Глава 3. Современная экология

Современная экология базируется на основной концепции содержания этой науки - системной концепции, которая зародилась в конце ХIX столетия и сформировалась лишь к середине ХХ столетия.

Четвертый период истории экологии связан с особым интересом мировой ученой общественности к работам русского геохимика В.И. Вернадского (1863—1945). Учение В.И. Вернадского о биосфере сыграло важную роль в подготовке целостного восприятия природных процессов как системы. Изучение общепланетарных процессов развернулось после выхода в свет в 1926 г. книги В.И. Вернадского «Биосфера», где рассмотрены свойства «живого вещества» и его функции в формировании, как современного лика Земли, так и всех сред жизни на планете (водной, почвенной и воздушной). Предшественником и единомышленником В.И. Вернадского был В.В. Докучаев (1846—1903), создавший учение о почве как о естественноисторическом теле. В.И.Вернадский вновь привлек внимание научного мира к проблеме взаимодействия живых организмов с неживой природой. Биосфера предстала как глобальная система, функционирование которой основано на динамическом единстве и взаимодействии «косных», «живых», и «биокосных» компонентов. В созданном им учении о биосфере рассматривались не только основные свойства «живого вещества» и воздействие на него «косной» природы, но и огромное обратное влияние жизни на неживую природу и формирование «биокосных природных тел» (таких, например, как почва или озеро).

В.И. Вернадский обосновал роль живого вещества как наиболее мощного геохимического и энергетического факторов — ведущей силы планетарного развития. В его работах ясно прослеживается значение для космоса жизни на планете Земля, а также значение космических связей для биосферы. Впоследствии эта космическая линия в экологии была развита в трудах А.Л. Чижевского, основателя современной науки гелиобиологии. В.И.Вернадский раскрывает ведущую роль живых организмов в аккумуляции солнечной энергии и преобразовании веществ, слагающих оболочки Земли: «По существу биосфера может быть рассматриваема, как область земной коры, занятая трансформаторами, переводящими космические излучения в действенную земную энергию», - писал он [1]. «Живое вещество» производит огромную «геохимическую» работу, формируя состав и структуру поверхности Земли. Глины, известняки, доломиты, железняки, бокситы - это все породы органического происхождения.

В.И. Вернадский проследил эволюцию биосферы и пришел к выводу, что деятельность современного человека, преобразующего поверхность Земли, по своим масштабам стала соизмерима с геологическими процессами на планете. В результате стало ясно, что использование природных ресурсов планеты происходит без учета закономерностей и механизмов функционирования биосферы. Тем не менее завершающим этапом эволюции биосферы он считал появление ноосферы — сферы разума. В.И. Вернадский отмечал, что жизнь в геологически обозримый период всегда существовала в форме биоценозов — сложно организованных комплексов разных организмов. При этом живые организмы всегда были тесно связаны со средой обитания, образуя целостные динамические системы. В ходе развития жизни неоднократно происходила смена одних групп организмов другими, но всегда поддерживалось более или менее постоянное соотношение форм, выполняющих те или иные геохимические функции.

В 1927 г. Ч. Элтон выпустил первый учебник-монографию по экологии. В нем было описано своеобразие биоценотических процессов, дано понятие экологической ниши, обосновано «правило экологических пирамид», сформулированы принципы популяционной экологии. Вскоре были предложены математические модели роста численности популяций и их взаимодействия ( В. Вольтерра,А. Лотка ), проведены лабораторные опыты по проверке этих моделей (Г.Ф. Гаузе ). Таким образом, в 20—30-е годы сформировалось направление экологии популяций, в 30-е годы — понятие экосистемы. С особой убедительностью эти выводы были сформулированы английским геоботаником А. Тэнсли, которому принадлежит честь введения в 1935г. термина для обозначения экологической системы - экосистема. Под экосистемой понимали совокупность организмов и неживых компонентов среды их обитания, при взаимодействии которых происходит более или менее полный биотический круговорот (с участием продуцентов, консументов и редуцентов). В то же время продолжались широкие количественные исследования функциональных особенностей различных экосистем — их структуры, продуктивности, условий их устойчивости, трофических связей в экосистемах. А. Тэнсли последовательно развил взгляд на экосистему как на образование надорганизменного уровня, включающее не только организмы, но и всю совокупность физических условий местообитания. Он обратил внимание на невозможность отделения организмов от окружающей их среды, вместе с которой они образуют одну систему – экосистему,- целостную подсистему природы, в которой как организмы, так и неорганические факторы находятся в относительно устойчивом равновесии.

В отечественной научной литературе представления об экосистемах появились в 1942 г. в работах В.Н. Сукачева (1880—1967),который обосновал концепцию биогеоценоза (синоним термина «экосистема»), имевшую большое значение для развития теоретической базы экологии. В 50-е годы сформировалась общая экология, основное внимание в которой уделяется изучению взаимодействия организмов и структуры образуемых ими систем. В этом учении нашли отражение идеи о единстве организмов с физическим окружением, о закономерностях, которые лежат в основе таких связей, об обмене веществами и энергией между ними.

Середина ХХ века была отмечена расширением комплексных исследований экосистем ( В.И. Жадин, Г.Г. Винберг, Р. Линдеман, Г. Одум и Ю. Одум, Р. Маргалеф и многие другие). В 1956 г. под редакцией В.И. Жадина издается 4-томный труд «Жизнь пресных вод»; в 1961 г. выходит монография В.И Жадина и С.В. Герда «Реки, озера и водохранилища СССР». В этих работах описываются особенности водных экосистем. В 1964 г. коллективом авторов под руководством В.Н. Сукачева была опубликована книга «Основы лесной биоценологии». В ней сделана попытка путем синтеза информации раскрыть количественные закономерности функционирования и эволюции такой сложной динами ческой системы, как лесной биогеоценоз.

В ХХ в. в рамках экологии сформировалось самостоятельное направление физиологии, посвященное исследованию механизмов адаптации. В нашей стране представителями этого направления, достигнувшего расцвета в 60—70-х годах ХХ столетия, были Н.И. Калабухов, А.Д. Слоним, а в последние годы — акад. И.А. Шилов.

Однако эффективная реализация методологии системного подхода к изучению экосистем стала возможной лишь в начале 70-х годов ХХ столетия, когда в распоряжение экологов поступили мощные ЭВМ и были разработаны методы моделирования динамических систем, которые в совокупности с экспериментами и наблюдениями получили название системного анализа.

Успехи в изучении и моделировании экосистем, особенно реализация проектов в рамках международного сотрудничества, способствовали окончательному утверждению во второй половине ХХ столетия экосистемной концепции как основы современной экологии.

К 70-м годам ХХв. сложились направления, называемые «физиологической» и «эволюционной» экологией. В наши дни получили развитие «количественная» экология и математическое моделирование биосферных и экосистемных процессов.

Параллельно с упомянутыми развивались географическое и геологическое направления экологии, а именно ландшафтная экология и динамическая геология - система наук о взаимодействии геосфер Земли и о воздействии на них антропогенных факторов.

Пятый период истории экологии - это современная экология. В последние два десятилетия изменился взгляд на экологию как на сугубо биологическую науку. Уже с начала века в экологии, помимо антропоцентрического (гр. anthropos - человек) направления, рассматривающего человеческое сообщество как отдельное царство, возвышающееся над царствами минералов, растений и животных, появилось биоцентрическое направление. Представители последнего считают человека продуктом эволюции биосферы; люди, как и другие млекопитающие, подчиняются законам природы, и их развитие идет параллельно с развитием остальных организмов. Поэтому сейчас Homo sapiens (Человека разумного) со всей его многообразной деятельностью включают в сферу интересов науки экологии.

Рост общественного интереса к экологическим проблемам оказал глубокое влияние на академическую экологию. До 1970г. на нее смотрели, главным образом, как на один из разделов биологии. Хотя и сейчас экология уходит своими корнями в биологию, она вышла за ее рамки, переросла в новую интегрированную дисциплину, связывающую естественные, технические и общественные науки. В некоторых крупных университетах развитых стран введены междисциплинарные квалификационные степени по экологии. Все большее признание приобретают взгляды на экологию как науку не только о природных, но и созданных человеком экосистемах.

Современная экология не только изучает законы функционирования природных и антропогенных экосистем, но и ищет оптимальные формы взаимоотношения природы и человеческого сообщества.

Эта точка зрения стала доминантной в современном обществе, которое осознало опасность экологического кризиса, катастрофических преобразований планетарной системы. Предотвратить разрушение биосферы можно только на основе экологических знаний, которые помогают рационально эксплуатировать природные ресурсы, управлять естественными, аграрными, техногенными и социальными системами в соответствии с объективными законами природы. «И нет силы на Земле, - писал В.И.Вернадский (1940), - которая могла бы удержать человеческий Разум в его устремлении» [1]. Он верил, что течение событий будущего может быть определено волей и разумом человека, планета вступит в новый этап эволюции - ноосферу (гр. noos - разум, sphaira - область) - эру, управляемую человеческим разумом, гарантирующим прогрессивное развитие на основе экологически грамотного использования и приумножения природных ресурсов. «Все человечество, взятое вместе, представляет ничтожную долю массы планеты. Мощь его связана не с материей, а с его мозгом. В истории биосферы перед человечеством открывается огромное будущее, если оно не будет употреблять свой разум и труд на самоистребление»(цит. по кн.: «В.И. Вернадский». М., 1994).

Основная задача современной экологии - найти пути сохранения биосферы и управления природными, антропогенными системами и человеческим обществом в соответствии с законами природы, а не вопреки им, найти гармонию между экономическими и экологическими интересами человека.

Заключение

В заключение, можно еще раз отметить основные периоды в истории становления экологии как самостоятельной науки.

Период древней цивилизации, охватывающий конец старого и начало нового летоисчисления, характеризуется накоплением эмпирических знаний о природе.

Эпоха Возрождения - период с ХV по ХVIII век, который характеризуется прогрессирующими наблюдениями натуралистов, осмысливанием накопленных эмпирических знаний и изучением влияния природных факторов на живые организмы.

Появление науки экологии в ХIX веке - период, который был ознаменован эволюционным учением Ч. Дарвина о происхождении видов, указавшим на взаимозависимость и взаимовлияние всех форм живой и неживой природы. На фундаменте учения об эволюции живых организмов Э.Геккель возвел здание новой науки - экологии, изучающей все взаимосвязи в природе. Эта наука стала быстро развиваться усилиями многих зарубежных и русских ученых, находивших все новые и новые доказательства единства мертвой и живой природы. Введены термины биоценоз и биотоп. В рамках биологии оформляются различные экологические школы. Однако человек с его духовным миром как бы отделен от растительного, животного и минерального царств. Представления о единстве живых организмов и условий среды еще не стали господствующей системой взглядов.

Начало ХХ столетия - В.И.Вернадский впервые убедительно раскрыл огромное обратное влияние «живого вещества» на «косную» природу и формирование «биокосных природных тел». А.Тэнсли ввел термин экосистема для обозначения целостных функциональных природных систем надорганизменного уровня. Он указал на невозможность отделения организмов от окружающей среды. Расширяются комплексные исследования экосистем. Появляются новые направления - аутэкология, синэкология, популяционная экология. В экологии утверждается экосистемная концепция.

Вторая половина ХХ столетия характеризуется озабоченностью мирового сообщества угрозой экологического кризиса, обусловленного неразумной властью человека над природой. Утверждается биоцентрическое направление в экологии. Осознана роль человека как части природы и зависимость его от ресурсов планеты и природных процессов. Человек тоже становится предметом экологии. Возрастает интерес к экологии всех слоев общества. Развитие науки и техники дает в руки людей инструменты, позволяющие изучать экосистемы и биосферу в целом. Развивается системный анализ как методологическая основа экологии. Экология изучает не только совокупность взаимосвязей в природных экосистемах, она выходит за рамки биологии, превращаясь в интегрированную науку, наводящую мосты между естественными, техническими и общественными дисциплинами, исследует общие закономерности, справедливые как для природы, так и для общества.

В табл. 1 приведен календарь событий, иллюстрирующий долгий путь становления экологии как науки.

Таблица 1

Календарь становления экологии как науки (по К.М. Петрову, с дополнениями)

Литература

1. Л.И. Цветкова, М.И. Алексеев, Ф.В. Кармазинов; Е.В. Неверова - Дзиопак, Б.П. Усанов, Л.И. Жукова. Экология. Учебник для технических вузов. Санкт – Петербург, 2001.

2. В.П. Максаковский. Географическая картина мира. Ч.2. - Ярославль: Верх.-Волж. кн. изд-во, 1995.

3. Н.Ф. Реймерс. Экология (теория, законы, правила, принципы и гипотезы) - М.: Россия Молодая, 1994.

4. В.М. Хачатурян. История мировых цивилизаций с древнейших времен до начала ХХ века./Под ред. В.И. Уколовой. - М.: Дрофа, 1997.

5. Н.И. Николайкин, Н.Е. Николайкина, О.П. Мелехова. Экология. Учебник для вузов. М.: Дрофа, 2003.

6. В.И. Коробкин, Л.В. Передельский. Экология в вопросах и ответах. Уч. пособие. Ростов-на-Дону: Феникс, 2002.

7. А.А. Горелов. Экология. Уч. пособие. М.: Центр, 2002.

8. В.А.Ситаров, В.В.Пустовойтов. Социальная экология: Учеб. Пособие для студ. высш. пед. учеб. заведений. ¾ М.: Издательский центр «Академия», 2000.