Визначення, предмет і завдання екології

Розділ 1. Екологія дисципліна природнича
1.1. Екологія в системі природничих наук
1.1.1. Визначення, предмет і завдання екології

Термін "екологія" був вперше вжитий німецьким біологом Е.Геккелем у 1866 р. в двотомній праці, присвяченій морфології організмів. У буквальному розумінні екологія – наука про місцезростання. Часто вживане таке визначення: екологія – наука про взаємодію в живій природі, а детальніше – це наука про взаємодію живих істот між собою і з навколишньою неорганічною природою; про зв'язки в надорганізмових системах, структуру і функціонування цих систем.
Відомий американський еколог Юджін Одум дає, на його думку, "найкоротше і найспеціальніше" визначення: екологія – це "біологія навколишнього середовища". Людина з давніх-давен цікавилася "біологією навколишнього середовища". Щоб вижити, вона мусила мати уявлення про рослинний і тваринний світ, що її оточував. Фактично, – зазначає Ю.Одум, – цивілізація виникла тоді, коли людина «навчилася» використовувати вогонь та інші засоби, які дали змогу їй змінити середовище свого існування. Сьогодні ж, коли людина вивільнила колосальні сили природи і невпізнанно змінила це середовище, коли знання законів природи стає необхідним, екологічна освіта зайняла чільне місце у сучасному суспільному житті.
Щоб краще зрозуміти предмет і завдання екології, треба, як пише Ю.Одум, розглянути ставлення цієї науки до решти галузей біології та інших "логій". Сьогодні, в епоху спеціалізації людської діяльності, зв'язки між різними науковими дисциплінами зникають з нашого поля зору внаслідок величезного потоку інформації в межах кожної дисципліни. Пощастило екології, суспільний інтерес до якої, особливо в останні десятиріччя, відкрив їй, так би мовити, кордони до суміжних наукових дисциплін, а останнім – кордони екології. Сьогодні слово "екологія" для багатьох означає "спільність людини і навколишнього середовища".
Розглянемо спочатку більш традиційне, академічне становище екології в сім'ї біологічних наук. Зупинімося коротко на тому, як поділяється "наука про життя" – біологія. Якщо уявити собі структуру біології у вигляді "листкового пирога". (Ю.Одум), то цей пиріг можна поділити на шматки двома різними способами (рис. 1.1).

Рис. 1.1. "Листковий пиріг" біології. Фундаментальні (горизонтальні) та таксономічні (вертикальні) підрозділи

Якщо цей пиріг – конгломерат біологічних наук – розкраяти по горизонталі, то відокремляться фундаментальні науки, які вивчають основні, фундаментальні властивості життя. Це, передусім, морфологія, фізіологія, генетика, теорія еволюції, молекулярна біологія і біологія розвитку. Вертикальний розріз показує таксономічні підрозділи.
Угруповання, популяція, організм, орган, тканина, клітина, органелла, ген – головні рівні організації життя. Вони розміщені в ієрархічному порядку – від великих систем до малих. Взаємодія з фізичним середовищем (енергією і речовиною) на кожному рівні зумовлює існування певних функціональних систем – впорядкованих взаємодіючих і взаємозв'язаних компонентів, які утворюють єдине ціле (рис. 1.2).

Рис. 1.2. Ієрархія організмових систем у біосфері

Таким чином, системи, що містять живі компоненти (біосистеми), можна виділяти на будь-якому рівні: генетичному, клітинному, організмовому, популяційному і, нарешті, екосистемному. Виділення можливе не тільки на рівні системи, а й на проміжних рівнях, наприклад, популяції й угруповання (рослинний вид в умовах угруповання, тобто проміжний рівень між популяцією й екосистемою).
Отже, предметом вивчення екології є переважно системи, розміщені вище рівня організмів, – популяції й угруповання. Іншими словами, екологія вивчає сукупність живих організмів, які взаємодіють між собою, утворюючи із оточуючим середовищем певну єдність (тобто систему), в межах якої здійснюється процес трансформації енергії й органічної речовини. Таким чином, екологія належить до групи наук функціональної біології, основні принципи якої живлять такі науки, як екологія рослин, екологія грибів і т.п.
Таке трактування екології залишається надто широким, внаслідок чого виникає потреба уточнення об'єкта сучасної екології навіть у межах надорганізмового рівня організації біологічних систем. Такими рівнями, за І.І. Шмальгаузеном (1961), є організмовий, популяційний і біоценотичний, а Є.М. Лавренко (1964) додає четвертий – "рівень живої речовини", тобто біосферний. Отже екологія як фундаментальна дисципліна вивчає цілісні комплекси (екосистеми), утворені угрупованнями різної складності разом із взаємодіючим з ними біотопом (місцем зростання). Як функціональна дисципліна екологія вивчає популяції (утворення однорідних і різноякісних особин) і їх сукупності (утворення простих і складних угруповань), внаслідок чого варто обмежити сферу цієї науки популяційним і біоценотичним рівнями організації життя.

Рис. 1.3. Схема будови біогеоценозу (за В.М.Сукачовим)

Вищі рівні організації (ландшафт, біом, біосфера), як вважають більшість вчених, лише частково належать до біологічної галузі, а тому їх не можна відривати від географічних дисциплін.
Термін популяція (від лат. популюс – народ) спочатку використовували для визначення груп людей, в екології він набув ширшого значення і характеризує групу особин будь-якого виду. Одночасно угруповання (рос. – сообщество) в екологічному розумінні (інколи кажуть "біотичне угруповання") включає всі популяції, які займають дану площу. Наприклад, у діброві на території конкретної асоціації (осоково-волосистої грабової діброви) ми маємо популяції дуба, граба, клена, явора, дикої яблуні, горобини, ліщини, осоки волосистої, барвінку, печіночниці тощо.
Слід зауважити, що екосистема, а не угруповання, є об'єктом екологічної науки. Адже організми, які утворюють прості чи складні угруповання, взаємодіють між собою не взагалі, а в реальному просторі біотопу.
Угруповання і неживе середовище функціонують разом як екологічна система (екосистема). Угрупованню відповідає термін біоценоз, а екосистемі – біогеоценоз. Таким чином накладаються не тільки два терміни – екосистема (запропонований А.Тенслі) і біогеоценоз (запропонований В.М.Сукачовим), а й два дещо різних підходи. Екосистемою, наприклад, може бути, за широким трактуванням західних учених, і океан, і крапля води. В уявленні В.М. Сукачова, біогеоценоз – це екосистема в межах конкретного фітоценозу (рис. 1.3).
Екологія, будучи фундаментальною наукою, є складовою частиною кожного таксономічного підрозділу біологічних наук, вивчає, наприклад, екологію гриба, птаха чи комахи. Такий підхід є корисний хоча б тим, що дає змогу виробити методи досліджень стосовно різних груп організмів. Наприклад, вивчення екології вовка, миші чи комара, або ж усього гаю, який вони заселяють, потребує відповідних методів, методик. Якраз їх пошуком та апробацією займається наука екологія.