Ekologijos mokslas
Kokiame kontekste pastaruoju metu esate girdėję žodžius „ekologija“, „ekologiškas“, „ekologiškai“? Kaip manote, ką šie žodžiai reiškia?
Parduotuvių lentynose, mugėse, reklamose dažnai galime išvysti užrašus „Užauginta ekologiniame ūkyje“ arba „Ekologiškas produktas“. Kalbant apie aplinkos apsaugą, dažnai minima sąvoka „ekologija“.
Ar ekologija yra tik tai, kas susiję su natūraliai auginamais ir gaminamais produktais? Ar tik tai, kas susiję su aplinkos apsauga, švarinimu ir tausojimu? Ką tiria ir analizuoja 1.1.1 pav. matomi jaunieji ekologai? O ką tiria tikrieji ekologai?
Šioje temoje jūs:
- sužinosite, kas yra ekologija ir ką tiria ekologai;
- analizuodami paveikslus ir skaitydami pateiktus tekstus, suprasite, kokie yra ekologijos struktūriniai lygmenys;
- suprasite gyvosios ir negyvosios aplinkos svarbą;
- atlikdami praktines užduotis, aptarsite ekologijos struktūrinius lygmenis ir išmoksite juos atpažinti įvairiose schemose ir paveiksluose.
Ekologija – mokslas apie gyvosios ir negyvosios gamtos sąveiką ir organizmų tarpusavio ryšius
Dar senovės Graikijos ir Ròmos civilizacijos laikais mokslininkai stebėjo ir tyrinėjo gamtą, norėdami suprasti, kaip gyvūnai ir augalai priklauso nuo aplinkos, kiek jų gyvenimui įtakos turi kitos organizmų rūšys, kaip, keičiantis aplinkos sąlygoms, kinta rūšių įvairovė ir gausumas. Ilgainiui buvo sukaupta tiek daug mokslinių stebėjimų ir tyrimų duomenų, kad iš biologijos mokslo išsivystė nauja mokslo šaka – ekologija. Pirmą kartą sąvoka „ekologija“ pavartota 1866 metais. Ši data ir laikoma ekologijos mokslo raidos pradžia.
Ekològija – tai mokslo šaka, tirianti gyvųjų organizmų tarpusavio ryšius, jų ryšius su gyvąja ir negyvąja aplinka, organizmų daromą įtaką aplinkai ir visai biosferai. Nors ekologijos mokslas išsivystė kaip biologijos šaka, šiandien ši sritis tapo labai plati ir jau laikoma daugelio mokslo šakų tyrimų objektu. Su ekologija susijusius klausimus sprendžia ir tyrimus atlieka ne tik biologai, bet ir chemijos, fizikos, matematikos, statistikos, geografijos ir inžinerijos mokslų šakų mokslininkai.
Ekologijos mokslo raida vyksta labai sparčiai. Sukurti nauji tyrimo metodai ir technika (pavyzdžiui, kompiuterinės programos, dronai, skaitmeninės kameros) padeda surinkti daug mokslui svarbių naujų duomenų apie kintančią aplinką Žemėje, taršos įtaką gyviesiems organizmams ir žmogui. Tyrimų rezultatai skatina ieškoti būdų, kaip išsaugoti organizmų rūšių įvairovę Žemėje ir mažinti žmogaus veiklos įtaką gamtai.
Ekologijos struktūriniai lygmenys
Jau žinote, kad organizmų rūšių įvairove besidomintys biologai organizmus skirsto į grupes pagal panašius sandaros požymius. Ekologai, tirdami organizmų tarpusavio ryšius ir jų santykius su aplinka, tyrimo objektus skirsto į struktūrinius lygmenis (1.1.2 pav.).
Individas yra pats mažiausias ekologijos lygmuo. Tai vienas tam tikroje vietoje gyvenantis organizmas, pavyzdžiui, Báltijos jūroje gyvenanti menkė.
Populiãcija – visi vienos rūšies individai, gyvenantys tam tikroje vietoje, pavyzdžiui, visos Baltijos jūroje gyvenančios menkės.
Bendrijà – tam tikroje vietoje gyvenančios visos populiacijos, pavyzdžiui, visos Baltijos jūros populiacijos (dumbliai, pirmuonys, vėžiagyviai, žuvys, žinduoliai).
Ekosistemà – tam tikros vietos bendrija ir ją supanti negyvoji aplinka, pavyzdžiui, Baltijos jūros bendriją supanti negyvoji aplinka: vanduo (jo temperatūra, druskingumas), patenkančios šviesos kiekis, vandens srovės, Baltijos jūros dugno ypatybės.
Biòmas – panašaus klimato sąlygų (aplinkos temperatūros, kritulių, vėjo) veikiamos didelės teritorijos, kuriose paplitusios tam tikros augalų ir gyvūnų bendrijos. Pavyzdžiui, Lietuvõs ekosistemos priklauso plačialapių ir mišriųjų miškų biomui. Mūsų šaliai būdingos vėsios žiemos ir šiltos vasaros. Kritulių iškrinta nemažai, daugiausia vasarą. Žiemą vyrauja nepastovi sniego danga. Rudenį lapuočiai medžiai ir krūmai numeta lapus.
Biosferà – pats didžiausias ekologijos lygmuo, apimantis visas Žemėje gyvuojančias ekosistemas.
Gyvoji ir negyvoji aplinka
Ar kada nors esate stebėję skruzdėlyną: nuolat į savo namus ir iš jų bėgančias skruzdėles, nešančias šapelius, žemių grumstelius, rastą vabzdį ar nukritusį augalo lapą? Sugriuvus skruzdėlynui, pasipila galybė skruzdėlių, skubančių namus statyti iš naujo. Stebėdami skruzdėles, suprantame, kad jų gyvenimas turi savitą tvarką. Skruzdėlyno vieta, dydis, forma – neatsitiktiniai. Skruzdėlynas pastatytas taip, kad skruzdėlėms būtų patogu ir saugu (1.1.3 pav.).
Kokios aplinkos sąlygos daro įtaką skruzdėlyno bendruomenės gyvenimui? Ekosistemose gyvenančius individus veikia daug įvairių aplinkos sąlygų. Ekologijoje šios sąlygos skirstomos į negyvosios aplinkos ir gyvosios aplinkos veiksnius.
Negyvosios aplinkos veiksniai
Temperatūra. Skruzdėlyne skruzdėlės gyvena, vystosi jų kiaušinėliai. Jauniklių vystymuisi būtina šiluma. Šaltuoju metų laiku skruzdėlės slepiasi skruzdėlyno viduryje, kur sunešti pūvantys lapai ir spygliai išskiria šilumą. Sulėtėja skruzdėlių medžiagų apykaita, jos tampa nejudrios. Pakilus aplinkos temperatūrai, skruzdėlės atgyja ir vėl tampa judrios.
Vanduo. Jeigu skruzdėlynas būtų pastatytas nuokalnėje, kritulių vanduo jį lengvai išplautų ir skruzdėlėms tektų nuolat taisyti savo namus. Dėl šios priežasties skruzdėlynas paprastai statomas ten, kur tekantis vanduo jo nepasiektų. Skruzdėlėms, kaip ir visiems Žemėje gyvenantiems individams, vanduo būtinas gyvybinėms organizmo funkcijoms palaikyti, todėl esant jo trūkumui šie gyvūnai žūsta.
Vandens trūkumui jautrūs ir visi augalai, pavyzdžiui, agurkai. Be vandens jie negalėtų vykdyti fotosintezės, nepasigamintų organinių medžiagų. Vanduo būtinas medžiagų pernašai. Per sausrą augalų lapuose uždaromos žiotelės, kad būtų mažiau išgarinama vandens, lėtėja vandens ir medžiagų pernaša. Lapai suglemba. Taip augalai taupo vandenį (1.1.4 pav.).
Deguonis. Dauguma Žemėje gyvenančių organizmų jį naudoja kvėpavimo cheminėms reakcijoms. Jei trūktų deguonies, skruzdėlės, taip pat ir visi kiti organizmai, kurių ląstelėse vyksta ląstelinis kvėpavimas, uždustų.
Ypač jautrūs deguonies trūkumui vandens ekosistemų gyvūnai (žuvys, vėžiagyviai). Žiemą užšalus vandens telkiniui vandenyje sulėtėja dujų apykaita, sumažėja deguonies. Dūstančios žuvys būriuojasi prie ekečių, neužšalusių vandens properšų, kur vyksta dujų apykaita ir vandenyje yra daugiau deguonies (1.1.5 pav.).
Šviesa. Skruzdėlės turi akis, todėl šviesa padeda orientuotis aplinkoje. Šviesa ir tamsa joms taip pat padeda geriau jausti besikeičiantį metų laiką, tinkamai ir laiku pasiruošti artėjančiai žiemai. Pagal dienos ir nakties trukmę orientuojasi ir visi kiti organizmai. Augalai, artėjant rudeniui, meta lapus, nors orai dar būna šilti. Migruojantys paukščiai būriuojasi ir traukia žiemoti į šiltuosius kraštus. Žiemą miegantys gyvūnai (ežiai, barsukai) gausiai maitinasi ir užsiaugina storą riebalų sluoksnį, kad šio užtektų visai žiemai.
Augalai reaguoja ne tik į šviesos trukmę, bet ir į jos kiekį. Paūksmėse augantys augalai augina didesnius lapus, kad galėtų efektyviau vykdyti fotosintezę, nei saulės atokaitoje vešintys augalai (1.1.6 pav.). Jie geba pasukti lapus į šviesos šaltinį.
Dirvožemis. Dirvožemio savybės priklauso nuo to, iš kokių uolienų (smėlio, žvyro ar molio) jis sudarytas ir kiek jame yra nuokritų. Jis gali būti lengvas ir birus arba klampus ir sunkus. Dirvožemyje, sudarytame iš smulkių ir birių dalelių, šapelių, lengviau statyti skruzdėlyną nei sunkiame, turinčiame mažai nuokritų. (1.1.7 pav.).
Dirvožemio sudėtis taip pat svarbi jame gyvenantiems organizmams, pavyzdžiui, sliekams, kurmiams. Puriame dirvožemyje bus daugiau deguonies, o nuokritų pilname dirvožemyje skaidytojai (sliekai) ras daugiau maisto.
Augalų augimas ir rūšinė sudėtis ekosistemoje taip pat priklauso nuo dirvožemio savybių. Skurdžiame, mažiau mineralinių medžiagų turinčiame dirvožemyje gali augti atsparesni, stipresnes šaknis turintys augalai.
Gyvosios aplinkos veiksniai
Konkurencija. Ekosistemose organizmai gali konkuruoti dėl maisto išteklių, buveinių, užimamų teritorijos plotų, poravimosi partnerio (1.1.8 pav.). Augalai konkuruoja dėl šviesos, erdvės, įsiurbiamo vandens ir mineralinių medžiagų. Dėl tų pačių išteklių konkuruojantys individai prie aplinkos sąlygų prasčiau prisitaikiusį ir fiziškai silpnesnį individą išstumia.
Skruzdėlės gyvena bendruomenėmis. Jos gina savo buveinę ir teritoriją. Pavyzdžiui, šalia įsikūrusias kitos rūšies skruzdėles ar tuo pačiu maistu mintančius kitus gyvūnus skruzdėlės gali pulti, gintis, išleisdamos nuodingos skruzdžių rūgšties. Saugodamos skruzdėlyno teritoriją ir takus nuo kitos rūšies skruzdėlių, juos žymi specialiomis kvapiosiomis cheminėmis medžiagomis.
Dėl gaunamos šviesos, vandens ir mineralinių medžiagų konkuruoja visi augalai. Didesni užauga ir daugiau sėklų subrandina tie augalai, kurie turi tvirtesnes šaknis, vešlesnius lapus, o šalia augantis prasčiau išsivystęs augalas skursta.
Mitybos ryšiai ir maisto ištekliai. Individų gausumas populiacijose priklauso nuo maisto išteklių kiekio. Pakankamai maisto randantys individai sulaukia daugiau palikuonių, taigi jų populiacijos būna gausios. Pavyzdžiui, skruzdėlės yra visaėdės: minta bestuburiais, augalų sėklomis ir vaisiais, gali maitintis ir žuvusių organizmų dalimis. Skruzdėlės soduose, daržuose padaro žalos, nes apgraužia augalus (pavyzdžiui, braškių uogas), bet taip pat jos gaudo augalų kenkėjus – amarus, todėl augalai auga vešlesni.
Augalėdžiai – tai ekosistemoje gyvenantys individai, besimaitinantys augalais ar jų dalimis (vaisiais, sėklomis, lapais). Pavyzdžiui, voverės, kiškiai, stirnos minta augalais ir taip mažina jų gausumą. Kai kurie augalai turi tam tikrų atgrasančių ypatybių, todėl augalėdžiai jų neėda, pavyzdžiui, dilgėlių lapus dengia dilginamieji plaukeliai, kiti augina dyglius (1.1.9 pav.).
Plėšrūnai gaudo kitus gyvūnus. Jie gerai prisitaikę gaudyti savo grobį: yra judrūs, geba tyliai sėlinti, turi jautrią regą ir klausą. Grobis puikiai prisitaikęs slėptis ir sprukti nuo jį medžiojančių plėšrūnų: yra maskuojamosios kūno spalvos, gerai girdi ir mato, yra judrus.
Parazitai minta aukų medžiagomis, pavyzdžiui, erkės siurbia šiltakraujų gyvūnų kraują. Parazitai – labai vislūs, susilaukia daug palikuonių. Parazituojantys organizmai (blusos, erkės, parazitinės kirmėlės, bakterijos) gali sukelti tam tikrų ligų. Parazitai lengviau ir greičiau plinta gausiose ir tankiai apgyvendintose individų populiacijose. Išplitus parazitams, parazituojamos populiacijos sumažėja.
Mitybos ryšiai padeda reguliuoti ekosistemoje gyvenančių populiacijų gausumą. Išlieka stipriausi ir sveikiausi populiacijos individai. Žuvusių organizmų nuokritomis maitinamas dirvožemis, didėja jo derlingumas.
Klausimai ir užduotys
- Įvardykite, kas yra ekologija ir ką tiria ekologai.
- Išvardykite ekologijos struktūrinius lygmenis.
- Paaiškinkite sąvokas „individas“, „populiacija“, „bendrija“, „ekosistema“, „biomas“, „biosfera“.
- Paaiškinkite, kuo bendrija skiriasi nuo ekosistemos.
- Apibūdinkite Lietuvõs biomą.
- Pasirinkite vieną augalą (pavyzdžiui, ąžuolą) ir vieną gyvūną (pavyzdžiui, uodą) ir nurodykite jų gyvenimui įtakos turinčius negyvosios ir gyvosios aplinkos veiksnius.
Praktinė veikla
- Internete raskite informacijos apie žymius Lietuvos ekologus Mečislovą Žalakevičių, Algirdą Skirkevičių, Kazį Ėringį, Edmundą Lekevičių ir parenkite stendą arba pranešimą apie juos.
- Naudodamiesi priemonėmis (kompiuteriu, pieštukais ar kitomis), nubraižykite schemą, iliustruojančią ekologijos struktūrinius lygmenis.
- Parenkite pranešimą klasei apie pasirinktos Lietuvos ekosistemos (miško, ežero, pievos ar parko) populiacijos (pavyzdžiui, baltojo gandro (Ciconia ciconia) ryšius su negyvąja ir gyvąja aplinka.
Informacija apie žymius Lietuvõs ekologus (spustelėkite pateikiamas nuorodas ir atverkite)
Apibendrinimas
- Ekologijos mokslas nagrinėja gyvųjų organizmų tarpusavio ryšius, jų ryšius su gyvąja ir negyvąja aplinka.
- Ekologijos struktūriniai lygmenys: individas, populiacija, bendrija, ekosistema, biomas ir biosfera.
- Negyvosios aplinkos veiksniai: temperatūra, vanduo, deguonis, šviesa, dirvožemis.
- Gyvosios aplinkos veiksniai: konkurencija tarp individų dėl geresnių gyvenimo sąlygų (šviesos, erdvės, slėptuvių, maisto), mitybos ryšiai, maisto ištekliai.
- Paslaugą teikia UAB "Biznio mašinų kompanija" ir "Star Cloud OÜ"