2.2. Этапы формирования классической экологии

Г.С. Розенберг, Д.П. Мозговой формирование экологии делят на несколько периодов из понимания их значимости и количество событий, отражающих зарождение, формирование и развитие экологических знаний и самой экологии как науки.

Наиболее продолжительный этап развития экологии обоснованно считается подготовительным, в это время в научных трудах естествоиспытателей появились отдельные элементы экологических знаний, который закончился в 1866 г., когда Э. Геккель в предисловии к научному труду «Общая морфология организмов» назвал науку об организмах и окружающей их среде экологией. Несколько позднее в своих трудах Э. Геккель дает следующее понятие экологии: «Под экологией мы понимаем сумму знаний, относящихся к экономике природы: изучение всей совокупности взаимоотношений животного с окружающей средой как органической, так и неорганической, и, прежде всего, дружественных или враждебных отношений с теми животными и растениями, с которыми он прямо или косвенно вступает в контакт».

Экология – это синтетическая биологическая наука о взаимоотношениях между живыми организмами и средой их обитания.

Одним словом, экология ─ это изучение всех слагаемых взаимоотношений, которые Ч. Дарвиным были названы условиями жизни в борьбе за свое существование.

Глубокие исследования Ч. Дарвина и концептуальные обобщения немецкого биолога Э. Геккеля стали главными стимулами для активизации в области экологических исследований. Во второй половине XIX в. многие исследователи уделили большое внимание изучению растений и животного мира, их приспособляемости к климатическим условиям. Согласно данной периодизации второй этап охватывает конец XIX в. и первую половину ХХ в. (1886 – 1935 гг.). На этот период приходится формирование факториальной экологии, накопление фактического материала по динамике популяций, изучению отношений животных и растений к разнообразным абиотическим факторам существования.

Рассматриваемый период (1866 – 1935) значительно уступает по длительности первому, но он гораздо богаче открытиями в этой области. Французский ученый Ж.Ж.Э. Реклю уже в 1868 г. употребил такое понятие, как биосфера, а в 1926 г. В.И. Вернадский создает фундаментальное учение о биосфере. Большое значение для становления теоретических основ экологии имел научный трактат, написанный К. Мёбиусом «Устрицы и устричное хозяйство», где сделал вывод о совместном существовании сообществ организмов или биоценозов. Американец С. Форб (1887 г.) впервые рассмотрел озеро как микрокосм, то есть целостную систему, состоящую из живых организмов и абиотического окружения, и этим самым заложил начало учению об экосистемах.

Русский натуралист А.А. Силантьев (1868 – 1918), исследуя экологические особенности жизни сообществ грызунов и насекомых, поставил перед собой задачу прогнозирования изменения их численности и выдвинул идею об использовании хищников и паразитов по предотвращению массового размножения вредных для человека организмов.

В 1909 г. немецкий естествоиспытатель Э. Митчерлих сформулировал принцип совокупного действия факторов на продуктивность биогеоценозов. Впоследствии этот принцип дополнили Б. Бауле и А. Тинеман, который стал именоваться законом совокупного действия факторов Митчерлиха-Тинемана-Бауле, являющимся главным постулатом экологического земледелия.

В 1910 г. А.Г. Раменским был сформулирован важный экологический принцип неразрывности. В США 1911 г. В. Шелфордом дано определение закону толерантности (терпимости). В этот период увеличилось количество открытий, имеющих серьезное значение для экологии. В частности, были разработаны следующие основополагающие категории экологии: климакс ─ Т. Клаус (США 1901 г.); популяция ─ В.Л. Иогансон (1903 г.); биота ─ Э. Роковице (1907 г.); аутэкология и синэкология ─ К. Шредер (1910 г.); экотоп ─ Г.Н. Высоцкий (1915 г.); фитоценоз и флуктуация ─ И.К. Пачоский (1915 г.); пространственная экологическая ниша ─ Д. Гринелл (1917 г.); биомасса ─ Р. Демоль (1927 г.); ноосфера ─ Э. Леруа (1927 г.) и множество других.

Огромное значение для развития экологии имело учение о лесе, разработанное в 1912 г. известным русским лесоводом Г.Ф. Морозовым как о целостном географическом комплексе. Другой русский ученый, В.В. Алехин (1915 г.), сформулировал правило предварения, которое вторично было сформулировано Г. Вальтером, и оно было зафиксировано как правило Вальтера-Алехина. Американский ученый Ф.Э. Клементс разработал учение о сукцессиях (сменах сообществ живых организмов). В 1926 г. выходит фундаментальный труд В.И. Вернадского «Биосфера» (кстати, первым слово биосфера употребил Ж.Б. Ламарк (XVIII в), затем геолог Э. Зюсс), в котором всесторонне рассмотрена и обоснована планетарная геохимическая роль живого вещества и его главные функции.

В это же время в нашей стране и за рубежом были изданы интересные в научном плане монографии, учебники и учебные пособия, сыгравшие большую роль в формировании экологии как науки и как учебной дисциплины.

Здесь же можно отметить научный труд «Экология животных» Ч. Элтона, в котором разработано и обосновано новое научное направление – популяционная экология, сформулированы закон пирамиды чисел и экологическая ниша.

Необходимо вспомнить работы советского ученого Д.Н. Кошкарова, который в 1933 г. выпустил книгу «Среда и сообщество», которая является основой синэкологии, в 1936 г. выходит второй его научный труд «Жизнь пустыни», а в 1938 г. выпускается новый учебник по экологии «Основы экологии животных».

К завершающему второй этап формирования и развития экологии нужно отнести труд В.В. Станчинского (1931 г.) «О трофических уровнях и пирамиде энергии». Несколько позже (1934 г.) вышла книга Ф.Г. Гаузе «Борьба за существование», где автор изложил принципы конкурентного исключения и описал первый эксперимент по изучению взаимоотношений видов.

Экология на предыдущих этапах развития в целом не выходила за пределы чисто биологических исследований. Ученые, изучающие экологию, практически не касались проблемы существования самого человека, а также охраны среды его обитания. Тем не менее не мог остаться незамеченным факт все более усиливающегося давления человека на окружающую природную среду.

Согласно принятой классификации началом третьего периода развития экологии считается публикация научного труда англичанина А.Б. Тенсли (1935 г.) «Правильное и неправильное использование концепций и терминов в экономии растений».

А.Б.Тенсли предложил термин экосистема и дал ей глубокое всестороннее осмысление, подразумевая под экосистемой единый комплекс живых организмов, прежде всего, растений и абиотических условий, приуроченных к данной местности, занятой растительностью и животными. Концепция экосистемы принадлежит к числу важнейших теоретических обобщений. Работа А. Тенсли положила начало переходу на новую ступень в развитии экологии благодаря использованию принципов комплексности и системности.

В Германии К. Тролль (1939 г.) обосновал научное направление ─ экология ландшафта, являющееся и в настоящее время одной из ключевых проблем агроэкологии. В 1940 г. В.И. Вернадский сформулировал закон биогенной миграции атомов, согласно которому понимание общих химических процессов, имеющих место на поверхности суши, в атмосфере и в заселенных живыми существами глубинах литосферы и вод, а также в геологических слоях, образованных прошлой деятельностью организмов, невозможно без учета биотических и биогенных факторов, в том числе эволюционных. Позднее выходит его знаменитое учение о ноосфере, ставшее основой понимания и решения проблем взаимодействия человека с окружающей природной средой, а также сохранения в целостности биосферы.

К большому научному событию этого времени следует отнести разработку учения о биогеоценозах, точнее о биогеоценологии. Используя диалектические принципы всеобщей связи элементов природы, непрерывного развития в результате борьбы противоположностей, перехода количества в качество на основе анализа закономерностей, управляющих лесными естественными насаждениями, В.Н. Сукачев пришел к выводу, что в природе существуют не просто биоценозы, а системы, которые объединяют органические сообщества с абиотическими условиями, свойственными определенной территории. Единство биоценоза, экологических условий и территории (экотопа) образует комплекс, который был назван им биогеоценозом. Американский исследователь Дж. Хатчинсон в 1961 г. описал и открыл парадокс планктона и сделал вывод о том, что наряду с конкуренцией есть и другие (более гуманные) взаимоотношения между организмами при формировании сообществ. Необходимо отметить совместные работы Р. Мак-Артура и Д. Каннели (1966 г.) «Биология популяций», Р. Мак-Артура и Е. Уилсона (1967 г.) «Теория островной биогеографии». В этих работах упор сделан на конкуренцию как основного фактора формирования сообществ.

Характеризуя третий этап формирования экологии как науки, можно утверждать, что процесс формирования в этой области в целом завершился. Учение об экологии включает три взаимосвязанных основных направления:

• экологию видов (демэкологию) (рис.2.1);

• экологию биоценозов (синэкологию или биоценологию);

• экологию человека.

Экология

растений

Экология

животных

Экология

микроорганизмов

Динамическая

Экология

Аналитическая

Общая экология

Прикладная

экология

Геоэкология

Аутоэкология

Сохранение

окружающей

среды по

отраслям

Экология

суши

Синэкология

Экология моря

Популяционная

экология

Социальная экология и

экология

человека

Учение о

биосфере

Ноосферология

Рис.2.1. Структура экологических наук (по Н.Ф.Реймерсу, 1994; В.А. Вронскому, 1996; А.Д. Потапову, 2000)

Нарушение равновесного состояния экосистем из-за сокращения видового разнообразия растительного и животного мира, загрязнения среды их обитания, нерационального природопользования привели к замене эволюционно сложившихся причинно-следственных взаимосвязей между биотическими и абиотическими компонентами, к случайно возникающим явлениям и часто с непредсказуемыми последствиями. Как отмечает видный американский ученый Д. Симберлофф (1980 г.), характерной чертой современной экологии стал учёт роли случайных (стохастических) факторов в формировании структуры и динамики экосистем, что явилось концом третьего этапа развития экологии. Появление научной работы «Сукцессия парадигм в экологии» А.М. Гилярова связывается с началом развития четвертого этапа экологических знаний – интегрального периода, особенностью которого считается совместное существование детерминистской и стохастической (случайных) концепций.

Понимание этого обстоятельства приобрело исключительно актуальное значение в 50-е гг. ХХ столетия, когда в связи с появлением атомного оружия и его испытаний в биосфере над человечеством начали сгущаться серьезные «экологические тучи». Из сугубо биотической экология трансформируется в глобальную науку, изучающую не только среду обитания растительного и животного мира, но и самого человека, зависимость которого от состояния окружающей природной среды становится все очевиднее. Таким образом, понятие экология приобретает новое, более глубокое смысловое значение, поскольку современное экологическое миросознание синтезирует фактически весь спектр областей наук (естественных, гуманитарных, технических). Это наиболее трудоемкая сфера познания и деятельности. Общая экология, как и прикладные её направления, выполняет следующие научные функции: измерительную, классификационную, диагностическую, описательную, синтезирующую, прогностическую и конструктивную. И это должно обязательно учитываться при решении конкретных экологических задач. Выживание человеческой популяции требует оптимизации взаимодействия человека и природной среды на основе глубоких и всесторонних экологических познаний.