Появлению науки экологии предшествовал выход в свет 24 ноября 1859 г. знаменитой книги Чарльза Дарвина «Происхождение видов путем естественного отбора, или сохранение благоприятных рас в борьбе за жизнь». С этого времени начинается новый период в истории становления экологии как самостоятельной науки.
Третий период ознаменован появлением новой эволюционной теории Ч. Дарвина; сходные положения были одновременно разработаны английским ученым А. Уоллесом.
Позднее В.И.Вернадский писал: «В ходе геологического времени живое вещество изменяется морфологически, согласно законам природы. История живого вещества в ходе времени выражается в медленном изменении форм жизни, форм живых организмов, генетически между собой непрерывно связанных от одного поколения к другому, без перерыва. Веками эта мысль поднималась в научных исканиях, в 1859 г. она, наконец, получила прочное обоснование в великих достижениях Ч. Дарвина и А. Уоллеса. Она вылилась в учение об эволюции видов - растений и животных, в том числе и человека» [1].
Ключевое положение в учении Дарвина занимает теория естественного отбора в результате борьбы за существование. Обычно производится гораздо больше живых организмов, чем может выжить, поэтому ведется борьба за существование либо между особями одного или различных видов, либо с физическими условиями жизни. Дарвин писал, что каждый организм зависит не только от условий местообитания, но и от всех других окружающих его существ. В результате естественного отбора сохраняются те организмы, в которых произошли изменения, дающие преимущества для существования в данных условиях.
Такой ход рассуждения дал основание современнику и последователю Дарвина немецкому ученому Эрнсту Геккелю заявить о целесообразности выделения новой науки о взаимоотношениях живых организмов и их сообществ друг с другом и с окружающей средой. Взгляды Ч.Дарвина на борьбу за существование не только как на борьбу организмов друг с другом, но и с окружающей неживой средой послужили тем научным фундаментом, на котором Э.Геккель в 1866 г. возвел здание новой науки.
В России страстным поборником и популяризатором эволюционной теории Ч.Дарвина и последователем Э.Геккеля был К.А. Тимирязев. В 1939 г. в работе «Чарльз Дарвин и его учение» он писал: «С установлением понятия приспособления явилась новая область науки, получившая придуманное Геккелем название экология» [1].
В своем труде «Всеобщая морфология» (1866) Э. Геккель дал такое определение этой отрасли науки: «Экология - это познание экономики природы, одновременное исследование взаимоотношений всего живого с органическими и неорганическими компонентами среды, включая непременно неантагонистические и антагонистические взаимоотношения животных и растений, контактирующих друг с другом. Одним словом, экология - наука, изучающая все сложные взаимосвязи и взаимоотношения в природе, рассматриваемые Дарвином как условия борьбы за существование» [5]. Преимущественно экология изучает живые системы с уровнем организации от организма и выше. Труд Геккеля построен на громадном фактическом материале, накопленном классической биологией, и главным образом посвящен тому направлению, которое сейчас называют аутэкологией или экологией отдельных видов. Кроме того, в трудах Геккеля прослеживается еще одно важное обстоятельство — понимание экологии как «экономики природы». С этого времени экология из раздела биологии превращается в междисциплинарную науку, охватывающую многие области знаний.
Важным шагом на пути становления экологии следует считать введение в 1877г. немецким гидробиологом К. Мебиусом понятия биоценоза. Биоценоз (гр. bios - жизнь, koinos - сообщество) - закономерное сочетание разных организмов, обитающих в определенном биотопе. Биотоп (гр. bios - жизнь, topos - место) - совокупность условий среды, в которых обитает биоценоз (Ф. Даль, 1903).
Значительный вклад внесли в развитие экологии русские ученые А.Н. Бекетов (1825 - 1902), Н.А. Северцев (1827 - 1885) и др.
В самом конце ХIХ века с призывом развернуть междисциплинарные комплексные исследования природных систем выступил выдающийся русский ученый-почвовед В.В. Докучаев (1846 - 1903). Именно закономерная связь между «силами», «телами» и «явлениями», между «мертвой» и «живой» природой, растительными, животными и минеральными царствами, с одной стороны, и человеком, его бытом и духовным миром - с другой, и составляет сущность познания «естества», - считал он. Практическое осуществление этих идей связано с именем Г.Ф. Морозова (1867 - 1920) - создателя учения о лесе. Он подчеркивал, что лес и его территория должны сливаться для нас в единое целое, в географический индивидуум. В 1925 г. эти идеи реализовались немецким гидробиологом А. Тинеманом, который рассматривал озера как целостную систему, где биоценоз и биотоп образуют органическое единство.
Во второй половине ХIХ — начале ХХ вв. большое внимание уделяли изучению влияния отдельных факторов (главным образом, климатических) на распространение и динамику организмов. К догеккелевскому периоду развития экологии относят, в частности, работы ученого-агронома Ю. Либиха, который сформулировал известное правило «лимитирующего фактора».
В начале ХIХ века оформились экологические школы ботаников, зоологов, гидробиологов, в каждой из которых развивались определенные стороны экологической науки: экология животных, экология растений, экология микроорганизмов, экология насекомых, экология озера, экология леса и т. п.
Основное внимание стало уделяться анализу плотности, рождаемости, смертности, возрастной структуре, взаимодействию групп организмов и их взаимосвязям с окружающей средой.
Этот период, по сравнению с предыдущим, был более прогрессивным. Благодаря ему в экологии зародилось научное направление - популяционная экология, приоритетной проблемой которой являются биотические взаимодействия в биоценозе. Недостаток этого направления в том, что даже при изучении сообщества суть явлений сводится к функционированию отдельных популяций, т.е. к разложению биоценоза на составляющие элементы.
Представления о целостности природных систем, объединяющих сообщества живых организмов и условия их обитания в единую функциональную структуру, сформулированные а трудах одиночек, не стали господствующими взглядами в научных кругах конца ХIX века. Системный подход к изучению биоценоза и биотопа как единого целого возник в экологии позже.