Понятие «экология» в настоящее время приобретает глобальный характер, однако сами ученые-экологи вносят разный смысл в определение этого термина.

Одни говорят, что экология - это раздел биологии. Другие утверждают, что это биологическая наука. Действительно, экология как наука сформировалась на базе биологии, но в настоящее время является самостоятельной, обособленной наукой. Теоретик современной экологии Н.Ф. Реймерс указывал: «Современная экология - биологизированная (как и географизированная, математизированная и т.д.) биоцентричная наука, но не биология. Биологическая ее составляющая - взгляд от живого на окружающую среду и от этой среды на живое. Такой угол зрения имеют десятки наук: антропология, этнография, медицина и др. Но для экологии характерен широкий системный межотраслевой взгляд».

Развитие экологии повысило теоретическое и практическое значение таких наук о Земле, как метеорология, климатология, гидрология, гляциология, почвоведение, океанология, геофизика, геология. Существенно меняется роль географии, которая теперь стремится не только дать более полную и многоплановую картину облика планеты, но и разработать, научные основы ее рационального преобразования, сформировать прогрессивную концепцию природопользования.

Однако главное - это интегрирующая функция современной экологии, оформившейся в широкую комплексную отрасль, занимающуюся исследованием, прикладной деятельностью и содействующую развитию новых областей естественных, технических и общественных наук. Экология стимулирует «междисциплинарность» научной деятельности, ориентирует все науки на решение своего рода «сверхзадачи» - поиски гармонии человечества и природы. В этом плане глобальная экология творчески ассимилировала наиболее рациональные аспекты многих наук и научных теорий. Отталкиваясь от эволюционного понимания живой природы, современная экология в то же время учитывает специфику беспрецедентного по масштабам и характеру антропогенного воздействия на биосферу. Это воздействие во многом обусловлено переходом научно-технической революции на более высокий этап развития, объективно требующий осмысления многих порожденных ею противоречивых процессов и явлений в природе и обществе и ослабления наиболее опасных из них.

Одним из реальных вкладов экологии в развитие науки в целом можно считать расширение рамок использования ряда концепций и научных понятий, которые ранее входили в арсенал лишь отдельных, довольно узких научных дисциплин.

Таким образом, с одной стороны, признается, что экология - это наука, а с другой - подчеркивается, что это совокупность научных дисциплин. Действительно, экология в той или иной мере затрагивает почти все сферы жизнедеятельности живых организмов (и их совокупностей) и человека. Экология - синтетическая наука.

Этапы развития экологии

Каждая наука имеет свою точку отсчета и свои вехи развития. К экологии, так же как и к геологии и особенно к биологии применимы слова А. Эйнштейна: «Знание является функцией времени». Термин «экология» не возник на пустом месте. Человечество, познавая окружающий мир, накапливало багаж практических знаний общения с природой.

Экологические проблемы в той или иной мере решались человечеством стихийно на протяжении всей естественной истории. Человек рано понял, что пользоваться природными богатствами необходимо разумно, не нарушая продуктивных физических и биологических природных механизмов и сохраняя тем самым основу своего существования.

Развитие экологии можно разбить на пять этапов, «привязывая» их к значимым для экологии датам.

Первый период - до 1866 г. (определение "экологии" и обоснование ее в качестве самостоятельной научной дисциплины). Это подготовительный период, период "наивной экологии", когда ее элементы появляются в трудах ботаников, зоологов и других естествоиспытателей. Характерная черта этого периода - отсутствие собственного понятийного аппарата. Этот период завершается определением «экологии», которое дал в 1866 г. немецкий ученый Эрнст Геккель.

Второй период - с 1866 по 1935 г. (определение «экосистемы»). Это период формирования факториальной экологии, вскрытие закономерностей отношения животных или растений к разнообразным абиотическим факторам.

Третий период - с 1936 г. до начала 70-х годов. Это период синэкологических исследований, когда на передний план вышло изучение взаимоотношений популяций в экосистемах. Основой методологии становится системный подход (развитие математической экологии, разнообразие аналитических и имитационных моделей экосистем).

Основу этого периода составляли семь положений:

оформление экологии как фундаментально-теоретической дисциплины,

представление о преимущественном нахождении природы в равновесии,

синэкологический подход,

примат конкурентных отношений,

малый "вес" эволюционных факторов в развитии экосистем,

представление о дискретности экосистем,

превалирование детерминированных (строго функциональных) представлений о взаимосвязях компонент в экосистемах.

Четвертый период - с начала 70-х годов до середины 80-х. В это время семи «тезам» третьего периода были противопоставлены соответствующие «антитезы»:

трудности в выявлении каких-то общих законов развития сообществ,

постоянные нарушения равновесных состояний,

вновь возросший интерес к популяционным (демэкологическим) исследованиям,

отказ от конкуренции как основного фактора формирования сообщества,

изучение экосистем в их развитии (включая и эволюционные факторы),

превалирование концепции континуума над концепцией дискретности экосистем,

возросшая роль случайных факторов в объяснении структуры и динамики экосистем.

Пятый период - последние 10-15 лет, когда наметилась тенденция объединения представлений детерминированно-популяционного второго периода, детерминированно-синэкологического третьего и стохастическо-популяционного четвертого, что позволяет говорить о начале становления истинно системного подхода к изучению экологических объектов.

Предыстория экологии

Корни экологического знания уходят в глубокую древность. Наскальные рисунки, сделанные первобытными людьми, свидетельствуют о том, что интерес человека к окружающему миру был далек от простого любопытства.

Идея охраны природы и, в частности, красоты естественных лесов была близка жителям Древней Греции. Так, древнегреческий поэт Гораций в письме патрицию Фуску Авидию говорит: «В ваших садах великолепные колоннады. Не для того ли они построены, чтобы запереть рощи и леса? Природа, которую вы гоните прочь ударами секир, которую вы гоните в двери из ваших домов, к счастью, возвращается обратно через окно».

Древнегреческие мыслители передали эстафету римским ученым, а те «перекинули мостик» в эпоху Возрождения.

Великие географические открытия эпохи Возрождения послужили толчком для развития природопользования. Ученые и путешественники не только описывали внешнее и внутреннее строение растений, но и сообщали сведения об их зависимости от условий произрастания или возделывания. Описание животных сопровождалось сведениями об их повадках, местах обитания.

Большой вклад в формирование экологических знаний внес шведский естествоиспытатель К. Линней (1707-1778). Не утратили своей актуальности его сочинения «Экономия природы» и «Общественное устройство природы». Под «экономией» ученый понимал взаимоотношения всех естественных тел, сравнивал природу с человеческой общиной, живущей по определенным законам.

Французский исследователь природы Ж. Бюффон (1707-1788) в 1749 г. предпринял дерзкую для того времени попытку представить развитие Земли, животного мира и человека как единый эволюционный ряд. В его более поздних трудах подчеркивалось ведущее значение климатических факторов в экологии организмов.

Важные наблюдения, оказавшие влияние на развитие экологии, были выполнены учеными Российской Академии наук в ходе экспедиционных исследований, проводимых начиная со второй половины XVIII в. Среди организаторов и участников этих экспедиций следует отметить С.П. Крашенинникова (1711-1755), прославившегося своим «Описанием земли Камчатки», И.И. Лепехина (1740-1802) - автора «Дневных записок путешествия доктора и Академии наук адъюнкта Ивана Лепехина по разным провинциям Российского государства» в 4 томах, академика П.С. Палласа (1741-1811), подготовившего капитальный труд «Описание животных российско-азиатских».

В 1792 г. Антуан Лоран Лавуазье (1743-1794) подготовил доклад Французской Академии наук под названием “Круговорот элементов на поверхности земного шара”. О том, что это была чисто экологическая работа свидетельствует не только ее название, но и содержание. “Растения получают из окружающего их воздуха, из воды и из всей неживой природы в целом вещества, необходимые для их организма. Животные питаются либо растениями, либо другими животными, так что в конечном счете вещества, из которых строится их организм, берутся из воздуха или из минерального царства. Наконец, брожение, гниение и сгорание непрерывно возвращают в воздух атмосферы и в минеральное царство те исходные вещества, которые у них позаимствовали растения или животные. Какими путями осуществляет природа этот изумительный круговорот веществ между тремя своими царствами?”. Кто знает, если бы не гильотина Великой французской революции, мы вели бы отсчет второго этапа в развитии экологии с работ А.Лавуазье, а не Э.Геккеля…

Большое воздействие на развитие экологической науки оказал один из родоначальников эволюционного учения Ж.Б. Ламарк (1744-1829), считавший, что важнейшей причиной приспособительных изменений организмов, эволюции растений и животных является влияние внешних условий среды.

Основоположником отечественной экологии можно назвать профессора Московского университета К.Ф. Рулье (1814 - 1858). В своих трудах и публичных лекциях он настоятельно подчеркивал необходимость изучения эволюции живых организмов, развития и строения животных в зависимости от изменений среды их обитания. Ученый сформулировал принцип, лежащий в основе всех наук о живом, - принцип исторического единства живого организма и окружающей среды.

Большое значение для развития экологии имели труды зоолога Н.А. Северцова (1827-1885). Им впервые были предприняты попытки классификации животных по биологическим типам (жизненным формам).

Крупнейший немецкий ученый А. Гумбольдт (1769 - 1859) заложил основы новой науки - биогеографии (преимущественно географии растений). Основатель учения о жизненных формах, Гумбольдт подробно изучил основные климаты Северного полушария и составил карту его изотерм. В труде «Космос» Гумбольдт предпринял попытку обобщить достижения наук о Земле.

И все же на заре своего развития экология занималась описательным изучением природы.

Становление экологии как науки

Ключевым моментом в развитии экологического знания было возникновение самого термина «экология».

Молодой профессор Йенского университета немецкий биолог Эрнст Геккель (1834-1919) в 1860 г. познакомился с “Происхождением видов” Ч.Дарвина и эта книга, по словам самого Геккеля, сразу захватила его. А уже через шесть лет, 14 сентября 1866 г., он издает важнейший фундаментальный труд своей жизни - “Всеобщая морфология организмов. Общие основы науки об органических формах, механически основанной на теории эволюции, реформированной Чарльзом Дарвиным” (в 2-х томах). Именно в этой работе, посвященной не столько морфологии, сколько проблемам общей биологии, Э.Геккель ввел в научный обиход термин «экология».

Классифицируя разделы биологии в одном из подстрочных примечаний, Геккель впервые употребил слово «экология» (от греч. oikos - дом, жилище, родина, местопребывание, обиталище и logos - слово, учение) в отношении научного знания. Э. Геккель дал следующее определение экологии как науки: «...познание экономики природы, одновременное исследование всех взаимоотношений живого с органическими и неорганическими компонентами среды, включая непременно неантагонистические и антагонистические взаимоотношения животных и растений, контактирующих друг с другом. Одним словом, экология - это наука, изучающая все сложные взаимосвязи и взаимоотношения в природе, рассматриваемые Дарвином как условия борьбы за существование».

Труд Геккеля построен на громадном фактическом материале, накопленном классической биологией, и главным образом посвящен тому направлению, которое сейчас называют аутэкологией или экологией отдельных видов.

Вклад Э.Геккеля в экологию не ограничивается только введением самого понятия «экология». Он одним из первых описал и вплотную подошел к важным теоретическим обобщениям - экологической нише «для каждого отдельного вида в экономии природы имеется определенное число мест» и консорции (Геккель, 1908, с. 199), дал красивый пример трофической пирамиды (пальмы - насекомые - насекомоядные птицы - хищные птицы - клещи - паразитические грибы; Геккель, 1908, с. 187), ввел понятие «бентос».

Кроме того, в трудах Геккеля прослеживается еще одно важное обстоятельство - понимание экологии как «экономики природы»: «Под экологией мы подразумеваем науку об экономии, о домашнем быте животных организмов. Она исследует общие отношения животных как к их неорганической, так и к органической среде, их дружественные и враждебные отношения к другим животным и растениям, с которыми они вступают в прямые и непрямые контакты...»

К концу XIX в. термином «экология» начали пользоваться многие биологи, причем не только в Германии, но и в других странах. В 1868 г. в России под редакцией И.И. Мечникова вышел в конспективном изложении труд Э. Геккеля «Общая морфология», где впервые было упомянуто слово «экология» на русском языке.

Экология как наука возникла в середине XIX в. в недрах биологической науки, которая к тому времени стала интересоваться не только классификацией всего живого и строением организмов, но и реакцией животных и растений на условия существования.

Особую роль в развитии экологических идей сыграли труды великого английского ученого-естествоиспытателя Ч. Дарвина (1809-1882) - основателя учения об эволюции органического мира. Вывод Дарвина о присущей всему живому постоянной борьбе за существование принадлежит к числу центральных проблем экологии.

Если Геккеля можно считать праотцом новой науки, интуитивно предвосхитившим всю значимость и глобальность экологии, то Дарвин заложил ее биологический фундамент - основание, на котором строилось экологическое знание. Вначале оно имело практической целью регулирование численности экономически важных видов животных и изменение естественных сообществ (биоценозов) в выгодном для человека направлении.

В 1859 г. Дарвин публикует книгу «Происхождение видов путем естественного отбора, или Сохранение благоприятствуемых пород в борьбе за жизнь», которая совершила подлинный переворот в биологии.

Важным шагом на пути экологии к изучению целостных природных комплексов стало введение в 1877 г. немецким гидробиологом К. Мёбиусом (1825-1908) понятия о биоценозе. Он сформулировал его в книге «Устрицы и устричное хозяйство», где описал комплексы донных животных, образующих так называемые устричные банки. Такие комплексы Мёбиус назвал биоценозами, имея в виду объединения живых организмов, которые соответствуют по составу, числу видов и особей средним условиям среды и в которых организмы связаны взаимной зависимостью и сохраняются благодаря постоянному размножению в определенных местах.

Заслуга Мёбиуса в том, что он сумел раскрыть многие закономерности формирования и развития естественных природных сообществ (биоценозов). Тем самым были заложены основы важного направления в экологии - биоценологии.

Таким образом, К. Мёбиус один из первых применил к исследованию объектов живой природы особый подход, который в наши дни получил название системного подхода. Этот подход ориентирует исследователя на раскрытие целостных свойств объектов и механизмов, их обеспечивающих, на выявление многообразных связей в биологической системе и разработку эффективной стратегии ее изучения. В современной науке системная парадигма (господствующая теоретическая концепция, система взглядов) доминирует, а в экологии системный подход к рассмотрению объектов живой природы является основным.

Как признанная самостоятельная научная дисциплина экология оформилась около 1900 г.

В процессе детального исследования окружающей среды возник особый раздел экологии -- аутоэкология (от греч. autos -- сам) -- экология отдельных видов, организмов, изучающая их взаимоотношения с окружающей средой. Аутоэкология имеет большое прикладное значение, особенно в области биологических методов борьбы с вредителями растений, исследований переносчиков болезней и их профилактики.

Однако каждый отдельный вид даже при его изучении во взаимосвязи с другими видами, оказывающими на него непосредственное влияние, является всего-навсего мельчайшей частичкой среди тысяч таких же видов растений, животных и микроорганизмов, которые обитают в той же зоне. Осознание этого факта привело к появлению в середине 20-х гг. XX в. синэкологии (от греч. sin - вместе), или биоценологии, исследующей взаимоотношения популяций, сообществ и экосистем со средой. На III Международном ботаническом конгрессе в Брюсселе в 1910 г. синэкология официально оформилась в качестве составной части экологии.

Постепенно ученые-экологи перешли от стадии описательной к стадии осмысления собранных фактов. Интенсивное развитие получила экспериментальная и теоретическая экология. Именно на 20-40-е гг. XX в. приходится расцвет теоретической экологии. Были сформулированы основные задачи изучения популяций и сообществ, предложены математические модели роста численности популяций и их взаимодействий, проведены лабораторные опыты по проверке этих моделей. Установлены математические законы, описывающие динамику популяций взаимодействующих групп особей.

В тот же период появились первые основополагающие экологические концепции, такие как «пирамида чисел», в соответствии с которой численность особей снижается от растений (в основе пирамиды) до травоядных животных и хищников (на ее вершине); «цепь питания»; «пирамида биомасс».

С самого начала экологи пытались осознать предмет своей деятельности как целостную дисциплину, призванную свести множество разнообразных фактов в стройную систему, вскрыть достаточно общие закономерности, а главное - объяснить и по возможности составить прогноз тех или иных природных явлений. На данном этапе развития экологии остро ощущалась нехватка базовой единицы изучения.

Такой единицей стала экологическая система, или экосистема. Термин «экосистема» был предложен английским экологом А. Тенсли в 1935 г. Ее можно определить как ограниченное во времени и пространстве единство, природный комплекс, образованный живыми организмами (биоценоз) и средой их обитания (косной, например атмосферой, либо биокосной - почвой, водоемом и т.п.), связанными между собой обменом веществ и энергии. Экосистема - одно из основных понятий экологии, применимое к объектам разной сложности и размеров.

Примером экосистемы может служить пруд с обитающими в нем растениями, рыбами, беспозвоночными животными, микроорганизмами, донными отложениями, с характерными для него изменениями температуры, количества растворенного в воде кислорода, состава воды и т.п. Экосистемой является лес с лесной подстилкой, почвой, микроорганизмами, с населяющими его птицами, травоядными и хищными млекопитающими, с характерным для него распределением температуры и влажности воздуха, света, почвенных вод и других факторов среды, с присущим ему обменом веществ и энергии. Гниющий пень с живущими на нем и в нем организмами и условиями обитания тоже можно рассматривать как экосистему.

Огромное влияние на развитие экологии оказали работы выдающегося русского геохимика В.И. Вернадского (1863-1945). Он изучал процессы, протекающие в биосфере, и разработал теорию, названную им биогеохимией, которая легла в основу современного учения о биосфере. Биосфера - это область активной жизни, охватывающая нижнюю часть атмосферы, гидросферу и верхнюю часть литосферы. В биосфере живые организмы и среда их обитания органически связаны и взаимодействуют друг с другом, образуя целостную динамичную систему.

Появление и развитие учения о биосфере стало новой вехой в естествознании, изучении взаимодействия и взаимоотношений между косной и живой природой, между человеком и окружающей средой.

В 1926 г. В.И. Вернадский опубликовал труд «Биосфера», который ознаменовал рождение новой науки о природе и связи с ней человека. В этой книге биосфера впервые показана как единая динамическая система, населенная и управляемая жизнью, живым веществом планеты. В работах по биосфере ученый утверждал, что живое вещество во взаимодействии с косным есть часть большого механизма земной коры, благодаря которому происходят разнообразные геохимические и биогенные процессы, миграции атомов, осуществляется их участие в геологических и биологических циклах.

В.И. Вернадский установил, что химическое состояние наружной коры нашей планеты всецело находится под влиянием жизни и определяется живыми организмами, с деятельностью которых связан планетарный процесс - миграция химических элементов в биосфере.

В дальнейшем ученый приходит к выводу, что биосфера тесно связана с деятельностью человека, от которой зависит сохранность равновесия состава биосферы. Он вводит новое понятие -- ноосфера, т.е. «мыслящая оболочка», сфера разума. Вернадский писал: «Человечество, взятое в целом, ставится мощной геологической силой. Перед ним, перед его мыслью и трудом становится вопрос о перестройке биосферы в интересах свободного мыслящего человечества как единого целого. Это новое состояние биосферы, к которому мы, не замечая этого, приближаемся, и есть ноосфера».

Взаимосвязи в живой природе, с которыми приходится сталкиваться ученым, чрезвычайно широки и многообразны. Поэтому в идеале эколог должен обладать поистине энциклопедическими знаниями, сконцентрированными во многих научных и общественных дисциплинах. Для успешного решения реальных экологических задач необходима совместная междисциплинарная работа исследовательских групп, каждая из которых представляет различные отрасли науки. Именно поэтому во второй половине XX в. в экологии сложились экологические школы ботаников, зоологов, геоботаников, гидробиологов, почвоведов и др.³

Современные проблемы экологии

экология наука экосистема организм

Термин «экология» и производное от него слово «экологический» превратились к концу XX - началу XXI в. в расхожие емкие слова, охватывающие и отражающие те глобальные изменения, которые произошли не только в окружающей человека среде, но и во взаимоотношениях людей.

Экология -- наука очень молодая (по сравнению с такими классическими науками, как математика, физика, ботаника, зоология, медицина, философия и др.). Но, несмотря на это, именно экология является основой, базисом, фундаментом, на котором строят свои знания все отрасли наук, связанные с охраной природы и окружающей среды, рациональным природопользованием. Законы экологии вытекают из объективных фундаментальных законов физики, биологии, математики. Без знания законов существования и развития природы все наши усилия будут направлены на борьбу с последствиями, а не с причиной, породившей конфликт человека и природы. Спасти человека -- значит сохранить природу, и значит изучение законов, по которым живет и развивается природа, является первоочередной задачей.

Связь с экологией очевидна в таких областях деятельности человека, как рыболовство, лесное и охотничье хозяйство, охрана и рекультивация земель, сельское хозяйство, здравоохранение.

Таким образом, практическое значение экологии состоит, прежде всего, в решении вопросов природопользования. Именно экология должна создать научную основу разумной эксплуатации природных ресурсов.

Список использованной литературы