Планета Земля - маленькая голубая жемчужина, затерянная в бесконечных холодных мирах космического пространства и ставшая домом для миллиардов живых существ. Жизнью пронизано буквально все пространство нашего мира: вода, земля, воздух.
И все это многообразие живых форм, начиная с простейших микроорганизмов и заканчивая вершиной эволюции - человеком разумным, - способно оказывать самое непосредственное влияние на жизнедеятельность планеты. Экология - это наука, изучающая взаимодействие всех живых организмов, населяющих Землю, а также их многочисленных сообществ как между собой, так и с окружающей их средой.
Немного истории
Многие современные люди не знают, что экология стала развиваться как отдельная отрасль науки только лишь в середине XX века. До этого времени она являлась лишь частью биологии. А основоположником экологии являлся ярый приверженец и сторонник теории Дарвина, талантливый естествоиспытатель и биолог - немец Э. Геккель.
На формировании экологии как отдельной науки оказали влияние: с одной стороны - усиление в XX веке научно-технического прогресса, а с другой - быстрый рост населения нашей планеты. Развитие техники и промышленности привело к многократному увеличению потребляемых природных ресурсов, что, в свою очередь, оказало пагубное влияние на окружающую среду.
В то время как численность людей стремительно преумножалась, поголовье других живых существ стало неуклонно уменьшаться. НТП позволил людям обустраивать свое местоприбывание на планете максимально комфортно, но в то же время послужил гибельным фактором для природы. Возникла экстренная необходимость оперативного изучения и исследования среды обитания. Связь экологии с другими науками стала неизбежна.
Фундаментальные основы науки экология
Основы экологии включают в себя изучение взаимодействия с окружающей средой объектов, организованных на видовом, биосферном, организменном и биоцентрическом уровнях. Таким образом можно выделить несколько основных разделов, которые включает общая экология:
- Аутэкология, или экология организмов - раздел, который занимается изучением индивидуальных связей с окружающей средой как каждой отдельной видовой особи, так и организмов, входящих в общую видовую группу.
- Демэкология, или экология популяций. Задачами этого раздела являются изучение природных механизмов, отвечающих за регулирование численности разных живых организмов, их оптимальную плотность, а также выявление допустимых границ изъятия различных видов и популяций.
- Синэкология, или экология сообществ подробно изучает взаимодействие экосистем и популяций с природной средой, а также механизмы и структуру биогеоценозов.
Методы экологических исследований
использует множество методов для проведения исследований. Однако все они могут быть условно разделены на две категории: полевые методы и лабораторные.
По самим названиям можно понять, что все полевые исследовательские работы проводятся непосредственно в природной среде. Их, в свою очередь, можно разделить на:
- Стационарные. Эти исследования включают в себя как длительное наблюдение за природными объектами, так и замеры, подробное описание, а также инструментальный отчет.
- Маршрутные. Ведутся прямые наблюдения за объектом, оценивается его состояние, производится измерение, описание, составляются карты и схемы.
- Описательные - при первоначальном знакомстве с объектом исследования.
- Экспериментальные. Здесь главное - опыт и эксперимент, разнообразные химические анализы, количественная оценка и др.
Лабораторные методы имеют в своей основе проведение исследований в лабораторных условиях. Так как экология - это наука, изучающая совокупность огромного множества факторов, особое место в практическом изучении биообъектов отводится методу моделирования.
Среда жизни живых организмов
Для того чтобы точнее понять, как влияют те или иные экологические факторы на разные живые виды, необходимо сначала уяснить взаимосвязь среды обитания и жизни различных объектов. Разнообразные природные условия, которые встречаются на нашей Земле - водные, наземно-воздушные, почвенные, организменные, - являются средой жизни для самых разных видов растений и животных. Именно из среды все живущее получает необходимые для жизнедеятельности вещества. И туда же возвращаются продукты обмена живых организмов.
Таким образом, именно различие условий существования в разных средах дало возможность выработаться у разных организмов совокупности ряда специфических физиологических, морфологических, поведенческих и других различных свойств, помогающих им максимально приспособиться к непростым условиям жизни.
Экологические факторы
Основы экологиикак наукибольшое значение придают отдельным экологическим факторам. Под последними следует понимать любые элементы или условия среды, которые заставляют те или иные организмы приспосабливаться к ним и адаптироваться. Существует всего три группы экологических факторов:
- биотические;
- абиотические;
- антропогенные.
В биотические факторы входят различные свойства живой природы. Они способны вызывать приспособительные реакции как у растений (фитогенные), так и у животных (зоогенные) и грибов (микогенные).
Абиотические, напротив, являются компонентами природы неживой: геологические (движения ледников, вулканическая активность, радиация и др.), климатические (температура, свет, ветер, влажность, давление и т. д.), почвенные (структура, плотность и состав почвы), а также гидрологические факторы (вода, давление, соленость, течение).
Антропогенные факторы экологии относятся к человеческой деятельности. Нужно сказать, что именно человек вызывает очень серьезные сдвиги в биогеоценозах. Причем для одних видов это становится благоприятным, а для других нет.
Экологические проблемы современности
Сегодняшние связаны в основном именно с антропогенным воздействием на природу. Глобальная экология возвещает о следующих серьезных опасностях: истощение озонового слоя, парниковый эффект, загрязнение окружающего мира и проблема утилизации отходов человеческой жизнедеятельности, деградация и эрозия почвы, опустынивание, повсеместная вымирание животных, изменения в климате, общее ослабление иммунитета людей, истощение ресурсов (вода, газ, нефть, другие природные ископаемые), фотохимический смог и другие фатальные изменения.
Все это во многом спровоцировано активным вмешательством людей в природные процессы, а также неразумной реализацией рекреационных, военных, экономических и других планов, которые меняют природную среду обитания.
Загрязнение окружающей среды
Экология - это наука, изучающая в том числе и (биосферы). При этом под загрязнением понимается активное поступление в биосферу энергии или веществ, количество, местоположение или свойства которых способны негативно воздействовать на среду обитания различных живых видов.
Развитие промышленности и всемирная урбанизация приводят к загрязнению окружающего пространства не только твердыми, жидкими и газообразными веществами и микроорганизмами, но также и различными энергиями (звуки, шумы, излучения), которые пагубно влияют на различные экосистемы планеты.
Существует два вида загрязнения биосферы, различающихся по происхождению: естественное (природное) - возникает без участия людей, и антропогенное. Последнее намного опаснее, так как человек еще не научился восстанавливать среду своего обитания.
В наши дни загрязнение идет чудовищными темпами и касается атмосферного воздуха, подземных и поверхностных источников воды, почвы. Человечество загрязнило даже околоземное космическое пространство. Все это не прибавляет людям оптимизма и может спровоцировать всемирную Скорейшее развитие экологии как науки дает человечеству шанс избежать угрозы.
Загрязнение почвы
В результате неосторожной, неразумной человеческой деятельности почва вокруг больших городов и территорий, на которых расположены крупные промышленные металлургические предприятия, ТЭЦ, предприятия машиностроения, оказалась загрязненной на огромные расстояния.
Тяжелые металлы, нефтепродукты, соединения серы и свинца совокупно с бытовыми отходами - вот чем насыщена современная среда обитания цивилизованного человека. Любой институт экологии подтвердит, что наряду с вышеперечисленными веществами, в почве в изобилии содержатся различные канцерогенные вещества, обладающие способностью вызывать у людей страшные заболевания.
Земля, которая нас кормит, подвергается не только эрозии и загрязнению вредными химическими элементами, но еще и заболачивается, засоляется, изымается для постройки разных сооружений. И если природное разрушение поверхностного плодородного слоя может происходить очень медленно, то эрозия, вызванная антропогенной деятельностью, поражает своими ускоренными темпами.
Земледелие с обильным использованием пестицидов становится настоящим бичом для человечества. Наибольшую опасность при этом представляют устойчивые соединения хлора, способные сохраняться в почве долгие годы и накапливаться в ней.
Загрязнение воздуха
Следующая серьезная экологическая угроза - это загрязнение атмосферы. Опять же оно может вызываться и природными факторами, к примеру, вулканической деятельностью, цветением растений, дымом от горящих лесов или ветровой эрозией. А вот антропогенное воздействие наносит атмосфере вред гораздо больший.
Антропогенное, или техногенное загрязнение воздуха происходит из-за попадания в атмосферу большого количества тех или иных вредных веществ. Особенный вред в этом плане наносит химическая промышленность. Благодаря ей в воздух выбрасываются диоксид серы, оксиды азота, сероводород, углеводороды, галогены и другие вещества. Вступая друг с другом в химические реакции, они способны образовывать очень опасные высокотоксичные соединения.
Ситуацию усугубляют автомобильные выхлопы. В большинстве крупных городов в безветренную погоду стало обычным такое явление, как фотохимический смог.
Загрязнение водных запасов планеты
Жизнь на планете невозможна без воды, но в наше время экологические исследования заставили ученых прийти к горькому выводу: антропологическая деятельность оказывает губительное воздействие на гидросферу Земли. Сокращаются природные запасы пресной воды, и даже огромный Мировой океан претерпевает сегодня глобальные изменения в своей экосистеме, в связи с чем многие морские обитатели обречены на вымирание.
Особенно настораживает тот факт, что загрязнению подвергаются не только поверхностные воды, но и подземные, на состояние которых влияют не только отходы промышленных предприятий, но также многочисленные городские свалки, канализационные стоки, отходы животноводческих комплексов, хранилища удобрений и химических веществ. Ко всему прочему, не обходится цивилизация и без крупных аварий. Аварийные сбросы отходов в водоемы - не такой уж редкий случай.
Связь экологии с другими науками
В первую очередь экология - это наука, изучающая проблемы окружающей среды, и одной ей не под силу исправить сложившуюся ситуацию. Теперь, когда стало видно, насколько тревожной является ситуация в разных экосистемах, становится еще понятнее, насколько важна связь экологии с другими науками. Без тесного взаимодействия с медициной, биологией, химией, физикой и некоторыми другими научными отраслями просто невозможно будет активно решать экологические проблемы.
Ученым предстоит приложить совместные усилия для того, чтобы постараться свести к минимуму тот вред, который наносит человек природе. Ученые разных стран в спешном порядке ищут безопасные источники энергии. В некоторых государствах уже значительно выросла доля автомобилей, работающих на электроэнергии. Многое зависит от усилий химиков, им предстоит в новом веке кардинально решать проблему по минимализации вреда промышленных отходов. В решении общих проблем должны быть обязательно задействованы все области экологии.
Экологическая ситуация в России
К сожалению, экология России находится далеко не в лучшем состоянии. По мнению авторитетных экологов, наша страна входит в тройку государств, которые наиболее активно загрязняют экосистему планеты. Кроме России, в позорный список вошли еще Китай и США.
Ситуация усугубляется еще и тем, что в то время как наиболее развитые Европейские страны тратят ежегодно до 6% от своего бюджета на природоохранные мероприятия, в России эти затраты не дотягивают даже и до 1%. Власти упорно не хотят реагировать на попытки экологов обратить их внимание на плачевное положение дел в этой сфере.
А между тем экология Россиивызывает опасение всего мирового сообщества, так как территории, которые она занимает, поистине огромны, промышленных предприятий очень много, отходы не перерабатываются и не утилизируются должным образом, и на фоне экономического кризиса все это выглядит просто угрожающе.
Влияние экологии на здоровье людей
Выше уже было сказано, насколько пагубно влияют на здоровье человека неблагоприятные для жизни факторы окружающей среды. В первую очередь это, конечно же, касается детей, потому что это - наше будущее. Но каково будет это будущее, если маленькому человечку с пеленок приходится дышать загрязненным воздухом, питаться продуктами, в которые добавлены вредные химические консерванты, пить воду только из пластиковых бутылок и т. д.?
В последние годы врачи делают акцент на то, что заболеваемость бронхо-легочными болезнями все выше и выше. Растет число больных аллергией, причем большинство из них опять же - дети. Во всем мире наблюдается рост заболеваний, связанных с иммунодефицитными состояниями. Можно предположить, что если человечество в ближайшее время не опомнится и не постарается заключить мирный гармоничный союз с матушкой-Природой, то в не столь отдаленном будущем нас может постичь участь многих вымерших видов. Необходимо помнить, что находятся в неразрывной связи.
2014 - год экологии
Каждый год в нашей стране проводится много мероприятий, посвященных просветительской деятельности в вопросах экологии. И 2014 год не стал исключением. Так, с начала года в России проводится масштабный конкурс "Национальная экологическая премия "ERAECO". В рамках этого мероприятия в разных городах России демонстрируются фильмы на экологическую тематику, проводятся фестивали, лекции.
Также будут проводится презентации по эко-строительству и демонстрация возможностей экологических фермерских хозяйств Москвы и Московской области. В школах прошли эко-уроки, на которых ребятам рассказывалось о проблемах охраны окружающей среды и подробно обсуждались различные вопросы по экологии.
Организаторы "ERAECO" планируют открытие передвижной экологической мини-лаборатории, при помощи которой можно будет осуществлять экспресс-анализы проб, взятых из воды, воздуха и почвы. Экспертами лаборатории при поддержке специалистов-экологов станут школьники разных возрастов и студенты.
Будут сформированы отряды "эко-патруля", которые будут продолжать свою деятельность не только во время проведения конкурса, но и после его окончания. Детишки младшего школьного возраста тоже смогут приобщиться ко многим интересным мероприятиям, а после им будет предложено создать визуальный отчет в рисунках.
Международное сотрудничество в деле защиты окружающей среды
Наша планета едина, и несмотря на то, что люди разграничили ее на множество разных стран и государств, решение острых экологических вопросов требует объединения. Такое сотрудничество осуществляется в рамках международных программ таких организаций, как ЮНЕСКО и ООН, и регулируется межгосударственными соглашениями.
Были разработаны принципы экологического сотрудничества. Один из них гласит, что экологическое благополучие какого-либо государства не должно быть обеспечено без учета интересов других стран или за их счет. К примеру, более сильными странами недопустимо использовать природные ресурсы слаборазвитых мировых регионов.
Еще один принцип провозглашает, что на всех уровнях должен быть установлен обязательный контроль над угрожающими изменениями в окружающей среде и все государства обязаны оказывать всемерную помощь друг другу при сложных экологических проблемах и чрезвычайных ситуациях.
Важно осознавать, что, только сплотившись, человечество сможет спасти Землю от надвигающегося экологического коллапса. Отныне каждый гражданин планеты обязан это понять.
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;
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.
Лекция 1. Экология как наука.
Этапы развития экологии как естественнонаучной дисциплины.
«Экология» - наука о «доме» (от греч. «ойкос» - жилище, местообитание).
Термин «экология» предложил немецкий зоолог Э. Геккель в 1866 году, но экология как наука возникла в начале ХХ в., а в широкий обиход это слово вошло в 1960-е годы, когда стали говорить об экологическом кризисе как кризисе во взаимоотношениях человека со средой его обитания.
Общая экология - это наука о взаимоотношениях живых существ между собой и с окружающей средой.
Экология изучает организацию и функционирование надорганизменных систем различных уровней вплоть до глобального, т.е. до биосферы в целом.
Экология, бурно развиваясь в ХХ в., прошла несколько этапов, которые сохранились до настоящего времени в качестве разделов экологии:
1. Аутэкология – экология отдельных видов, предметом которой является изучение питания, размножения, миграций, местообитаний отдельных видов животных и растений.
2. Экология популяций (возникла в 1930-е годы на стыке с генетикой) изучает причины изменения численности популяций.
Популяцией (от лат. «populus» - народ) называется группа организмов, относящихся к одному виду и занимающая определенную область, называемую ареалом. Каждый вид может состоять из одной или нескольких популяций, т.е. быть гомогенным или гетерогенным видом.
3. Синэкология, или экология сообществ, возникла в середине ХХ века на основе синтеза экологии с термодинамикой и системным подходом. Синэкология ввела в обиход такие экологические понятия как сообщество (биоценоз), экосистема (биогеоценоз), экологическая ниша и другие.
Сообществом, или биоценозом, называют совокупность различных видов растений и животных, населяющих участок среды обитания. Совокупность сообщества и среды носит название экологической системы, или биогеоценоза.
Термин экосистема был введен английским экологом А. Тэнсли в 1935 году.
В 1944 году В.Н. Сукачевым предложен термин биогеоценоз, а В.И. Вернадский еще ранее использовал понятие «биокосное тело».
Главное значение этих понятий состоит в том, что они подчеркивают обязательное наличие взаимоотношений, взаимозависимости и причинно-следственных связей, иначе говоря, объединение компонентов в функциональное целое.
Социальная экология как наука о взаимодействии общества с природной средой.
Было предложено много новых названий наук, предметом которых является изучение взаимоотношений человека с природной средой в их целостности.
В настоящее время более или менее уверенно можно говорить о трех направлениях:
1. Современная социальная экология (книга Р. Карсон «Безмолвная весна» (1961г.), посвященная отрицательным экологическим последствиям применения ДДТ.
Предмет социальной экологии - взаимодействия в системе «общество – природа» и она находится на стыке с гуманитарными науками.
2. Монография М.И. Будыко «Глобальная экология» (1977г.), которая определила начало нового направления с аналогичным названием.
Оно рассматривает глобальные аспекты экологической проблемы: климатические, количество ресурсов, глобальные показатели загрязнения природной среды, «парниковый» эффект, глобальные кругообороты химических элементов в их взаимодействии, влияние космоса на Землю, состояние озонового щита в атмосфере, функционирование Земли как единого целого и т.п.
Исследования в данном направлении предполагают, конечно, интенсивное международное сотрудничество.
3. Предметом третьего направления - экологии человека – является система отношений человека как индивида с природной средой. Она изучает медицинские и демографические аспекты воздействия измененной природы на здоровье человека. В экологию человека входят генетико-анатомо- физиологический и медико-биологический блоки, отсутствующие в социальной экологии.
Задачи общей экологии.
В теоретической области экология пытается найти общие закономерности организации жизни путем:
1) разработки теории устойчивости экосистем;
2) изучения экологических механизмов адаптации к среде;
3) исследования регуляции численности популяций;
4) изучения биологического разнообразия и механизмов его поддержания;
5) исследования продукционных процессов;
6) моделирования состояния экосистем и глобальных биосферных процессов.
Основные прикладные задачи, связанные с воздействием общества на природную среду, решает социальная экология:
1) прогнозирование и оценка возможных отрицательных последствий деятельности человека;
2) улучшение качества окружающей среды;
3) сохранение, воспроизводство и рациональное использование природных ресурсов;
4) оптимизация деятельности общества по преобразованию природы в различных направлениях для обеспечения его устойчивого развития.
Антропогенные факторы.
Антропогенные факторы вызываются человеческой деятельностью. Они всегда (или почти всегда) неблагоприятны для экосистем и поэтому называются загрязнениями:
1. ингредиентное загрязнение – внесение химических веществ, чуждых сообществам;
2. параметрическое загрязнение – тепловые и электромагнитные поля, шум и др.;
3. биоценотическое загрязнение – вмешательство в сообщества, например, внесение новых видов, перепромысел и др.;
4. стациально-деструктивное загрязнение – изменение ландшафтов: добыча ископаемых, строительство городов, дорог и др.
Лекция 3. Функционирование экосистем.
Пищевая цепь и типы питания.
В природе существует два основных типа питания – автотрофный и гетеротрофный.
Автотрофы (растения и некоторые виды бактерий) создают органическое вещество своего тела из неорганического в результате процессов фотосинтеза или хемосинтеза (реже).
Гетеротрофы используют чужое органическое вещество, которое получают в процессе питания.
Благодаря системе взаимодействий (экологических факторов) у экосистем появляются новые свойства, главное из которых – способность к самоподдержанию, что осуществляется благодаря круговороту веществ и потоку энергии в пищевых (трофических) цепях.
Пищевая цепь включает продуцентов, фотосинтезирующих растений и бактерий, способных создавать органическое вещество из неорганического за счет энергии Солнца; консументов – потребителей созданного продуцентами органического вещества: редуцентов – разлагателей мертвого органического вещества.
Пищевые цепи бывают двух типов – пастбищные и детритные.
Пастбищная пищевая цепь начинается с продуцентов и заканчивается консументами высоких порядков.
Детритная цепь начинается с мертвой органики (детрита), трансформируется через детритофагов I порядка (бактерии) к детритофагам II порядка (черви, личинки насекомых и др.), а затем переходит к консументам, где образует единую систему с пастбищной цепью.
Экологические пирамиды.
Пищевые цепи могут быть записаны в иной форме – как пирамиды.
Экологическая пирамида, представляющая собой трофическую структуру, основанием которой служит уровень продуцентов, а последующие уровни образуют этажи и вершину пирамиды, может быть трех основных типов:
1) пирамида чисел, отражающая численность отдельных организмов;
2) пирамида биомассы, характеризующая общий сухой вес, калорийность или другую меру общего количества живого вещества;
3) пирамида энергии, показывающая величину потока энергии и (или) “продуктивность” на последовательных трофических уровнях».
Если пирамиды численностей и биомассы могут быть перевернутыми (последующий уровень шире предыдущего), то энергетическая пирамида всегда сужается кверху, поскольку энергия теряется на каждом последующем уровне.
Продуктивность экосистем.
Важнейшей характеристикой экосистемы является ее продуктивность, под которой понимается как рост организмов, так и создание органического вещества. В продукт фотосинтеза превращается от 1 до 2% поглощенной растениями солнечной энергии.
Среди произведенной в процессе фотосинтеза продукции выделяют первичную продуктивность, которая определяется как скорость, с которой лучистая энергия усваивается организмами-продуцентами, главным образом зелеными растениями.
Ее разделяют на валовую первичную продукцию (ВПП), включая ту органику, которая была израсходована на дыхание, и чистую первичную продукцию (ЧПП) - за вычетом использованной при дыхании растений (40-70%).
Чистая продуктивность сообщества - скорость накопления органического вещества, не потребленного гетеротрофами. Скорость накопления энергии на уровне консументов называют вторичной продуктивностью. В соответствии со вторым началом термодинамики поток энергии с каждой ступенью уменьшается, так как при превращениях одной формы энергии в другую часть энергии теряется в виде тепла.
В стабильных сообществах практически вся продукция тратится в пищевых цепях, и биомасса сообщества остается постоянной.
Эффективность природных систем много ниже КПД электромоторов и других двигателей. В живых системах много «горючего» уходит на «ремонт» (что, кстати, не учитывается при расчете КПД двигателей).
Любое повышение эффективности биологических систем оборачивается увеличением затрат на их поддержание. Экологическая система - это машина, из которой нельзя «выжать» больше, чем она способна дать. Всегда наступает предел, после которого выигрыш от роста эффективности сводится на «нет» ростом расходов и риском разрушения системы.
Закон сукцессии.
В масштабах времени экосистемы не остаются неизменными, они меняются по определенным законам и эти изменения называются сукцессией.
Сукцессия – это последовательное смена сообществ, преемственно возникающая на одной и той же территории (биотопе) под влиянием внутренних причин.
Сукцессия происходит в результате изменения физической среды под действием сообщества, т.е. контролируется им.
Замещение видов в экосистемах вызывается тем, что популяции, стремясь модифицировать окружающую среду, создают условия, благоприятные для других популяций; это продолжается до тех пор, пока не будет достигнуто равновесие между биотическими и абиотическими компонентами. Такое равновесное сообщество называется зрелым, или климаксным.
Сукцессия в энергетическом смысле связана с фундаментальным сдвигом потока энергии в сторону увеличения количества энергии, направленной на поддержание системы.
Сукцессия состоит из стадий роста, стабилизации и климакса. Их можно различать на основе критерия продуктивности: на первой стадии продукция растет до максимума, на второй остается постоянной, на третьей уменьшается до нуля по мере деградации системы.
Стратегия экосистем – «наибольшая защита», стратегия человека – «максимум продукции».
Естественная сукцессия, о которой говорилось в начале данной лекции, является первичной сукцессией. Она происходит на первично свободном субстрате.
Вторичная (антропогенная) сукцессия является следствием деятельности человека и происходит быстрее первичной. Она возникает на вырубках и после пожаров в лесу, при рекультивации в местах добычи полезных ископаемых, на пастбищах при перевыпасе, в рекреационных зонах, а также как цветение пресных водоемов из-за избыточного стока удобрений с полей.
Сукцессии разномасштабны и иерархичны: они происходят не только на обширных территориях суши, но на стволах деревьев и в пнях, не только в океанах, но в лужах и прудах.
Коэволюция в экосистемах.
Коэволюция, или «сопряженная эволюция - это тип эволюции сообщества (т.е. эволюционных взаимодействий между организмами, при которых обмен генетической информацией между компонентами минимален или отсутствует), заключающийся во взаимных селективных воздействиях друг на друга двух больших групп организмов, находящихся в тесной экологической взаимозависимости».
Ю. Одум подчеркивает два важных принципа, лежащих в основе коэволюции:
1) в ходе развития экосистем существует тенденция к уменьшению роли отрицательных взаимодействий (конкуренции и эксплуатации) за счет положительных, увеличивающих выживание взаимодействующих видов;
2) в недавно сформировавшихся или новых ассоциациях вероятность возникновения сильных отрицательных взаимодействий больше, чем в старых ассоциациях.
Социоприродные экосистемы.
Существует два основных типа социоприродных систем, созданных человеком, – агросистемы и урбосистемы.
С экологической точки зрения, основным отличием от естественных экосистем является то, что агросистема нуждается в постоянном управлении, а урбосистма – аномальна, так как полностью зависит от поступления вещества и энергии из окружающих экосистем.
Лекция 7. Понятие биосферы.
Раздел 2.Социальная экология. Содержание и причины глобальных проблем современности.
Методы социальной экологии.
Поскольку социальная экология является переходной наукой между естественными и гуманитарными, постольку в своей методологии она должна использовать методы и естественных, и гуманитарных наук, а также те методологии, которые представляют собой единство естественнонаучного и гуманитарного подхода. Что же касается общенаучных методов, то ознакомление с историей социальной экологии показывает, что первоначально использовался преимущественно метод наблюдения (мониторинг), позже на первый план вышел метод моделирования. Моделирование есть способ долгосрочного и комплексного видения мира. В современном его понимании это универсальная процедура постижения и преобразования мира. Нет одной «жесткой» мировой модели. Модель, как только она возникает, постоянно критикуется и пополняется данными по мере того, как можно лучше ее понять. Ценность модели определяется лишь той точкой на каждом из графиков, которая соответствует прекращению роста и началу катастрофы.
Законы социальной экологии.
Понятие закона трактуется большинством методологов в смысле однозначной причинно-следственной связи. Более широкую трактовку понятия закона как ограничения разнообразия дает кибернетика, и она больше подходит к социальной экологии, выявляющей фундаментальные ограничения человеческой деятельности.
Адаптационные возможности биосферы, позволяющие компенсировать нарушения экологических закономерностей до достижения определенного порога, делают экологические императивы необходимыми.
Главный из них можно сформулировать так: преобразование природы должно соответствовать ее адаптационным возможностям. Большинство законов социальной экологии относятся к типу законов как ограничения разнообразия, т.е. накладывают ограничения на природопреобразовательную деятельность человека.
Они таковы:
1. Правило исторического роста продукции за счет сукцессионного омоложения экосистем, это правило следует из основного закона экологии, но сейчас уже перестает работать, так как человек взял от природы все, что мог.
2. Закон бумеранга: все, что извлечено из биосферы человеческим трудом, должно быть возвращено ей.
3. Закон незаменимости биосферы: биосферу нельзя заменить искусственной средой, как, скажем, нельзя создать новые виды жизни.
4. Закон убывающего естественного плодородия;
5. Закон «шагреневой кожи»: глобальный исходный природно- ресурсный потенциал в ходе исторического развития непрерывно истощается. Это следует из того, что никаких принципиально новых ресурсов, которые могли бы появиться в настоящее время, нет.
6. Принцип неполноты информации: информация при проведении акций по преобразованию и вообще любому изменению природы всегда недостаточна для априорного суждения обо всех возможных результатах таких действий, особенно в далекой перспективе, когда разовьются все природные цепные реакции.
7. Принцип обманчивого благополучия: первые успехи в осуществлении цели, ради которой и был задуман проект, создают атмосферу благодушия и заставляют забыть о возможных отрицательных последствиях, которых никто не ждет.
8. Принцип удаленности события: потомки что-нибудь придумают для предотвращения возможных отрицательных последствий.
Законы, сформулированные как экологические императивы, предложены американским экологом Б. Коммонером: «Все связано со всем», «Все надо куда-то девать», «За все надо платить», «Природа знает лучше»
Энергетическая проблема.
Энергоресурсы отличаются от других ресурсов Земли тем, что они расходуются безвозвратно.
Энергетическая проблема видится в настоящее время состоящей из трех проблем: истощения энергоресурсов, создания технологий сбережения и альтернативной энергетики.
Расчетные суммарные запасы нефти на Земле составляют 1800 гигабаррелей, человечество потребило немногим более половины запаса, а к 2023 г потребит 80%.
Повышение эффективности использования энергии в промышленности и ЖКХ – это первоочередная задача в нашей стране.
Альтернативная энергетика постепенно отвоевывает позиции в структуре энергопотребления: широкое распространение получила ветровая энергетика; гелиоэнергетика.
Проблема кислотных дождей.
Определение pH осадков в середине XIX в. дало неожиданный результат - среда капель дождя оказалось слабокислой, а не нейтральной. Позже было найдено объяснение: некоторые газы, соединяясь с водой в верхних слоях атмосферы, образуют кислоты.
Причиной резкого роста концентраций сернистого газа является сжигание энергоресурсов.
Негативные последствия кислотных дождей многообразны: подкисление почв; повреждение тканей и листвы, ведущее к болезням; подкисление водоемов.
Глобальное моделирование.
Первые попытки создания глобальных моделей будущего развития человечества были осуществлены Дж. Форрестером и группой Д. Медоуза на основе разработанного Форрестером метода системной динамики, позволяющего исследовать поведение сложной структуры взаимосвязанных переменных. Модели мира состояли из пяти секторов (уровней): народонаселение, промышленное производство, сельскохозяйственное производство, природные ресурсы, состояние природной среды.
Компьютерное моделирование, проведенное в Массачусетском технологическом институте (США), показало, что при отсутствии социально- политических изменений в мире и сохранении его технико-экономических тенденций быстрое истощение природных ресурсов вызовет около 2030 года замедление роста промышленности и сельского хозяйства и в результате - резкое падение численности населения. Если предположить, что достижения науки и техники обеспечат возможность получения неограниченного количества ресурсов, катастрофа наступает от чрезмерного загрязнения окружающей среды. При допущении, что общество сможет решить задачу охраны природы, рост населения и выпуска продукции будет продолжаться до тех пор, пока не исчерпаются резервы пахотной земли, а затем, как во всех предыдущих вариантах, наступает коллапс. Катастрофа неминуема, потому что все пять опасных для человечества тенденций растут по экспоненте, и беда может подкрасться незаметно и актуализироваться, когда поздно будет что-либо сделать.
Основываясь на своих результатах, создатели моделей считали необходимым создать глобальное равновесие и дали в последней главе своей книги «Пределы роста» следующие рекомендации по предотвращению грозящей опасности:
1) стабилизировать численность населения планеты;
2) законсервировать промышленное и сельскохозяйственное производство на современном уровне (1970-е);
3) 10% прибыли от добычи нефти расходовать на исследования в области альтернативных технологий.
Глобальное равновесие, как считают Медоуз и его коллеги, не будет означать застоя, ибо человеческая деятельность, не требующая большого расхода невосполнимых ресурсов и не приводящая к деградации природной среды, может развиваться неограниченно.
Концепция «пределов роста» имеет позитивное значение в социально- политическом плане, поскольку направлена на критику основополагающего принципа капитализма - ориентации на безудержный рост материального производства и потребления.
Можно говорить о пределах роста в определенных направлениях, но не об абсолютных пределах. Задача заключается в предвидении опасностей роста в каких-либо направлениях и выборе путей гибкой переориентации развития. В методологическом плане критике был подвергнут высокий уровень осреднения переменных, характеризующих процессы, протекающие в мире.
Авторы «Пределов роста» признают, что, возможно, объем человеческих знаний, так же, как население и экономика мира, растет экспоненциально, но из этого, по их мнению, не следует, что технологическое применение знания тоже растет по экспоненте.
В моделях мира не представлена возможность целенаправленного воздействия на социально-экономическую систему в случае ее развития в нежелательном направлении: поведение общества запрограммировано как неизменное. Отсутствие социальной обратной связи в модели не позволило представить в ней защитные механизмы, препятствующие катастрофе. Критический анализ моделей Форрестера и Медоуза выявил положительные и отрицательные стороны их работы, которую в целом следует оценить как негативное моделирование, показавшее, что грозит человечеству в случае сохранения и развертывания некоторых негативных тенденций технико-экономического развития при отсутствии принципиальных научно-технических и социокультурных изменений в мире.
Однако, у Форрестера и Медоуза отсутствует то, что можно назвать важнейшим методологическим принципом позитивного моделирования - конструктивный преобразовательный аспект. Не было учтено также, что модель должна конструироваться таким образом, чтобы учитывалась не только вероятность данного развития событий (точнее, возможность осуществления нескольких вариантов с разной степенью вероятности), но и, так сказать, желательность данной реконструкции природной среды.
Несмотря на серьезную критику моделей мира попытки глобального моделирования продолжались. М. Месаровичем и Э. Пестелем на основе методики «иерархических систем» была построена регионализированная модель, в которой мир разделен на 10 регионов. Каждый из этих регионов, в свою очередь, разделен на взаимодействующие иерархические сферы или страты: экологическую; технологическую; демо-экономическую; социально-политическую; индивидуальную.
Результаты их моделирования показали, что можно ожидать не одну глобальную, а несколько региональных катастроф. Месарович и Пестель отмечают, что основной причиной экологических опасностей является стремление к количественному экспоненциальному росту без качественных преобразований экономической системы. Авторы полагают, что мировую систему следует рассматривать как единое целое, в котором все процессы настолько взаимосвязаны, что промышленный рост каких-либо регионов без учета изменений в других регионах может вывести мировую экономическую систему из устойчивого состояния.
Глобальные модели Месаровича и Пестеля показали, что угроза экологической катастрофы отодвигается при органичном сбалансированном росте всей мировой системы. Наиболее приемлемыми оказались модельные варианты взаимодействия между регионами, в которых действие развивалось по сценариям кооперации.
Концепции «пределов роста» Месарович и Пестель противопоставили концепцию «органического роста», считая, что экологические трудности могут быть преодолены без отказа от роста мировой экономической системы в том случае, если рост будет сбалансированным и органичным, наподобие, скажем, роста дерева. Указанные концепции не являются диаметрально противоположными. Пределы роста существуют, но возможности его увеличиваются, если он сбалансирован, а это требует качественных изменений.
Глобальные модели типа модели органического роста, являясь в большей степени позитивными, привели к формированию концепции устойчивого развития, которая сформулирована на конференции по окружающей среде ООН, происходившей в Рио-де-Жанейро в 1992 г.
Здоровье населения.
Что и сколько можно изымать из биосферы, а что нельзя - определяется с помощью моделирования. Изъятие максимального количества приводит не только к исчерпанию ресурса, но и к ухудшению качества продукции.
Понятие здоровья было сформулировано еще в античности: «Это состояние психического и физического благополучия, которое дает человеку возможность стойко и не теряя самообладания переносить любые жизненные невзгоды» (Перикл, V в. до н.э.).
От индивидуального здоровья следует отличать популяционное, или общественное, здоровье, которое характеризуется такими показателями, как средняя продолжительность жизни, естественный прирост, младенческая смертность и др.
Их воздействие менялось в истории отношений человека с природной средой. Для человека эпохи палеолита главными причинами смерти были – травмы, полученные на охоте и при стычках с другими людьми, а на втором месте – голод, а средняя продолжительность его жизни не превышала 26 лет. Недостаток пищи ограничивал численность совместно проживающих людей. неолите произошел переход от охоты и собирательства к сельскому хозяйству и оседлому образу жизни. Оседлый образ жизни способствовал появлению постоянных поселений - деревень, мест наиболее интенсивного воздействия человека на окружающую среду и взаимодействия людей между собой. Продовольствие уже не ограничивало численность населения и главным регулирующим фактором становятся болезни. Скопление относительно большого количества людей на ограниченных площадях создавало условия для распространения среди них различных инфекционных болезней.
Гигиена здоровья.
Санитарная экспертиза качества пищевых продуктов, воды и предметов бытового обихода. Современный раздел гигиены - валеология - «это теория и практика формирования, сохранения и укрепления здоровья индивида с использованием медицинских и парамедицинских технологий».
Биосфера - устойчивая экологическая система, которая существует на Земле около 4 млрд лет, но в последние сто лет воздействие человека на биосферу нарастает огромными темпами. Почти все антропогенные воздействия негативно влияют на природу, за исключением таких, которые способствуют восстановлению разрушенных экосистем.
Суммарную антропогенную деятельность, таким образом, можно назвать загрязнением природы. Загрязнение есть неблагоприятное изменение окружающей среды, которое является результатом человеческой деятельности и меняет распределение приходящей энергии, уровни радиации, физико-химические свойства окружающей среды и условия существования живых существ.
Загрязнение гидросферы.
Существование биосферы и жизнь человечества всегда было основано на использовании воды. Современное загрязнение гидросферы слагается из двух составляющих – собственно загрязнения и исчерпания пресных вод. Основными загрязнителями вод являются химические, биологические и физические загрязнители.
До определенного предела морские экосистемы могут противостоять вредным воздействиям токсичных веществ, используя накопительную, окислительную и минерализующую функции гидробионтов, но затем порог превышается и начинается отравление среды.
Под исчерпанием вод понимается их недопустимое сокращение (подземные воды) или уменьшение стока (поверхностные воды). Практически во всех крупных городах формируются так называемые депрессионные воронки – пустоты (глубиной до 100 м), вызванные интенсивной эксплуатацией мощными водозаборами, что грозит городу проседанием почв. Изъятие на хозяйственные нужды большого количества поверхностных вод ведет к региональным кризисам. Осушенное дно стало источником пыльных бурь и засоления окружающих территорий.
Загрязнение литосферы.
Техногенные загрязнение затрагивают такие составляющие литосферы, как почва, горные породы и недра. Почва является основным звеном круговорота веществ в экосистемах: здесь высвобождается энергия и накапливаются биогенные элементы.
Основные проблемы почв:
1) эрозия: разрушение или снос верхних слоев почв ветровыми (ветровая) или водными (водная) потоками;
2) загрязнение пестицидами, минеральными удобрениями, нефтепродуктами и т.п.;
3) засоление почв в результате чрезмерного полива;
4) опустынивание – необратимое изменение почвы, растительности и всей биоты, которое возникает в результате непрекращающейся эрозии почв;
Недра не только являются источником ресурсов и местом захоронения отходов, но частью среды обитания человека и других живых существ. Разработка недр оказывает вредное влияние практически на все компоненты наземных экосистем.
Загрязнение атмосферы.
Регуляцию народонаселения.
Экологически обоснованное рациональное природопользование требует комплексного сочетания работы по пяти основным направлениям:
1) экологизация технологий (экологически чистые, безотходные);
2) развитие экономического механизма охраны среды;
3) административно-правовое воздействие;
Экологический мониторинг.
Существуют также комплексные нормативы качества окружающей среды, не приводящие к нарушению устойчивости экосистем, одними из главных среди них являются нормативы допустимой антропогенной нагрузки (НДАН), которые могут быть рассчитаны как для определенной территории, так и для конкретного промышленного объекта.
Охрана гидросферы.
Охрана литосферы.
Для борьбы с эрозией применяется комплекс мер: полосное земледелие, почвозащитные севообороты, облесение оврагов и др. Для предотвращения загрязнения пестицидами используют экологические методы защиты растений, не применяют особо стойкие пестициды.
В конце ХХ в. возникли концепции ресурсовозобновляющих технологий (РВТ), практическое решение которых привело к созданию на многопрофильных комбинатов, способных перерабатывать все виды антропогенных отходов.
Охрана атмосферы.
Меры для защиты воздушного бассейна таковы:
1) экологизация технологических процессов и снижение выбросов (непрерывные технологические процессы, предварительная очистка сырья от примесей);
2) очистка газовых выбросов;
3) рассеивание газовых выбросов (за счет высоких дымовых труб);
Уровни биоразнообразия.
Биоразнообразие имеет три составляющих:
1) генетическое разнообразие индивидов;
2) видовое разнообразие;
На уровне экосистем - нарушение энергетических потоков (в результате изменения и упрощения трофических цепей), изменение биогеохимических циклов, сокращение числа видов, снижение устойчивости экосистем, гибель.
Экологическое сознание.
Философия ХХ в. в лице, прежде всего, экзистенциализма призвала отказаться от присущего новоевропейской культуре агрессивности и подошла к пониманию важнейшего значения природной среды для существования и развития человечества.
Одним из основоположников экологического мировоззрения может быть назван А. Швейцер с его концепцией «благоговения перед жизнью». Можно говорить и собственно об экологической философии как направлении исследований с характеризующим его понятием «глубинной экологии». Предлагаются термины экософия, ноософия, витософия и др.; исходя из философских оснований, экологические философы пытаются сформулировать некие «правила жизни» как совокупность экологических заповедей.
Исторически первой отраслью духовной культуры была культура невидимая - мистика. Опасность экологической катастрофы, актуализировавшаяся в современной экологической ситуации, способствовала возрождению мистических взглядов. Само появление мифологии было объясняемо стремлением человека, хотя бы в идеальной форме, вернуться к изначальному единству с природой, таким образом, мифология по сути своей экологична. Также и все древнейшие религии основаны на обожествлении природных явлений.
Экологическая наука и основанная на ней техника могут пониматься в двух смыслах: во-первых, в плане приоритета, отданного изучению закономерностей взаимодействия человека и природы, и, во- вторых, в плане перестройки всей науки и техники как системы знаний.
Экологизация воспитания и образования, по Н.Ф. Реймерсу, достигается созданием комплекса природоохранного и экологического обучения. Основные постулаты экологического мировоззрения таковы:
- всякая жизнь самоценна, уникальна и неповторима, человек отвечает за все живое;
- природа всегда была и будет сильнее человека;
- биосфера остается устойчивой, пока она разнообразна;
Если все оставить так, как есть, «Земля ответит одуревшему человечеству неотразимым ударом на уничтожение» (Реймерс);
- выбор «иметь» или «быть» является реальностью нашего времени.
Устойчивое развитие – это такое развитие человечества, при котором удовлетворяются потребности настоящего времени, но не ставятся под угрозу способности будущих поколений удовлетворять свои потребности.
Оно включает два основных понятия:
Понятие потребностей, в частности потребностей, необходимых для существования беднейших слоев населения, которые должны быть предметом первостепенного приоритета;
Святослав Горбунов Помнится, когда я был студентом первого курса, весьма уважаемый нами (до сих пор) преподаватель физики без тени сомнения внушал нам, что такой предмет, как экология, наукой являться не может, поскольку не порождает принципиально нового знания. Надо сказать, с ним было весьма трудно не согласиться. Ведь та метаморфоза, которая, к несчастью, произошла с этим многострадальным названием, к настоящему времени привела к полной неразберихе и смешению самых разных понятий. Если сегодня спросить человека на улице о том, как он представляет себе образ эколога и то, чем, собственно, занимается экология (и что это такое вообще), то можно получить массу самых разных и порой удивительных ответов. Кто-то скажет, что эталон эколога — это «зеленый активист», забравшийся в очередной раз на мост или приковавший себя к столетнему дубу, кто-то припомнит, что главной задачей экологии является поддержание должного качества окружающей нас среды: воды, воздуха и т. д. Многие перепутают экологию с состоянием окружающей среды, сказав, что та у нас совсем испортилась (такое я как-то раз услышал из уст профильного академика РАН, впрочем, скорее всего, он сказал это по недосмотру). Иногда даже встречаются столь интересные определения, как «экологические цвета» (в одежде) . И лишь ничтожно малая часть все-таки вспомнит, что экология — это наука, выросшая из недр биологии и являющаяся неотъемлемой ее частью. 
«Ctenophorae», иллюстрация из работы Э. Геккеля «Красота форм в природе» (1904) Именно как часть биологии экология воспринималась на протяжении большей части времени существования самого термина (а появился он впервые, как известно, с легкой руки Эрнста Геккеля в 1866 году). И лишь во второй половине XX века название благородной, но весьма узкой области знания, занимающейся, как определял еще сам Геккель, изучением «взаимоотношений организмов с окружающей их внешней средой»
, стало непоправимо размываться. Да так, что позднее пришлось даже отдельно оговаривать, что́ все-таки мы понимаем теперь под этим термином. Можно долго дискутировать, является ли современная экология «сложной», «развитой» или даже «междисциплинарной» наукой, однако важно отметить тот факт, что большинство приверженцев «старой школы» определяют экологию как отрасль биологического знания, занимающуюся изучением надорганизменных живых систем
. Ни больше ни меньше. А уж каковы по масштабам эти системы — популяции ли, сообщества или даже вся биосфера как глобальная экологическая система, покрывающая весь земной шар, — это уже дело десятое . Отчего же произошла эта путаница? И почему само понятие «экология» оказалось для наших современников столь размытым?
В моем представлении это связано прежде всего с лингвистическим казусом. Всё дело в том, что, например, в английском существуют сразу два понятия, которые у нас традиционно именуются экологией. Прежде всего это непосредственно экология как биологическая наука — Ecology . Но, кроме того, существует и такое понятие, как Environmental sciences — науки, занимающиеся изучением окружающей среды и ее состояния.
Для того, чтобы прочувствовать эту разницу, я в свое время предложил студентам небольшой практический эксперимент: попросил их воспользоваться одной из крупнейших наукометрических баз данных, хранящих информацию о современных высокорейтинговых научных журналах, SJR (SCImago Journal and Сountry Rank). Предлагалось проанализировать содержание наиболее значимых журналов, отнесенных составителями базы данных к областям Ecology и Environmental sciences . При этом можно было ограничиться изданиями, входящими лишь в категорию Q1.
Даже беглый обзор содержания журналов соответствующих категорий позволял сформировать определенное представление о разнице двух этих понятий.
Получается, что в английском понятие «экология» по большей части не выходит за границы биологии. В русском же языке произошла метаморфоза, в результате которой в сферу экологии включили еще и изучение состояния окружающей среды (намек на окружающую среду ведь присутствует еще в геккелевском определении). В самом деле, не называть же соответствующую область неблагозвучным калькированным понятием «энвайронметальное знание»! С таким словечком можно, как говорится, и язык сломать — попробуйте произнести его раза четыре. С «экологией"-то куда проще. В итоге получилось то самое смешение и разрастание понятия «экология», о котором мы говорили в самом начале.
Хорошо это или плохо? Конечно, большинство экологов (в классическом понимании экологии как биологической науки) придерживается мнения, что подобное размывание крайне негативно сказывается на имидже их специальности. Однако пытаться менять сложившуюся практику народного употребления термина — всё равно что сражаться с ветряными мельницами. Разве что полезно помнить: не всё, что на сегодняшний день называется экологией, на самом деле ей и является . В наиболее частом случае дело лишь в терминологии (см. выше). В конце концов, науки об окружающей среде — Environmental sciences — тоже стали важнейшей частью современного научного знания: тут и изменения климата, и «чистые технологии», и химия окружающей среды, и многое другое, действительно важное и полезное. Есть даже место для таких глобальных идей, как «устойчивое развитие» (вот уж где разгул для междисциплинарности!). Впрочем, это уже совсем другая история.
Но все-таки что представляет из себя та самая «классическая» экология, ведущая свою родословную со славных ученых мужей XIX столетия? Отвечая на вопрос преподавателя физики, который был вынесен в самое начало статьи, я придерживаюсь мнения, что экология — это наука о взаимоотношениях организмов между собой и с окружающей их внешней средой, где в широком смысле учитываются все условия их существования . В конце концов, экологией занимался еще сам Чарлз Дарвин (изучая, например, взаимоотношения между растениями и опылителями или разбирая вопрос о возможности совместного сосуществования близких форм живых организмов в «Происхождении видов…») , правда, самого термина тогда еще не существовало. В свое время к формированию корпуса классической экологии напрямую были причастны столь известные ученые и естествоиспытатели, как Александр фон Гумбольдт, Юстус Либих, Юлиус Майер, Герман Гельмгольц, Карл Мёбиус, Вильгельм Пфеффер, Фридрих Даль, Фредерик Клементс, Чарлз Элтон, Артур Тэнсли, Виктор Шелфорд, Джозеф Гриннелл, Джордж Хатчинсон и многие другие. Огромный вклад в развитие экологии внесли и наши соотечественники: Карл Францевич Рулье, Николай Алексеевич Северцов, Климент Аркадьевич Тимирязев, Владимир Николаевич Сукачёв, Владимир Владимирович Станчинский, Даниил Николаевич Кашкаров, Георгий Францевич Гаузе, Николай Павлович Наумов. Многих из вышеназванных можно назвать скорее естествоиспытателями, но все они интересовались тем, как именно функционирует мир в его живом надорганизменном проявлении. Это подтверждает и замечательная красота концепций, которые на протяжении долгого времени складывались внутри экологии: идея о структуре и направленности потока вещества и энергии в живых системах, концепции пределов толерантности и экологической ниши, биологического сигнального поля и смены сообществ во времени, понятия экосистемы и др. (подробнее см. Никольский А. А. (М.: ГЕОС, 2014)). Приумножением этих удивительных знаний об окружающем мире занимаются экологи и сегодня. Достаточно лишь поинтересоваться, что происходит в полях и в лабораториях. А интересного там немало!
SJR. Subject category «Environmental Sciences (miscellaneous)»: www.scimagojr.com/journalrank.php?area=0&category=2301&country=all&year=2014&order=sjr&min=0&min_type=cd . В более общем виде SJR. Subject area «Environmental Science»: www.scimagojr.com/journalrank.php?category=0&area=2300&year=2014&country=&order=sjr&min=0&min_type=cd (туда, впрочем, входят и журналы из категории («category»): Ecology).
Несколько расширенное геккелевское определение «экологии».
В первом из приведенных примеров Дарвин, по сути, рассматривает механизмы коэволюции и коадаптации. Таковы, например, его работы «Опыление орхидей насекомыми» («On the various contrivances by which British аnd foreign orchids are fertilized by insects», 1862) и др. Изложение Дарвином основ взаимоотношений близких форм организмов в «Происхождении видов» предвосхищает формулировку экологического принципа конкурентного исключения Лотки — Вольтерры — Гаузе. Таким образом, не используя в своих трудах термина «экология», Дарвин по праву может считаться выдающимся экологом-эволюционистом (подробнее об этом см. в кн. проф. А. А. Никольского «Великие идеи великих экологов: история ключевых концепций в экологии». М.: ГЕОС, 2014).
Слово «экология» образовано от греч. oikos, что означает дом (жилище, местообитание, убежище), и logos - наука. В буквальном смысле экология - это наука об организмах «у себя дома». Наука, в которой особое внимание уделяется «совокупности или характеру связей между организмами и окружающей средой». В настоящее время большинство исследователей считает, что экология - это наука, изучающая отношения живых организмов между собой и окружающей средой, или наука, изучающая условия существования живых организмов, взаимосвязи между средой, в которой они обитают.
Экология приобрела практический интерес еще на заре развития человечества. В примитивном обществе каждый индивидуум для того чтобы выжить, должен был иметь определенные знания об окружающей его среде или о силах природы, растениях и животных. Можно утверждать, что цивилизация возникла тогда, когда человек научился использовать огонь и другие средства и орудия, позволяющие ему изменять среду своего обитания. Как и другие области знания, экология развивалась непрерывно, но неравномерно на протяжении истории человечества. Судя по дошедшим до нас орудиям охоты, наскальным рисункам о способах культивирования растений, лова животных, обрядам, люди еще на заре становления человечества имели отдельные представления о повадках животных, образе их жизни, сроках сбора растений, употребляемых для их нужд, о местах произрастания растений, способах выращивания и ухода за ними. Некоторые сведения подобного рода находим в сохранившихся памятниках древнеегипетской, индийской, тибетской культур. Элементы экологии имеют место в эпических произведениях и легендах. Например, в древнеиндийских сказаниях «Махабхарата» (VI-II вв. до н. э.) даются сведения о повадках и образе жизни около 50 видов животных, сообщается об изменениях численности некоторых из них. В рукописных книгах Вавилонии есть описания способов обработки земли, указывается время посева культурных растений, перечисляются птицы и животные, вредные для земледелия. В китайских хрониках IV-II вв. до н. э. описываются условия произрастания различных сортов культурных растений.
В трудах ученых античного мира - Гераклита (530-470 гг. до н. э.), Гиппократа (460-370 гг. до н. э.), Аристотеля (384-322 гг. до н. э.) и др. - были сделаны дальнейшие обобщения экологических фактов.
Аристотель в своей «Истории животных» описал более 500 видов известных ему животных, рассказал об их поведении. Так начинался первый этап развития науки - накопление фактического материала и первый опыт его систематизации. Теофраст Эрезийский (372-287 гг. до н. э.) описал влияние почвы и климата на структуру растений, наблюдаемое им на огромных пространствах Древнего Средиземноморья. В работах философа впервые было предложено разделить покрытосеменные растения на основные жизненные формы: деревья, кустарники, полукустарники, травы. К этому периоду относится знаменитая «Естественная история» Плиния Старшего (23-79 гг. н. э.).
В Средние века интерес к изучению природы ослабевает, заменяясь господством схоластики и богословием. Связь строения организмов с условиями среды толковалась как воплощение воли Бога. Людей сжигали на кострах не только за идеи развития природы, но и за чтение книг древних философов. В этот период, затянувшийся на целое тысячелетие, только единичные труды содержат факты научного значения. Большинство же сведений имеют прикладной характер, опираются на описание целебных трав (Разес, 850- 923 гг.; Авиценна, 980-1037 гг.), культивируемых растений и животных, на знакомство с природой далеких стран (Марко Поло, XIII в., Афанасий Никитин, XV в.).
Началом новых веяний в науке в период позднего средневековья являются труды Альберта Великого (Альберт фон Больштедт, 1193-1280 гг.). В своих книгах о растениях он придает большое значение условиям их местообитания, где помимо почвы важное место уделяет «солнечному теплу», рассматривая причины «зимнего сна» у растений, размножение и рост организмов ставит в неразрывную связь с их питанием.
Крупными сводами средневековых знаний о живой природе являлись многотомное «Зеркало природы» Венсенаде Бове (XIII в.), «Поучение Владимира Мономаха» (XI в.), ходившие в списках на Руси, «О поучениях и сходствах вещей» доминиканского монаха Иоанна Сиенского (начало XIV в.).
Географические открытия в эпоху Возрождения, колонизация новых стран явились толчком к развитию биологических наук. Накопление и описание фактического материала - характерная черта естествознания этого периода. Однако, несмотря на то что в суждениях о природе господствовали метафизические представления, в трудах многих естествоиспытателей имели место явные свидетельства экологических знаний. Они выражались в накоплении фактов о разнообразии живых организмов, их распространении, в выявлении особенностей строения растений и животных, живущих в условиях той или иной среды. Первые систематики - А. Цезальпин (1519-1603), Д. Рей (1623-1705), Ж. Турнефор (1656- 1708) и др. утверждали о зависимости растений от условий произрастания или возделывания, от мест их обитания и т. д. Сведения о поведении, повадках, образе жизни животных, сопровождавшие описание их строения, называли «историей» жизни животных. Известный английский химик Р. Бойль (1627- 1691) первым осуществил экологический эксперимент. Он опубликовал результаты сравнительного изучения влияния низкого атмосферного давления на различных животных.
В XVII в. Ф. Реди экспериментально доказал невозможность самозарождения сколько-нибудь сложных животных.
В XVII-XVIII вв. в работах, посвященных отдельным группам живых организмов, экологические сведения зачастую составляли значительную часть, например в трудах А. Реомюра о жизни насекомых (1734), Л. Трамбле о гидрах и мшанках (1744), а также в описаниях натуралистами путешествий. Антон ван Левенгук, более известный как один из первых микроскопистов, был пионером в изучении пищевых цепей и регуляции численности организмов. По сочинениям английского ученого Р. Брэдли видно, что он имел четкое представление о биологической продуктивности. На основании путешествий по неизведанным краям
России в XVIII в. С. П. Крашенинниковым, И. И. Лепехиным, П. С. Палласом и другими русскими географами и натуралистами указывалось на взаимосвязанные изменения климата, животного и растительного мира в различных частях обширной страны. В своем капитальном труде «Зоография» П. С. Паллас описал образ жизни 151 вида млекопитающих и 425 видов птиц, биологические явления: миграцию, спячку, взаимоотношения родственных видов и т. д. П. С. Палласа, по определению Б. Е. Райкова (1947), можно считать «одним из основателей экологии животных». О влиянии среды на организм высказывался М. В. Ломоносов. В трактате «О слоях земных» (1763) он писал: «...напрасно многие думают, что все, как мы видим, сначала создано творцом...» Изменения в неживой природе Ломоносов рассматривал как непосредственную причину изменений растительного и животного мира. По останкам вымерших форм (моллюски и насекомые) он судил об условиях их существования в прошлом.
Влиянию среды на организм много внимания уделял ученый-агроном А. Г. Болотов (1738-1833). На основании наблюдений он разрабатывает приемы воздействия на молодые растения яблони, определяет роль минеральных солей в жизни растений, создает одну из первых классификаций местообитаний, затрагивает вопросы взаимоотношений между организмами.
Во второй половине XVIII в. проблема внешних условий нашла отражение в работах французского естествоиспытателя Ж.-Л.Л.Бюффона(1707-1788). Он считал возможным «перерождение» видов и полагал основными причинами превращения одного вида в другой влияние таких внешних факторов, как «температура, климат, качество пищи и гнет одомашнивания».
В его титаническом труде «Естественная история» четко просматривается материалистический взгляд на неразрывность материи и движения. «Материя без движения никогда не существовала, - пишет он, - движение, следовательно, столь же старо, как и материя». Бюффон отрицает божественное происхождение Земли. Из «Естественной истории» взошли ростки эволюционизма Ж.-Б. Ламарка, выросло эволюционное учение Ч. Дарвина. Создание эволюционной концепции развития природы - главное теоретическое достижение Ж.-Б. Ламарка (1744-1829). В «Философии зоологии» (1809) он дает эволюционное обоснование «лестницы существ». Ж.-Б. Ламарк считал влияние «внешних обстоятельств» одной из самых важных причин приспособительных изменений организмов, эволюции животных и растений.
По мере развития зоологии и ботаники происходило накопление фактов экологического содержания, свидетельствующих, что к концу XVIII в. у естествоиспытателей начали складываться элементы особого, прогрессивного подхода к изучению явлений природы, а также об изменениях организмов в зависимости от окружающих условий и о многообразии форм. Вместе с тем как таковых экологических идей еще нет, начала лишь складываться экологическая точка зрения на изучаемые явления природы.
Второй этап развития науки связан с крупномасштабными ботанико-географическими исследованиями в природе. Появление в начале XIX в. биогеографии способствовало дальнейшему развитию экологического мышления. Подлинным основоположником экологии растений принято считать А. Гумбольдта (1769- 1859), опубликовавшего в 1807 г. работу «Идеи о географии растений», где на основе своих многолетних наблюдений в Центральной и Южной Америке он показал значение климатических условий, особенно температурного фактора, для распределения растений. В сходных зональных и вертикально-поясных географических условиях у растений разных таксономических групп вырабатываются сходные «физиономические» формы, т. е. одинаковый внешний облик. По распределению и соотношению этих форм можно судить о специфике физико-географической среды. Появились первые специальные работы, посвященные влиянию климатических факторов на распространение и биологию животных, и среди них - книги немецкого зоолога К. Глогера (1833) об изменениях птиц под влиянием климата, датчанина Т. Фабера(1826) об особенностях северных птиц, К. Бергмана (1848) о географических закономерностях в изменении размеров теплокровных животных.
В 1832 г. О. Декандоль обосновал необходимость выделения особой научной дисциплины «эпиррелогия», изучающей влияние на растения внешних условий и воздействие растений на окружающую среду или, говоря современным языком экологии, среду, где существуют растения, которую стали понимать как совокупность действующих на них условий (экологических факторов). Число таких факторов по мере расширения и углубления исследований по экологии растений возрастало, а оценка значимости отдельных факторов изменялась. О. Декандоль писал: «Растения не выбирают условия среды, они их выдерживают или умирают. Каждый вид, живущий в определенной местности, при известных условиях представляет как бы физиологический опыт, демонстрирующий нам способ воздействия теплоты, света, влажности и столь разнообразных модификаций этих факторов».
Русский ученый Э. А. Эверсман рассматривал организмы в тесном единстве с окружающей средой. В работе «Естественная история Оренбургского края» (1840) он четко делит факторы среды на абиотические и биотические, приводит примеры борьбы и конкуренции между организмами, между особями одного и разных видов.
Экологическое направление в зоологии лучше других было сформулировано другим русским ученым К. Ф. Рулье (1814-1858). Он считал необходимостью развитие особого направления в зоологии, посвященного всестороннему изучению и объяснению жизни животных, их сложных взаимоотношений с окружающим миром. Рулье подчеркивал, что в зоологии наряду с классификацией отдельных органов нужно производить «разбор явлений образа жизни». Здесь следует различать явления жизни особи, т. е. выбор и запасание пищи, выбор и постройка жилища и т. д., а также «явления жизни общей»: взаимоотношения родителей и потомства, законы количественного размножения животных, отношения животных к растениям, почве, к физиологическим условиям среды. Вместе с этим следует изучать периодические явления в жизни животных - линьку, спячку, сезонные перемещения и др. Следовательно, Рулье разработал широкую систему экологического исследования животных - «зообиологии», оставил ряд трудов типичного экологического содержания, таких, как типизация общих особенностей водных, наземных и роющих позвоночных. Научные работы Рулье оказали значительное влияние на направление и характер исследований его учеников, последователей - Н. А. Северцова (1827-1885), А. Н. Бекетова (1825- 1902). Так, Н. А. Северцов в книге «Периодические явления в жизни зверей, птиц и гад Воронежской губернии» впервые в России изложил глубокие экологические исследования животного мира отдельного региона. Таким образом, ученые начала XIX в. анализировали закономерности организмов и среды, взаимоотношения между организмами, явления приспособляемости и приспособленности. Однако разрешение этих проблем, дальнейшее развитие науки экологии произошло на базе эволюционного учения Ч. Дарвина(1809-1882). Он по праву является одним из пионеров экологии. В книге «Происхождение видов» (1859) им показано, что «борьба за существование» в природе приводит к естественному отбору, т. е. является движущим фактором эволюции. Стало ясно, что взаимоотношения живых существ и связи их с неорганическими компонентами среды («борьба за существование») - большая самостоятельная область исследований.
Победа эволюционного учения в биологии открыла, таким образом, третий этап в истории экологии, для которого характерно дальнейшее увеличение числа и глубины работ по экологическим проблемам. В этот период завершилось отделение экологии от других наук. Экология, родившись в недрах биогеографии, в конце XIX в. благодаря учению Ч. Дарвина превратилась в науку об адаптациях организмов.
Однако сам термин «экология» для новой области знаний впервые был предложен немецким зоологом Э. Геккелем в 1866 г. Он дал следующее определение этой науки: «Это познание экономики природы, одновременное исследование всех взаимоотношений живого с органическими и неорганическими компонентами среды, включая непременно неантагонистические и антагонистические взаимоотношения растений и животных, контактирующих друг с другом». Э. Геккель (1834-1910) относил экологию к биологическим наукам и наукам о природе, интересующимся всеми сторонами жизни биологических организмов. Термин «экология» в дальнейшем получил всеобщее признание. Во второй половине XIX в. содержанием экологии являлось главным образом изучение образа жизни животных и растений, их адаптивности к климатическим условиям: температуре, световому режиму, влажности и т. д. В этой области был сделан ряд важных обобщений, исследований. Датский ботаник Е. Варминг в книге «Ойкологическая география растений» (1895) излагает основы экологии растений, четко формулирует ее задачи. Изложив основные положения экологии отдельных растений и растительных сообществ, он создал стройную систему фитоэкологических взглядов и с полным основанием может быть назван отцом экологии.
А. Н. Бекетов в научной работе «География растений» (1896) впервые сформулировал понятие биологического комплекса как суммы внешних условий, установил связь особенностей анатомического и морфологического строения растений с их географическим распространением, указал на значение физиологических исследований в экологии. Им же были детально разработаны вопросы межвидового и внутривидового взаимоотношений организмов. Д. Аллен (1877) нашел ряд общих закономерностей в изменении пропорций тела и его выступающих частей, в окраске североамериканских млекопитающих и птиц в связи с географическими изменениями климата.
В конце 70-х гг. XIX в. параллельно с данными исследованиями возникло новое направление. Немецкий гидробиолог К. Мебиус в 1877 г. на основе изучения устричных банок Северного моря обосновал представление о биоценозе как глубоко закономерном сочетании организмов в определенных условиях среды. Биоценозы, или природные сообщества, по К. Мебиусу, обусловлены длительной историей приспособления видов друг к другу и к исходной экологической обстановке. Он утверждал, что всякое изменение в каком-либо из факторов биоценоза вызывает изменения в других факторах последнего. Его труд «Устрицы и устричное хозяйство» положил начало биоценологическим исследованиям в природе.
Изучение сообществ в дальнейшем обогатилось методами учета количественных соотношений организмов. Учение о растительных сообществах обособилось в отдельную область ботанической экологии. Значительная роль здесь принадлежит русским ученым С. И. Коржинскому и И. К. Пачоскому, назвавших новую науку «фито-социологией», переименованную позднее в «фитоценологию», а затем в геоботанику. К этому же периоду относится деятельность знаменитого русского ученого В. В. Докучаева (1846-1903). Докучаев в своем труде «Учение о зонах природы» писал, что ранее изучались отдельные тела, явления и стихии - вода, земля, но не их соотношения, не та генетическая вековечная и всегда закономерная связь, какая существует между силами, телами и явлениями, между мертвой и живой природой, между растительными, животными и минеральными царствами с одной стороны, человеком, его бытом и даже духовным миром. Учение Докучаева о природных зонах имело исключительное значение для развития экологии. В целом его работы легли в основу геоботанических исследований, положили начало учению о ландшафтах, дали толчок широким исследованиям взаимоотношений растительности и почвы. Идея Докучаева о необходимости изучения закономерностей жизни природных комплексов получила дальнейшее развитие в книге видного лесовода Г. Ф. Морозова «Учение о лесе», в учении В. Н. Сукачева о биогеоценозах.
В начале XX в. оформились экологические школы гидробиологов, фитоценологов, ботаников и зоологов, в каждой из которых развивались определенные стороны экологической науки.
В 1910 г. на III Ботаническом конгрессе в Брюсселе экология растений разделилась на экологию особей и экологию сообществ. По предложению швейцарского ботаника К. Шретера экология особей была названа аутэкологией (от греч. autos - сам и «экология»), а экология сообществ - синэкологией (от греческой приставки syn-, обозначающей «вместе»). Такое деление вскоре было принято и в зоо-экологии. Появились первые экологические сводки: руководство к изучению экологии животных Ч. Адамса (1913), книга В. Шелфорда о сообществах наземных животных (1913), С. А. Зернова по гидробиологии (1913) и др.
В 1913-1920 гг. были организованы экологические научные общества, основаны журналы. Экологию начали преподавать в ряде университетов. В экологии получило развитие количественное рассмотрение изучаемых явлений и процессов, связанных с именами А. Лотки (1925), В. Вольтерры (1926).
Авторитетнейший ученый России начала XX в., ботаник И. П. Бородин, выступая в 1910 г. на XII съезде русских естествоиспытателей и врачей с докладом «Об охране участков растительности, интересных с ботанико-географической точки зрения», страстно призывал своих коллег охранять природу и выполнять тем самым «наш нравственный долг», сравнивая это дело с охраной исторических памятников. Бородин особенно интересовался уникальными природными объектами. Любой памятник природы, неважно - большой или маленький, представляет собой, по его мнению, национальное сокровище. «Это такие же уники, как картины, например, Рафаэля - уничтожить их легко, но воссоздать нет возможности». Г. А. Кожевников (1917) утверждал, что к числу факторов, усугубляющих разрушительные последствия войны и революции, относятся вопиющая отсталость, бескультурье, отсутствие развитой технологии и какого-либо гражданского долга. Кожевников сформулировал три этапа становления отношения человека к природе. Россия, по его мнению, находится на стадии, переходной от первого - первобытного, хищнического - этапа ко второму, ориентированному на рост и развитие. При отсутствии даже войны и социальных потрясений мощные структурные факторы должны были бы препятствовать быстрому переходу к третьему этапу, ориентированному на охрану природы. Кожевников, основываясь на данном утверждении, выступал за рационализацию и модернизацию экономики и ее социальной структуры.
На четвертом этапе развития истории экологии после разносторонних исследований к 30-м гг. XX в. определились основные теоретические представления в области биоценологии: о границах и структуре биоценозов, степени устойчивости, возможности саморегуляции этих систем. Углублялись исследования типов взаимосвязей организмов, лежащих в основе существования биоценозов. Проблему взаимодействия живых организмов с неживой природой подробно разработал В. И. Вернадский в 1926г., подготовив условия для понятия единого целого биологических организмов с физической средой их обитания.
Большой вклад в фитоценологические исследования внесли в России В. Н. Сукачев, Б. Н. Келлер, В. В. Алехин, А. Г. Раменский, А. П. Шенников, за рубежом - Ф. Клементс в США, К. Раункиер в Дании, Г. Дю Рие в Швеции, И. Браун-Бланк в Швейцарии. Были созданы разнообразные системы классификации растительности на основе морфологических (физиологических), эколого-морфологических, динамических и других особенностей сообществ, разработаны представления об экологических индикаторах, изучены структура, продуктивность, динамические связи фитоценозов.
Продолжая традиции К. А. Тимирязева, в разработку физиологических основ экологии растений много ценного внес Н. А. Максимов.
В 30-40-х гг. XX в. появились новые сводки по экологии животных, где излагались теоретические проблемы общей экологии: К. Фридерикса(1930), Ф. Боденгеймера (1935) и др.
В развитие общей экологии значительный вклад внес Д. Н. Кашкаров (1878-1941). Ему принадлежат такие книги, как «Среда и общество», «Жизнь пустыни». Он является автором первого учебника в нашей стране по основам экологии животных (1938). По инициативе Кашкарова регулярно издавался сборник «Вопросы экологии и биоценологии». В этот период оформилась новая область экологической науки - популяционная экология. Английский ученый Ч. Элтон в книге «Экология животных» (1927) переключает внимание с отдельного организма на популяцию как единицу, которую следует изучать самостоятельно. На этом уровне выявляются свои особенности экологических адаптации и регуляций. На развитие популяционной экологии в нашей стране оказали влияние С. А. Северцов, Е. Н. Синская, И. Г. Серебряков, М. С. Гиляров, Н. П. Наумов, Г. А. Викторова, Т. А. Работнова, А. А. Уранова, С. С. Шварц и др. Е. Н. Синская (1948) провела исследования по выяснению экологического и географического полиморфизма видов растений. И. Г. Серебряковым была создана новая, более глубокая классификация жизненных форм. М. С. Гиляров (1949) выдвинул предположение, что почва послужила переходной средой в завоевании членистоногими суши. Исследования С. С. Шварца эволюционной экологии позвоночных животных привели к возникновению палеоэкологии, задачей которой является восстановление картины образа жизни вымерших форм.
В начале 40-х гг. XX в. в экологии возникает новый подход к исследованиям природных экосистем. Г. Гаузе (1934) провозгласил свой знаменитый принцип конкурентного исключения, указав на важность трофических связей как основного пути для потоков энергии через природные сообщества, что явилось весомым вкладом в появление концепции экосистемы. Английский ученый А. Тенсли в 1935 г. в работе «Правильное и неправильное использование концепций и терминов в экологии растений» ввел в экологию термин «экологическая система». Основное достижение А. Тенсли заключается в успешной попытке интегрировать биоценоз с биотопом на уровне новой функциональной единицы - экосистемы. В 1942 г. В. Н. Сукачев (1880-1967) обосновал представление о биогеоценозе. Здесь нашла отражение идея единства совокупности организмов с абиотическим окружением, закономерностях, лежащих в основе всего сообщества и окружающей неорганической среды - круговороте вещества и превращениях энергии. Начались работы по точному определению продуктивности водных сообществ (Г. Г. Винберг, 1936). В 1942 г. американский ученый Р. Линдеман изложил основные методы расчета энергетического баланса экологических систем. С этого периода стали принципиально возможными расчеты и прогнозирование предельной продуктивности популяции и биоценозов в конкретных условиях среды. Развитие экосистемного анализа привело к возрождению на новой экологической основе учения о биосфере, принадлежащего крупнейшему ученому В. И. Вернадскому, который в своих идеях намного опередил современную ему науку. Биосфера предстала как глобальная экосистема, стабильность и функционирование которой основаны на экологических законах обеспечения баланса вещества и энергии.
В 50-90 гг. XX в. вопросам экологии посвящены работы видных отечественных и зарубежных исследователей: Р. Дажо (Основы экологии, 1975), Р. Риклефс (Основы общей экологии, 1979), Ю. Одум (Основы экологии, 1975; Экология, 1986), М. И. Будыко (Глобальная экология, 1977), Г. А. Новиков (Основы общей экологии и охраны природы, 1979), Ф. Рамад (Основы прикладной экологии, 1981), В. Тишлер (Сельскохозяйственная экология, 1971), С. Г. Спурр, Б. В. Барнес (Лесная экология, 1984), В. А. Радкевич (Экология, 1983,1997), Ю. А. Израэль (Экология и контроль природной среды, 1984), В. А. Ковда (Биогеохимия почвенного покрова, 1985), Дж. М. Андерсон (Экология и науки об окружающей среде: биосфера, экосистемы, человек, 1985), Г. В. Стадницкий, А. И. Родионов (Экология, 1988,1996), Н. Ф. Реймерс (Природопользование, 1990; Экология, 1994), Г. Л. Тышкевич (Экология и агрономия, 1991), Н. М. Чернова, А. М. Былова (Экология, 1988), Т. А. Акимова, В. В. Хаскин (Основы экоразвития, 1994; Экология, 1998), В. Ф. Протасов, А. В. Молчанов (Экология, здоровье и природопользование в России, 1995), Н. М. Мамедов, И. Т. Суравегина (Экология, 1996), К. М. Петров (Общая экология, 1996), А. С. Степаневских (Общая экология, 1996,2000; Экология, 1997; Охрана окружающей среды, 1998,2000) и др.
Н. Ф. Реймерс (1931-1993), доктор биологических наук, видный российский ученый, внес значительный вклад в изучение взаимоотношений человека и природы, социально-экономических аспектов экологии и природы. Автор книг: Азбука природы. Микроэнциклопедия биосферы (М.: Знание, 1980); Природопользование: Словарь-справочник (М.: Мысль, 1990); Экология теории, законы, правила, принципы и гипотезы (М.: Россия молодая, 1994) и др.
Н. Н. Моисеев (1917-2000), доктор физико-математических наук, академик, известней как ученый с мировым именем. Основные направления его научной деятельности в области экологии и природопользования: методы оптимизации природопользования; математические модели динамики биосферы; методологические вопросы взаимоотношения биосферы и общества; модели стабильности биосферы в условиях антропогенных воздействий.
Анализируя историю экологии как науки, нельзя не заметить, что развитие экологии задержалось минимум на пять-десять лет по сравнению с такими дисциплинами, как эмбриология и генетика. Перечислим некоторые причины отставания экологии.
Недооценка потребности открыть законы, применяемые ко всему живому, т.е. экология находится здесь во многих случаях на аналитической стадии. Изучение взаимоотношений организмов друг с другом и со средой не может идти без учета огромного разнообразия животного и растительного мира, и если общие законы существуют, то в ряде случаев их еще предстоит открыть.
Степень развития научных знаний, которая вынуждала ученых к изучению изолированных естественных явлений, как если бы они были независимы и не связаны друг с другом. Французский ученый О. Конт в своих трудах проводил мысль о жестких барьерах между науками. Для некоторых ученых такой подход стал привычным. Он вынуждал их рассматривать предметы и явления вне существующих между ними взаимосвязей, тогда как взаимодействие - первая особенность при рассмотрении научных фактов в совокупности. Эти искусственные барьеры рушатся в XX в. с появлением новых отраслей знания, сформировавшихся на основе слияния отдельных наук - физики и химии, химии и биологии.
Рождение и развитие экологии - науки, обязанной своим появлением на свет разнообразным дисциплинам и имеющей свои собственные методы, - относится к этому же периоду. В настоящее время в экологии просматривается все большая тенденция к превращению ее в науку, в которой для охвата всех сторон изучаемого предмета работа ведется группами ученых.
Отсутствие реальных перспектив ее развития вплоть до 30-х гг. XX в. Казалось, что эта наука в отличие, например, от медицины, успеху которой способствовали лабораторные исследования, ограничивалась теоретическими изысканиями. В XIX - начале XX в., а иногда и сейчас, непосредственное перенесение на природу методов, выработанных в лабораторных условиях, часто приводило к непредвиденным, катастрофическим последствиям. Эта ошибочная практика постепенно заставила обратить внимание на экологию, привела к учету человеком в своей деятельности экологических законов.
В конце XX в. происходит «экологизация» науки. Это связано с осознанием огромной роли экологических знаний, с пониманием того, что деятельность человека зачастую не просто наносит вред окружающей среде, но и воздействует на нее отрицательно, изменяя условия жизни людей, угрожает самому существованию человечества.
| Предыдущая |