1.2. История развития экологии

Начало развития экологии как самостоятельной науки связано с трудами Эрнста Геккеля, давшего чёткое определение её содержания. Но Геккель, формулируя понятие экологии как новой науки, строил его не на пустом месте, а на основании большого фактического материала, накопленного в биологии за время её длительного развития.

Представления о том, что живые существа взаимодействуют с окружающей средой, реагируют на её изменения, сформировались ещё в глубокой древности. Судя по дошедшим до нас орудиям охоты, наскальным рисункам о способах культивирования растений, охоте на животных, люди ещё на заре становления человечества имели представления о повадках животных, сроках сбора растений, употребляемых для их нужд, и способах ухода за ними. Так, в рукописных книгах Вавилонии есть описание способов обработки почвы, указывается время посева культурных растений, перечисляются птицы и другие животные, вредные для земледелия. В китайских рукописях IV–II вв. до н.э. содержатся сведения об условиях произрастания различных сортов культурных растений.

В трудах античных философов – Гераклита (530–470 гг. до н.э.), Гиппократа (460–370 гг. до н.э.), Аристотеля (384–322 гг. до н.э.) – были сделаны первые попытки обобщения экологических сведений. Аристотель описал более 500 видов животных, рассказал об их поведении и образе жизни: о миграциях, зимней спячке, способах самозащиты и др.

Ученик Аристотеля Теофраст (371–287 гг. до н.э.) описал влияние почвы и климата на рост и форму растений. Он впервые предложил разделить покрытосеменные растения на основные жизненные формы: деревья, кустарники, полукустарники, травы. К этому же периоду относится знаменитая книга Плиния Старшего (23–79 гг. н.э.) «Естественная история». Так начинался первый этап развития науки – накопление фактического материала и первый опыт его систематизации.

В Средние века интерес к изучению природы ослабевает, заменяясь господством богословия и схоластики. 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.

Началом новых веяний в науке в период позднего Средневековья являются труды Альберта Великого (1193–1280 гг.) Он изучал причины зимнего покоя растений, зависимость их роста и размножения от питания, почвы и солнечного тепла. Будучи последователем Аристотеля, он считал, что растения обладают «душой», допускал, что в связи с изменением почвы могут происходить взаимные превращения видов (дуба в виноград и т.п.).

Великие географические открытия в эпоху Возрождения дали мощный толчок развитию естественных наук и накоплению сведений о взаимосвязях в природе. Появилось множество фактов, свидетельствовавших об изменяемости организмов под влиянием условий среды. Экологические закономерности описываются и обобщаются в трудах крупнейших учёных того периода – А. Цезальпино (1519–1603), К. Линнея (1707–1778), Д. Рея (1623–1705), Ж. Турнефора (1656–1708) и др.

Материалы, собираемые во время путешествий в далёкие страны, послужили не только накоплению сведений об отдельных видах растений и животных, но и способствовали формированию представлений о закономерностях распространения растительного и животного мира на Земле. В XVIII веке много таких путешествий было организовано и по территории России. В трудах крупнейших русских учёных И. Гмелина (1709–1755), С. П. Крашенинникова (1711–1755), И.И. Лепехина (1740–1802), П.С. Палласа (1741–1811) указывалось на связь изменения климата, растительного и животного мира в различных регионах страны. Во второй половине XVIII века проблема взаимодействия организмов и условий среды нашла отражение в трудах французского естествоиспытателя Ж. Бюффона (1707–1788). Он опубликовал 44 тома «Естественной истории», где впервые утверждал, что влияние условий среды (пищи, климата и др.) может стать причиной изменения видов.

Первая половина XIX века характеризовалась нарастанием интереса исследователей к проблеме взаимодействия организмов со средой обитания. Немецкий учёный А. Гумбольдт (1769–1858) в 1807 г. опубликовал работу «Идеи о географии растений», в которой показал значение климатических условий для распределения растений. Его труды положили начало развитию нового направления в науке – биогеографии. Появились первые специальные работы, посвящённые влиянию климатических факторов на распространение и биологию животных: книги немецкого зоолога К. Глогера об изменениях птиц под влиянием климата, К. Бергмана о географических закономерностях в изменении размеров теплокровных животных. Французский естествоиспытатель Ж.-Б. Ламарк в «Философии зоологии» в 1809 г. провозгласил идею эволюции живого мира, его постоянного развития от простого к сложному.

Важный вклад в развитие экологических идей в этот период внёс также французский учёный О. Декандоль (1778–1841), который обосновал необходимость выделения особой науки «эпиррелогия», изучающей влияние на растения внешних условий и растений на окружающую среду. В книге «Очерки начальной географии растений» (1820) он впервые дал определение понятий «местообитание» и «местонахождение», классифицировал растения по местообитаниям: луга, леса, пастбища и т.д. Его сын А. Декандоль (1806–1893) в книге «География растений» (1855) обобщил сведения о влиянии различных факторов среды на растения и указал, что климатические факторы – прежде всего, температура – ограничивают распространение растений и обратил внимание на их более высокую пластичность по сравнению с животными.

В России идеи единства организмов с условиями их жизни развивал профессор Московского университета К.Ф. Рулье (1814–1858). Он считал, что необходимо развивать особое направление в зоологии, посвящённое всестороннему изучению жизни животных, их сложных отношений с окружающим миром, подчёркивал роль этих отношений в судьбе вида. Он положил начало изучению жизненных форм в животном мире и разработал систему экологических исследований животных – «зообиологию». Научные труды К.Ф. Рулье оказали значительное влияние на направление и характер исследований его учеников – Н.А. Северцова (1827–1885) и А.Н. Бекетова (1825–1902). Взгляды А.Н. Бекетова, изложенные в книге «Гармония в природе» (1859), предвосхитили идеи Ч. Дарвина о естественном отборе. А.Н. Бекетов видел в гармонии живых существ их приспособление к жизни в определённых условиях среды. Он указывал, что строение, внешний облик и вся сущность каждого существа определяются окружающими условиями. А.Н. Бекетов является основоположником ботанической географии в России. В книге «География растений» (1896) он сформулировал понятие о биологическом комплексе как сумме внешних условий, к которым растения приспосабливаются в процессе исторического развития.

Таким образом, учёные первой половины XIX в. анализировали закономерности взаимоотношений организмов и среды, явления приспособляемости и приспособленности. Однако разрешение этих проблем и дальнейшее развитие экологических идей произошли на базе эволюционного учения Ч. Дарвина (1809–1882). В книге «Происхождение видов путём естественного отбора» (1859) Ч. Дарвин показал, что «борьба за существование» в природе приводит к естественному отбору, т.е. является движущим фактором эволюции. Появление эволюционной теории послужило мощным стимулом к выделению экологии в самостоятельную науку, открыло новый этап в её развитии. Экология, зародившись в недрах биогеографии, к концу XIX в. превратилась в науку об адаптациях организмов. Однако накопление данных об образе жизни растений и животных, их приспособленности к климатическим факторам (температуре, влажности, световому режиму) привело к пониманию более сложной организации жизни.

В 1877 г. немецким учёным К. Мёбиусом (1825–1908) была выдвинута концепция биоценоза, согласно которой биоценоз – это закономерное сочетание организмов разных видов в определённых условиях среды. Таким образом стало складываться представление о том, что живая природа помимо видов организмов состоит из закономерно складывающихся надорганизменных систем – биоценозов, вне которых организмы не могут существовать, поскольку нуждаются в связях друг с другом. В недрах экологии возникло новое направление, задачей которого стало изучение закономерностей формирования и функционирования биоценозов.

Учение о растительных сообществах обособилось в отдельную науку, которую русские учёные С.И. Коржинский и И.К. Пачоский назвали фитосоциологией, переименованную позже в фитоценологию, а затем в геоботанику.

Большую роль в развитии экологии во второй половине XIX в. сыграли труды русского учёного В.В. Докучаева (1846–1903). Его работы легли в основу геоботанических исследований, положили начало учению о ландшафтах, дали мощный толчок исследованиям взаимоотношений растительности и почвы. Идеи В.В. Докучаева о необходимости изучения природных комплексов получили дальнейшее развитие в книге Г.Ф. Морозова «Учение о лесе» и в учении В.Е. Сукачева о биогеоценозах.

В 1895 г. датский ботаник Е. Варминг в книге «Ойкологическая география растений» изложил основы экологии растений, определил её задачи. Он предложил расширенную классификацию жизненных форм растений, растительность земного шара разделил на четыре экологических типа: гидрофиты, мезофиты, ксерофиты и галофиты. Его книга стала мощным толчком для развития экологии растений. Возникло новое морфо-биологическое направление, которое в дальнейшем вылилось в учение о жизненных формах.

В начале XX в. оформились экологические школы гидробиологов, фитоценологов, ботаников, зоологов, в каждой из которых развивались определённые стороны экологической науки. Были организованы экологические научные общества, издавались научные журналы.

В 20-е годы начала оформляться популяционная экология. Большую роль в развитии этого направления сыграли работы английского учёного И. Элтона (1900–1991). В книге «Экология животных» (1927) Элтон рассматривает популяцию как единицу, которую следует изучать самостоятельно, так как на этом уровне выделяются свои особенности экологических адаптаций. На развитие популяционной экологии в нашей стране большое влияние оказали работы С.А. Северцова, Н.П. Наумова, М.С. Гилярова, Г.А. Викторова, Т.А. Работнова, А.А. Уранова, С.С. Шварца, Е.Н. Синской.

Параллельно развивались и другие направления экологии, тесно связывавшие эту науку с традиционными областями биологии. Возникла палеоэкология, задачи которой – восстановление картины образа жизни вымерших организмов и оценка экологических факторов эволюции.

В 1926 г. появилась книга В.И. Вернадского (1863–1945) «Биосфера», в которой впервые была показана планетарная роль живых организмов.

С начала 40-х годов XX века в экологии сложился новый подход к исследованию природы. В 1935 г. английский учёный А. Тенсли ввёл понятие экосистемы, а В.Н. Сукачёв в 1942 г. обосновал представление о биогеоценозе. В этих понятиях нашла отражение идея о единстве совокупности организмов с абиотической средой, о закономерностях, которые лежат в основе связи всего сообщества и окружающей неорганической среды – о круговороте веществ и превращении энергии. Начались работы по определению продуктивности экосистем.

В разработке теоретических основ биологической продуктивности экосистем начиная с 50-х годов принимают участие многие экологи, из которых наиболее велики заслуги Г. Одума, Ю. Одума, Р. Уиттекера, Г. Винберга и др.

Развитие экосистемного подхода привело к возрождению учения о биосфере В.И. Вернадского на новой экологической основе. Биосфера предстала как глобальная экосистема, стабильность и функционирование которой основаны на экологических законах обеспечения баланса вещества и энергии. Исследования экосистем способствовали повороту внимания экологов на проблему взаимодействия с природой человеческого общества. Стало ясным, что поскольку биосфера функционирует по принципам гигантской сложной экосистемы, человечество также находится в полной зависимости от действия экологических закономерностей. Поворот в 50-60-х годах к экосистемным представлениям в экологии совпал с новым витком научно-технического прогресса. Усилились негативные последствия антропогенного влияния на природу: участились крупномасштабные катастрофы, связанные с деградацией земель, сведением лесов, загрязнением сред жизни и другими нарушениями в биосфере. Стремительный рост населения земного шара поставил проблему потенциала пищевых ресурсов. В связи с этим в 60-е годы впервые биологи разных стран объединили усилия для оценки продукционной мощности биосферы, что позволило подсчитать максимальную биологическую продуктивность всей биосферы.

Для оценки масштабов влияния человеческой деятельности на биосферу в 70-х годах была принята новая международная программа «Человек и биосфера». Её результатом явились перечень и характеристика наиболее важных глобальных экологических проблем, представлявших угрозу для выживания человечества на Земле.

Международное сотрудничество в области охраны окружающей среды продолжается. Постоянно заключаются соглашения между государствами, принимаются конвенции, направленные на ограничение негативного влияния деятельности человека на окружающую среду. Проблема охраны природы, гармонизации отношений между обществом и природой на основе экологических законов становится одной из важнейших для человечества. Экология является основной теоретической базой для решения этой проблемы.

Таким образом, зародившись как естественная история» видов, основным объектом внимания которой были отношения «организм – среда», экология прошла ряд этапов развития, сформировав представления о сложной системе взаимосвязей органического мира и постепенно охватив все основные уровни организации жизни.