1.1. Предмет и содержание экологии

Термин «экология» (от греч. oikos – дом, местообитание и logos – знание, учение) ввел в науку выдающийся немецкий биолог Эрнст Геккель в 1869 г. В своем труде «Всеобщая морфология организмов» Э.Геккель писал: «биология смешивается с экологией, с наукой об экономии, об образе жизни, о внешних жизненных отношениях организмов друг с другом….».

В буквальном смысле экология – это наука об организмах «у себя дома». При этом «дом», в широком смысле относится к нашему общему «дому» - окружающей среде.

В первой половине XIX века в известном американском словаре английского языка Ноа Вебстера приводится следующее определение экологии: «Предмет экологии – это совокупность или структура связей между организмами и их средой».

При всем многообразии существующих определений экологии как науки, все они базируются на трех основных понятиях:

• живые системы (организмы, популяции, биоценозы);

• взаимодействия (взаимоотношения);

• окружающая среда (среда обитания).

Чаще экологию определяют как науку об отношениях организмов или групп организмов к окружающей их среде или как науку о взаимоотношениях между живыми организмами и средой их обитания.

Подобно всем другим областям знаний экология развивалась непрерывно, но неравномерно.

Первые сведения о растениях и животных, и их взаимодействие с окружающей средой, носящие явно экологический характер сформировались еще в глубокой древности и были обнаружены в трудах древнегреческих философов. Элементы экологических знаний содержались в трудах Гиппократа и Аристотеля. Так, Аристотель (384-322 гг. до н.э.) в книге «История животных» привел классификацию животных с экологической окраской.

В XVII-XVIII веках происходило накопление сведений о растениях и животных, формировались представления о закономерностях в их распределении. Накоплению экологических сведений во многом способствовали многочисленные географические экспедиции и путешествия известных ученых и путешественников. Становление экологии как науки связано с именами ряда крупных ученых, которые заложили основы для ее развития.

К.Линней (1707-1778) – великий натуралист является одним из главных основоположников экологии. Взаимосвязь между животными и растительными организмами рассматривалась им с точки зрения пользы для всего сообщества в целом. В монографии «Устройство природы» первый президент Шведской академии наук сделал важный шаг в развитии концепции целостности биологических систем: наряду с взаимозависимостью растительных и животных организмов в сообществе он постулировал обязательную субординацию функций и иерархию структур. Всемирную славу Линнею принесла созданная им система растительного и животного мира, включающая бинарную номенклатуру и описание большого числа видов и растений.

А.Л.Лавуазье (1743-1794) – выдающийся французский химик. В 1792 г. обосновал суть биологического круговорота главного элемента органического вещества- углерода.

Ж.Б.Ламарк (1744-1829) – выдающийся французский биолог, автор труда «Философия зоологии» - учения об адаптации (приспособлениях) организмов к условиям среды и концепции биосферы как «глобального результата» переработки органического вещества.

Ж.Ламарк указывал, что растения в качестве исходного материала используют находящиеся в «свободном состоянии» основные элементы (неорганические вещества), а животные разрушают образованные соединения.

Ж. Бюффон (1749-1788) – известный французский естествоиспытатель, автор многотомного труда «Естественная история», в котором описал влияние различных условий среды (пищи, почв, климата) на изменчивость («вырождения») видов, высказал идею о единстве растительного и животного мира.

Т.Мальтус (1766-1834) – английский экономист. В своей работе «Опыт о законе народонаселения» предложил уравнение геометрического (экспоненциального) роста и предложил первую математическую модель роста популяции.

А.Гумбольт (1769-1859) – немецкий географ и путешественник, предпринявший первые попытки выявить общие закономерности влияния климата на растительность земного шара, что положило начало развитию нового направления в науке – биогеографии.

К.Ф.Рулье (1814—1858) – профессор Московского университета конкретизировал идеи о взаимозависимости и причинно-следственных связях между организмами и средой обитания. Экологические исследования К.Рулье привели его к формулировке «Закона двойственности жизненных элементов»: «для совершения полного круга развития нужно обоюдное участие двоякого рода элементов, принадлежащих живому, и элементов, для него внешних. Закон двойственности жизненных элементов, или закон общения животного с миром. Этот закон имеет самое общее, мировое значение». Идею эволюции органического мира Рулье выдвинул несколькими годами раньше выхода в свет знаменитого труда Ч. Дарвина о происхождении видов.

Ч.Дарвин (1809-1882) – английский натуралист и путешественник. В 1859 г. Дарвин в труде «Происхождение видов путем естественного отбора, или Сохранение благоприятствуемых пород в борьбе за жизнь» представил большой материал по экологическим закономерностям жизни растительных и животных сообществ. Сформулированная Дарвином теория эволюции путем естественного отбора заставила рассматривать организм в неразрывной связи с окружающей его средой. Работа Дарвина стала основополагающей для Э.Геккеля при формировании термина «экология».

А.Н.Бекетов (1825-1902) – первый президент Петербургского общества естествоиспытателей и ректор Петербургского университета (1876-1883). Бекетов одновременно с выходом в свет труда Ч.Дарвина и независимо от него с естественно-научных позиций объяснил целесообразное устройство органических форм.

Выдвинул представление о «биологических комплексах», как группах растений, распространяющихся под воздействием суммы внешних условий, к которым тот или иной вид растения приспособился в процессе своего исторического развития. Разрабатывал многие вопросы экологической географии растений.

Автор первого в России полного систематического учебника ботаники и учебника по географии растений. Создатель школы русских географо-ботаников.

В.В.Докучаев (1846-1903) – великий русский почвовед. В.Докучаев рассматривал природный феномен почв как результат взаимодействия комплекса факторов почвообразования, главными из которых являются климат, растительность и материнская порода.

По существу, Докучаев подошел к трактовке почвы как основного элемента экосистемы. С его именем связано рождение генетической классификации почв, отражающей явления широтной зональности и вертикальной поясности, вызванные изменениями климата. Начал развивать применительно к наземным экологическим системам «учение о тех многосложных и многообразных соотношениях и взаимодействиях, - а равно о законах, управляющих вековыми изменениями их, - которые существуют между живой и мертвой природой». Однако завершить свой капитальный труд ученый не успел. Идеи В.В.Докучаева оказали большое влияние на дальнейшее развитие представлений о целостности природных комплексов, объединяющих сообщества живых организмов и абиотические условия их обитания. Ученик Докучаева В.И. Вернадский назвал своего учителя «русским самородком».

В XIX в. интерес к огромному разнообразию животных и растений и влиянию на них различных условий среды (температуры, влажности, света, типа почвы, климата) был велик. Это была эпоха широкого накопления знаний. К концу XIX в. накопленные знания и представления о взаимоотношениях организмов с условиями среды послужили толчком для формирования экологии как самостоятельной науки.

Однако особую популярность экология приобретает лишь во второй половине XX века. Основная причина возрастания интереса к экологии связана с ее тесной связью с важнейшими проблемами современного мира: угрозой истощения природных ресурсов и загрязнением окружающей природной среды. Развитию экологии способствовали и постепенно расширяющиеся представления о ней.

Первоначально экологию рассматривали как биологическую науку, но со временем она превращается в комплексную дисциплину, связывающую биологические и физические явления.

Лучше всего определить содержание современной экологии исходя из концепции уровней организации:

В экологии, исходя из концепции уровней организации жизни, выделены системы:

• на уровне организмов (особей) – системы организмов;

• популяций – популяционные системы;

• сообществ - экосистемы.

При этом под системой понимается упорядоченно взаимодействующие и взаимозависимые компоненты, образующие единое целое.

Термин популяция обозначает группу особей любого вида организмов. Сообщество (биотическое сообщество) включает все популяции, занимающие определенную площадь или объем. Сообщество и неживая среда функционируют совместно как экологическая система или экосистема.