Понятие «организм» в экологии чаще всего подразумевает под собой особь, индивидуум. Но для того, чтобы жить, любое живое существо нуждается в сообществе себе подобных. Именно поэтому возникают такие понятия, как биологический вид и популяция.
Биологический вид – совокупность особей, обладающих общими признаками, способных свободно скрещиваться между собой и давать плодовитое потомство, занимающих определенное пространство обитания (ареал) и ограниченных от других видов нескрещиваемостью в природных условиях.
Популяция – совокупность особей одного вида, длительное время обитающих на одной территории (части ареала данного вида) и воспроизводящая себя в течение большого числа поколений.
Как правило, биологический вид представлен множеством взаимодействующих популяций. Каждая популяция существует в определенных условиях, поэтому, как правило, популяции одного и того же вида имеют различия. Общая среда обитания предопределяет неизбежное взаимодействие популяций различных видов живых организмов. В процессе длительного существования формируются многовидовые сообщества – биоценозы, в которых подбор видов обусловлен необходимостью непрерывного поддержания круговорота веществ в природе.
Биоценоз – совокупность взаимосвязанных популяций растений, животных, грибов и микроорганизмов, совместно населяющих относительно однородное жизненное пространство.
Человеческое общество является частью биосферы. Наибольшее развитие понятие биосферы получило в трудах академика В. И. Вернадского, в которых под биосферой понималось все пространство атмосферы, гидросферы и литосферы, где существует или существовала когда-либо жизнь.
Биосфера возникла 3,5...4,5 млрд. лет назад и представляет собой результат взаимодействия живой и неживой материи. 99% всего вещества в верхних слоях литосферы трансформировано живыми организмами. И, если жизнь существует на Земле более 3,5 млрд. лет, то история человечества насчитывает всего 1,5 млн. лет - с начала последнего периода «Кайнозойской эры» – момента возникновения «Антропогена».
Человечество возникло на одном из этапов развития жизни на Земле. Соответственно, существование человека возможно только в биосфере.
Биосфера – оболочка земли, в которой развивается жизнь разнообразных организмов, охватывающая нижнюю часть атмосферы (до 15 км), всю гидросферу (до 12 км) и верхнюю часть литосферы (до 5 км).
Человеческая деятельность вносит существенные изменения в биосферу. В настоящее время на нашей планете существует техносфера – искусственная оболочка Земли, созданная человеком с помощью использования различных технических устройств. Технический прогресс на данном этапе развития одерживает верх над эволюционными процессами, что дает возможность техносфере превосходить биосферу в перемещении биомасс на планете. Достижения технического прогресса и нерациональное природопользование создают реальную опасность для биосферы, а, значит, и для всего живого на Земле. Следовательно, совместная эволюция человечества и биосферы неизбежно должна выйти на новый уровень.
Человеческое общество является одним из этапов развития жизни на Земле, т.е. одним из этапов биогенеза. Отличительной чертой биогенеза на современном этапе эволюции является влияние разума (разумной деятельности человека). Следовательно, биогенез получил характерный признак ноогенеза. Соответственно происходит постепенное превращение биосферы в ноосферу.
Именно инженерная экология является ведущим элементом преобразования биосферы в ноосферу. Одним из центральных в инженерной экологии является понятие «экологическая система» (экосистема), которая относится к классу сложных систем (невозможность строгого математического описания, многозвенность структурного состава и многосвязность составляющих структурных единиц).
Ноосфера – сфера разума, высшая стадия развития биосферы, связанная с возникновением и развитием в ней человечества, когда разумная человеческая деятельность становится главным определяющим фактором глобального развития.
Одним из центральных понятий является «экологическая система».
Экологическая система (экосистема) – это совокупность совместно обитающих разных видов организмов и условий их существования, находящихся в закономерной взаимосвязи друг с другом (пример: озеро, комната, где человек проводит значительную часть жизни).
Экологические системы могут быть:
микроэкосистемами (горшок с цветком);
мезоэкосистемами (лес, пруд);
макроэкосистемами (океан, континент)
Самой крупной экосистемой является биосфера. Все остальные экосистемы входят в биосферу и являются ее подсистемами.
В состав экосистемы входят:
1. Три группы организмов, участвующие в круговороте веществ и энергии:
Продуценты (производители) – автотрофные организмы, создающие в процессе фотосинтеза органические вещества из неорганических за счёт использования солнечной энергии. Основным продуцентом в биосфере являются зелёные растения.
Консументы (потребители) – гетеротрофные организмы, питающиеся за счёт автотрофных. К консументам первого порядка относятся, например, некоторые рыбы, питающиеся фитопланктоном, травоядные животные; к консументам второго порядка – хищники и паразиты растительноядных организмов. В природе встречаются также консументы третьего и четвёртого порядков, но, как правило, в цепях питания бывает не более шести звеньев.
Редуценты (восстановители) – организмы, разлагающие мёртвое органическое вещество и возвращающие неорганические вещества в окружающую среду. К ним относятся бактерии и грибы.
2. Неорганические вещества, которые включаются в круговороты веществ (С, N2, S, P, O2, H2O и др.).
3. Органические соединения, связывающие живую (биотическую) и неживую (абиотическую) компоненты экосистемы (белки, углеводы и др.)
4. Климатический режим и другие физические факторы.
Следующее понятие, не менее важное для инженерной экологии, это – экологический фактор.
Экологический фактор – элемент среды, оказывающий существенное влияние на живой организм.
Экологические факторы принято делить на:
факторы неживой среды (например, климатические – температура, влажность и т.п.);
биотические – факторы живой среды, связанные с влиянием живых существ;
антропогенные – факторы, влияющие в процессе деятельности человека.