Структура макроэкологии

Другая часть биоэкологии - экология систематических групп организмов - царств бактерий, грибов, растений, животных, а также более мелких систематических единиц: типов, классов, отрядов и т.п.

Еще одно подразделение составляет эволюционная экология -учение о роли экологических факторов в эволюции.

Геоэкология изучает взаимоотношения организмов и среды обитания с точки зрения их географической принадлежности. В нее входят: экология сред - воздушной, наземной (суши), почвен­ной, пресноводной, морской, преобразованной человеком; экология природно-климатических зон - тундры, тайги, степи, пустыни, гор, других зон и их более мелких подразделений – ландшафтов (экология речных долин, морских берегов, болот, островов, корал­ловых рифов и т.п.). К геоэкологии относится также экологическое описание различных географических областей, регионов, стран, кон­тинентов.

1. Методы регистрации и оценки состояния среды являются необ­ходимой частью любого экологического исследования. К ним от­носятся метеорологические наблюдения; измерения температуры, прозрачности, солености и химического состава воды; определе­ние характеристик почвенной среды, измерения радиационного фона, напряженности физических полей и т.п. Эколог вынужден иногда вносить специальные изменения в тех­нику этих измерений и проявлять немалую изобретательность, когда, например, нужно измерить температуру в гнезде высижи­вающей птенцов дикой птицы или уловить ничтожные колебания гравитационного и магнитного полей, по которым некоторые животные чувствуют приближение землетрясения.

К этой же группе методов следует отнести периодическое или непрерывное слежение - мониторинг - за состоянием экологиче­ских объектов и за качеством среды. Большое практическое значе­ние имеет регистрация состава и количества вредных примесей в воде, воздухе, почве, растениях в зонах антропогенного загрязнения, а также исследования переноса загрязнителей в разных сре­дах. В настоящее время техника экологического мониторинга бы­стро развивается, используя новейшие методы физико-химичес­кого и химического экспресс-анализа, дистанционного зондирова­ния, телеметрии и компьютерной обработки данных. Важным средством экологического мониторинга, позволяющим в ряде слу­чаев получить интегральную оценку качества среды, является биомониторинг и биоиндикация - использование для контроля состоя­ния среды некоторых организмов, особо чувствительных к изме­нениям среды и к появлению в ней вредных примесей.

2. Методы количественного учета организмов и методы оценки био­массы и продуктивности растений и животных лежат в основе изу­чения природных сообществ. Для этого применяются подсчеты особей на контрольных площадках.

3. Исследования влияния факторов среды на жизнедеятельность организмов составляют наиболее разнообразную группу методов экологии. В их число входят различные, подчас сложные и дли­тельные наблюдения в природе. Но чаще применяются экспери­ментальные подходы, когда в лабораторных условиях регистриру­ется воздействие строго контролируемого фактора на те или иные функции растений или животных, а также анализируется применимость полученных на животных результатов к экологии челове­ка. Этим путем устанавливаются оптимальные или граничные ус­ловия существования. Так определяются критические и летальные дозы химических и других агентов, по которым рассчитывают пре­дельно допустимые концентрации и воздействия, лежащие в осно­ве экологического нормирования.

4. Методы изучения взаимоотношений между организмами во многовидовых сообществах составляют важную часть системной экологии. Здесь также важны натурные наблюдения и лабора­торные исследования пищевых отношений, пищевого поведе­ния. опыты с переносом «меток», например, радиоактивных изотопов, с помощью которых можно определить, сколько ор­ганического вещества и энергии переходит от одного звена пищевой цепи к другому; от растений - к травоядным живот­ным, от травоядных - к хищникам. Особо следует упомянуть экспериментальную методику создания и исследования искус­ственных сообществ и экосистем, т.е. по существу лаборатор­ное натурное моделирование взаимодействий организмов друг с другом и с окружающей средой. В ряде случаев для этих целей создают искусственные частично замкнутые и самоподдерживающиеся многовидовые системы - микрокосмы. Известны та­кие эксперименты с участием человека - «Биос-6» (Красно­ярск, Россия), «Биосфера-2» (Калифорния, США).

5. Методы математического моделирования приобретают все большее значение в экологии. Потребность в них для целей управления и прогнозирования очень велика. Существуют близкие к реальным процессам математические модели распространения загрязнителей в атмосфере, самоочищения реки. Намного сложнее моделирование экологических систем. В свое время были получены обобщенные аналитические модели многих экологических процессов. Но реальные объекты экологии столь сложны, что с трудом поддаются строгому математическому описанию даже при значительном упрощении задач. Поскольку в большинстве случаев речь идет о многоуровневых нелинейных за­дачах с большим числом переменных, аналитические решения практически невозможны, и на первое место выдвигаются чис­ленные методы имитационного моделирования, основанные на при­менении современной вычислительной техники.

В последние годы благодаря мощным компьютерам нового по­коления и новым средствам программирования появилась воз­можность численного решсния ряда сложных системных экологи­ческих задач. При этом все большее значение приобретают такие новые компьютерные методы, как применение технологии нейронных сетей и аппарата теории нечетких множеств. Быстро со­вершенствуются приемы глобального моделирования, доведенные до моделей, основанных на проблемно-прогнозном подходе. Они позво­ляют рассматривать варианты сценариев и строить обоснованные прогнозы глобального развития.