Экология входит в структуру общебиологических наук, к которым относятся также такие науки как цитология, генетика, селекция, эволюционное учение. Задача всей общей биологии - изучение характерных особенностей живых систем (биосистем) и экосистем, законов их функционирования и развития. Ведущим подходом в изучении экологии является системный.
Биосистемы (от греч. bios - жизнь, systema - объединение, совокупность) - живые объекты различной сложности, представляющие собой совокупность компонентов, взаимосвязанных в единое целое. К биосистемам относят клетки, организмы, популяции, виды, сообщества, биоценозы.
Живые системы находятся в тесном взаимодействии с условиями окружающей их среды. Совокупность живых систем и условий окружающей их среды образует экологические системы. К экосистемам относят биогеоценозы, биосферу.
Таким образом, живые системы и экосистемы можно определить как совокупность взаимосвязанных элементов, образующих единое целое. Элементы (компоненты) - единицы системы, выполняющие определенные функции. Например, функцию питания у большинства цветковых растений выполняют корень и лист, стебель обеспечивает транспорт питательных веществ, цветок выполняет функцию полового размножения. Устойчивые связи между компонентами системы формируют структуру системы.
Все биосистемы и экосистемы в природе взаимосвязаны и находятся друг с другом в тесном соподчинении: любая система является компонентом системы более высокого уровня и состоит из систем более низкого по отношению к ней уровня. Так, клетка - компонент организма, организм - компонент популяции, популяция - единица сообщества, сообщество - компонент биоценоза, а биоценоз входит в состав экосистемы. Совокупность экосистем планеты образует биосферу - глобальную экологическую систему.
Свойства живых систем и экосистем формируются в результате взаимодействия элементов систем. Рассмотрим основные свойства живых систем и экосистем.
Все живые системы и экосистемы - сложноорганизованные. Например, в состав клетки, как биологической системы, входят разнообразные органоиды, выполняющие определенные функции, образующие между собой целый ряд связей.
Биосистемы и экосистемы - открытые, они обмениваются с окружающей средой веществом, энергией, информацией (сведениями о внутреннем состоянии системы и внешних условиях среды).
Благодаря потоку энергии, вещества и информации, живые системы и экосистемы способны к саморегуляции - сохранению равновесия с внешней средой и поддержанию постоянства внутренней среды. Например, в жаркую погоду организм человека регулирует температуру тела усилением кровотока и потоотделения в коже. Кроме того, человек может переместиться в более прохладное место. Растения охлаждают температуру своего тела благодаря транспирации. Неживые объекты такой способностью не обладают: камни раскаляются на солнце, а их охлаждение возможно лишь при понижении температуры воздуха.
Биосистемы и экосистемы - саморазвивающиеся. В течение времени они проходят ряд последовательных качественных изменений.
Живые системы и экосистемы способны к самоорганизации. В процессе тесного взаимодействия со средой они способны изменять свою структуру, сохраняя при этом целостность.
В отличии от экосистем биосистемы обладают специфическим свойством порождения себе подобных - самовоспроизведения. Самовоспроизведение обеспечивается процессами клеточного деления, в основе которых лежит уникальная способность молекулы ДНК к самоудвоению. Экосистемы также имеют свойство, отличающее их от биосистем, - это возникновение и поддержание в них биологического круговорота веществ.
У систем более сложного уровня появляются новые свойства, не присущие входящим в ее состав элементам. Например, организмы, составляющие популяции, не способны к историческому развитию, а популяция обладает этим свойством.
Уровни организации живой природы. Изучение биосистем и экосистем осуществляется на разных уровнях организации живого.
Так, основные процессы жизнедеятельности (обмен веществ, превращение энергии, передача наследственной информации) происходят на молекулярном уровне, поэтому без его изучения нельзя глубоко познать свойства живых систем и экосистем.
На клеточном уровне становится возможным проявление функций отдельных органоидов. Клетка - структурная единица всего живого, поэтому чрезвычайно важно изучение данного уровня организации жизни.
Органно-тканевый уровень раскрывает строение и функции органов и составляющих их тканей.
Черты строения и поведения особей (организмов), а также физиологические процессы в них изучают на организменном уровне.
На популяционно-видовом уровне изучают надорганизменные биосистемы - популяции, виды. На этом уровне начинают осуществляться процессы исторического развития, завершающиеся образованием новых видов.
Биоценотический и биогеоценотический (экосистемный) уровни раскрывают проблемы взаимоотношений между особями популяций разных видов в биоценозах, устойчивости природных экосистем.
Биосферный уровень представлен глобальной экосистемой - биосферой. На этом уровне биология решает глобальные проблемы, связанные с влиянием деятельности человека на природу Земли.
В задачи экологии входит рассмотрение закономерностей, протекающих на уровнях, начиная с организменного и заканчивая биосферным.