Екология - лекционен курс

1

ШУМЕНСКИ УНИВЕРСИТЕТ



ЛЕКЦИОННИ БЕЛЕЖКИ
ПО
ЕКОЛОГИЯ




Проф. д-р Нешо Чипев
2014

2

I. ЕКОЛОГИЯТА КАТО НАУК А. ОПРЕДЕЛЕНИЕ, ПРЕД МЕТ,
ПОДРАЗДЕЛЕНИЯ
Определения
Екологията се определя като „науката за взаимоотношенията между организмите и
тяхната среда“, като в понятието среда се включват и други организми.
Екологията е по същество фундаментална биологична наука, която придобива все по-
голямо значение, което се определя от пагубните ефекти на съвременната цивилизация
върху околната среда.
Термина „екология“ произлиза от гръцките думи „oikos“ (дом) и „logiᾱ“ (наука) и
може да се преведе като „наука за дома“.
Немският изследовател Ернст Хекел (Ernst Haeckel) въвежда термина „екология“ през
1866 г. и го дефинира като „науката за взаимоотношенията между организмите и
тяхната среда“ (Фиг. 1).

Фиг. 1. Екологията и връзките й с други науки
Екологията изучава как са разпределени организмите (къде се срещат) в природата и
как се изменя тяхната численост (колко организми се срещат) във времето и
пространството. Тя дава обяснение на факторите, които определят средата, заемана от
организмите и които определят колко са многобройни са те в тази среда. Екологията

3

изучава също така функционалните взаимоотношения между съвместно обитаващи
групи видове организми.
Като изучава взаимоотношенията между живото и неживото екологията представлява
уникална част от биологичните науки. Екологията е също така синтетична и
интегративна наука, тъй като тя често използва (синтезира и интегрира) информация
и концепции от широк кръг други науки (от физиология до метеорология) за да обясни
сложната организация на природните системи.
Понякога в англоезичната литература екологията се нарича още „биология на околната
среда“.
Съвременната екология изучава процесите, които участват във взаимодействията
между организмите и тяхната среда, механизмите отговорни за тези процеси, както и
произхода на тези механизми в процеса на еволюция.
Подразделения на екологията
Съдържанието на съвременната екология най-лесно може да се определи,
изхождайки от концепцията за нивата на организация на живото вещество в
биосферата. Живото вещество на Земята е организирано в йерархична система от
съподчинени структури с нарастваща сложност (Фиг. 2). С усложняване на нивото на
организация някои признаци стават по-сложни и изменчиви, а в същото време други се
опростяват и стават по-стабилни. За да съществуват, всички нива на организация
взаимодействат със заобикалящата ги физична среда, поради което на всяко ниво
възникват характерни функционални системи.
Всяко конкретно ниво на организация на живото вещество се изучава от
съответна биологична дисциплина. Екологията изучава системите, разположени в
последните нива на биологичния спектър – отделния организъм и връзката му със
средата, популацията (и популационната система), съобществото от различни
видове организми и екосистемата.

4


Фиг. 2. Нива на организация и сложност на живата материя на Земята
Между организмите, популациите и съобществата съществува н еразривна
функционална и структурна връзка, която лежи в основата на формирането и
устойчивото съществуване на биологичните системи от надорганизмовите нива на
организация в условията на непрекъснато взаимодействие помежду им и с постоянно
колебаещите се фактори на външната среда (фиг. 3).

Фиг. 3. Взаимодействие между нивата на сложност в екологията
В екологията могат да се разглеждат различни подразделения в зависимост от това,
кой от различните аспекти се има предвид.

5

По отношение на самите организми се различават: екология на растенията, екология
на животните и екология на микроорганизмите.
По отношение на местообитанията на организмите се разглеждат: екология на
сушата (терестриална екология), екология на сладките води (лимнология)
(изучаването на сладководните организми и техните местообитания) и екология на
океана (океанология) (изучаване на морските организми и местообитания).
Съобразно нивата на организация, които изучава, и тяхната сложност (Фиг. 2)
екологията се подразделя на:
- Аутекология (факториална екология) - изучава взаимодействието между
организъм и факторите на средата.
- Популационнна екология - изучава групи индивиди от един и същи вид по
отношение на тяхната численост и разпространение във времето и
пространството.В рамките на популацинната екология, като подразделение
се развива еволюционната екология. Тя лежи на границата между екология
и еволюционна биология. От една страна основният обект на еволюционната
екология е изучаването на адаптациите на организмите в екологичен
смисъл, а от друга тя се занимава с екологични характеристики, като
резултат от еволюцията на взаимодействащи си видове.
- Синекология (екология на съобществата от организми) – изучава
структурата на организмовитесъобщества по отношение на движението на
енергията и органичните съединения в тях.
- Екосистемна екология – изучава съобществата от организми и тяхната
среда на дадено място и в даден отрязък от време. Системната екология е
относително нова екологична дисциплина, която използва общата теория на
системите за изучаването и управлението на екосистемите.
- Ландшафтната екология е също ново направление в екологията.
Тяизучаварегионалните,едромащабниекосистеми с помощта на
компютърнигеографскиинформационнисистеми (ГИС). Популационната
динамика може да се изследва на ландшафтно ниво и това дава връзката
между ландшафтната и популационната екология.

6

По-високите нива на организация, които са само частично предмет на екологични
изследвания, са биоми и биосфера.
Биомите са големи екосистеми, определяни главно от климата, със сходни
организми и среда и, следователно, сходни екологични свойства. Всички
иглолистни гори на Земята спадат към биома на иглолистните гори.
Биосферата е най-широката възможна категория, включваща всички райони на
Земята, обитавани от живи организми. Тя се простира от долните слоеве на
атмосферата до океанските дълбини.
Други връзки на екологията
Всекидневната употреба на термина “екология“ е свързано със „зелените движения“
или движенията за опазване на околна среда (енвайронментализъм). Това е така най-
вероятно поради факта, че в голямата си част екологичното мислене е в полза на
съхраняването на екологичните процеси, местообитанията и видовете.
Екологията винаги е била използвана от определени хора (които най-общо казано не са
професионални еколози) като важна морална категория и политическа програма,
вдъхновени от възприятието за съществуването на екологична система. Този морал
„критикува“ човешката дейност, причина за разрушаването на екологичните системи и
търси създаване (възстановяване) на хармония между човек и природа. Дали тази цел е
възможна и какви са нейните връзки с разбиранията на научната екология, формират
главния въпрос на „политическата“ екология.
II. ЕКОЛОГИЧНИ ФАКТОРИ - АУТЕКОЛОГИЯ
II.1. Основни закономерности на взаимоотношенията между организмите и
обкръжаващата ги среда
Околната среда - е всичко това, което заобикаля организмите и пряко или косвено
влияе върху тяхното състояние и дейност. Под околна среда се разбира всички тези
фактори, външни на организма, които въздействат върху неговото преживяване,
растеж, развитие и размножаване.
Абиотичната среда - се състои от елементите на неживата (неорганичната) природа.

7

Биотичната среда – включва елементите на живата (органичната) природа,
Антропогенни компоненти - внасяните от човека допълнителни компоненти в
средата, в резултат от неговата дейност.
Фактори (екологични фактори) - са елементите на средата, оказващи пряк ефект
върху организмите. Ефектът може да бъде положителен или отрицателен. Различните
организми възприемат и реагират по различен начин на един и същ екологичен фактор.
Условия - представлява цялата съвкупност от необходимите за живота на организмите
елементи на средата, с които те се намират във връзка и без които не могат да живеят,
както и промените им, на които организмите реагират. Такива са например
температура, киселинност (рН), соленост и др. Условията не се изразходват или
консумират от организмите и следователно не се изчерпват, за разлика от ресурсите.
Различните условия на средата стимулират изработването в еволюцията на различни
приспособление и с това постепенно са се формирали специфичните за всяка
географска област растения и животни.
Ресурс - е всяко нещо, което организмите оползотворяват или изчерпват. Например,
нектарът е ресурс за медоносните пчели, а светлината е ресурс за всички зелени
растения. Ресурсите не са просто храна. Ресурси са също така и светлината и
неорганичните вещества (за растенията), както и нещо много важно –
пространството. Например, веднъж използвано хралупа на катерица е негодна за
използване от друга катерица. Най-важният ресурс за живите организми на Земята е
слънчевата радиация, която е единственият източник на енергия за зелените растения.
В основата на взаимоотношенията между организмите и заобикалящата ги среда
лежат три общи закономерност
Закон (правило) за минимума - Юстус фон Либих (Justis von Leibig)(1803-1873) е
германски химик, който става известен като бащата на торенето след като открива
значението на азота за растенията. В своите опити той установява, че малки увеличения
в съдържанието на азот водят до съществено нарастване на растенията. В резултат на
тези и други експерименти той предлага един принцип, който сега е известен като
„закон за минимума“. Според него скоростта на даден процес, например растежа на

8

растенията, се контролира от фактора, който е в недостиг, т.е. в минимум. Малки
изменения на този фактор водят до значителна реакция. Например, едно растение в
саксия се нуждае от тор, вода и слънце, за да расте. Ако торенето и влагата са в
излишък, но растението е на сянка, то малко увеличение на слънчевата радиация ще
доведе до значима реакция - бурно нарастване. По същия начин, ако в недостиг е
водата, а другите фактори са в излишък, едно малко поливане веднага ще предизвика
бурен растеж.
Закон за толерантността - Виктор Шелфорд (Victor E. Shelford) (1877-1968), зоолог,
изучава реакцията на популациите на животните към промени в окръжаващата ги
среда. В. Шелфорд разширява идеите на Либих и предлага своя „закон за
толерантността”, според който организмите имат определен диапазон по отношение на
всеки фактор на средата, в който могат да съществуват и функционират оптимално
(толеранс). Толерантност е свойството на организмите да се справят с промените в
тяхната външна среда. Различните видове могат да се различават значително по това си
свойство. Организмите ще преживяват и ще се размножават най-добре в оптималните
за тях условия на околната среда, но ще се размножават също така и в условия, които са
близки до оптималните. Този диапазон се нарича „зона на оптимум“ (Фиг. 4). Ако
условията се отклонят още повече от оптималните, то индивидите ще бъдат толкова
стресирани, че няма да се размножават, дори ще престанат да нарастват. От тази зона, в
посока както на понижаване, така и на увеличаване на стойността на дадени фактори на
средата, организмите престават да се чувстват оптимално и не се размножават, въпреки
че могат да нарастват. Това е зоната на нарастване. Ако условията на околната среда
достигнат горните или долните граници, при които индивидите могат да преживяват,
но растеж не се осъществява, те са в зоната на преживяване. При условия извън
зоната на преживяване видът вече не се среща.
Горната и долната граници на условията на околната среда, при които индивидите на
един вид могат да преживяват са граници на толерантност за този вид.

9


Фиг. 4. Закон на Шелфорд за толерантността
Свойството на организмите да се приспособяват към един или друг диапазон от
изменения на факторите на средата се нарича екологична пластичност (или
екологична валентност). Видове, които понасят по-значителни колебания на даден
фактор на средата имат п