1.2. История экологического знания.

Обращаясь к истокам возникновения экологии, заметим, что по своему зарождению и особенно дальнейшему развитию она весьма отличается от других наук, большинство из которых (на­пример, биологию) можно представить в виде ствола дерева, от которого отходят многочисленные ветви - цитология, гистоло­гия, физиология и т. п. Экология же представляет собой как бы массу корней, которые, сливаясь воедино, образуют общий ствол.

В основании находятся классические естественные дисципли­ны - ботаника и зоология. Затем следуют почвоведение и физи­ческая география, геология, климатология, биохимия и микро­биология, высшая математика (для построения моделей), социо­логия, география населенности, психология, теория культуры, экономика. Различные дисциплины, образующие этот ствол, не всегда взаимосвязаны, и, вероятно, полной связи достичь не уда­стся никогда. Но, как это ни парадоксально, именно такое широ­кое слияние различных дисциплин придает экологии силу, во­оружает ее средствами для поиска решений все более сложных проблем окружающей среды.

Временем возникновения экологии как науки можно считать середину XIX в., однако как признанная самостоятельная науч­ная дисциплина экология оформилась около 1900 г.

Кто именно ввел термин «экология» в научный обиход - точ­но не известно. Пальма первенства отдается немецкому биологу Эрнсту Геккелю. В 1866 г. молодой профессор в своем капиталь­ном труде «Всеобщая морфология организмов», классифицируя разделы биологии, впервые употребил термин «экология».

«Всеобщая морфология» вышла в свет в октябре 1866 г., а предисловие к ней подписано 14 сентября 1866 г. Считается, что эту дату и следует принять за официальный «день крещения» экологии.

«Под экологией, - писал Геккель, - мы понимаем сумму знаний, относящихся к экономике природы: изу­чение всей совокупности взаимоотношений животного с окружающей его средой, как органической, так и не­органической, и прежде все­го - его дружественных или враждебных взаимоотноше­ний с теми животными и растениями, с которыми оно прямо или косвенно вступает в контакт.

...К сожалению, - пояснял профессор, - нам в большинстве случаев совершенно неизвестны эти крайне запутанные взаимо­отношения, так как до сих пор им почти не уделялось внимания. Открывается огромная, столь же весьма интересная, сколь и чрезвычайно важная область для дальнейших исследований. Экология, или наука об экономии природы, которая до сих пор даже не упоминалась в учебниках, в этом отношении сулит бле­стящие и самые неожиданные плоды».

В разделе «Экология и хорология» Геккель пишет: «Под эко­логией мы подразумеваем общую науку об отношениях организ­ма к окружающей среде, куда мы относим все «условия сущест­вования» в широком смысле этого слова. Они частично органи­ческой, частично неорганической природы; поскольку они оказывают влияние на форму организмов, то тем самым они заставляют их приспосабливаться к этим усло­виям».

Немецкого ученого в какой-то мере можно назвать провидцем с той точки зрения, что он, быть может, неосознанно, предвидел всю важность проблем, которые призвана была решать экология. Геккель, дальновидный биолог, поддерживающий теорию Дар­вина, сдабривал свои труды новыми и зачастую гармонично звучащими словами, большинство из которых сегодня забыто. «Экология» была самой удачной его находкой, если судить по популярности этого слова и тем научным достижениям, которые оно стимулировало.

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 известного физиолога И. И. Мечникова вышел в конспективном изложении труд Геккеля «Общая морфология», где, видимо, впервые было упомянуто слово «экология» на русском языке.

Между тем корни экологии уходят в глубочайшую древность. Человек был не просто праздным наблюдателем, а активным уча­стником природных процессов и преобразователем природы. Уже наскальные изображения первобытных эпох, в которых со­временный человек узнает силуэты знакомых животных, являют­ся свидетельством того, что проблемы первобытных людей в своей сущности были экологическими. Следует подчеркнуть, что экологические представления возникли непосредственно в связи с практическими запросами человечества. Множество интерес­ных сведений об экологическом мышлении того времени остави­ли нам древние египетские, индийские, тибетские и античные ис­точники. Читая древнеиндийские памятники литературы «Рамая­на» и «Махабхарата», можно найти сведения об изменении числен­ности животных и даже об охотничьих запретах (на убой самок).

Предыстория экологии охватывает античный период и эпоху Возрождения. В работах таких римских авторов, как философ Лукреций, поэт Вергилий или натуралист Колумелла, уже содер­жатся элементы экологических принципов. Зачатки этих принци­пов можно обнаружить у всех древних цивилизаций, и, возмож­но, чаще на Востоке, чем на Западе.

Взгляды на природу древнегреческих ученых в значительной мере повлияли на становление экологического мышления биоло­гов современной эпохи. Так, к примеру, Аристотель (384-322 гг. до н. э.), не будучи экологом, в современном понимании, прида­вал предложенной им классификации животных экологическую окраску. Ученик Аристотеля Теофраст описал естественные группировки растений и типы деревьев, произрастающих на раз­ной высоте. Ему принадлежат зрелые высказывания экологиче­ской направленности.

Древнегреческие мыслители передали эстафету пришедшим им на смену римским ученым, таким как создатель знаменитой «Естественной истории» Плиний Старший, а те перекинули мос­тик к мыслителям эпохи Возрождения.

Постепенно человечество начало открывать для себя все но­вые перспективы в освоении природы. Нужно было разобраться во всем многообразии флоры и фауны, оценить возможное хо­зяйственное значение открытых учеными экзотических видов. Английский биолог Джон Рей в 1670 г. предложил первую есте­ственную систему растений, ввел представление об однодольных и двудольных растениях и впервые использовал категории вида и рода в смысле, близком к современному.

В том же 1670 г. известный химик Роберт Бойль впервые осуществил экологический эксперимент: он опубликовал резуль­таты сравнительного изучения влияния низкого атмосферного давления на различных животных.

Голландец Антони ван Левенгук (1632-1723), известный все­му человечеству как изобретатель микроскопа, в то же время был пионером в изучении «пищевых цепей» и регулирования числен­ности популяций.

В 1749 г. шведский натуралист (или, как мы сейчас говорим, естествоиспытатель) Карл Линней опубликовал диссертацию «Экономия природы». В ней он изложил свои взгляды на взаимо­отношения живых организмов и влияния на их жизнь условий внешней среды. Заслуга Линнея прежде всего в том, что он впер­вые последовательно применил бинарную (двойную) номенкла­туру, т. е. обозначил для каждого вида растений, животных и микроорганизмов двойное латинское название: первое означало название рода, второе - видовую принадлежность. Одновременно Линней построил наиболее удачную искусственную классифика­цию растений и животных. За 120 лет до появления теории Дар­вина великий швед поставил человека первым в классе млекопи­тающих вместе с обезьянами и полуобезьянами. В системе Лин­нея человек получил свое научное имя Ното Sарiепs - человек разумный.

«Экономия природы» Линнея оказала в свое время заметное влияние на Чарлза Дарвина, который косвенно почерпнул из нее понятие о равновесии в природе и о борьбе за существование. В додарвиновский период развития биологии были созданы основы научной систематики, в качестве самостоятельных наук возникли морфология (наука о строении организмов) и физиология (наука о жизнедеятельности организмов). И хотя в это время при описании флоры и фауны большое внимание уделялось установлению связей между организмами и окружающей средой, экология как самостоятельная наука начала складываться только к концу XIX в. Именно тогда началось победное шествие теории происхождения видов путем естественного отбора Чарлза Дарвина.

Большое влияние на формирование экологических взглядов имел капитальный труд Жана Батиста Ламарка «Философия зоо­логии» (1809 г.), в котором он затронул проблему воздействия внешних условий на «действия и привычки» животных.

Развитию экологических взглядов биологов XIX в. способст­вовали труды немецкого путешественника и географа Александ­ра Гумбольдта, заложившего основы ботанической географии, в том числе ее экологического направления. Гумбольдт обосновал идею горизонтальной зональности и вертикальной поясности растительности, установил физиономические типы растений.

И все же на заре развития экология представляла собой опи­сательное изучение природы, своего рода естественную историю. Ботаники и зоологи открывали новые виды и описывали их, пу­тешественники проникали в не доступные ранее места, оставляя потомкам свидетельства увиденного. Великие исследователи и естествоиспытатели XIX в. оставили нам полные лиризма описа­ния и наблюдения природных явлений. Достаточно назвать с ин­тересом читаемый и сегодня многотомный труд Альфреда Брема «Жизнь животных», первый том которого появился в 1863 г. Французский энтомолог Жан Анри Фарб в 1870 г. издал свою ра­боту «Записки энтомолога», которая до сих пор поражает читате­ля точностью наблюдений за удивительным миром насекомых.

У истоков экологии стояли и русские ученые. Один из них - профессор Московского университета Карл Рулье. Будучи круп­ным биологом, зоологом, он сформулировал принцип, лежащий в основе всех наук о живом, - принцип исторического единства ор­ганизма и окружающей среды. Рулье подчеркивал, что ни один из организмов не может существовать независимо от окружаю­щей среды, причем среда изменяется организмами, а изменения организмов контролируются средой. Рулье так писал о всеобщей связи в природе: «Научный путь есть опытное исследование предмета или явления в его последовательном развитии не как уединенного, оторванного, но как необходимо связанного с дру­гими относительно внешними явлениями». Эта мысль, высказан­ная полтора столетия назад, созвучна рассуждениям и взглядам современных экологов, когда они говорят о целостном подходе к взаимоотношениям человека и природы, об экологическом мыш­лении.

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

В начале 20-х годов нашего века термин «экология» чаще все­го отождествляли с «научной естественной историей». Под такой естественной историей обычно понимали регистрацию наблюде­ний о встречаемости организмов и некоторые весьма условные попытки связать эти данные с факторами среды. Во множестве публиковались ценные наблюдения, характеризующие образ жизни различных организмов и отдельных видов, в которых не было даже намека на попытку связать их с проблематикой дина­мики популяций.

Вскоре пришло время более детального исследования окру­жающей среды, в которой обитают те или иные виды. Возник но­вый раздел экологии - аутоэкология, изучающая взаи­моотношения организма (особи, вида) с окружающей его средой.

Важным шагом на пути экологии к описанию целостностных природных комплексов стало введение немецким гидробиологом Карлом Мёбиусом (1825 – 1908) в 1877 г. понятия о биоценозе. Заслуга Мёбиуса в том, что он не только установил наличие органических сообществ и предложил для них название «биоценоз», но и сумел раскрыть многие закономерности их формирования и развития. Тем самым были заложены основы важного направления в экологии – биоценологии.

Термин «биоценоз получил распространение в научной литературе на немецком и русском языках, а в англоязычных странах этому понятию соответствует термин «сообщество». В русской литературе термин «биоценоз» широко использовали такие классики науки, как В. В. Докучаев, Ф. Морозов, В. Н. Сукачев. Последний наряду с термином «биоценоз», обозначающим сообщество, предложил термин «биогеоценоз», который соответствует термину «экосистема» в англоязычной литературе.

Таким образом, К. Мёбиус одним из первых применил к ис­следованию объектов живой природы особый подход, который получил в наши дни 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 экологии сис­темный подход к рассмотрению объектов живой природы явля­ется основным.

Однако, окончательно предпосылки для утверждения систем­ной концепции созрели в ходе интенсивного развития экспери­ментальной и теоретической экологии в 20-30-е годы XX в. Были сформулированы основные задачи изучения популяций и сооб­ществ, предложены математические модели роста численности популяций и их взаимодействий, проведены лабораторные опыты по проверке этих моделей. Были установлены математические законы, описывающие динамику популяций взаимодействующих групп особей. Это модельные уравнения А. Лотки, В. Вольтерра, принцип (закон) конкурентного исключения Гаузе.

Появились такие основополагающие концепции, как «пира­мида чисел» (в соответствии с этой концепцией численность осо­бей снижается в прогрессии от растений - в основе пирамиды до травоядных животных - на ее вершине), «цепь питания», «пира­мида биомасс».

В 1948 г. швейцарский химик Пауль Мюллер получил Нобе­левскую премию по физиологии и медицине за открытие инсектицидных особенностей ДДТ (дихлордифенилтрихлорэтан) - чу­десного препарата по борьбе с малярией и голодом. Во время второй мировой войны возникла большая потребность в инсек­тицидах - веществах, убивающих вредных насекомых. Быстро прогрессировало развитие таких болезней, как малярия и сыпной тиф, в связи с тем, что против этих заболеваний не существует вакцин. Исследования показали, что распространение малярии и сыпного тифа может быть приостановлено, если удастся ограни­чить распространение комаров и вшей, которые являются пере носчиками этих заболеваний. Новый инсектицид ДДТ казался идеальным для этой цели. Его токсичность для людей представ­лялась настолько низкой, что препарат предполагалось распы­лять непосредственно на тело для предупреждения возникнове­ния сыпного тифа. Он также был достаточно недорогим, что по­зволяло использовать ДДТ для распыления на целые острова в Тихом океане перед высадкой вооруженных сил США на берег, предотвращая таким образом заражение малярией.

В первые годы после войны ДДТ применяли на полях кормо­вых и продовольственных культур, так как он считался совер­шенно безвредным для теплокровных животных. На протяжении последующих двух десятилетий не имеющая себе равных цен­ность ДДТ подтверждалась снова и снова, особенно в тропиче­ских странах. Кроме предотвращения возникновения малярии, препарат помогал резко увеличить урожайность новых видов сельскохозяйственных культур.

Лишь позже были обнаружены неблагоприятные действия ДДТ. Оказалось, что корм для коров, обработанный ДДТ, опасен не столько для поедающих его животных, сколько для телят, так как, поступая через молоко, он вызывает у них серьезные заболе­вания, вплоть до смертельного исхода. Одна из особенностей это­го средства, сделавшего его вначале столь привлекательным, - ста­бильность по сравнению с естественными растительными инсек­тицидами. Не распадаясь постепенно на безвредные компоненты, ДДТ накапливается в почве, воде и организме животных. Осо­бенно много побочных продуктов ДДТ накапливается в организ­ме человека, употребляющего в пищу мясо птиц, молоко и сыр.

Совсем недавно ученые, исследуя жизнь пингвинов в Антарк­тиде, обнаружили в их печени и жировых тканях побочные про­дукты ДДТ. Казалось бы, совершенно невероятно, что в таких отдаленных от цивилизации местах можно столкнуться с послед­ствиями дел человеческих. Но факт остается фактом. Ничто жи­вое на Земле не застраховано от вредного воздействия техногенных препаратов. По цепям питания, или трофическим цепям, ДДТ из сточных вод попадает в реки, оттуда в моря и дальше в океаны, достигая самых отдаленных уголков нашей планеты. Ус­тановлено, что вне зависимости от места применения конечным пунктом накопления пестицидов и их продуктов считаются моря и океаны.

Следует добавить, что ДДТ является инсектицидом широкого спектра действия и, помимо вредителей, убивает и полезных насекомых, например пчел. В 1972 г. в США его повсеместное ис­пользование было запрещено. В начале 70-х годов, когда была выявлена и подтверждена опасность ДДТ, во многих странах частично или полностью запретили его применение, и все же его еще можно приобрести в странах «третьего» мира. Нормы допус­тимого содержания ДДТ - 7 мг/кг в овощах и 0,05 мг/кг в молоке.

Постепенно, к середине XX в. в экологии определились две важные тенденции: одна из них положительная - в самых разных направлениях экология наконец-то стала применять строго науч­ный подход. Между тем одновременно сложилась тенденция, ко­гда экология начала все более распылять свои усилия по слиш­ком многим направлениям. Прежде всего это было связано с бур­ным развитием молодых наук, отпочковавшихся от классических химических, физических, биологических и др.

На этом этапе развития экологии остро почувствовалась не­хватка базовой единицы изучения. У других оформившихся наук такая единица присутствовала. В физике это был атом, в гистологии - ткань, в физиологии - орган, в цитологии - клетка. Отсутствие четко определяемой единицы изучения несколько тормозило развитие экологии.

Такой единицей изучения стала экологическая система, или экосистема. Ее можно определить как ограниченное во времени и пространстве единство, включающее не только все обитающие в нем организмы, но и физические характеристики климата и почв, а также все взаимодействия между различными организмами и между этими организмами и физическими условиями.

Примером экосистемы может служить тропический лес в оп­ределенном месте и в конкретный момент времени, населенный тысячами видов растений, животных и микробов, живущих вме­сте, и связанными миллионами происходящих между ними взаимодействий.

Термин «экосистема» впервые был предложен английским экологом Артуром Тенсли в 1935 г., но, конечно, представления о ней возникли значительно раньше.

Огромное влияние на развитие экологии оказали работы дающегося русского геохимика В. И. Вернадского. Он посвятил себя изучению процессов, протекающих в биосфере, и разработал теорию, названную им биогеохимией, которая легла в основу современного учения о биосфере. Еще в начале XIX в. в естествознании утвердился термин биосфера - сфера жизни. Она включает в себя все области нашей планеты, освоенные жизнью. Это и атмосфера, и океан, и все части земной поверхности, где утвердилась жизнь в любых ее формах.