Биологические науки — что это, определение и ответ

Биологические науки

Биология (от греческих слов βίος – жизнь и λόγος – наука) – совокупность наук о живой природе. Биология изучает все проявления жизни, строение и функции живых существ и их сообществ, распространение, происхождение и развитие живых организмов, связи их друг с другом и с неживой природой.

Биологические дисциплины

Для удобства все биологические науки мы разделим на четыре большие группы: частные, общие, прикладные и на стыке с другими науками.

1. Частные науки – эти науки занимаются изучением конкретных систематических групп живых организмов (растений, животных, грибов, бактерий, вирусов, человека).

  • Антропология – это наука, изучающая происхождение, развитие и существование в природе человека.

  • Микробиология – наука, предметом изучения которой являются микроскопические существа, называемые микроорганизмами.

  • Вирусология – это раздел микробиологии, изучающий вирусы, их морфологию, физиологию, генетику, а также эволюцию вирусов и вопросы экологии.

  • Микология – это наука о грибах.

  • Ботаника – наука о растениях.

  • Альгология – наука о водорослях.

  • Бриология — наука о мохообразных.

  • Лихенология — наука о лишайниках.

  • Зоология (орнитология, ихтиология, герпетология, энтомология) — наука о представителях царства животных.

  • Протозоология – наука о “простейших организмах”, то есть об одноклеточных эукариотах с гетеротрофным типом питания.

  • Энтомология – наука о насекомых.

  • Малакология – наука о моллюсках.

  • Ихтиология – наука о рыбах и бесчелюстных.

  • Герпетология – наука о земноводных и пресмыкающихся.

  • Орнитология – наука о птицах.

  • Териология (маммалогия, маммалиология) – наука о млекопитающих.

2. Общие науки

  • Цитология – это раздел биологии, изучающий живые клетки, их органеллы, их строение, функционирование, процессы клеточного размножения, старения и смерти.

  • Гистология – это раздел биологии, изучающий строение, жизнедеятельность и развитие тканей живых организмов.

  • Анатомия – это наука, изучающая внутреннее строение организмов.

  • Физиология – это наука о закономерностях функционирования и регуляции биологических систем разного уровня

  • Эволюционная теория – это наука, которая изучает необратимый процесс исторического развития живой природы (эволюцию) на основе наследственности, изменчивости и естественного отбора

  • Генетика – раздел биологии, занимающийся изучением генов, генетических вариаций и наследственности в организмах.

  • Морфология – наука, изучающая внешнее строение организмов.

  • Эмбриология – наука о закономерностях развития зародыша.

  • Молекулярная биология – это наука, изучающая молекулярные основы жизнедеятельности.

  • Палеонтология – наука об организмах, существовавших в прошлые геологические периоды и сохранившихся в виде ископаемых останков, а также следов их жизнедеятельности

  • Экология – наука о взаимодействии живых организмов друг с другом и средой их обитания.

  • Этология – дисциплина зоологии, изучающая поведение животных.

  • Систематика — дисциплина, которая разделяет многообразие мира на соподчинённые друг другу естественные группы — таксоны (классификация), устанавливает рациональную систему их наименований (номенклатура) и выясняет родственные (эволюционные) взаимоотношения между ними.

3. На стыке с другими науками

  • Биохимия – наука о химическом составе живых клеток и организмов, а также о лежащих в основе их жизнедеятельности химических процессах.

  • Биофизика – наука, изучающая физические аспекты существования живой природы на всех ее уровнях, начиная от молекул и клеток и заканчивая биосферой в целом.

  • Биометрия – это наука, основанная на описании и измерении характеристик тела живых существ.

  • Бионика – наука о применении в технических устройствах и системах принципов организации, свойств, функций и структур живой природы, то есть формы живого в природе и их промышленные аналоги.

  • Биогеография – наука, которая изучает закономерности географического распространения и распределения животных, растений и микроорганизмов

4. Прикладные науки – это науки, имеющие практическое значение

  • Животноводство – наука о производстве продуктов животноводства путем разведения, выращивания и рационального использования домашних животных.

  • Ветеринария – отрасль науки, которая занимается профилактикой, диагностикой и лечением болезней, а также расстройствами и травмами животных.

  • Растениеводство – отрасль сельского хозяйства, занимающаяся возделыванием культурных растений.

  • Фитопатология – наука о болезнях растений и способах борьбы с ними.

  • Медицинская биология – это наука о людях, их происхождении, эволюции и географическом распространении, об изменении численности человеческих популяций и их структуры во времени и пространстве.

  • Гигиена – раздел медицины, изучающий влияние жизни и труда на здоровье человека и разрабатывающий меры (санитарные нормы и правила), направленные на предупреждение заболеваний.

  • Иммунология — медико-биологическая наука, изучающая реакции организма на чужеродные структуры (антигены), а также разрабатывающая методы исследования и лечения патологий.

  • Селекция – наука о методах создания новых и улучшения существующих пород животных, сортов растений, штаммов микроорганизмов.

  • Биотехнология – дисциплина, изучающая возможности использования живых организмов, их систем или продуктов их жизнедеятельности для решения технологических задач.

Экология как наука — Ураловед

Слово «экология» в наши дни прочно вошло в разговорную речь. Его употребляют для обозначения природных процессов в целом, как синоним состояния окружающей среды и даже в качестве бренда. Конечно, всё это верно. Но ведь экология — это ещё и наука, не менее заслуживающая внимания, чем химия, биология, физика. В этой статье мы попытаемся кратко описать, что представляет собой экология с такой точки зрения.

Начнём, пожалуй, с определения. Буквально само слово значит «изучение дома». «Домом» для живых объектов является любая среда обитания, будь то планета, город, лес, другой живой организм, или моховая кочка на болоте. Определение же экологии таково: это наука, изучающая взаимодействие живых организмов друг с другом и со средой обитания.

Краткая история экологии

«Отцом» экологии принято считать Александра фон Гумбольдта. Он был первым, кто стал изучать взаимосвязь между организмами и окружающей средой. Он установил наличие зависимости растений от климата, в котором они обитают, описал явление смены природных зон в зависимости от широты и высоты над уровнем моря (теперь это называется географической зональностью).

Позже Варминг Йоханнес Эугениус создал биогеографию –- синтез ботанической географии и зоогеографии, дисциплину, рассматривающую абиотические факторы, то есть воздействия неживой природы, наравне с биотическими, то есть связанными с живыми организмами, с точки зрения теории естественного отбора.

Термин «экология» ввёл Эрнстон Геккель в 1866г.

Конец XIX века стал периодом расцвета экологии, во многом благодаря открытиям в области химии (прежде всего благодаря открытию азотного цикла).

В 1875 г. Эдуард Зюсc предложил термин «биосфера» для обозначения охватывающей почти всю территорию Земли системы живых организмов, а в 1920-е годы Владимир Вернадский подробно описал её в работе «Биосфера» (1926 г.). Этот же учёный впервые предложил понятие «ноосфера» для обозначения части планеты, тем или иным образом изменяемой деятельностью человека и, с его точки зрения, являющеся очередным этапом в развитии биосферы.

Основные понятия экологии

Объектом изучения экологии являются виды, популяции, биоценозы, биогеоценозы и биосфера в целом.

Вид (лат. species) — таксономическая, систематическая единица, группа особей с общими морфофизиологическими, биохимическими и поведенческими признаками, способная к взаимному скрещиванию, дающему в ряду поколений плодовитое потомство, закономерно распространённая в пределах определённого ареала и сходно изменяющаяся под влиянием факторов внешней среды. Вид — реально существующая единица живого мира, основная структурная единица в системе организмов.

Популяция (от лат. populatio — население) — это совокупность организмов одного вида, обитающих на одной территории. Популяция — группа особей, способная к более-менее устойчивому самовоспроизводству (как половому, так и бесполому), относительно обособленная (обычно географически) от других групп, с представителями которых (при половой репродукции) потенциально возможен генетический обмен. С точки зрения популяционной генетики, популяция — это группа особей, в пределах которой вероятность скрещивания во много раз превосходит вероятность скрещивания с представителями других подобных групп. Обычно говорят о популяциях как о группах в составе вида или подвида.

Биоценоз – это совокупность живых организмов, занимающих определённую территорию и взаимосвязанных между собой.

Биогеоценоз – это совокупность биоценозов, включающая сообщества живых организмов факторы неживой природы на данной территории.

Биосфера – это оболочка Земли, занимаемая живыми организмами, находящаяся под их воздействием и учавствующая в процессе их жизнедеятельности. Биосферу также называют «плёнкой жизни».

Факторы окружающей среды, влияющие на живой организм, делятся на 3 группы:

1. Абиотические – факторы неживой природы;

2. Биотические – факторы живой природы;

3. Антропогенные – факторы воздействия человека и техники.

Живые организмы, как правило, обитают в тех условиях окружающей среды, в которых совокупность воздействующих на них факторов наиболее благоприятна. Как недостаток, так и избыток воздействия какого-либо фактора оказывают негативное, угнетающее влияние на живой объект.

Термин «экологическая проблема», который мы сейчас, к сожалению, слышим всё чаще, означает изменение природной среды в результате воздействия человека, ведущее к ухудшению структуры и функционирования природы. Экологические проблемы подразделяют на:

— Атмосферные;

— Водные;

— Геолого-геоморфологические;

— Биотические;

— Комплексные.

Несмотря на такие названия, причиной любой экологической проблемы является неумение человека жить в гармонии с природой, нерациональное использование ресурсов, неспособность ограничить потребности.

Значение экологии

«Ведь, если звезды зажигают — значит — это кому-нибудь нужно?» — такой вопрос задавал советский поэт Владимир Маяковский современникам. В чём же значение экологии?

Во-первых, она обобщает ценные фундаментальные знания об устройстве живой и неживой природы, полученные нами из других наук, помогает понять основные законы её функционирования.

Во-вторых, экология может дать ответ на волнующий умы многих вопрос: почему в наши дни природа пребывает в таком бедственном состоянии и как мы можем что-либо изменить?

В-третьих, результаты исследований экологов порой находят применение в самых неожиданных, отдалённых областях, таких как экономика и социология. Оказывается, что в ряде случаев поведение людей в группе, изменение численности населения страны, а то и глобальные экономические проблемы весьма точно описываются уже известными законами экологии.

Возможно, ещё не все открытия экологов человечество сейчас способно верно оценить. Но в будущем они, вполне вероятно, принесут действительную пользу.

© Иван Переверзев, 2011
Uraloved.ru

Смотрите также:

Экология Урала

Природа Урала

Отношения между Организмами и Окружающей Средой

Учитель понимает отношения между организмами и окружающей средой.

Введение в экосистемы
Экология — это изучение взаимодействий между организмами и их физической и биотической средой. Дин Эрдманн, MS, делает обзор некоторых общих экологических терминов, различных уровней организации экосистемы, потока энергии через экосистему и некоторых биогеохимических циклов, происходящих в природе.

Концепция экосистемы
Этот обзор Мичиганского университета дает хорошее описание компонентов и функций экосистем.

Пояснения к каждой из подтем, связанных с экологическими компетенциями, даны в каждом из следующих разделов.

Подтемы:

  • Абиотические и биотические компоненты
  • Роли экосистем и поток энергии через экосистемы
  • Динамика населения
  • Ниши
  • Поток энергии
  • Влияние популяций на экосистемы

Абиотические и биотические компоненты

Начинающий учитель определяет абиотические и биотические компоненты экосистемы.

Ключевые понятия:
  • Абиотические компоненты экосистем неживые. К ним относятся:
    • количество присутствующей воды,
    • доступность питательных веществ и минералов,
    • структура почвы и субстрат,
    • климат,
    • количество доступного солнечного света.
  • Биотические компоненты экосистем – живые или жившие ранее.
  • Биотические и абиотические компоненты определяют, как виды адаптировались с течением времени и какие виды могут существовать в той или иной экосистеме.
  • Материя может циклически чередоваться между абиотической и биотической средой. Например, углерод может быть включен в растение в виде сахара (биотический), но позже может быть выброшен в атмосферу после потребления в виде углекислого газа (абиотический).
Ресурсы:

Абиотические и биотические факторы
Экологические системы мистера Г. содержат более подробную информацию о биотических и абиотических факторах, влияющих на жизнь в лесных экосистемах.

Роли экосистем и поток энергии через экосистемы

Начинающий учитель анализирует взаимосвязь между производителями, потребителями и редуцентами в экосистеме.

Ключевые понятия:
  • Организм может играть три основные роли в экосистеме: производители, потребители и разлагатели.
  • Производители могут синтезировать сахара для получения энергии из абиотического источника в следующих процессах.
    • Фотосинтез в растениях и водорослях, при котором энергия солнечного света поглощается и преобразуется в химические связи сахара.
    • Хемосинтез в глубоководных бактериях океана, где окисление неорганических соединений, выделяемых из гидротермальных жерл, действует как источник энергии. Делается это при отсутствии света.
  • Потребители полагаются на потребление других организмов как на источник органических соединений, других питательных веществ и энергии.
    • Травоядные организмы, которые потребляют только растения, известны как первичные потребители.
    • Плотоядные, организмы, которые питаются («поедают») других животных, известны как консументы более высокого уровня (вторичные, третичные, четвертичные и т. д.).
  • Редуценты получают энергию и органические соединения из разлагающихся мертвых организмов, перерабатывая питательные вещества (в основном азот и фосфор) обратно производителям в процессе.
  • Пищевые цепи можно использовать для визуализации взаимосвязи этих трех групп.
  • Однако более точно экосистемы представляются несколькими комбинациями пищевых цепей, называемыми пищевой сетью.
  • Приблизительно 90% энергии теряется через каждое соединение в пищевой сети из-за потери организмами тепла и отходов. Следовательно, производители, как правило, более многочисленны (по биомассе), чем травоядные, травоядные более многочисленны, чем плотоядные, и т. Д., Чтобы у каждой группы было достаточно энергии для поддержания своей популяции. Получается так называемая экологическая пирамида.
Ресурсы:

Энергетические экосистемы и атмосфера
Нэнси Морено, доктор философии, обсуждает поток энергии через жизненные системы и экологические пирамиды.

Поток энергии через экосистемы
В приведенных ниже ресурсах представлены примеры потока энергии через различные экосистемы.

  • Лес от строителей мира.
  • Пустыня от строителей мира.
  • Поток морской энергии от Texas A&M.

 

Динамика населения

Начинающий учитель определяет факторы, влияющие на размер и рост популяций в экосистеме.

Ключевые понятия:
  • Размер и рост населения зависят от показателей рождаемости, смертности, иммиграции и эмиграции. Если размер популяции постоянен, эти показатели находятся в состоянии динамического равновесия.
  • Факторы, влияющие на рождаемость и смертность (и, следовательно, на прирост населения), могут зависеть или не зависеть от плотности населения (количества особей на единицу площади).
  • Факторы, зависящие от плотности, приводят к повторяющимся циклам численности популяции.
  • Принципы популяционной экологии широко используются при управлении дикой природой. Сезоны охоты, ограничения на вылов, ограничения по размеру и квоты, используемые для рыбы, морепродуктов и дичи, — все это способы, которыми правительства мира способствуют здоровому и устойчивому размеру популяции этих организмов.
Ресурсы:

Прирост населения
Узнайте, как популяции растут и ограничены в этом ресурсе от Mr. G’s Environmental Systems.

Ниши

Начинающий учитель анализирует адаптивные характеристики, которые определяют уникальную нишу популяции или вида в экосистеме.

Ключевые понятия:
  • Ниша представляет собой совокупность всех способов использования ресурсов окружающей среды: среды обитания, рациона, времени активности, способа и времени размножения, использования пространства и других факторов.
  • Если два вида занимают одну и ту же или подобную нишу, они оба будут конкурировать за одни и те же ресурсы, и самый сильный конкурент будет вымер (в этой области). Это называется конкурентным исключением.
  • Более сложные среды обитания (с источниками пищи, убежищами для добычи, почвенными субстратами и т. д.) имеют больше потенциально доступных ниш и, следовательно, имеют более высокое разнообразие видов организмов.
Ресурсы:

Экологические ниши
В этом разделе «Обитаемой планеты» обсуждается обсуждение фундаментальных и реализованных ниш, конкурентного исключения и ниш универсалов и специалистов.

Поток энергии

Начинающий учитель описывает и анализирует потоки энергии через различные типы экосистем.

Ключевые понятия:
  • Экосистемы включают автотрофов (организмы, такие как растения, которые производят себе пищу из внешних источников энергии) и гетеротрофов (потребители, такие как животные, грибы и многие простейшие).
  • Как только энергия попадает в экосистему, она передается от одного организма к другому путем проглатывания (в качестве пищи) или разложения.
  • Первичные продуценты преобразуют энергию света или, реже, энергию хемосинтеза в химические связи.
  • Потребители полагаются на производителей источников энергии.
  • Все пищевые цепи начинаются с производителей, за которыми следуют первичные потребители, вторичные потребители и третичные потребители.
Ресурсы:

Поток энергии через экосистемы
Поток энергии в морских и наземных экосистемах обсуждается в этом ресурсе из The Habitable Planet.

Модели экосистем
Используйте этот интерактивный модуль, разработанный McGraw Hill, чтобы узнать о потоках энергии в лесных экосистемах.

Влияние популяций на экосистемы

Начинающий учитель знает, как популяции и виды изменяют экосистемы и влияют на них.

Ключевые понятия:
  • Виды могут по-разному влиять друг на друга и на экосистемы.
  • Сообщества со временем усложняются. Этот процесс, известный как сукцессия, приводит к изменениям в почве и популяциях присутствующих организмов.
  • Первичная сукцессия имеет место, когда организмы постепенно заселяют голый субстрат (например, камень), что приводит к развитию почвы и постепенному увеличению числа видов и видов. Со временем, по мере изменения условий, преобладают разные группы организмов.
  • Вторичная сукцессия возникает в районе, где произошло возмущение, например, пожар.
  • Как правило, ранние стадии сукцессии характеризуются быстрорастущими (или сорными) видами, выдерживающими экстремальные условия, известными как r-отобранные виды. Постепенно эти ранние захватчики замещаются другими видами (K-выбранными видами), которые более эффективно конкурируют в окружающей среде, которая была колонизирована (и изменена) сорняками-колонизаторами.
  • Инвазивные виды — это виды, которые внедряются в новую среду обитания, где они превосходят местные виды, занимающие схожие ниши. Инвазивные виды могут иметь серьезные последствия для биоразнообразия и потока энергии в сообществах.
Ресурсы:

Экологическая преемственность
Экологическая последовательность, виды-первопроходцы и климаксные сообщества очень подробно обсуждаются в этом ресурсе SparkNotes.

Преемственность
Science Daily предоставляет краткий обзор теории экологической последовательности и R/K отбора.

Инвазивный вид
Азиатский карп, растительноядный вид рыб, завезенный в реку Миссисипи, угрожает экосистемам и рыбной промышленности Великих озер, как сообщает WEWSTV.

Цветение водорослей
Цветение водорослей может сильно повлиять на экосистемы, отравляя водотоки или удаляя растворенный кислород из воды при разложении водорослей.

Экология ‹ OpenCurriculum

Цели статьи

  • Определить уровни организации в экологии.
  • Дать определение экосистеме, нише и среде обитания и объяснить, как связаны эти понятия.
  • Для описания методов экологии, таких как полевые исследования, отбор проб, статистический анализ и моделирование.

    • Экология — это научное исследование взаимодействия живых существ друг с другом и их отношений с окружающей средой. Экология обычно считается основной отраслью биологии. Однако экология имеет более широкую сферу применения, поскольку включает в себя как организмы, так и среду их обитания. Изучение взаимодействия между организмами и окружающей средой может дать общее представление о богатстве жизни на Земле и может помочь нам понять, как защитить это богатство, которому все больше угрожает деятельность человека. Несмотря на трудности, связанные с проведением исследований в естественной среде, экологи часто проводят полевые эксперименты для проверки своих гипотез.

    Организмы и окружающая среда

    Экология руководствуется рядом основных принципов. Один из принципов заключается в том, что каждый живой организм находится в постоянной связи с любым другим элементом окружающей его среды. В этом контексте окружающая среда включает в себя как живые, так и неживые компоненты.

    Организмы

    Организм — это форма жизни, состоящая из одной или нескольких клеток. Все организмы обладают свойствами жизни, в том числе способностью расти и размножаться. Эти свойства жизни требуют энергии и материалов из окружающей среды. Следовательно, организм не является замкнутой системой. Индивидуальные организмы зависят от окружающей среды и находятся под ее влиянием.

    Окружающая среда

    Для эколога окружающая среда организма включает как физические аспекты, так и другие организмы. Эти два компонента окружающей среды называются абиотическими и биотическими компонентами соответственно.

    • Абиотические компоненты или абиотические факторы представляют собой неживые физические аспекты окружающей среды. Примеры включают солнечный свет, почву, температуру, ветер, воду и воздух.

    • Биотические компоненты или биотические факторы – это живые организмы в окружающей среде. К ним относятся организмы одного и разных видов.

    Биотические компоненты могут оказывать очень важное влияние на организмы из окружающей среды. Например, первые фотосинтезирующие формы жизни на Земле производили кислород, что привело к развитию богатой кислородом атмосферы. Это изменение в атмосфере Земли, в свою очередь, вызвало вымирание многих форм жизни, для которых кислород был ядовит, и эволюцию многих других форм жизни, для которых кислород был необходим.

    Уровни организации

    Экологи изучают организмы и окружающую их среду на разных уровнях. Самый инклюзивный уровень – это биосфера. Биосфера состоит из всех организмов на планете Земля и территорий, где они обитают. Это происходит в очень тонком слое планеты, простирающемся примерно от 11 000 метров ниже уровня моря до 15 000 метров над уровнем моря. Изображение биосферы показано на рис. 1. Разные цвета на карте обозначают численность пищевых организмов в разных частях биосферы. Экологические проблемы, которые можно исследовать на уровне биосферы, включают загрязнение океана, загрязнение воздуха и глобальное изменение климата.

    Экологи также изучают организмы и среду их обитания на уровне популяций. Популяция состоит из организмов одного и того же вида, живущих на одной территории и взаимодействующих друг с другом. Важные экологические проблемы на уровне населения включают:

    • Быстрый рост населения, который привел к перенаселению и ущербу для окружающей среды;

    • Быстрое сокращение популяций многих нечеловеческих видов, что привело к исчезновению многих видов.

    Другим уровнем, на котором экологи изучают организмы и их среду обитания, является уровень сообщества. Сообщество состоит из популяций разных видов, живущих на одной территории и взаимодействующих друг с другом. Например, популяции койотов и кроликов могут взаимодействовать в пастбищном сообществе. Койоты охотятся на кроликов и едят их в пищу, поэтому у этих двух видов существуют отношения хищник-жертва. Экологические проблемы на уровне сообщества включают то, как изменения в размере одной популяции влияют на другие популяции.

    Рисунок 1: На этом изображении поверхности Земли показана плотность основных форм жизни, производящих пищу для других организмов в биосфере. Растения являются основными производителями пищи на суше, а фитопланктон — главными производителями пищи в океане. На карте показана плотность растений с мерой, называемой нормализованным разностным вегетационным индексом, и плотность фитопланктона с концентрацией хлорофилла.

    Экосистема

    Сообщество можно также определить как биотический компонент экосистемы. экосистема — это природная единица, состоящая из всех живых организмов на территории, функционирующих вместе со всеми неживыми физическими факторами окружающей среды. Концепция экосистемы может применяться к единицам разного размера. Например, экосистемой может считаться большой водоем с пресной водой, как и небольшой кусок мертвой древесины. Оба содержат сообщество видов, которые взаимодействуют друг с другом и с абиотическими компонентами окружающей среды. Еще одним примером экосистемы является пустыня, подобная той, что показана на рис. 2.9.0003

    Как и большинство природных систем, экосистемы не замкнуты, по крайней мере, с точки зрения энергии. Экосистемы зависят от непрерывного поступления энергии извне. Большинство экосистем получают энергию от солнечного света. Некоторые получают энергию из химических соединений. В отличие от энергии, в экосистемах материя перерабатывается. Такие элементы, как углерод и азот, необходимые живым организмам, используются снова и снова.

    Рисунок 2. В этой пустынной экосистеме на юге Калифорнии меньше видов, чем в большинстве других типов экосистем, но она по-прежнему является домом для сообщества взаимодействующих видов (таких как кактусы и травы, показанные здесь) и мощных факторов окружающей среды, таких как экстремальная жара. и сухость.

    Ниша

    Одной из наиболее важных идей, связанных с экосистемами, является концепция ниши. Ниша относится к роли вида в его экосистеме. Он включает в себя все способы взаимодействия представителей видов с абиотическими и биотическими компонентами экосистемы.

    Два важных аспекта ниши вида включают пищу, которую он ест, и то, как он ее получает. На рис. 3 представлены изображения птиц, занимающих разные ниши. Различные виды едят разную пищу и получают ее разными способами. Обратите внимание, как у каждого вида развился клюв, подходящий для этих аспектов его ниши.

    Рисунок 3: У каждого из этих 11 видов птиц есть отличительный клюв, который подходит для их конкретной ниши. Например, длинный тонкий клюв нектароядного позволяет ему пить нектар из цветов, а короткий крепкий клюв зернистого позволяет ему измельчать твердые, жесткие зерна.

    Среда обитания

    Другим аспектом ниши вида является его среда обитания. Среда обитания вида — это физическая среда, к которой он приспособился и в которой он может выжить. Среда обитания обычно описывается с точки зрения абиотических факторов, таких как среднее количество солнечного света, получаемого каждый день, диапазон годовых температур и среднегодовое количество осадков. Эти и другие факторы среды обитания определяют многие черты организмов, которые могут там выжить.

    Рассмотрим среду обитания с очень низкими температурами. Млекопитающие, живущие в среде обитания, должны иметь теплоизоляцию, чтобы сохранять тепло. В противном случае температура их тела упадет до уровня, слишком низкого для выживания. Виды, которые живут в этих местах обитания, развили мех, жир и другие черты, которые обеспечивают изоляцию, чтобы выжить в холоде.

    Разрушение среды обитания человеком является основным фактором, вызывающим уменьшение численности других видов и их исчезновение или исчезновение. Небольшие среды обитания могут поддерживать только небольшие популяции организмов. Небольшие популяции более подвержены уничтожению в результате катастрофических событий, после которых большая популяция может оправиться. Разрушение среды обитания привело к исчезновению сумеречного приморского воробья, показанного на рисунке 4. В настоящее время во всем мире сокращается численность многих других видов птиц. В следующем столетии более 1200 видов исчезнут, в основном из-за утраты среды обитания и изменения климата.

    Рисунок 4: Темный приморский воробей, который раньше обитал в болотистых районах южной Флориды, был объявлен вымершим в 1990 году. . Однако два разных вида не могут занимать одну и ту же нишу в одном и том же географическом районе очень долго. Это известно как принцип конкурентного исключения . Это еще один базовый принцип экологии. Если бы два вида заняли одну и ту же нишу, они бы конкурировали друг с другом за одну и ту же пищу и другие ресурсы в окружающей среде. В конце концов, один вид вытеснит другой и заменит его.

    Люди часто внедряют новые виды в районы, где их ниши уже заняты местными видами. Это может произойти намеренно или случайно. Рассмотрим пример кудзу. Кудзу — это японская виноградная лоза, которая была намеренно завезена на юго-восток США в 1870-х годах для борьбы с эрозией почвы. Юго-восток США оказался идеальным местом обитания для кудзу, ведь у него нет там естественных врагов. В результате кудзу удалось превзойти местные виды виноградных лоз и занять их ниши. Степень проникновения кудзу в некоторые места обитания на юго-востоке США показана на рис. 59.0003

    Рисунок 5: Кудзу покрывает деревья в этом месте обитания недалеко от Атланты, штат Джорджия, на юго-востоке США. Местные виды виноградных лоз не могут конкурировать с кудзу по быстрому росту и отсутствию естественных врагов.

    Методы экологии

    Экология является более целостной или всеобъемлющей, чем некоторые другие области биологии. Экологи изучают как биотические, так и абиотические факторы и их взаимодействие. Поэтому экологи часто используют методы и данные из других областей науки, таких как геология, география, климатология, химия, физика. Кроме того, исследователи в области экологии чаще, чем исследователи в некоторых других науках, используют полевые исследования для сбора данных.

    Полевые исследования

    Экологические исследования часто включают полевые исследования, потому что экологи обычно интересуются миром природы. Полевые исследования включают сбор данных в реальных условиях, а не в контролируемых лабораторных условиях. Общая цель полевых исследований — собрать наблюдения за дикими популяциями без какого-либо воздействия на окружающую среду или ее организмы.

    Экологи обычно проводят полевые исследования для определения количества организмов определенных видов в данной географической области. Такие исследования полезны для различных целей. Например, данные могут помочь экологу решить, находится ли данный вид под угрозой исчезновения.

    Отбор проб

    При полевых исследованиях обычно невозможно исследовать все организмы в районе. Поэтому, как правило, необходима какая-либо схема выборки. Например, предположим, что эколог хочет найти количество насекомых определенного вида в данной области. В этом районе могут быть тысячи представителей этого вида. Итак, из практических соображений эколог может подсчитать только выборку насекомых. Чтобы выбрать образец, эколог мог разделить всю территорию на сетку пробных площадей площадью один метр. Затем эколог может систематически выбирать каждую десятую (или другую пронумерованную) пробную площадку и подсчитывать всех насекомых на ней.

    Статистический анализ

    Как и другие ученые, экологи могут использовать два разных типа статистического анализа для интерпретации собираемых ими данных: описательную статистику и логическую статистику. Описательная статистика используется для описания данных. Например, эколог, изучающий насекомых, может рассчитать среднее количество насекомых на тестовой площадке и обнаружить, что оно равно 24. Эта описательная статистика суммирует подсчеты со всех тестовых площадок в одном числе. Другие описательные статистики, такие как диапазон, описывают вариации данных. 9Диапазон 0252 — это разница между самым высоким и самым низким значениями в выборке. В том же примере, если количество насекомых на тестовом участке колеблется от 2 до 102, диапазон будет равен 100.

    Ученые часто хотят делать выводы о популяции на основе данных из выборки. Например, эколог, подсчитывающий насекомых, может захотеть оценить количество насекомых во всей области на основе данных для отобранных пробных участков. Чтобы сделать выводы о совокупности из выборки, необходимо использовать статистику логического вывода. Логическая статистика может использоваться для определения вероятности того, что выборка действительно представляет совокупность, из которой она была составлена. Он сообщает исследователю, насколько можно доверять выводам о совокупности, основанным на выборке.

    Моделирование

    Экологи, как и другие ученые, часто используют модели для понимания сложных явлений. Экологические системы часто моделируются с помощью компьютерного моделирования. Компьютерное моделирование может включать множество различных переменных и их взаимодействий. Это одна из причин, по которой они полезны для моделирования экологических систем. Компьютерные симуляции также являются рабочими моделями, поэтому они могут показать, что может произойти в системе с течением времени. Моделирование можно использовать для уточнения моделей, проверки гипотез и прогнозов. Например, моделирование глобального потепления использовалось для предсказания будущего климата.

    Изображения предоставлены:

    http://earthobservatory.nasa.gov/Library/CarbonCycle/Images/seawifs_global_biosphere.jpg. Креатив Коммонс.

    http://en.wikipedia.org/wiki/Image:Baja_California_Desert.jpg. Креатив Коммонс.

    http://en.wikipedia.org/wiki/Image:BirdBeaksA.svg. Креатив Коммонс.

    http://en.wikipedia.org/wiki/Image:Dusky_Seaside_Sparrow.jpg. Креатив Коммонс.

    http://en.