История развития экологии

1.3.Биоценоз

Важным шагом на пути экологии к  описанию целостных природных комплексов стало введение немецким гидробиологом  Карлом Мебиусом (1825 – 1908) в 1877 году понятия  о биоценозе. Заслуга Мебиуса  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 русских языках, а в англоязычных странах этому понятию соответствует  термин «сообщество».

Таким образом, К. Мебиус 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. Следует отметить, что  в современной науке системная  парадигма (господствующая теоретическая  концепция, система взглядов) доминирует, а 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 20-30е годы 20 века. 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», «цепь питания» , «пирамида биомасс».

В 1948 году швейцарский химик Пауль Мюллер получил Нобелевскую премию по физиологии и медицины за открытие инсектицидных особенностей ДДТ (дихлордифенил -хлорэтан)

1.4.Экосистема как единица изучения

Постепенно, к середине 20 века 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 других.

На этом этапе развития экологии остро почувствовалась нехватка базовой единицы изучения. У других оформившихся науках 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.

Термин «экосистема» впервые был  предложен английским экологом Артуром  Тенсли в 1935 году, но, конечно, представления о ней возникли значительно раньше. Концепция экосистемы согласуется с общей теорией систем Людвига фон Берталанфи, согласно которой целое представляет собой нечто большее, чем сумма составляющих его элементов, поскольку главная характеристика целого – взаимодействие, протекающее между его различными элементами.

В 70х годах было установлено, что  наиболее критической областью исследований являются зоны, находящиеся на стыке  различных экосистем. Экология становится все более сложной, концентрируя внимание на  изучение граничных  зон. Появилась концепция экотопов, установлено правило граничного эффекта. В науке о растительности утвердилась континуальная парадигма, согласно которой растительный покров обладает свойством непрерывности.

Огромное влияние на развитие экологии оказали работы выдающегося русского геохимика В. И. Вернадского. Он посвятил себя изучению процессов, протекающих  в биосфере, и разработал теорию, названную им биохимией, которая  легла в основу современного учения о биосфере.

1.5Биосфера

Еще в начале 19 века 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.

Учение о живой природе было создано и развито многими  выдающимися натуралистами прошлых  веков. Но тогда исследовался главным  образом растительный и животный мир, а биосфера – как качественно  новое геологическое, биологическое  и экологическое  явление на планете  – не  рассматривалось. Однако изучение одних локальных проблем оказалось  недостаточно. В современных условиях необходимо изучать биосферу как  единое целое в ее взаимодействии с человечеством.

В 1926 году В. И. Вернадский опубликовал  книгу под названием «Биосфера»,которая ознаменовала рождение новой науки о природе, о взаимосвязи с ней человека. В этой книге биосфера впервые показана как единая динамическая система, населенная и управляемая жизнью, живым веществом планеты.

В. И. Вернадский показал, что химическое состояние наружной коры нашей планеты  всецело находится под влиянием жизни и определяется живыми организмами. В его учении о биосфере не только рассматривались основные свойства живого вещества и влияние на него косной природы, но и впервые было раскрыто грандиозное обратное влияние жизни на абиотическую (неживую) среду (атмосферу, гидросферу, литосферу) и формирование в результате этого исторического процесса особых биокосных природных тел, таких как почва. Впервые вся живая оболочка планеты предстала как единое целое – могучее, сложное и в то же время хрупкое образование.

1.6.Международная биологическая программа

Взаимосвязи в живой природе, с  которыми приходится сталкиваться ученым, чрезвычайно широки и многообразны. Поэтому идеальный эколог, если только таковой существует, должен быть чуть ли не энциклопедистом, обладающим комплексом знаний, концентрированных во многих научных и общественных дисциплинах. Естественно, таких людей нет, и  поэтому для успешного решения  реальных экологических задач необходима совместная междисциплинарная работа исследовательских групп, каждая из которых представляет различные  отрасли наук.

Необходимость таких комплексных  исследований привела к разработке и осуществлению в 1964 –1974 годах  Международной биологической программы (МБП), направленной на долгосрочное глобальное изучение биологической продуктивности наземных, пресноводных и морских  растительных и животных сообществ. За время реализации программы был  собран огромный фактический материал по биологической продуктивности различных  сообществ на всех трофических уровнях. Одновременно проводились исследования генетического разнообразия растений, и их диких сородичей. Результаты исследований МБП были опубликованы в трехтомной монографии «Ресурсы биосферы»(1975 – 1976)

В процессе реализации работ по МБП  становилось ясно, что изучение взаимодействий между экосистемами столь же важно, как и изучение процессов, протекающих  внутри экосистем.

Разработка МБП пришлась на то время, когда перед человечеством впервые  остро встала проблема кризиса окружающей среды. Появилось новое осознание  ограниченности природных ресурсов и опасностей, угрожающей всей планете  в целом.

В этой  атмосфере экология как  наука была неожиданно вытолкнута на арену общественной жизни в качестве политической платформы и средства давления.

1.7.Алармизм

В это время в общественном движении Запада возникло новое направление  – алармизм     (от англ. Alarm – тревога). Возникли так называемые партии «зеленых», которые на определенном этапе получили довольно мощную поддержку населения. Достаточно вспомнить фракцию «зеленых», получившую в свое время несколько мест в немецком парламенте.

Призывы «зеленых» были подчас истеричны. Они требовали полностью пересмотреть взгляды на промышленное, а значит, прогрессивное развитие человечества. Выступления их состояли из категоричных лозунгов отказа: « Не трогать реку, прекратить стройку на ее берегах», «Не рубить лес», « Не убивать  пушных зверей», « Не строить химический завод», «Закрыть электростанцию».

Справедливости ради сказать, что  «зеленые» сделали немало для  защиты окружающей среды. Движениям  экологистов иногда удавалось прямо или косвенно убедить правительства необходимости больше учитывать экологические аспекты развития. Социальная ответственность ученого-эколога в этой связи возрастала и можно только приветствовать тенденцию рассматривать экологию как «науку для каждого и на каждый день».

Однако новые времена продиктовали и новые экологические лозунги. Теперь в экологическом лексиконе  главным стало не слово «страшно», а слово «трудно». Прагматически  настроенные серьезные люди на Западе поняли, что безудержному экологическому романтизму пришел конец, поскольку  для дальнейшего повышения уровня жизни необходимо неуклонное развитие промышленности и техники. Поэтому  «неозеленым» пришлось сменить лозунг «Назад – к природе!» на другой: « Вперед – к природе!». Вперед – через развитие науки и техники, дающие новые способы экологически чистого производства и новые способы получения экологически чистых продуктов. Началось создание замкнутых циклов производства и эффективных систем отчистки. Лозунги типа « Закрыть завод лекарственных препаратов, загрязняющий среду» стали архаичными.

1.8.Современность

Современный этап развития экологической  науки характеризуется признанием того, что проблемы окружающей среды  затрагивают все страны мира. Определились приоритетные проблемы глобального  характера, такие как изменения, в озоновом слое атмосферы, повышенное накопление углекислого газа, загрязнение  океана, которые не имеет политических границ и решение, которых возможно только при объединении усилий ученых многих стран.

В современных условиях ученые-экологи  вновь обратились к научному наследию В. И. Вернадского. Именно он указывал еще  в далекие 20е годы о мощном воздействии  человека на окружающую среду и преобразовании современной биосферы. Для уже  измененной биосферы, всецело находящейся  под контролем разума человека, он предложил термин «ноосфера» - сфера  разума. Ученый подчеркивал, что центральным  звеном в биосфере, играющим доминирующую преобразующую роль, является человек.

В этом историческом контексте в  рамках новых концептуальных задач  в ноябре 1971 года было начато проведение новой международной межправительственной программы « Человек и биосфера» - МАБ. По сути, программа МАБ стала интегрированным подходом к исследованиям, подготовке специалистов и деятельности, цель которой – улучшение взаимоотношения человека с окружающей средой. Отправным пунктом программы было исследование человека « со стороны», т.е. изучение воздействия его деятельности на различные экосистемы. Постепенно человек в исследованиях МАБ стал рассматриваться как органическая составная часть экосистемы и биосфера и оказался фактически центральным элементом исследований.

Такая постановка вопроса, при которой  человек из стороннего и чужеродного  элемента превращается в органичное составляющее биосферы, его ядро, означает переворот в его концепциях и  методах современной экологии.

2. Понятие о  популяции

Популяцией  в экологии называют группу особей одного вида, находящихся во взаимодействии между собой и совместно населяющих общую территорию.

Слово «популяция» происходит от латинского «популюс» – народ, население. Экологическую популяцию, таким образом, можно определить как население одного вида на определенной территории.

Члены одной популяции  оказывают друг на друга не меньшее  воздействие, чем физические факторы  среды или другие обитающие совместно  виды организмов. В популяциях проявляются  в той или иной степени все  формы связей, характерные для  межвидовых отношений, но наиболее ярко выражены мутуалистические (взаимно полезные) и конкурентные. Специфические внутривидовые взаимосвязи – это отношения, связанные с воспроизводством: между особями разных полов и между родительским и дочерним поколениями.

При половом размножении  обмен генами превращает популяцию  в относительно целостную генетическую систему. Если перекрестное оплодотворение отсутствует и преобладает вегетативное, партеногенетическое или другие способы размножения, генетические связи слабее и популяция представляет собой систему клонов, или чистых линий, совместно использующих среду. Такие популяции объединены в  основном экологическими связями. Во всех случаях в популяциях действуют  законы, позволяющие таким образом  использовать ограниченные ресурсы  среды, чтобы обеспечить оставление потомства. Достигается это в  основном через количественные изменения  населения. Популяции многих видов  обладают свойствами, позволяющими им регулировать свою численность.