Краткая история экологии, ее развитие и значение

Давайте кратко проследим увлекательную историю науки, которая всегда стремилась найти свой собсьвенный путь, особенно в последнюю четверть ХХ века, и теперь начала видеть свое призвание в том, чтобы объединить в единое целое изучение эволюции человека и природы.

История экологии, так же как и развитие взглядов человека на природу, связанных с рациональным отношением к окружающей среде, уходят своими корнями вглубь тысячелетий. Человек был не просто праздным наблюдателем, а активным участником природных процессов и преобразователем природы. Целенаправленное преобразование природной среды уходит в глубокую древность. Достаточно вспомнить подсечное земледелие (вырубка лесов и использование освободившейся почвы для выращивания культурных растений), создание систем ирригации (искусственное орошение посевных площадей).Уже наскальные изображения первобытных эпох, в которых современный человек узнает силуэты знакомых животных, являются свидетельством того, что проблемы первобытных людей в своей сущности были экологическими.

Следует подчеркнуть, что экологические представления возникли непосредственно в связи с практическими запросами человечества. Множество интересных сведений об экологическом мышлении того времени оставили нам древние египетские, индийские, тибетские и античные источники. Читая древнеиндийские памятники литературы "Рамаяна" и "Махабхарата", можно найти сведения об изменении численности животных и даже об охотничьих запретах (на убой самок).

Становлению человека как разумного существа прямо или косвенно помогало природное окружение. Овладение основами земледелия и скотоводства помогло ему спастись как виду на планете Земля. Но это пришло не сразу. Началу активного преобразования природы человеком предшествовали различные экологические кризисы. Так, в палеолите, человек уничтожил значительную часть крупных животных, которые составляли основу его жизни.

Из-за нехватки пищи большая часть тогдашнего населения планеты вымерло от голода. В те времена человек еще не был ни скотоводом, ни земледельцем, а простым пассивным потребителем животной и растительной пищи. Эта одна из первых экологических катастроф и подтолкнула нашего первобытного предка к поиску возможных способов пополнения своего скудного рациона.

Процесс взаимодействия человека с природой шел по двум направлениям. С одной стороны человек приспосабливался к новым природным условиям, менял свой способ хозяйства и, следовательно, вырабатывал новый стереотип поведения, а с другой - приспосабливал природу под себя, создавая вторичные, антропогенные сообщества согласно отработанному стереотипу поведения. Причем в естественных условиях оба процесса переплетались.

Предыстория экологии охватывает античный период и эпоху Возрождения. Взгляды на природу древнегреческих ученых в значительной мере повлияли на становление экологического мышления биологов современной эпохи.

Древнегреческие мыслители передали эстафету пришедшим им на смену римским ученым. В их работах уже содержатся элементы экологических принципов. Зачатки этих принципов можно обнаружить у всех древних цивилизаций.

Ученые Древней Греции и Рима перекинули мостик к мыслителям эпохи Возрождения, которая положила начало новому этапу в развитии мировой цивилизации. Человек начал открывать новые природные территории. Появление в рационе современных людей таких привычных всем растений как картофель, томаты, табак, кофе, кукуруза, рис и многих других стало возможным только благодаря экспедициям знаменитых путешественников того времени – Христофора Колумба, Васко да Гама, Америго Веспуччи и др.

Удивительные открытия, которые принесли с собой путешествия в отдаленные страны и великие географические открытия эпохи Возрождения, послужили толчком для развития природопользования. Ученые и путешественники не только описывали внешнее и внутреннее строение растений, но и сообщали сведения о зависимости растений от условий произрастания или возделывания. Описание животных сопровождалось сведениями о их поведении, повадках, местах обитания.

Постепенно человечество начало открывать для себя все новые перспективы в освоении природы. Нужно было разобраться во всем многообразии флоры и фауны, оценить возможное хозяйственное значение открытых учеными экзотических видов. Английский биолог Джон Рей в 1670 г. предложил первую естественную систему растений, ввел представление об однодольных и двудольных растениях и впервые использовал категории вида и рода в смысле, близком к современному.

Голландец Антони ван Левенгук, известный всему человечеству как изобретатель микроскопа, в то же время был пионером в изучении "пищевых цепей" и регулирования численности популяций.

В 1749 году шведский естествоиспытатель Карл Линней опубликовал диссертацию "Экономия природы". В ней он изложил свои взгляды на взаимоотношения живых организмов и влияния на их жизнь условий внешней среды. Заслуга Линнея прежде всего в том, что он впервые последовательно применил бинарную (двойную) номенклатуру, т.е. обозначил для каждого вида растений, животных и микроорганизмов двойное латинское название: первое означало название рода, второе - видовую принадлежность. Одновременно Линней построил наиболее удачную искусственную классификацию растений и животных. За 120 лет до появлении теории Дарвина великий швед поставил человека первым в классе млекопитающих, вместе с обезьянами и полуобезьянами. В системе Линнея человек получил свое научное имя Homo sapiens - человек разумный.

Большое влияние на формирование экологических взглядов имел капитальный труд Жана Батиста Ламарка "Философия зоологии" (1809 г.), в котором он затронул проблему воздействия внешних условий на "действия и привычки" животных.

Развитию экологических взглядов биологов XIX века способствовали труды немецкого путешественника и географа Александра Гумбольдта, заложившего основы ботанической географии, в том числе ее экологического направления. Гумбольдт обосновал идею горизонтальной зональности и вертикальной поясности растительности, установил физиономические типы растений.

И все же на заре развития экология представляла собой описательное изучение природы, своего рода естественную историю. Ботаники и зоологи открывали новые виды и описывали их, путешественники проникали в недоступные ранее места, предоставляя потомкам свидетельства увиденного.

Временем возникновения экологии как науки можно считать середину XIX века, однако, как признанная самостоятельная научная дисциплина экология оформилась около 1900 года.

В 1866 году молодой немецкий биолог Эрнст Геккель в своем капитальном труде "Всеобщая морфология организмов", классифицируя разделы биологии, впервые употребил термин "экология". "Всеобщая морфология" вышла в свет в октябре 1866 года, а предисловие к ней подписано 14 сентября 1866 года. Считается, что эту дату и следует принять за официальный "день крещения" экологии.

К концу XIX века термином "экология" начали пользоваться многие биологи, причем не только в Германии, но и в других странах. В 1868 году в России под редакцией известного русского физиолога И.И.Мечникова вышел в конспективном изложении труд Геккеля "Общая морфология", где, видимо, впервые было упомянуто слово "экология" на русском языке.

Если Геккеля можно считать в какой-то мере праотцом новой науки, интуитивно предвосхитившим всю значимость и глобальность экологии, то Чарлз Дарвин заложил ее биологический фундамент - то основание, на котором в дальнейшем росло экологическое знание. Вначале оно имело практической целью регулирование численности экономически важных видов животных и направленное изменение естественных сообществ (биоценозов) в выгодном для человека направлении. Вывод Дарвина о существующей в природе постоянной борьбе за существоваие принадлежит к числу центральных проблем экологии.

В начале 20-х годов нашего века термин "экология" чаще всего отождествляли с "научной естественной историей". Под такой естественной историей обычно понимали регистрацию наблюдений о встречаемости организмов и некоторые весьма условные попытки связать эти данные с факторами среды. Во множестве публиковались ценные наблюдения, характеризующие образ жизни различных организмов и отдельных видов, в которых не было даже намека на попытку связать их с проблематикой динамики популяций.

Вскоре пришло время более детального исследования окружающей среды, в которой обитают те или иные виды. Возник новый раздел экологии - аутоэкология (экология отдельных видов, организмов; - от греч. "аутос" - сам), изучающая взаимоотношения организма (особи, вида) с окружающей его средой. Аутоэкология имела и по сей день имеет большое прикладное значение, особенно в области биологических методов борьбы с вредителями растений, исследований переносчиков болезней и профилактики переносимых паразитами инфекций.

Однако каждый отдельный вид даже при изучении его с другими видами, оказывающими на него непосредственное влияние, является всего-навсего мельчайшей частичкой среди тысяч таких же видов растений, животных и микроорганизмов, которые обитают в той же зоне - в лесу, на лугу, в водоеме или на побережье. Осознание этого факта привело к появлению в середине 20-х годов синэкологии (от греч. приставки "син-", означающей "вместе"), или биоценологии, исследующей взаимоотношение популяций, сообществ и экосистем со средой.

Важным шагом на пути экологии к описанию целостных природных комплексов стало введение немецким гидробиологом Карлом Мёбиусом в 1877 г. понятия о биоценозе. Биоценозом Мёбиус назвал объединения живых организмов, которые соответствуют по составу, числу видов и особей некоторым средним условиям среды и в которых организмы связаны взаимной зависимостью и сохраняются благодаря постоянному размножению в определенных местах.

Заслуга Мебиуса в том, что он не только установил наличие природных 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.

В 20-30-е годы XX 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.

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

Примером экосистемы может служит тропический лес в определенном месте и в конкретный момент времени, населенный тысячами видов растений, животных и микробов, живущих вместе, и связанными миллионами происходящих между ними взаимодействий.

Термин "экосистема" впервые был предложен английским экологом Артуром Тенсли в 1935 г., но, конечно, представления о ней возникло значительно раньше.

В конце XIX 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 рассматривалась. Однако изучения одних локальных проблем оказалось недостаточно. В современных условиях необходимо изучать биосферу как единое целое в ее взаимодействии с человечеством.

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 биогеохимией, которая легла в основу современного учения о биосфере. Впервые вся живая оболочка планеты предстала как единое целое - могучее, сложное и в то же время хрупкое образование. Из учения В.И.Вернадского вытекала необходимость комплексного изучения живых, косных и биологических компонентов биосферы в их динамическом единстве.

К концу двадцатого столетия происходит своего рода "экологизация" современной науки. Это связано с осознанием огромной роли экологических знаний, с пониманием того, что деятельность человека зачастую не просто наносит вред окружающей среде, но и, воздействуя на нее негативно, изменяя условия жизни людей, угрожает самому существованию человечества.

Поэтому необходимо понять, каким образом происходит воздействие человека на окружающую среду, и найти те пределы изменения условий, которые позволяют не допустить экологического кризиса. Таким образом, экология становится теоретической основой для рационального использования природных ресурсов.

В изучении многообразных процессов, которые происходят в живой природе, большую помощь оказывают экспериментальные методы. В лабораторных опытах исследуется влияние разных условий на организмы, выясняется их реакция на заданные воздействия. Изучая отношения организмов со средой обитания в искусственных условиях, можно глубже разобраться в происходящих явлениях природы.

Однако экология отнюдь не является лабораторной наукой. Совершенно очевидно, что взаимосвязи живых организмов с окружающей их средой могут быть изучены наиболее полно лишь в природе. Но это дело нелегкое, особенно если учесть, до какой степени сложна даже самая простая среда. Поэтому в экологии натурные наблюдения и эксперименты занимают самое важное место.

В то же время невозможность экспериментальной проверки нередко заставляет экологов переводить наблюдаемые факты на язык математики. Математический анализ (моделирование) позволяет выделять отдельные из всей совокупности отношений организма и среды, чтобы глубже понять природу этих явлений. Конечно, при этом не надо забывать, что математические модели представляют собой лишь приблизительное отображение природных явлений.

В настоящее время в экологии выделяют ряд научных отраслей и дисциплин: популяционная экология, географическая экология, химическая экология, промышленная экология, экология растений, животных, человека (см. Приложение).

Несмотря на все многообразие, в основе всех направлений современной экологии лежат фундаментальные биологические идеи об отношении живых организмов с окружающей их средой.

Таким образом, всю историю развития экологии можно условно разделить на пять этапов.

I этап - накопление экологических сведений о взаимодействии растений и животных со средой в рамках ботаники и зоологии. Этот этап продолжался с глубокой древности до конца XVIII века.

Данный этап развития экологии является самым длительным, и поэтому его подразделяют на 3 периода.

1. Период древнегреческих философов. В этом периоде накопленные экологические сведения нашли свое отражение в трудах древнегреческих философов.

2. Период древнегреческого застоя. В этом периоде накопление экологических сведений не происходило, поскольку в науке доминирующей была теологическая теория происхождения жизни и виды считались неизменными, влияние среды вообще отрицалось.

3. Период эпохи Возрождения. В эту эпоху великие географические открытия послужили толчком дальнейшего развития различных наук, в том числе и экологии.

II этап - формирование экологических направлений в рамках ботанической и зоологической географии. Он продолжался с конца XVIII века до середины ХIХ века. На этом этапе быстро развивалась наука биогеография, которая состояла из двух разделов: ботаническая география и зоологическая география, в рамках которых экологические сведения анализировались и на основании этого формировались экологические направления.

III этап - формирование экологии растений и экологии животных как наук об адаптационных организмов к среде обитания. Данный этап продолжался с середины ХIХ века до начала ХХ века. Он начинается с момента выхода в свет книги И. Дарвина «Происхождение видов путем естественного отбора, или сохранения благоприятствуемых пород в борьбе за жизнь» в 1859 году. В это время вышла работа Э. Геккеля «Всеобщая морфология организмов».

IV этап - становление экологии как общебиологической науки, являющейся теоретической базой охраны природы. Продолжался он с начала ХХ века по 60-ые годы. Этап знаменателен тем, что темпы развития экологии существенно ускорились и она сформировалась как общебиологическая наука. Этому способствовало появление и развитие новых научных направлений. В 1923-27 г.г. В.И. Вернадский создал учение о биосфере как глобальной биологической системе планеты Земля.

V этап - развитие глобальной экологии с выделением в ее рамках антропоэкологии (экологии человека). Начался данный этап с 60-х годов ХХ века и продолжается в настоящее время. Экология начала развиваться такими мощными темпами, что стала проникать во все сферы человеческого знания и человеческой деятельности. Возникли пограничные науки: математическая экология, экологическая биохимия. Появились – промышленная экология, сельскохозяйственная экология, медицинская экология, экономическая экология, социальная и др.

Современный этап развития экологической науки характеризуется признанием того, что проблемы окружающей среды затрагивают все страны мира. Примером может служить печально известный факт аварии на Чернобыльской атомной электростанции. Хотя Беларусь и Украина пострадали больше всех, но в определенной мере катастрофа затронула интересы ряда северных стран и наших западных соседей. Определились приоритетные проблемы глобального характера, такие, как изменения в озоновом слое атмосферы, повышенное накопление углекислого газа, загрязнение океана, которые не имеют политических границ, и решение которых возможно только при объединении усилий ученых многих стран.

Итак, мы проследили исторические этапы развития экологии: описательную естественную историю, изучение отдельных видов, сообществ и экосистем, биосферы, и, наконец, человека в биосфере. Последний этап наиболее органичен и естественен для человека, поскольку он замыкает эволюционный цикл и восстанавливает природную роль и значение человека, а именно его органическую неразрывную связь с биосферой.