження температури нижче точки замерзання в клітині веде до фізичного розладу самої структури клітини і її загибелі. В даному випадку працюють насамперед фізичні параметри води. При зниженні температури вода збільшується в об'ємі і тим самим призводить до руйнування клітини. Більше обмеженого максимуму, температура веде до денатурації основних білкових компонентів, а значить до смерті. Живий організм здатний регулювати температуру в певних межах, але різкі перепади температурного режиму можуть призвести до розладу функціонування організму, а інколи навіть до загибелі. Наведене свідчить, що живий організм може існувати тільки в певних температурних межах. У живих організмів є цілий ряд пристосувань, які дають їм змогу втримувати температуру в певних межах. До таких слід віднести: потовиділення, товщина жирового відкладу, густина шерсті – зимою-густіша, літом - рідша, аптерії та птерилії у птахів, діапауза комах, циклічність розвитку рослин, і т.д. Слід відмітити, що коливання температури водного середовища проходить менш помітно, так як водне середовище має більш високу теплоємність. На температурний режим системи в значній і може впливати і рослинний покрив (температура в лісі, полі), таким чином у даному випадку біотичний компонент є важливим фактором утворення мікроклімату. Даний факт був здавна помічений людиною і активно використовується в лісовому господарстві. Змішані насадження хвойних та листяних порід сприяють кращому виживанню останніх.

Вологість. Вода необхідна для життя і нерідко виступає лімітуючим фактором в наземних екосистемах. Слід відмітити, що вода є єдиним розчинником на нашій планеті, завдяки воді відбувається транспорт речовин із навколишньої, неживої природи до живих організмів. На планеті Земля вода одночасно перебуває в трьох агрегатних станах - рідкому, твердому і пароподібному. В природі існує безперервний кругообіг води, так званий гідрологічний цикл.

Слід відмітити, що на планеті Земля існує певна рівновага між кількісними параметрами води в повітрі, Світовому океані та на суші. Разом з тим, не вся вода, яка є на нашій планеті, доступна живим організмам. Всі живі організми використовують насамперед прісну воду, хоч значна їх кількість використовує води Світового океану, як середовище існування. Якщо проаналізувати відсоткове співвідношення води, то ми наглядно побачимо, чому питання прісної води є найактуальнішим на сьогоднішній день. Волога настільки важлива, що в типових екосистемах України влітку після кожного дощу вся природа "оживає". Дощ є механізмом, що забезпечує початок весняного проростання насіння ряду рослин. Таке насіння вміщує інгібітори, що гальмують їхнє проростання в несприятливий час. Весняні дощі вимивають ці інгібітори з насіння і воно починає проростати. Але не всі опади корелюють з біомасою і, зокрема, з врожаєм культурних рослин. Опади у вигляді злив погано утримуються ґрунтом та використовуються рослинами. Незначним буває ефект від опадів на легких піщаних ґрунтах.

Водний режим екосистем визначається не тільки кількістю опадів як таких, але й співвідношенням його до режиму випаровування води.

Оцінюючи цей параметр, треба враховувати температуру, оскільки вона в першу чергу впливає на інтенсивність випаровування. Сумарним показником режиму зволоженості в екосистемі може бути гігрометричний індекс:

де Р - кількість опадів на рік, Т - середньорічна температура, t_h - середня температура найтеплішого місяця та t_с - середня температура найхолоднішого місяця.

Повітря має сильну висушувальну дію, і тому у рослин та тварин спостерігається велика кількість цікавих пристосувань щодо зниження випаровування. Одночасно живим організмам доводиться підтримувати певний оптимальний режим втрати пароподібної вологи, оскільки випаровування – це найефективніший спосіб самоохолодження організму в умовах високої температури повітря. У тварин для такого охолодження за допомогою випаровування служать потові залози (у собаки їх на тілі немає, тому в спекотливий час доводиться висовувати язика), а в рослин вода випаровується через чисельні продихи на листках.

Джерелами поступлення води на поверхню суші є - дощ, сніг, град, роса, що в сукупності формують поверхневі води. Значний відсоток "ґрунтової води", за винятком людини, недоступний живим організмам, Отже, для живих організмів залишається в розпорядженні тільки незначний відсоток прісної води.

В залежності від здатності утримувати вологу або витримувати без води рослини поділяють на:

· ксерофіти - які здатні довший час витримувати без води;

· мезофіти - із середньою витривалістю;

· гідрофіти - які не можуть витримувати без води і вода для них є і основним лімітуючим фактором.

Пристосування живих організмів до недостачі чи надлишку води надзвичайно різноманітні.

Пристосування до зменшення втрати води:

1. Рослини: листя перетворені у голки, листя згорнуті в циліндр, товста воскова кутикула, опушені листки, скидання листя при засушливих періодах, збільшена коренева система і глибоко проникаючі корені(кактуси, альпійська флора).

2. Тварини: виділення азоту у вигляді сечовини (птахи, комахи, деякі рептилії), дихальні органи прикриті клапанами (комахи), тварини ховаються в норах і активні переважно вночі (пустельні види), тканини витривалі до високих температур (верблюд). Запас води: у вигляді жиру (в даному випадку - вода продукт окислення - верблюд, пустельний пацюк).

Фізіологічні пристосування до нестачі води:

- несприятливому періоді видимі ознаки обезводнення не призводять гибелі (мохи, лишайник, деякі папороті);

- зменшення маси тіла при послідуючому різкому її збільшенні при наявності води (верблюд може втратити до 30% маси тіла).

Проблеми з водою можуть бути і у організмів, які населяють водні системи. Тут значний вплив на водний режим має насамперед її хімічний склад, фізичні умови, які можуть призводити до зміни гідрорежиму водойми та організму. В даному випадку слід звернути увагу на такий, на перший погляд простий і нешкідливий забруднювач, як тепла вода. Довгий час вважалось, що тепла вода не є забруднювачем. В послідуючому з'ясувалось, що, зокрема, для закритих водойм даний вид забруднення має надзвичайно концентрований вплив, так як під впливом теплої води змінюється інверсія води з верхніх шарів у нижні і навпаки, за рахунок чого змінюється кисневий режим водойми. В даному випадку слід враховувати, що найбільша питома вага води при 4°С і збільшення температурних параметрів води веде до перебудови обміну киснем.

Газовий склад атмосфери та тиск. Атмосфера є важливою частиною екосфери, з якою вона пов'язана біогеохімічними циклами, які включають газоподібні компоненти. Це, насамперед, кругообіг азоту, кисню, води. Велике значення мають також фізичні властивості атмосфери, повітря створює незначний опір руху і не в змозі бути опорою для наземних тварин. Але разом з тим існують групи тварин, які використовують політ як спосіб пересування, добування їжі (клас птахи, тип комахи, деякі ссавці).

В атмосфері проходить постійна циркуляція повітряних мас, енергією для якої є Сонце. Результатом циркуляції є перерозподіл водяної пари. Захоплюючи її в одному місці та переносячи в друге, проходить захоплення різних елементів і перенесення їх в інше місце. Важливою атмосферною змінною є тиск, який зменшується з висотою. Дія тиску має відносно невелике значення для сухопутних організмів, так як під час підйому на висоту 5000 метрів над рівнем моря тиск складає 50% від норми. Високогірні організми відчувають нестачу кисню, і, як наслідок, у них підвищений вміст еритроцитів та гемоглобіну у крові. Значення тиску як лімітуючого фактору більше виявляється у глибоководних організмів, де, високий тиск поряд із низькою температурою та недостатністю світла є необхідністю. При цьому у живих організмів, що населяють глибоководні ділянки існує цілий ряд пристосувань, що дозволяють їм витримувати підвищений тиск. Це, насамперед, окостеніння покривів тіла і утворення панцирів. Яскравим прикладом таких пристосувань є риби химери. Пристосування також торкаються фізіології функціонування цих істот.

Едафнічні (ґрунтові) фактори. Едафнічні (від грецького Едафон – ґрунт, земля) фактори – це ґрунтові умови, що впливають на життя і поширення живих організмів. Як відомо, живі організми існують не лише в Ґрунті, а й у місцях, де його ще немає: скелі, дюни, терикони, кар'єри. Тому під едафнічним фактором уявляється значно ширше коло умов, ніж ґрунт.

Ґрунт як субстрат існування рослин та об'єкт землеробства цікавив ще античних дослідників. У творах Аристотеля і Теофраста ґрунти поділені на чудові, добрі, родючі, прийнятні, виснажені, бідні і безплідні.

Наприкінці XVIII ст. і в першій половині XIX ст. у Західній Європі виникло дві концепції про ґрунт: агрогеологічна й агрокультурхімічна. Прихильники першого напряму розглядали ґрунт як крихку гірську породу, яка утворюється зі щільних гірських порід під впливом вивітрювання. Рослинам відводилась пасивна роль перехоплювачів елементів живлення, які вивільнилися під час вивітрювання. Агрокультурхімічний напрям пов'язаний з працями А. Теєра, Ю.Лібіха та ін., які розглядали ґрунт лише як джерело живлення. Теєром була висловлена гіпотеза, що рослини живляться органічними речовинами (так звана гумусова теорія). Лібіх розглядав ґрунт не як природне утворення, а лише як масу поза процесом її виникнення і розвитку.

Лише у 1883 р. В.В. Докучаєв вперше довів, що Ґрунт - самостійне природне тіло, і його формування є складним процесом взаємодії п'яти природних факторів ґрунтоутворення: клімату, рельєфу, рослинного і тваринного світу, ґрунтоутворюючих порід і віку. Він показав, що ґрунт безперервно змінюється в часі і просторі. Вчення про ґрунт В.В. Докучаєва одержало завершення в біосферній теорії В.І. Вернадського, який припустив, що навіть гранітні скелі мають біологічне походження.

Отже, становлення ґрунту відбувається завдяки взаємодії організмів, материнської породи, сонячного випромінювання і опадів.

Едафнічний фактор, на відміну від інших, має своєрідний характер. По-перше, він не лише впливає на організми, але одночасно служить середовищем існування для багатьох видів мікробів, рослин і тварин, тобто належить до факторів, які формують середовище. По-друге, ґрунт є продуктом динамічної взаємодії між гірською породою, кліматом і органічним світом, а сьогодні також і з людським суспільством. Таким чином, ґрунтові організми разом з абіотичними факторами створюють своє середовище проживання. І, нарешті, по-третє, едафнічний фактор межує з абіотичними і біотичними факторами.

Едафнічний фактор мінливий у просторі. Це явище добре ілюструє географічна зональність ґрунтів, відкрита В.В.Докучаєвим. Однак, навіть в умовах однієї зони трапляється мозаїчне розмаїття ґрунтів, тобто так званих едафотопів.

Вчення В. В. Докучаєва заклало підвалини сучасної науки про ґрунт – "ґрунтознавство”. Згідно Докучаєва, існує п'ять ґрунтоутворюючих факторів:

· клімат;

· геологічна основа (материнськапорода);

·  топографія(рельєф);

· живіістоти;

· час.

Таким чином, одне з визначень ґрунту звучить наступним чином:

- Ґрунт - шар речовини, який знаходиться поверх гірських порід кори Землі.

- Мінеральна основа - неорганічний компонент, який утворився з материнської породи в результаті її вивітрювання.

- Органічна речовина - утворюється при розкладі мертвих організмів і їх частин (листя, тварини).

- Повітря - знаходиться в порах ґрунту і необхідне для існування кореневої системи рослин.

- Вода - необхідна всім ґрунтовим організмам як розчинник необхідних речовин, які потребують рослини. Вода також приймає участь у перетворенні материнської породи.

У природному середовищі на кожний організм або групу організмів діють не тільки абіотичні чинники, але і живі істоти, які є невід'ємною частиною середовища проживання і відносяться до категорії біотичних чинників. Їх дія на організми може бути як прямою (харчування тварин, опилення комахами, паразитування одних організмів на інших), так і непрямою (зміна абіотичних чинників середовища). Представники кожного виду здатні існувати у такому біотичному оточенні, де зв'язки з іншими організмами забезпечують їм нормальні умови життя. Основною формою цих зв'язків є трофічні (харчові) взаємовідносини, на базі яких формуються складні ланки і ланцюги харчування. Крім харчових і угрупованих рослин і тварин виникають просторові зв'язки. Все це є базою формування біотичних комплексів, у яких різноманітні види об'єднуються не в будь-якому поєднанні, а тільки при умові пристосування до спільного проживання.

Біотичні чинники, які впливають на рослинні організми як первинні продуценти органічної речовини, класифікують на зоогенні і фітогенні.

Зоогенні чинники. Безпосередньою і відчутою формою впливу представників тваринного світу на рослини є споживання рослинної маси для харчування (фітофагія). Практично всі класи тварин мають представників, які відносяться до типових фітофагів. Серед фітофагів виділяються: великі тварини - лосі, олені, косулі, кабани; дрібні звірі -зайці, білки, мишевидні гризуни; різноманітні птахи; багаточисельні представники комах, шкідників тощо.

За характером споживання рослинної маси для харчування фітофаги поділяються на монофагів, олігофагів і поліфагів. Монофаги – рослиноїдні тварини, які харчуються лише певними рослинами (колорадський жук, тутовий шовкопряд і ін.). Олігофаги споживають для харчування групу близьких видів рослин (горіхотворки галові, пильщики, попелиця та ін.). Поліфаги з'їдають рослинну масу багатьох видів (копитні, мишоподібні гризуни, гриби-паразити та ін.).

Велике значення має механічний вплив тварин на рослини. Найбільш помітно це виражається у руйнуванні і пошкодженні рослин при поїданні їх відповідних морфологічних частин і тканин копитними, гризунами, а також при витоптуванні.

Фітогенні чинники. Рослини, які переважно входять у склад рослинних угруповань, відчувають вплив сусідніх рослин і при цьому впливають на них. Форми взаємовідносин досить різноманітні і залежать від способу і ступеня контактів рослинних організмів, різноманітних чинників. Нижче перераховані основні взаємовідносини між видами (згідно класифікації В.М. Сукачова і М.В. Диліса). Взаємодія організмів (рослинних і тваринних) може бути корисною або, навпаки, шкідливою, залежно від того, стимулюється чи обмежується життєдіяльність кожного з них. Власне саморегулюючі процеси, в основі яких лежить взаємодія організмів є, як правило, відповідальними за стан динамічної рівноваги з зовнішнім середовищем. Розглянемо форми біотичних відносин.

Форми біотичних відносин:

· Конкуренція – такий тип міжвидових і внутрішньовидових взаємовідносин. за якого популяція або особини у боротьбі за харчування, місце проживання інші необхідні для життя умови, діють один на другого від'ємно.

Виділяють внутрішньовидову, міжвидову, пряму і непряму конкуренцію.

· Хижацтво - відносини міме хижаком і жертвою. Хижаки - це тварини або рослини, які ловлять і поїдають один одного як об'єкт харчування. По-суті, хижаками є консументи всіх, порядків, як травоїдні, так і ті, котрі споживають тваринну їжу.

· Паразитизм – форма біотичних зв'язків організмів різних видів, за яких один живе за рахунок іншого, знаходячись у середині або на поверхні його тіла.

 При цьому організм-споживач використовує живого господаря не тільки як джерело харчування, але як і місце постійного або тимчасового проживання. До них належать паразитичні комахи (оводи, кліщі, комарі), паразитичні рослини, паразитичні черв'яки (аскариди).

· Аменсалізм - форма біотичної взаємодії двох видів, за якої один з них чинить шкоду іншому і не отримує при цьому відчутної користі для себе (деревні рослини і трав'яниста рослинність під їх кронами).

· Симбіоз (мутуалізм) - представляє собою тривале, нероздільне і взаємовигідне співжиття двох або більше видів організмів (мікориза деяких грибів і коренів дерев).

· Коменсалізм - тип біотичних взаємовідносин між двома видами -коменсалами, коли діяльність одного з них постачає харчування або притулок (коменсалу). (Рибка - прилипало пересувається на великі відстані прилипаючи до акул).

· Алелопатія (антибіоз) - хімічний взаємовплив одних видів рослин на інші за допомогою продуктів метаболізму (ефірних масел, фітонцидів).

Сюди можна віднести «цвітіння води» за участю синьо-зелених водоростей, явище «червоного моря» - виділення гігантськими скупченнями мікроорганізмів токсичних речовин, які викликають загибель риби.

Проте, деколи два види, які мають однакові кормові потреби, живуть на одній території і не конкурують один з одним. Р. Дажо наводить приклад такого співжиття двох видів англійських бакланів - арістотелівського і карбо, які живуть на одних і тих самих скелях, однак, як виявляється, виловлюють різний корм. Наприклад, баклан карбо пірнає глибоко і виловлює глибоководних камбалових риб і креветок, а баклан арістотелівський полює в поверхневих водах на оселедцевих риб і піскарів (кобликів).

Чому ж тут не спостерігається кормова конкуренція? А тому, що кожний із видів в процесі еволюції пристосувався до своєї екологічної ніші поняття якої буде розглянуто в наступній темі.

Закони термодинаміки в живій природі:

1. Енергія ні з чого не утворюється, а може тільки перейти із одної форми у другу.

2. При виконанні роботи енергія не може передатись на 100%, втрата неминуча, яка виділяється у формі тепла.

В екології дані закони більш відомі як закон вічності матерії: "...ніщо в природі не зникає безслідно". Розуміння цих законів є необхідністю при оцінці харчових рівнів та трофічних зв'язків, які існують в живій природі. В екосистемі органічні речовини утворюються автотрофними організмами, які в свою чергу служать кормом для гетеротрофів. Кожен компонент трофічного ланцюга називається трофічним рівнем.

Основою для функціонування трофічного ланцюга є енергія Сонця, тобто зовнішнє джерело, енергія якого акумулюється всіма живими організмами.

Перший трофічний рівень представлений автотрофами, або як їх прийнято називати в екології, - продуценти. Це переважно нижчі та вищі рослинні організми. Продуцентами є не тільки фотосинтезуючі організми. Незначну долю продуцентів складають хемосинтезуючі організми, які використовують енергію хімічних реакцій для синтезу речовини. Разом з тим, роль хемосинтетиків у функціонуванні системи незначна, тому що головна роль у енергетичній єдності системи належить фотосинтезуючим організмам.

Другий трофічний рівень представлений гетеротрофними організмами – консументами. В залежності від кількості енергії, яка акумулюється продуцентами, кількість рівнів консументів може бути різною. Саме консументи творять видову різноманітність системи. Отже, розрізняють консументів першого-, другого-, третього-, N-ного рівнів.

Серед консументів існує група організмів, які виділяються в окремий . трофічний ряд, так як їх сукупність творить окремий трофічний ланцюг. До цієї групи відносяться організми деструктори - редуценти, послідовний ряд яких творить детритний харчовий ланцюг.

Отже, бачимо, що в екосистемі весь біотичний компонент пов'язаний між собою і навколишнім середовищем, тобто всі живі організми системи пов'язані енергією, що проходить через систему і трансформується і використовується самими живими організмами.

Антропогенні фактори

Різноманітність форм людської діяльності, які змінюють біотичні й абіотичні елементи природи, багато вчених об'єднують під загальною назвою антропогенні впливи, або антропогенні фактори.

Український еколог О.О. Лаптєв, зокрема, розглядає антропогенні фактори як породжені соціальним обміном речовин і енергії тіла, речовини, процеси і явища, які впливають на природу одночасно з природними факторами. Більшість ботаніків - В.М.Сукачов, Є.М. Лавренко, С.Є. Коровін, П.Д. Ярошенко, Б.М.Міркін, Г. Сукопп (Sukopp, 1969), -вважають, що вплив людини на рослинність - це ті ж зовнішні причини, які можна розцінювати як суму своєрідних екологічних факторів.

До антропогенних факторів належать усі види створюваних технікою і безпосередньо людиною впливів, які пригнічують природу: забруднення (внесення в середовище нехарактерних для нього нових фізичних, хімічних чи біологічних агентів або перевищення наявного природного рівня цих агентів); технічні перетворення й руйнування природних систем ландшафтів (у процесі добування природних ресурсів, будівництва тощо); вичерпання природних ресурсів (корисні копалини, вода, повітря та Ін.); глобальні кліматичні впливи (зміна клімату в зв'язку з діяльністю людини); естетичні впливи (зміна природних форм, несприятливих для візуального та іншого сприймання).

Взагалі антропогенні фактори - це впливи людини на екосистему, що зумовлюють у її компонентів (абіотичних і біотичних) суттєві, відгуки (реакції). Вони можуть бути фізичними, хімічними, кліматичними, біотичними, а за характером зв'язків - вітальними і сигнальними, за часом дії - постійними і періодичними, ледве помітними і катастрофічними. Будучи за характером впливу екзогенними, вони діють на ендогенні фактори і завдяки їм „зсередини” - на екосистему або на її компоненти.

Вплив людини на природу може бути як свідомим, так і стихійним, випадковим. Користуючись знанням законів розвитку природи, людина свідомо виводить нові високопродуктивні сорти рослин і породи тварин, творить нові біоценози. Проте нерідко вплив людини на природу має небажаний характер. Це, наприклад, непродумане розселення рослин і тварин у нові райони, хижацьке винищення окремих видів, а також розорювання перелогових земель, внаслідок чого зникають стійкі високоорганізовані біоценози, зменшується видовий склад рослин і тварин.

До випадкових належать впливи, які є наслідком діяльності людини, але не були наперед передбачені або заплановані: випадкове завезення насіння бур'янів і тварин (завезення з Північної Америки колорадського жука в Європу та кролів в Австралію). Сюди слід віднести випас худоби, розорювання земель, рекреаційні деградації тощо.

Особливої шкоди природі завдають урбогенні та техногенні процеси, які часто діють сумісно. Великі міста, як правило, мають промислові зони, транспортні магістралі, щільну забудову і, таким чином, творять великі площі мертвої підстилаючої поверхні, яка акумулює додаткове тепло. Над містами здіймаються "гарячі острови'' з пилу та сажі, а також газові викиди, які погіршують якість життєвого середовища, роблячи його шкідливим для здоров'я людей.

Антропогенні едафнічні і кліматичні фактори витісняють природну рослинність, збіднюють тваринний світ, обмежують діяльність мікро-організмів-деструкторів. Тому екосистеми великих міст та індустріальних центрів е енергетичне субсидовані, їх діяльність часто повністю залежить від втручання людини (газони, квітники, сади, сквери, захисні смуги, агрокультури).

Основними урбогенними негативними факторами є теплові, хімічні, радіаційні, електромагнітні, світлові, звукові, вібраційні тощо. Часто в містах вони діють одночасно, особливо це стосується транспортних магістралей із високою інтенсивністю руху. Однак не лише у великих містах діє цей комплекс антропогенних факторів. Якщо звернути увагу на лісові Карпати, то побачимо, що і в цьому віддаленому регіоні транспортні, електро- і нафтогазові магістралі, потужні трактори й автомобілі на трелюванні лісу і лісовивезенні завдають непоправної шкоди лісовим екосистемам. Зникають окремі види рослин і тварин, руйнується ґрунт, порушується екологічна рівновага.

Однак не можна всю антропогенну діяльність вважати негативною: впливи, які оптимізують екосистеми, є позитивними. Інтродукція, фітомеліорація, біологічні методи боротьби зі шкідниками рослин і тварин - це позитивна антропогенна діяльність, яка в умовах ноосферного управління повинна переважати. Згідно з висловом відомого російського еколога С.С.Шварца, прогноз розвитку науки на найближчі десятиліття включає в себе суттєві зміни структури біоценозів Землі, створення здатних до самовідновлення і саморегулювання специфічних біогеоценозів. Учений відзначає антропогенні ландшафти, які будуть вирізнятися підвищеною стабільністю і підвищеною здатністю до біологічного очищення. Загальний баланс біосфери має підтримуватися на рівні, що забезпечуватиме оптимальний розвиток людського суспільства.

На Конференції ЮНЕСКО "Середовище і розвиток", яка відбулася в 1992 р. у Ріо-де-Жанейро, прийнято два фундаментальні документи: «Декларація з Ріо в справах середовища" та "Глобальна програма дій – Агенда 21”, в яких викладена ідея екологічного розвитку сучасної цивілізації. Про актуальність цієї ідеї свідчить те, що вона стосується всіх галузей життя: - наукової, - господарської діяльності, - міжнародних стосунків та -побуту. Від уміння розв'язувати екологічні проблеми залежить наше майбутнє.

II. Середовище існування живих організмів.

Як відмічає Ю.Злобін (1998), при аналізі умов, в яких проходить реальна життєдіяльність рослин і тварин та існує людина, широко застосовуються поняття середовища, навколишнього середовища, природного середовища і т.п. Середовище - це найбільш загальне поняття, цим терміном позначається усе, що оточує даний об'єкт.

Під середовищем (життя) живих організмів мається на увазі вся сукупність конкретних абіотичних та біотичних факторів, в яких живе дана особина, популяція або вид. Іншими словами, термін «середовище життя» означає все оточення, в якому відбувається діяльність людини та розвиток живої та неживої матерії.

Вислів навколишнє середовище має той же зміст, але він менш вдалий, оскільки саме слово «середовище» вже має на увазі оточення об'єкту.

Слід відрізняти середовище життя рослин та тварин від середовища життя людини. Середовище життя людини включає в себе всі території та акваторії, що є місцем перебування і виробничої діяльності людини. По суті, до середовища життя людини входять всі компоненти біосфери, вся сукупність створених людиною технологічних об'єктів, а також всі соціальні феномени людського суспільства. У зв'язку з цим загальне середовище життя слід розділяти на природне та соціальне. Природне середовище включає в себе об'єктивно існуюче природне середовище будь-якого живого організму, включаючи людину.

Соціальне середовище - це сукупність оточуючих людину суспільних, матеріальних та духовних умов її існування та діяльності. Це середовище, по суті, включає в себе всю суспільно-економічну систему, в межах якої знаходиться людина.

Природні компоненти середовища життя людини досить різноманітні. Оскільки людина є біосоціальною істотою, то вони відіграють важливу роль у його добробуті. Фізичні компоненти середовища, такі, як географічне положення місцевості, наявність та якість таких природних ресурсів, як вода, повітря - все це є умовою нормальної життєдіяльності. До природного середовища входять і всі живі організми, що оточують людину.

Важливим параметром оцінки якості природного середовища є його стійкість, стабільність усіх режимів та станів природних факторів.

Різкі відхилення природного середовища від звичайного його стану, як правило, зглядаються як стихійне лихо й катастрофа. Вони включають в себе виверження вулканів, повінь, урагани, пожежі і т.п.

Середовище життя є динамічним комплексом. Воно розвивається само собі, а також під впливом всіх живих організмів та людини, зокрема.

Тому одноразово отримана інформація про особливості середовища не створює повної картини щодо умов існування живих істот. Моніторинг

середовища обов'язково повинен включати інформацію про динаміку зміни цього середовища.

Викривлення об'єму поняття «середовище життя», вихолощування з нього екологічного змісту, досить небезпечне. Воно створює ілюзію, що природне середовище змінюється менше, ніж це є насправді, під впливом наслідків господарської діяльності людини.

Екологія, як наука що вивчає взаємовідносини організмів з навколишнім середовищем, чітко визначає поняття середовища, при цьому акцентується, що середовище Існування може мати відмінні по хімічним та фізичним властивостям умови.

Водне середовище. Вода, в якій розпочалося життя на Землі ,- це важливий екологічний фактор, що визначається її фізичними властивостями, зокрема, прозорістю, щільністю, теплопровідністю і теплоємністю, а також текучістю. Остання зумовлює циркуляцію в озерах і ставках.

Водне середовище однофазне - в ньому різко переважає рідка фаза. Одночасно природна вода, яка утворює гідросферу, являє собою складну полідисперсну систему, що складається з водних розчинів і зависі частинок неорганічних і органічних речовин, а також із живих органічних тіл, котрі втримуються в системі за рахунок різності співвідношень маси, постійного перемішування і переміщення водних мас або активної протидії силі тяжіння з боку живих організмів.

В поняття гідросфери включають і дно водоймища (тверда фаза), і приводний шар повітря (газоподібна фаза). Велике значення мають площини контактів цих фаз: дно-вода, вода-повітря. Це складні біогоризонти, насичені живими організмами. Відомо, що основну масу гідросфери Землі утворюють води Світового океану (95,5% за об'ємом), які містять величезну кількість органічної речовини, в тому числі незначну частку живих організмів - не більше 3 млрд. т., або 0,15%.

Головним джерелом тепла, яке надходить у водні шари, є сонячна енергія. Сонячне проміння, проникаючи крізь водну поверхню, поглинається і розсіюється водою, розчиненими в ній речовинами і зваженими частинками. Поширення радіації у воді підпорядковується загальному закону послаблення радіації.

Сонячне тепло завдяки малій теплопровідності води майже не передається на глибину. Переміщення теплих мас з поверхні на глибину відбувається за рахунок вертикального переміщення (вітрового, 33 конвективного, турбулентного у прісних порівняно мілководних водоймищах), а також за рахунок глибинних течій у морських водах. Прогрівання шарів води, як у внутрішніх водоймах, так і в морях має сезонний характер.

Важливими фізичними властивостями води є її висока щільність, яка послаблює земне тяжіння, що дає змогу гідробіонтам мікроскопічних розмірів перебувати у зваженому стані. Більші за розміром гідробіонти для полегшення плавання знижують свою щільність, включаючи до складу тіла велику кількість води (медузи), жирових крапель (діатомові водорості), повітря (ламінарії і молюск наутілус), а також утворюючи різні відростки.

Водне середовище сформувало планктонні організми з характерною формою тіла, що дає можливість їм легко утримуватись "на плаву" або "ширяти" у водному просторі (медузи, лангусти, молюски). Цьому також сприяє розмір організмів: невеликі тіла зоопланктону мають теж здатність "ширяння" у водній товщі.

До прісних вод належать стоячі та проточні води. Рух води приводить до вирівнювання температури у всій її товщі, а також до збагачення киснем. Текучі води в процесі адаптації формували тіло риб, яке, наприклад у форелі, в поперечному розрізі є округле, тоді як у риб стоячих вод (ставків, озер) воно плоске (короп, карась, окунь). Своєрідним для тварин швидко текучих вод є екологічне пристосування -реотропізм: тварини приймають певне положення відносно течії і намагаються подолати її.

У воді в розчиненому стані присутні гази і мінеральні солі. Велике екологічне значення має кількість розчиненого у воді кисню. У солоній воді розчинність кисню на 20% нижча, ніж у прісній. Перенасиченість киснем можна спостерігати у водах озер і ставків, багатих на рослинність, що містить хлорофіл.

Залежно від кількісного вмісту і розподілу у воді стоячих водойм кисню, а також характеру і чисельності у них організмів, що населяють їх, водойми поділяють на три групи:

- оліготрофні (небагаті на корм) - глибоководні озера з низькою температурою в нижніх шарах водяної товщі, багатої на кисень. У цій воді добре розвиваються лососеві, форель (озера - Пісочне на Поліссі, Синевир у Карпатах). Тут повільніше розкладається органічний відпад і вода в них голуба і прозора;

- еутрофні (багаті на корм) - неглибокі, придонні води мають більшу температуру, ніж оліготрофні. Тут добре розвиваються різноманітні організми, а також добре перебігають процеси їх відпаду І розпаду. Вода в таких водоймах зелена. Риби тут задовольняються невеликою кількістю кисню;

- дистрофні (бідні на корм). В їхніх водах нагромадилась велика кількість гумінових кислот, що робить їх кислими і коричнюватими (Янівське озеро біля Львова).

У прісній і особливо морській воді значно більша кількість вуглекислого газу. Наприклад, у морській воді його міститься від   40-50см³/л (у вільній або зв'язаній формі, що в 150 разів перевищує його концентрацію в атмосферному повітрі). Вуглекислий газ відіграє значну роль у забезпеченні процесу фотосинтезу водяних зелених рослин, а також формуванні вапняних утворень (раковин, панцирів) безхребетних.

У природних водах концентрація солей різна. Наприклад, у прісних водах вища карбонатність (близько 80%), у морських більше хлоридів (в Чорному морі їх 80,7%), а в Аральськ