ХРИСТИАНСКИЙ ГУМАНИТАРНО-ЭКОНОМИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
Учебная дисциплина: Прикладная экология
«История возникновения и основоположники развития экологических наук»
г. Одесса, 2007г.
Введение
Глава 3. Современная экология
Заключение
Введение
Экология - это наука, изучающая взаимоотношения организмов между собой и с окружающей средой. Часто встречается перевод термина экология как учения о доме, жилище. Это не точно. Древние греки понимали этот термин значительно шире. Экосом они называли любое место пребывания человека: и хороший пляж, где люди собирались для купания, и горное пастбище, где пастухи пасли овец.
Познание природы приобрело практическое значение еще на заре человечества. В первобытном обществе каждый должен был иметь определенные знания об окружающей среде, силах природы, растениях и животных. Уже тогда люди воздействовали на численность и разнообразие животных и растений, но отсутствие орудий и навыков охоты не позволяли им опустошать природную среду. Человек методом проб и ошибок накапливал эмпирические знания об окружающем его мире. Люди постепенно познавали повадки и пути передвижения животных, на которых охотились; полезные и вредные свойства растений, особенности их жизненных циклов и места произрастания; в поисках убежищ изучали рельеф местности и т. д.
Цивилизация возникла тогда, когда человек научился использовать огонь и орудия труда, позволившие ему изменять среду обитания. Более чем за 600 поколений до нас появилось земледелие, которое решило будущее человечества. «Этим рычагом, - писал В.И. Вернадский (1925), - человек овладел всем живым веществом на планете. Человек глубоко отличается от других организмов по своему действию на окружающую среду. Это различие, которое было велико с самого начала, стало огромным с течением времени» .
Переход к земледелию и затем к скотоводству явился кардинальным рубежом в истории человечества. Обеспечение продуктами питания способствовало росту народонаселения: к 2500 г. до н.э. население Земли достигло 100 млн. человек. По теории Н.И. Вавилова, древнейшие цивилизации зародились именно в центрах происхождения культурных растений.
С развитием цивилизации развивались экологические познания и экологические проблемы. Создавая первые города, человек еще неосознанно понимал необходимость соблюдения определенных санитарных норм. Первая из известных сегодня систем городской канализации появилась в III-I тысячелетиях до н.э. в Индии. В Риме был построен водопровод, действовала система канализации. После падения Римской империи в 400-х годах н.э. в городах государств, образовавшихся на ее развалинах, вплоть до XIII-XIV вв. царила антисанитария, т.к. необходимые знания были утрачены.
Уже к началу новой эры многие древние цивилизации погибали из-за неумелого хозяйствования. Так, например, Вавилонское царство погибло вследствие непродуманного строительства ирригационных систем и интенсивного использования воды из рек Тигр и Евфрат в целях орошения. По словам Л.Н.Гумилева (1990), очередная «победа над природой» погубила великий город: к началу новой эры от него остались одни руины.
То же самое наблюдалось в Египте, Шумере, Ассирии и других странах. Иероглифы на пирамиде Хеопса уже тогда предупреждали: «Люди погибнут от неумения пользоваться силами природы и от незнания истинного мира» .
Французский ученый Ф. Шатобриан (1768-1848) говорил, что леса предшествовали человеку, а пустыни следовали за ним.
Потребности человека, связанные с его основными занятиями - земледелием, одомашниванием животных, мореплаванием, строительством и др., предопределили необходимость экологических знаний и появление наук о природе.
Термин экология (гр. oikos - дом, жилище, родина, logos - учение, наука) впервые ввел в 1866 г. немецкий биолог, профессор Йенского университета Эрнст Геккель, (1834-1919), который выделил в самостоятельную науку и назвал этим словом раздел биологии, изучающий совокупность взаимосвязей между живыми и неживыми компонентами природной среды.
Решение экологических проблем требует огромной работы во всех областях науки и техники. И теоретическим фундаментом всей природоохранной деятельности является наука экология. Только знание объективных законов развития природных, техногенных и социальных процессов позволит поладить с природой и разрешить социальные конфликты.
Историю становления экологии как самостоятельной науки можно разделить на несколько периодов:
Накопление эмпирических познаний о природе в эпоху древних цивилизаций;
Изучение влияния природных условий на живые организмы в эпоху Возрождения;
Появление во второй половине ХIХ столетия эволюционного учения Ч. Дарвина и науки экологии;
Формирование в экологии системной концепции;
Современный период в экологии.
Глава 1. Зарождение основ экологии
Первый период характеризуется зарождением основ экологических знаний, которые появляются в сочинениях многих ученых античного мира и средних веков. В древних египетских, индийских, китайских и европейских источниках VI - II вв. до н.э. можно обнаружить сведения о жизни животных и растений. Особый интерес мыслители Древней Греции и Рима проявляли к вопросам происхождения и развития жизни на Земле, а также к выявлению связей предметов и явлений окружающего мира.
Так, древнегреческий философ, математик и астроном Анаксагор (ок. 500¾428 гг. до н.э.) выдвинул одну из первых теорий происхождения известного на тот момент мира и населяющих его живых существ.
Древнегреческий философ и врач Эмпедокл (ок. 487 ¾ ок. 424 гг. до н.э.) большее внимание уделил описанию самого процесса возникновения и последующего развития земной жизни
Одной из главных проблем, занимавших умы античных мыслителей, была проблема взаимоотношений природы и человека. Изучение различных аспектов их взаимодействия составило предмет научных интересов древнегреческих исследователей Геродота, Гиппократа, Платона, Эратосфена и др.
Древнегреческий историк Геродот (484¾425 гг. до н.э.) связывал процесс формирования у людей черт характера и установление того или иного политического строя с действием природных факторов (климата, особенностей ландшафта и др.).
Древнегреческий врач Гиппократ (460¾377 гг. до н.э.) учил, что лечить больного необходимо, принимая во внимание индивидуальные особенности организма человека и его взаимоотношения с окружающей средой. Он считал, что факторы внешней среды (климат, состояние воды и почвы, образ жизни людей, законы страны и т.д.) оказывают определяющее влияние на формирование телесных (конституция) и душевных (темперамент) свойств человека. Климат, по мнению Гиппократа, во многом определяет также и особенности национального характера.
Знаменитый философ-идеалист Платон (428¾348 гг. до н.э.) обращал внимание на изменения (преимущественно негативного характера), происходящие с течением времени в окружающей человека среде, и на влияния, оказываемые этими изменениями на образ жизни людей. Платон не связывал факты деградации жизненной среды человека с осуществляемой им хозяйственной деятельностью, считая их признаками естественного упадка, перерождения вещей и явлений материального мира. Платон писал: «Вода не исчезала, как теперь, скатываясь в море по оголенной земле, а то, что сохранилось, если сравнивать это с тем, что существовало раньше, похоже на истощенное тело больного человека; все плодородные, мягкие земли растратились и исчезли, оставив лишь остов суши».
Древнегреческий ученый-географ Эратосфен (ок. 276¾194 гг. до н.э.) предпринял попытку дать строгое описание современной ему Ойкумены ¾ части Вселенной, населенной людьми. Он составил наиболее точную для своего времени карту известного мира, на которой земля простиралась от Атлантического океана на западе до Бенгальского залива на востоке, от земли Туле (Западное побережье современной Норвегии) на севере до Тапробаны (остров Цейлон) на юге. Вся Ойкумена была подразделена им на зоны: жаркую, две умеренные и две холодные. Эратосфена считают автором подхода к изучению земли, согласно которому Земля рассматривается как «дом» человека.
Представления древних людей о мире, в котором они жили, не ограничивались только лишь рамками Ойкумены. По Анаксагору, Земля представляет собой верхнее основание свободно плавающего в пространстве цилиндра, вокруг которого обращаются Солнце и планеты. Пифагореец Филолай (ок. 500¾400 гг. до н.э.) утверждал, что в центре Вселенной находится центральный огонь, «хестна», вокруг которого Земля, имеющая сферическую форму, ежесуточно описывает окружность, из-за чего и происходит смена дня и ночи. Древнегреческий астроном Аристарх Самосский (ок. 310¾230 гг. до н.э.) предложил первую гелиоцентрическую систему мира, «поместив» Солнце в центр Вселенной. Однако подобный взгляд на мироустройство еще очень долго не получал признания.
Начатое древнегреческими учеными дело изучения среды обитания людей и взаимоотношений человека и природы получило свое продолжение в эпоху расцвета Древнего Рима.
Римский поэт и философ Лукреций Кар (ок. 99¾55 гг. до н.э.) вслед за своим духовным учителем, древнегреческим философом Эпикуром (ок. 342¾270 гг. до н.э.), утверждал, что природой управляют определенные законы, познание которых призвано избавить людей от страха перед смертью, богами и силами природы и открыть дорогу к счастью и блаженству. Он оставил после себя незавершенную поэму «О природе вещей», в которой, в частности, изложил естественную историю происхождения и развития человеческого рода. Рост могущества человека Лукреций связывал с развитием у него особых механизмов приспособления к условиям существования, делающим людей более конкурентоспособными по сравнению с другими разновидностями живых существ (ранее сходные мысли высказывал Эмпедокл). Основой мировоззрения Лукреция был своеобразный эпикурейский атомизм, согласно которому все сущее в мире составлено из одних и тех же мельчайших частиц ¾ атомов. Все складывается из них и со временем распадается на них. Атомы, необходимые живому организму для поддержания существования, черпаются им из внешней среды, в то же время ненужные либо утратившие связь с другими частицами отторгаются вовне.
Древнегреческий географ, геолог и историк Страбон (ок. 64¾24 гг. до н.э.) написал 17-томную «Географию», содержащую ценные сведения из области геологии, физической географии, этнографии, зоологии и ботаники. Как геолог Страбон предвосхитил споры «вулканистов» и «нептунистов», допуская, что поверхность Земли формировалась под влиянием обоих факторов динамической геологии ¾ воды и подземного жара. Страбон также высказал предположение, что за Атлантическим океаном, на западе существует неизвестный материк, возможно, населенный другими, не похожими на европейцев, людьми.
Римский натуралист Плиний (23¾79 гг. н.э.) составил 37-томное сочинение «Естественная история», своеобразную энциклопедию естествознания, в которой изложил сведения по астрономии, географии, этнографии, метеорологии, зоологии и ботанике. Описав большое количество растений и животных, он также указал места их произрастания и обитания. Определенный интерес представляет предпринятая Плинием попытка сравнения человека и животных. Он обратил внимание на то, что у животных в жизни доминирует инстинкт, а человек всё (в том числе умение ходить и говорить) приобретает путем выучки, через подражание, а также посредством сознательного опыта.
Для античного периода характерно описательное направление в науке, основанное на эмпирических знаниях о природе. В это же время человек был выделен из природы и поставлен в центр мироздания. Обожествление природы сменилось антропоцентризмом - человек стал мерой всех вещей.
В средние века науки о природе развивались медленно в силу религиозного догматизма и схоластики. Научные достижения античного мира отделены от новой истории тысячелетием библейских догм, сковывавших развитие естествознания.
Следует упомянуть, однако, о легендарном враче Авиценне (980 - 1037), родившемся и жившем в Средней Азии. Мировую известность имеет его книга «Канон врачебной науки», в которой есть разделы о влиянии на организм человека окружающего воздуха, места жительства и времен года.
Другим видным ученым этого времени был немецкий химик и врач Т. Парацельс (1493 - 1541), идеи которого о дозированном влиянии природных факторов были развиты в Х веке в работах Ю. Либиха и В. Шелфорда.
Большая часть знаний, накопленных, в основном, греками, была утрачена в связи с разрушением знаменитой Александрийской библиотеки Ю.Цезарем в 48 г. до н.э. Окончательно ее сожгли арабы в 642 г. н.э.
Второй период, начавшийся в эпоху Возрождения, во времена великих географических открытий, положил начало современному естествознанию.
Колонизация новых стран в ХV-ХVIвв. послужила толчком к развитию наук о природе. Этот период характеризуется описанием открытых земель, их растительного и животного мира. Много внимания уделялось влиянию погодно-климатических и других факторов на организмы. Положение вещей изменилось с наступлением эпохи Возрождения, о приближении которой возвестили труды таких выдающихся средневековых ученых, как Альберт Великий и Роджер Бэкон.
Перу немецкого философа и теолога Альберта Больштедтского (Альберта Великого) (1206¾1280) принадлежит несколько естественнонаучных трактатов. Сочинения «Об алхимии» и «О металлах и минералах» содержат высказывания о зависимости климата от географической широты места и его положения над уровнем моря, а также о связи между наклоном солнечных лучей и нагреванием почвы. Здесь же Альберт говорит о происхождении гор и долин под воздействием землетрясений и потопов; рассматривает Млечный Путь как скопление звезд; отрицает факт влияния комет на судьбы и здоровье людей; объясняет существование горячих источников действием тепла, идущего из глубин Земли и т.д. В трактате «О растениях» он разбирает вопросы органографии, морфологии и физиологии растений, приводит факты по селекции культурных растений, высказывает идею об изменяемости растений под воздействием среды.
Английский философ и естествоиспытатель Роджер Бэкон (1214¾1294) утверждал, что все органические тела представляют по своему составу различные комбинации тех же элементов и жидкостей, из которых сложены тела неорганические. Бэкон особо отмечал роль солнца в жизни организмов, а также обращал внимание на их зависимость от состояния среды и климатических условий в конкретной местности обитания. Он говорил также о том, что человек в не меньшей степени, чем все остальные организмы, подвержен влиянию климата ¾ его изменения способны приводить к изменениям в телесной организации и характерах людей.
Наступление эпохи Возрождения неразрывно связано с именем знаменитого итальянского живописца, скульптора, архитектора, ученого и инженера Леонардо да Винчи (1452¾1519). Он считал основной задачей науки установление закономерностей явлений природы, исходя из принципа их причинной, необходимой связи. Изучая морфологию растений, Леонардо интересовался влиянием, оказываемым на их строение и функционирование со стороны света, воздуха, воды и минеральных частей почвы. Изучение истории жизни на Земле привело его к заключению о связи судеб Земли и Вселенной и о ничтожности того места, которое занимает в ней наша планета. Леонардо отрицал центральное положение Земли как во Вселенной, так и в Солнечной системе.
В 1543 г. был опубликован труд Николая Коперника (1473¾1543) «Об обращениях небесных сфер», в котором излагалась гелиоцентрическая система мира, отражающая истинную картину мироздания. Итальянский философ, борец против схоластической философии и римско-католической церкви Джордано Бруно (1548¾1600) внес значительный вклад в развитие учения Коперника, а также в освобождение его от недостатков и ограниченности. Он утверждал, что во Вселенной имеется бесчисленное множество звезд, подобных Солнцу, значительная часть которых заселена живыми существами.
Расширению границ известного мира в значительной мере способствовало изобретение новых средств изучения звездного неба. Итальянский физик и астроном Галилео Галилей (1564¾1642) сконструировал телескоп, при помощи которого исследовал строение Млечного Пути, установив, что он является скоплением звезд. Галилей своим наблюдением лишил Землю последней привилегии по отношению к другим планетам Солнечной системы ¾ монополии на «владение» естественным спутником.
Наступление принципиально нового этапа в развитии науки традиционно связывают с именем философа и логика Фрэнсиса Бэкона (1561¾1626), разработавшего индуктивный и экспериментальный методы научного исследования. Главной целью науки он провозгласил увеличение власти человека над природой. Это достижимо, по мнению Бэкона, лишь при одном условии ¾ наука должна позволить человеку как можно лучше понять природу, чтобы, подчиняясь ей, человек в конце концов смог господствовать в ней и над ней. Бэкон писал: «Не должно считать малозначащим и то, что дальние плавания и странствия открыли и показали в природе много такого, что может подать новый свет философии» . Ф.Бэкон предполагал начать работу по систематизации накопленных наблюдений, но его намерения скорее дали толчок в этом направлении другим ученым.
Английскому естествоиспытателю Роберту Гуку (1635¾1703) принадлежит первая работа ¾ «Микрография» ¾ рассказывающая об использовании микроскопной техники. Один из первых микроскопистов голландец Антони ван Левенгук (1632¾1723) получил линзы, позволившие получить почти трехсоткратное увеличение наблюдаемых объектов. На их основе он создал прибор оригинальной конструкции, при помощи которого изучил не только строение насекомых, простейших организмов, грибов, бактерий и клеток крови, но и пищевые цепи, регулирование численности популяций, которые впоследствии стали важнейшими разделами экологии. Исследования Левенгука фактически положили начало научному исследованию неведомого до тех пор живого микромира, этого неотъемлемого компонента среды обитания людей.
В XVIII веке ботанические и зоологические наблюдения были обобщены в работе «Система природы» шведского естествоиспытателя Карла Линнея (1707 - 1778), который разработал основы научной систематики животных и растений. Хотя он и сформулировал гипотезу постоянства видов: «их столько, сколько было сотворено Творцом» , но, тем не менее, признавал образование разновидностей под влиянием условий жизни. Он внес значительный вклад в дело формирования истинного представления о месте человека в природе, в системе классификации растительного и животного мира, по которой человек включался в систему животного царства и относился к классу млекопитающих, отряду приматов, в результате человеческий вид получил название Homo sapiens.
Среди многих ученых выделяется французский натуралист Жорж Луи де Бюффон. Он издал огромный труд в 44 томах «Естественная история», из которой взошли ростки эволюционной теории о происхождении организмов». Бюффон пишет: «Перед нами встает вопрос об изменении видов, вопрос о преобразованиях, происходящих с незапамятных времен, и, по-видимому, имевших место в каждом семействе» . Жорж Бюффон высказывал мысли о единстве животного и растительного мира, об их жизнедеятельности, распространении и связи со средой обитания, отстаивал идею изменяемости видов под влиянием условий среды. Он обратил внимание современников на поразительное сходство в строении тела человека и обезьяны. Однако, опасаясь обвинений в ереси со стороны католической церкви, Бюффон вынужден был воздержаться от высказываний относительно их возможного «родства» и происхождения от единого предка.
В Германии поборником естественного происхождения организмов, их родства и постепенного развития был Иммануил Кант (1724 - 1804).
Существенной вехой в развитии науки об образе жизни различных живых организмов является труд английского священника, экономиста и демографа Томаса Роберта Мальтуса (1766¾1834), в котором приведены уравнения экспоненциального роста популяций как основы демографических концепций. Им был сформулирован так называемый «закон народонаселения», согласно которому народонаселение увеличивается в геометрической прогрессии, тогда как средства к существованию (прежде всего пища) могут увеличиваться лишь в арифметической прогрессии. С неизбежно возникающим при таком развитии событий перенаселением Мальтус предлагал бороться при помощи регламентации браков и ограничения рождаемости. Он также призывал всячески «способствовать действиям природы, вызывающим смертность...»: перенаселять дома, делать в городах узкие улицы, создавая тем самым благоприятные условия для распространения смертельных болезней (таких, как чума). Взгляды Мальтуса были подвергнуты суровой критике еще при жизни их автора не только за их антигуманность, но и за умозрительность.
Несколько позже П.Ф. Ферхюльст предложил уравнение «логистического» роста. Эти работы обосновали представления о динамике численности популяций. Тогда же в трудах врача В.Эдвардса, философа О. Конта и биолога И.И. Мечникова было положено начало экологии человека. Социальные аспекты экологии человека отражены в трудах О. Конта, Д. Милля и Г. Спенсера, а также американских социологов Р. Парка и Е. Берджеса.
В России путь эволюционной идее прокладывал М.В. Ломоносов (1711 - 1765). Он писал, что лик Земли многократно менялся, на месте морей появлялась суша, и наоборот; земные пласты постепенно поднимались и изгибались, образуя горные складки, из менялся климат, изменялись флора и фауна: «слоны и южных земель травы на севере важивались».
Крупным событием XVIII в. стало появление эволюционной концепции французского естествоиспытателя Жана Батиста Ламарка (1744¾1829), согласно которой главной причиной развития организмов от низших форм к высшим является присущее живой природе стремление к совершенствованию организации, а также влияние на них различных внешних условий. Изменение внешних условий меняет потребности организмов; в ответ на это возникают новые виды деятельности и новые привычки; их действие, в свою очередь, изменяет организацию, морфологию рассматриваемого существа; приобретенные таким образом новые признаки наследуются потомками. Ламарк считал, что данная схема справедлива и по отношению к человеку. Жан Батист Ламарк - один из самых крупных представителей науки того времени. В книге «Философия зоологии» он впервые широко поставил вопрос о влиянии среды на организмы, но не сумел объяснить причин их «пригнанности» к среде обитания. Ж.Б.Ламарк так сформулировал выводы своих изысканий: «Спустя множество следующих друг за другом поколений, индивиды, относившиеся по происхождению к одному виду, в конце оказываются превращенными в новый вид, отличный от первоначального».
Экологическое направление в географии растений на протяжении всей первой половины XIX в. развивал немецкий естествоиспытатель-энциклопедист, географ и путешественник Александр Фридрих Вильгельм Гумбольдт (1769¾1859). Он был одним из первых естествоиспытателей, понявших необходимость синтеза наук при изучении природы, ее живых и неживых элементов. Говоря о целостном изучении природы в обобщенном теоретическом труде «Космос», он писал: «Мое внимание будет устремлено на взаимодействие сил, влияние неодушевленной природы на растительный и животный мир, их гармонию» . Он подробно изучил особенности климата в различных районах Северного полушария и составил карту его изотерм, обнаружил связь между климатом и характером растительности, предпринял попытку выделения на этой основе ботанико-географических областей (фитоценозов).
В России заслуга в формировании основных положений экологии и экологического мировоззрения принадлежит знаменитому российскому зоологу, проф. Московского университета Карлу Францевичу Рулье (1814- 1858), который одновременно с Александром Гумбольдтом указывал на существующее в природе единство среды и организмов и их эволюционное развитие. Он утверждал, что природа вечна; все ее явления взаимосвязаны и составляют единое целое. В природе все образуется путем медленных непрестанных изменений. Еще до выхода в свет труда Э.Геккеля он сформулировал основной принцип взаимоотношений организма и среды, названный им «Законом двойственности жизненных начал». Им же обозначены проблемы изменчивости, адаптации, миграций и влияния человека на природу. К. Рулье в своих лекциях и печатных трудах обсуждал взаимодействие организмов со средой с позиций, близких дарвиновским.
Они были предвестниками эволюционной идеи и целостного восприятия природных комплексов, состоящих из живых и неживых компонентов. Большой вклад в развитие экологических представлений в этот период внесли российские естествоиспытатели А.Т. Болотов (1738 - 1833), И.И. Лепехин (1740 - 1802), П.С. Паллас (1741 - 1811).
Во второй половине ХIXв. благодаря многочисленным экспедиционным исследованиям флоры и фауны (работы А. Гумбольдта, А. Уоллеса, Ф Склеттера) в виде отдельной науки начала оформляться биогеография, позже ставшая одной из основ современной экологии. В России ее развитие связано с трудами К.М. Бэра, Н.А. Северцева и др.
Глава 2. Появление науки экологии
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» .
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» .
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» . 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.
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 . «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» . 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)
| Экологическая информация |
|||
| VI–IV вв. до н.э. | ----- | Древняя Индия | Эпическая поэма «Махабхарата» и «Рамаяна» - дано описание образа жизни и места обитания около 50 видов животных. |
| 490 - 430 до н.э. | Эмпедокл из Акраганта | Древняя Греция | Рассмотрел связь растений со средой |
| 384 - 322 до н.э | Аристотель | Древняя Греция | «История животных» - привел классификацию животных, имеющих окраску, связанную с условиями жизни |
| 372 – 287 до н.э. | Теофраст(Феофраст) | Древняя Греция | «Исследования о растениях» - описал около 500 видов растений и их сообществ |
| 79 – 23 до н.э. | Плиний старший | Древний Рим | «Естественная история» - обобщил данные по зоологии, ботанике, лесному хозяйству |
| 1749 | К. Линней | Швеция | «Экономика природы» - описал типологию местообитаний. Основы систематики. |
| 1749 | Ж. Бюффон | Франция | «Естественная история» - высказал идеи изменчивости видов под влиянием среды |
| 1798 | Т.Мальтус | Англия | «Опыты о законе народонаселения» - предложил уравнение геометрического (экспоненциального) роста популяции, представил первую математическую модель роста популяции |
| 1802 | Ж.-Б.Ламарк | Франция | «Гидрогеология» - заложил основы концепции о биосфере, предложил термин «биология» |
| 1809 | Ж.-Б.Ламарк | Франция | «Философия зоологии» - дал представление о сущности взаимодействий в системе «организм – среда» |
| 1836 | Ч. Дарвин | Англия | Кругосветное путешествие на корабле «Бигль» - описал экологические наблюдения, которые легли в основу труда «Происхождение видов...» |
| 1840 | Ю. Либих | Германия | Сформулировал закон о лимитирующих факторах |
| 1845 | А. Гумбольдт | Германия | «Космос», в 5 томах - сформировал законы географической зональности и вертикальной поясности в распределении растений и животных |
| 1859 | Ч. Дарвин | Англия | «Происхождение видов…» - привел большой материал о влиянии абиотических и биотических факторов среды на изменчивость организмов |
| 1861 | И.М.Сеченов | Россия | «…организм без внешней среды, поддерживающей его существование, невозможен; поэтому в научное определение организма должна входить и среда, влияющая на него». |
| 1866 | Э.Геккель | Германия | Предложил понятие «экология» |
| 1870 | Г. Спенсер | Англия | «Изучение социологии» - заложил основы экологии человека |
| 1875 | Э. Зюсс | Австрия | Предложил понятие «биосфера» |
| 1877 | К. Мебиус | Германия | Предложил понятие «биоценоз» |
| 1895 | Е. Варминг | Дания | «Экологическая география растений» - впервые использовал термин «экология» по отношению к растениям; предложил понятие «жизненная форма» |
| 1896 | У. Хэдсон | Англия | Предложил понятие «волны жизни» для описания динамики численности животных |
| 1898 | А. Шимпер | Германия | «География растений на физиологической основе - одна из первых работ по экофизиологии |
| 1903 | К. Раункиер | Дания | Создал учение о жизненных формах растений на основе понятия, введенного Е. Вармингом |
| 1910 | --- | --- | Решением Ш Международного ботанического конгресса закреплено разделение экологии на экологию организмов (аутэкологию) и сообществ (синэкологию) |
| 1911 | В. Шелфорд | США | Сформулировал закон толерантности |
| 1912 | Г.Ф.Морозов | Россия | «Учение о лесе» - классическая работа по изучению лесных сообществ |
| 1915 | Г.Н.Высоцкий | Россия | Предложил понятие «экотоп» |
| 1915 | И.К.Пачоский | Россия | Предложил понятие «фитоценоз» |
| 1918 | Х. Гамс | Швейцария, Австрия | Предложил понятия «биоценологии» как науки о сообществах живых организмов; «фитоценологии» - науки о растительных сообществах |
| 1921 | Х. Берроуз | США | «География как человеческая экология» - сформулировал задачу изучения взаимоотношения человека и территории, на которой он проживает |
| 1926 | В.И.Вернадский | СССР | «Биосфера» - определил глобальные функции живого вещества |
| 1927 | Э. Леруа | Франция | Предложил понятие «ноосфера», получившее дальнейшее развитие в трудах Т.де Шардена, В.И.Вернадского |
| 1933 | Д.Н.Кашкаров | СССР | «Среда и сообщества», «Основы экологии животных» - первые отечественные учебники по экологии |
| 1935 | А. Тенсли | США | Предложил понятие «экосистема» |
| 1939 | Ф.Клементс, В.Шелфорд | США | Ввели термин «биоэкология», опубликовав одноименную монографию |
| 1939 | К.Тролль | Германия | Обосновал новое научное направление – «экология ландшафта» |
| 1942 | В.Н. Сукачёв | СССР | Предложил понятие «биогеоценоз», заложил основы биогеоценологии |
| 1942 | Р. Линдеман | США | Развил представление о трофических уровнях и «пирамиде энергий», установил правило 10% |
| 1944 | В.И.Вернадский | СССР | «Несколько слов о ноосфере» |
| 1953 | Ю. Одум | США | «Основы экологии» и «Экология» - одни из лучших современных учебников по экологии. Неоднократно переизданы. Русские переводы – 1975 и 1986 гг. |
| 1963 | В.Б.Сочава | СССР | Предложил понятие «геосистема» |
| 1968 | Дж. Форрестер, Д.Медоуз | США | Выдвинули идеи глобальной экологии в работах «Римского клуба» |
| 1971 | Б. Коммонер | США | «Замыкающийся круг» - сформулировал четыре закона экологии. Русский перевод - 1974 г. |
| 1994 | Н.Ф. Реймерс | Россия | «Экология (теории, законы, принципы и гипотезы)»- систематизировал понятия современной «большой экологии» |
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.
наука, занимающаяся изучением взаимоотношений между живыми организмами и средой их обитания. В центре ее внимания - система отношений, поддерживающих все живое на земле, внутренние взаимосвязи природы.
Отличное определение
Неполное определение ↓
ЭКОЛОГИЯ
(ecology) От греческих корней, означающих "дом" и "наука". Немецкий ученый Эрнст Геккель рассматривал экологию как "науку об отношениях между организмами и окружающей средой". Это общепринятое определение в ходу и поныне. Впервые Геккель использовал слово Oekologie (экология) в книге "Общая морфология" ("Generalle Morphologie", 1866). В те времена бурный процесс индустриализации, менявшей лицо Англии и Германии, и строительство железных дорог, сопровождавшееся хозяйственным освоением прилегавших к ним территорий в Северной Америке, повлекли за собой такие экологические катастрофы, как исчезновение странствующего голубя и почти полное истребление американских бизонов. "Властительницей" дум интеллигенции стала опубликованная в 1859 г. работа Чарлза Дарвина "Происхождение видов" с ее главной идеей – эволюционное развитие всего живого, включая человека. Слово "экология" всегда понималось в трех значениях. Во-первых, как интеллектуальный вид деятельности – исследование взаимодействия между субъектами живой природы. Во-вторых, как сама система, порожденная причинными связями между видами. И наконец, в-третьих, слово "экология" используется (и не обязательно профессионалами-экологами) для анализа нравственных критериев и политических программ, обусловленных осознанием реальности экологических проблем. Моральные критерии, как правило, вступают в противоречие с практической деятельностью человека, разрушающей экологические системы, и требуют поиска путей установления (или восстановления) гармонии человека с природой. Реальность подобных целей (более того, их логичность), равно как и их соотношение с представлениями экологии как науки, являются основным предметом политической экологии. Политическая экология имеет длительную историю, впрочем, некоторым исследователям она представляется слишком короткой. Политический (в отличие от научного) смысл термина определился лишь в конце 1960-х – начале 1970-х гг., когда в западных странах забили тревогу по поводу состояния окружающей среды. В этот период философы, специализирующиеся в области нравственности, в частности норвежец Арне Наэсс, начали уделять больше внимания практической значимости выводов экологии. Наэсс различает "глубокую" и "неглубокую" экологию. Первая не является "антропоцентрической" и признает принципы "биосферного эгалитаризма", "разнообразие", "симбиоз" и децентрализацию. Вторая подразумевает сугубо антропоцентрическую заботу о чистоте среды обитания и сохранений природных ресурсов (будь то красоты природы или нефть) для будущих поколений. По мнению Наэсса, человек обязан встать на позиции "глубокой экологии" хотя бы только для того, чтобы достичь скромных целей "неглубокой экологии". Как говорит он сам, характерные черты и основные принципы "глубокой экологии" еще окончательно не прояснены, однако исследования Наэсса и других ученых затронули тему, будоражившую умы людей, и стимулировали появление "зеленой" философии, которая с тех пор развивается на различных уровнях – общественном, полемическом и научном. Это движение неоднородно но, его отмежевание как от либерального капитализма, так и от марксизма-ленинизма, часто вместе именуемых "индустриализмом" ("industrialism"), очевидно. Безусловно, "зеленая" философия имеет право претендовать на резкое отличие от любых исходных посылок западной политической мысли до 1970 г., которые, как правило, носили либеральный и утилитарный характер – иначе говоря, были экономическими. Как "экология", так и "экономика" (образованные от греческих корней) означают управление – домом или естественной средой обитания, но сейчас эти слова относятся к диаметрально противоположным взглядам на то, каким должно быть это управление. Политическая экология и "зеленая" философия – термины сравнительно новые, но они напоминают нам о давно бытующих взглядах. Для большинства примитивных культур характерно особое отношение к "зеленому" миру, нечто вроде протоэкологической философии. Люди почитали природу и стремились жить в гармонии с окружающей средой. Исключение, как отмечают многие ученые, составляла еврейская культура. В Книге Бытия 126 утверждается "господствующее" положение человека, сотворенного как нечто уникальное, отдельное от природы и наделенного безграничным правом властвовать над всеми другими тварями. Поэтому языческое почтительное отношение к природе многие "зеленые" писатели противопоставляют "иудейско-христианскому" отказу от идеала экологического равновесия в пользу антропоцентрической теологии человека и Бога, отделенных от остальной части творения и господствующих над ней, если не считать высказываний противоположного свойства св. Бенедикта и (особенно) св. Франциска. Любая разновидность политической экологии основана на доктрине, которую обобщенно можно назвать "экологическим грехопадением человека", т.е. на идее о том, что человечество способно жить, и когда-то так и жило, в гармонии с природой, но на определенном этапе эту гармонию нарушило. Одна из общепринятых версий грехопадения – замена язычества христианством сначала в Европе, а позднее и в других регионах, куда добирались европейские колонизаторы. Один из традиционно германских символов веры приписывает дисгармонию между человеком и природой иудейскому влиянию. Эту точку зрения, в частности, высказывает Людвиг Фейербах в "Сущности христианства" ("The Essence of Christianity"). В сочетании с расовой теорией такой подход способствовал возникновению антисемитизма (anti-Semitism) Рихарда Вагнера, Х.С. Чемберлена и нацистов. Нацистский Reichsnaturschutzgesetz, свод законов об охране природы (1935), был прототипом природоохранного законодательства. Рудольф Гесс, заместитель вождя партии, и Вальтер Дарре, министр сельского хозяйства, верили в "биодинамическое" (или органическое) земледелие, однако эта сторона нацистских взглядов начала терять свою привлекательность уже в 1939 г., как только теорию стали применять на практике. Некоторых английских писателей, например романиста Хенри Уильямсона, привлекали сугубо природоведческие аспекты нацистских взглядов. Но более типичным было отношение Дж. Р. Р. Толкиена, видящего в нацизме "извращенный" вариант немецких законов о природе. Еще одно важное направление мысли – это признание за англосаксами тесной связи с природой и их отношение к норманнскому феодализму как к экологическому грехопадению. Джон Массингам, К.С. Льюис и сэр Артур Брайант – писатели, которые чувствовали необычайное родство с Англией саксов: по Массингаму, близкие к природе саксы пришли на смену римлянам – протокапиталистам-эксплуататорам, а позднее их самих вытеснили норманны, но они незаметно оправились и дали средневековой Англии собственные ценности, растоптанные капиталистической бюрократией Тюдоров. Пожалуй, самую реакционную версию экологического грехопадения пропагандировал в 1970-х гг. Эдвард Голдсмит в бытность свою редактором журнала ("Эколог") ("The Ecologist"). По его версии, люди страстно желают жить в гармонии с природой, но реализовать это желание они могли только тогда, когда были охотниками-собирателями, любая же форма сельскохозяйственного и индустриального общества нарушают экологическое равновесие. Это возвращает нас к главной проблеме экологической политической теории. Научные исследования не позволяют ни построить экологически стабильную модель, ни выдвинуть стройную теорию гармонизирующей роли человека в экологической системе. Они скорее ведут к построению дарвиновской модели (Darwinism) нестабильной эволюционирующей системы, в которой человек (и не только он) коренным образом меняет условия жизни большинства других видов, понижая шансы на выживание одних и, возможно, повышая шансы большинства других. Человек не может жить в гармонии с природой, если это подразумевает его пассивную экологическую роль, он также не может не менять экологическую систему как среду обитания других видов, (такую роль играют все виды без исключения). На двух третях суши (а если исключить полярные и пустынные районы, практически на всей суше) человек коренным образом изменил экологические системы. Он не мог оставить природу нетронутой, например, в английской сельской местности. Теперь природа является во многом нашим собственным творением, и без нашего вмешательства не в состоянии существовать. Любая самостоятельная этическая доктрина не будет экологической сама по себе; этические аспекты роли человека в природе должны исходить извне. Геккель, в частности, ввел в свою систему религиозный фактор, он утверждал: "Любая наука как таковая есть явление природы и умственной деятельности. Это незыблемый принцип монизма, который, как принцип религиозный, можно было бы назвать пантеизмом. Человек не над природой, он внутри нее". Однако это религия лишь по форме, в ней нет содержания. Пантеистический Бог не оставил указаний о том, следует ли перекрывать реки плотинами или сажать леса. Один из современных теоретиков экологии, обладающий развитым воображением, обращает наше внимание на экологический парадокс. В сочинении Джеймса Лавлока "ГАЙА: Новый взгляд на жизнь на земле" ("GAIA: A New Look at Life on Earth") говорится о том, что земное существование (речь не идет о Земле и жизни человека) – это самоподдерживающаяся система систем, которой человек не способен принести ни существенного вреда, ни существенной пользы, хотя он может повлиять на собственные шансы выжить. Загрязнение окружающей среды для Лавлока – "самая естественная вещь в мире", а ядерная энергия по своей сути ничем не отличается от любых других источников энергии. По его мнению, в интересах человека руководствоваться чувствами восхищения и священного трепета перед естественным миром. Эта мысль перекликается с идеей Наэсса о том, что этические посылки просто "внушаются, инспирируются и подкрепляются" природой экологии. Индивидуальные или коллективные подходы не могут быть экологически правильными или ошибочными сами по себе. Вместе с тем существуют весьма убедительные аргументы в пользу более общей рекомендации, которая состоит в следующем: рассматривая проблемы окружающей среды, следует задумываться не только над детально изученными экологическими последствиями наших решений, но и над природой экологии.
1-билет. Экология. Основоположник экологии.
Экология изучает условия существования живых организмов с окружающей средой. Экология как наука сформировалась в середине 19 века, когда возникло понимание, что не только строение и развитие организмов, но и их взаимоотношения со средой обитания подчинены определенным закономерностям. В 1866году немецкий естествоиспытатель Эрнст Геккель предложил термин «экология», а также ясно сформулировал ее содержание. Рождение экологии как самостоятельной науки состоялось к началу1900г.Но уже 20-30-ые годы ХХ века называют «золотым веком» экологии. К концу ХХ века сложилось мнение, что экология как наука выходит за рамки биологии, является междисциплинарной и стоит на стыке биологических, геолого-географических, технических и социально- экономических наук.
2-билет. Вклад ученых в развитии экологии. 1866- Геккель предложил термин «экология».
В 1798году Т.Мальтус описал уравнение экспоненциального роста популяции. Уравнение логистического роста популяции было предложено П.Ф.Ферхлюстом в 1838г. Французский врач В.Эдварс в 1824г. опубликовал книгу «Влияние физических факторов на жизнь», которая положила начало экологической и
сравнительно физиологии, а Ю.Либих (1840) сформулировал знаменитый «Закон минимума».
В России профессор Карл Францевич Рулье в 1841-1858гг. дал практически полный перечень принципиальных проблем экологии, но не нашел выразительного термина для обозначения этой науки.
Обсуждая механизмы взаимоотношений организмов со средой, Рулье очень близко подошел классическим принципам Ч.Дарвина, что по праву его можно считать предшественником Дарвина. Исследовал экологию и почвовед-географ В,В.Докучаев (1846- 1903), показавший тесную взаимосвязь живых организмов и неживой
природы на примере почвообразования и выделения природных зон. Также можно назвать и других ученых внесших свой вклад в создание экологии как науки – это и Г.Ф.Морозов, В.И.Вернадский, В.Н.Сукачев и др. Из современников, посвятивших себя и способствующих развитию экологии можно назвать целые плеяды исследователей, многие из которых являются авторами монографий, учебников и учебных пособий. Это Д.Н.Кашкаров, Ч.Элтон, Н.П.Наумов,С.С.Шварц, М.С.Гиляров, Ф.Клементс, В.Лахрер, Ю.Одум, Бигон, Дажо, Уиттекер и многие другие.
3-билет. Современная экология: предмет, объект и цель исследования. Целью современной экологии считается сохранение и развитие человеческой, общественной и природной подсистем Земли. Предмет изучения экологии – структура связей между организмом и окружающей средой.
Объект изучения экологии – экосистемы.
4-билет. Системы и свойства систем . Экология как наука рассматривает системы – звенья и члены, которых находятся в тесной взаимосвязи и взаимозависимости. Система – это совокупность элементов, определенным образом связанных и взаимодействующих между собой, т.е. любой объект
может быть представлен как результат взаимодействия образующих его частей, и поэтому его можно считать системой. Части системы называют элементами системы, которые могут быть физическими, химическими, биологическими или смешанными. Универсальным свойством экосистемы является – эмерджентность (от англ. emergens – возникновение, появление), возникновение новых свойств системы как целого, которое не является простой суммой свойств, слагающих ее частей или элементов. Например, одно дерево, как и редкий древостой не составляет леса, поскольку не создает определенной среды (почвенного покрова, гидрологического режима, микроклимата) и свойственных лесу взаимосвязи различных звеньев. Недоучет эмерджентности приводит к крупным просчетам при вмешательстве человека в жизнь экосистем. Например, сельскохозяйственные поля (агроценозы) имеют низкий коэффициент
эмерджентности и поэтому характеризуются низкой способностью к саморегулированию и устойчивости. В них из-за бедности видового состава организмов, крайне незначительны связи и поэтому велика вероятность
интенсивного размножения отдельных нежелательных видов (сорняков, вредителей). Отличительной чертой любой системы является наличие у нее входа и выхода, причем определенное изменение входной величины влечет за собой некоторое изменение и величины выходной.
Обычно различают три вида систем:
1) замкнутые, которые не обмениваются с соседними системами ни
веществом, ни энергией;
2) закрытые, которые обмениваются с соседней системой энергией, но
не веществом;
3) открытые, которые обмениваются с соседними системами и веществом
и энергией.
5. Системы. Характреные особенности. Система обладает разл.свойствами(вопрос №4), делится на 3 вида (вопрос №4), в ней существуют разл. связи(вопрос №6), а также существуют законы поведения системы (вопрос №7).
6-билет. СВЯЗИ В СИСТЕМАХ. Прямая – это такая связь, при которой один элемент (А) действует на
другой (В) без ответной реакции (А → В). Пример – действие древесного яруса леса на случайно выросшее под его пологом травянистое растение. Или действие солнечной системы на земные процессы. При обратной связи элемент «В» отвечает на действие элемента «А». Обратные связи бывают положительными и отрицательными. Обратная положительная связь ведет к усилению процесса в одном
направлении. Пример, - заболачивание территории, например, после вырубки
Закон поведения
Свойства
ВХОД ВЫХОД леса. Снятие лесного полога и уплотнение почвы обычно ведет к накоплению воды на ее поверхности. Это в свою очередь, дает возможность поселяться здесь растениям – влагонакопителям, например, сфагновым мхам, содержание воды в которых в 25-30 раз превышает вес их тела. Процесс начинает действовать в одном направлении: увеличение увлажнения → обеднение кислородом → замедление разложения растительных остатков →накопление торф → дальнейшее усиление заболачивания.
Обратная отрицательная связь действует таким образом, что в ответ на усиление действия элемента «А» увеличивается противоположная по направлению сила действия элемента «В». Такая связь позволяет сохранять систему в состоянии устойчивого динамического равновесия, называемое гомеостазом (homois-то же, statos-состояние), т.е. принципом равновесия. Гомеостаз- это механизм, посредством которого живой организм, противодействуя внешним воздействиям, поддерживает параметры своей внутренней среды на таком постоянном уровне, который обеспечивает его нормальную жизнедеятельность (величина кровяного давления, частота пульса концентрация солей в организме, температура и т.д.). Если же функционирование этого механизма будет нарушено, то возникший дискомфорт в организме может привести и к ее гибели.
7-билет. Законы поведения систем
Так согласно закону внутреннего динамического равновесия вещество, энергия, информация и качество биосферы в целом взаимосвязаны и любое изменение одного из этих показателей вызывает изменение всех других показателей. Т.е. в действие вступает принцип Ле-Шателье-Брауна : при внешнем воздействии, выводящем систему из состояния устойчивого равновесия, это равновесие смещается в том направлении, при котором эффект внешнего воздействия ослабляется. В соответствии вышеназванным принципом эти изменения происходят в направлении, обеспечивающем сохранение общей суммы вещественно-энергетических и динамических качеств систем, т.е. ее устойчивости. Таким образом, экосистемы сопротивляются воздействиям, нарушающим их стабильность. Но если антропогенная нагрузка превысит способности природы к самоочищению и самовосстановлению, принцип Ле-Шателье-Брауна перестанет действовать. И тогда это может привести к полной гибели соответствующей экосистемы или биосферы в целом.
8-Билет. Характерная особенность (экосистем) Экосистема - это единый природный или природно-антропогенный комплекс, который выступает как функциональное целое и образован живыми организмами и средой обитания.
Любая экосистема состоит их двух блоков. Один из них представлен комплексом взаимосвязанных живых организмов – биоценозом, а второй факторами среды – биотопом или экотопом. В таком случае можно записать: экосистема = биоценоз + биотоп (экотоп).
Основным понятием и основной таксономической единицей в экологии является экосистема.
Этот термин ввел в науку в 1935 г. английский учёный ботаник-эколог А. Тенсли.
Под экосистемой понимается любое сообщество живых существ и среды их обитания, объединённых в единое функциональное целое.
9-билет.Блоковая модель биогеоценоза(по Сукачеву)
Для того чтобы экосистемы функционировали (существовали) неограниченно долго и как единое целое, они должны обладать свойствами связывания и высвобождения энергии, а также круговоротом веществ. Экосистема, кроме этого, должна иметь механизмы, позволяющие противостоять внешним воздействиям (возмущениям, помехам), гасить их. Для раскрытия этих механизмов познакомимся с различными видами структур и другими характеристиками (свойствами) экосистем.
Блоковая модель экосистемы. Любая экосистема состоит из двух блоков. Один из них представлен комплексом взаимосвязанных живых организмов - биоценозом, а второй - факторами среды - биотопом или экотопом. В таком случае можно записать: экосистема = биоценоз + биотоп (экотоп). В. Н. Сукачев блоковую модель в ранге биогеоценоза в виде схемы изобразил на рис. 2.
Этот рисунок позволяет наглядно представить, чем отличаются понятия «экосистема» и «биогеоценоз», на что мы обращали внимание в разделе «Основные понятия...». Биогеоценоз, по В. Н. Сукачеву, включает все названные блоки и звенья. Это понятие обычно используют применительно к сухопутным системам. В биогеоценозах обязательно наличие в качестве основного звена растительного сообщества (фитоценоза). Примеры биогеоценозов - однородные участки леса, луга, степи, болота и т. п.
Экосистемы могут и не иметь растительное звено. Таким примером являются системы, формирующиеся на базе разлагающихся органических остатков, гниющих в лесу деревьев, трупов животных и т. п. В них достаточно присутствие зооценоза и микробоценоза или только микробоценоза, способных осуществлять круговорот веществ.
Таким образом, каждый биогеоценоз может быть назван экосистемой, но не каждая экосистема относится к рангу биогеоценоза.
Чтобы снять терминологические неясности, соавтор В. Н. Сукачева по формированию науки биогеоценологии - профессор В. Н. Дылис - образно определил биогеоценоз как экосистему, но только в рамках фитоценоза.
Биогеоценозы и экосистемы могут различаться и по временному фактору (продолжительности существования). Любой биогеоценоз потенциально бессмертен, поскольку все время пополняется энергией за счет деятельности растительных фото- или хемосинтезирующих организмов. В то же время экосистемы без растительного звена заканчивают свое существование одновременно с высвобождением в процессе разложения субстрата всей содержащейся в нем энергии. Надо, однако, иметь в виду, что в настоящее время термины «экосистема» и «биогеоценоз» нередко рассматриваются как синонимы
10-БИЛЕТ.Классификация по Одуму (экосистем)
Поскольку энергия является главной движущей силой всех экосистем, то в основу их классификации положен именно энергетический принцип. За Ю. Одум (1989) выделяют четыре типа экосистем:
Природные экосистемы, которые получают только энергию Солнца. Это открытые океаны, большие площади горных лесов, глубокие озера. Они занимают более 70% площади земного шара и имеют низкую производительность. Однако значение их на планете велико, поскольку они участвуют в круговороте воды, формирующие климат, очищают воздух, поддерживают гомеостаз биосферы.
Природные экосистемы, которые получают энергию Солнца и других природных источников энергии. Кроме Солнца, они используют энергию ветра, дождя, приливов, прибоя, течений. Примером такой экосистемы могут быть эстуарии.
Экосистемы, которые получают энергию от Солнца, а также от человека. Например, наземные и водные экосистемы, о которых Ю. Одум писал, что хлеб, рис, кукуруза, картофель частично сделаны из нефти (Одум, 1989).
Искусственные экосистемы существуют благодаря энергии Солнца. Это индустриальная городская экосистема.
Экосистемы можно разделить на наземные и водные или на экосистемы, трофические цепи которых начинаются с продуцентов, и экосистемы, цепи питания которых начинаются с детритоядних организмов.
11-билет.Свойства и виды (экосистем):
Свойства:
Способствовать осуществлению круговорота веществ в природе;
Противодействовать внешним воздействиям;
Производить биологическую продукцию.
Водные экосистемы-это реки, озера, пруды, болота -пресноводные экосистемы, а также моря и океаны -водоемы с соленой водой.
Наземные экосистемы- это тундровая, таежная, лесная, лесостепная, степная, полупустынная, пустынная, горная экосистема.
12-билет.Экосистема и биогеоценоз. Общность и отличие
Близкий по содержанию смысл имеет термин«биогеоценоз», введённый академиком В.Н. Сукачевым.
В понятие «биогеоценоз» относят обычно сухопутные природные системы, где обязательно в качестве основного звена присутствует растительный покров (фитоценоз). Исходя из этого, каждый биогеоценоз можно назвать экосистемой, но не каждая экосистема может быть отнесена к рангу биогеоценоза.
Близким по значению понятием является экосистема - система, состоящая из взаимосвязанных между собой сообществ организмов разных видов и среды их обитания. Экосистема - более широкое понятие, относящееся к любой подобной системе. Биогеоценоз, в свою очередь - класс экосистем, экосистема, занимающая определенный участок суши и включающая основные компоненты среды - почву, подпочву, растительный покров, приземный слой атмосферы. Не являются биогеоценозами водные экосистемы, большинство искусственных экосистем. Таким образом, каждый биогеоценоз - это экосистема, но не каждая экосистема - биогеоценоз. Для характеристики биогеоценоза используются два близких понятия: биотоп и экотоп(факторы неживой природы:климат, почва). Биотоп - это совокупность абиотических факторовв пределах территории, которую занимает биогеоценоз. Экотоп - это биотоп, на который оказывают воздействие организмы из других биогеоценозов. По содержанию экологический термин «биогеоценоз» идентичен физико-географическому терминуфация.
Биогеоценозы и экосистемы могут различаться и по временному фактору (продолжительности существования). Любой биогеоценоз потенциально бессмертен, поскольку все время пополняется энергией за счет деятельности растительных фото- или хемосинтезирующих организмов. В то же время экосистемы без растительного звена заканчивают свое существование одновременно с высвобождением в процессе разложения субстрата всей содержащейся в нем энергии. Надо, однако, иметь в виду, что в настоящее время термины «экосистема» и «биогеоценоз» нередко рассматриваются как синонимы.
13.Экологические факторы. Классификация
14-билет.Адаптация.Виды и примеры Адаптация это приспособление строения, функций органов и организма в целом, а также популяции живых существ к изменениям окружающей среды. Различают генотипическую и фенотипическую адаптацию. В основе первой лежат механизмы мутаций, изменчивости, естественного отбора. Они явились причиной формирования современных видов животных и растений. Фенотипическая адаптация – это процесс, протекающий в течение индивидуальной жизни. В результате него организм приобретает устойчивость к какому-либо фактору внешней среды. Это позволяет ему существовать в условиях значительно отличающихся от нормальных. В физиологии и медицине это также процесс сохранения нормального функционального состояния гомеостатических систем, которые обеспечивают развитие, сохранение нормальной работоспособности и жизнедеятельности человека в экстремальных условиях. Выделяют также сложные и перекрестные адаптации. Сложные адаптации возникают в естественных условиях, например к условиям определенных климатических зона, когда организм человека подвергается влиянию комплекса патогенных факторов (на Севере низкая температура, пониженное атмосферное давление, изменение длительности светового дня и т.д.). Перекрестные или кросс – адаптации это адаптации, при которых развитие устойчивости к одному фактору, повышает резистентность к сопутствующему. Существует два типа адаптивных приспособительных реакций. Первый тип называют пассивным. Эти реакции проявляются на клеточно-тканевом уровне и заключается в формировании определенной степени устойчивости или толернтности к изменениям интенсивности действия какого-либо патогенного фактора внешней среды, например пониженного атмосферного давления. Это позволяет сохранять нормальную физиологическую активность организма при умеренных колебаниях интенсивности данного фактора. Второй тип приспособления – активный. Этот тип заключается в активации специфических адаптивных механизмов. В последнем случае адаптация идет по резистивному типу. Т.е. за счет активного сопротивления воздействию. Если интенсивность воздействия фактора на организм отклоняется от оптимальной величины в ту или иную сторону, но параметры гомеостаза при этом остаются достаточно стабильными, то такие зоны колебаний называется зонами нормы. Имеется две подобных зоны. Одна из них расположена в области недостатка интенсивности фактора, другая в области избытка. Любое смещение интенсивности фактора за пределы зон нормы вызывает перегрузку адаптивных механизмов и нарушению гомеостаза. Поэтому за пределами зон нормы выделяют зоны пессимума
В процессе адаптации выделяют два этапа: срочный и долговременный. Первый, начальный, обеспечивает несовершенную адаптацию. Он начинается с момента действия раздражителя и осуществляется на основе имеющихся функциональных механизмов (например усиление теплопродукции при охлаждении). Долговременный этап адаптации развивается постепенно, в результате длительного или многократного воздействия фактора внешней среды. В его основе лежит многократная активизация механизмов срочной адаптации и постепенное накопление структурных перестроек. Примером долговременной адаптации является изменения механизмов теплообразования и теплоотдачи в холодных климатических условиях. Базисом фенотипической является комплекс последовательных морфофизиологических перестроек, направленных на сохранение постоянства внутренней среды. Основным звеном в механизмах адаптации являются связи физиологических функций с генетическим аппаратом клеток. Под действием экстремального фактора среды происходит увеличение нагрузки на функциональную систему. Это ведет к усилению синтеза нуклеиновых кислот и белков в клетках органов, входящих в систему. В результате в них формируется структурный след адаптации. Активизируются аппараты этих клеток, выполняющие базисные функции: энергетический обмен, трансмембранный транспорт, сигнализацию. Именно этот структурный след является основой долговременной фенотипической адаптации.
Однако адаптационные механизмы позволяют компенсировать изменения фактора среды лишь в определенных пределах и определенное время. В результате воздействия на организм факторов, превышающих возможности адаптационных механизмов, развивается дизадаптация. Она приводит к дисфункции систем организма. Следовательно, происходит переход адаптационной реакции в патологическую – болезнь. Примером болезней дизадаптации являются сердечно-сосудистые заболевания у не коренных жителей Севера.
15-БИЛЕТ. Биологическая активность организма.Анализ. Количественное выражение (доза) фактора, соответствующая потребностям организма и обеспечивающее наиболее благоприятные условия для его жизни, рассматривают как оптимальное.На шкале количественных изменений фактора диапазон колебаний,соответствующий указанным условиям,составляет зону оптимума. Специфические адаптивные механизмы, свойственные виду, дают организму возможность переносить определенные отклонения от оптимальных значений без нарушения нормальных функций организма. Эти зоны определяются как зоны норм, таких как вы видите две, соответственно отклонение от оптимума в сторону недостаточной выраженности фактора и в сторону его избытка. Дальнейший сдвиг в сторону недостатка или избытка фактора снижает эффективность действия адаптивных механизмов и как следствие, нарушает жизнедеятельность организма – это может проявиться в виде замедления и приостановки роста, нарушения цикла размножения, неправильного течения линьки и т.д. На кривой этому состоянию соответствуют зоны пессимума при крайнем недостатке или избытке фактора. За пределами этих зон жизнь невозможна.
Виды, переносящие большие отклонения фактора от оптимальных величин, обозначаются термином, содержащим название фактора с приставкой эври. Например, эвритермные животные и растения – это организмы, переносящие большие колебания температур, соответственно устойчивые к этому фактору
Виды, малоустойчивые к изменениям фактора обозначаются термином с тем же корнем, но с приставкой стено (от греч. – узкий). Так, стенотермные организмы, это неустойчивые к изменениям температуры виды. Стеногалинные виды - это в основном земноводные и пресноводные организмы, не переносящие большие изменения солености воды.Для развития проростков кокосовой пальмы нужна (помимо других условий) температура не ниже 26°С и не выше 41°С для сибирской лиственницы средняя температура вегетационного периода должна быть не выше 16°С. Для нормального существования наземных животных и человека определены и нижние и верхние пределы температуры, освещенности, концентрации кислорода в воздухе, атмосферного давления и т.д. В отношении человека применяется понятие «прожиточный минимум», но нет правда, понятия «прожиточный максимум», с точки зрения экологии оно тоже должно бы существовать.
16-БИЛЕТ Взаимосвязи организмов по «интересам». Взаимосвязиклассифицируют по «интересам», на базе которых организмы строят свои отношения. Самый распространенный тип связей базируется на интересах питания – пищевых или трофических, которое означает питание одного организма другим, продуктами его жизнедеятельности или сходной пищей. Сюда относится опыление растений насекомыми – энтомофильные (рафлезия) или птицами, орнитофильные (колибри-орхидея). На базе трофических связей возникают цепи питания – пастбищные и детритные, когда одни организмы питаются другими.
Следующий тип связей – форический,возникает когда одни организмы участвуют в распространении других или их зачатков (семян, плодов, спор).
Выделяют также фабрический тип связей, характеризует использование одними организмами других или их продуктов жизнедеятельности, частей. Например, использование растений, перьевого покрова, шерсти, пуха для постройки гнезд, убежищ и т.д.
17-БИЛЕТ. Организмы. Взаимоотношения. Данная классификация строится по принципу влияния, которое оказывают организмы на другие организмы в процессе взаимных контактов..
В начале XX в. сформировалась новая биологическая наука - экология . В переводе с греческого - это «наука о местообитании».
Экология - это наука о взаимоотношениях организмов, сообществ между собой и с окружающей средой.
Представления о наличии взаимосвязи живых существ между собой и со средой их обитания существовали в биологии уже давно. В зоологических и ботанических работах издавна помимо описания строения животных и растений рассказывалось об условиях их существования.
Сам термин «экология» был введен в науку в 1866 г. видным немецким биологом Э. Геккелем. Однако лишь в XX в., преимущественно во второй его половине, чисто экологические исследования получили огромный размах. И это, конечно, не случайно.
Развитие человеческого общества в конце II тысячелетия характеризуется интенсивным ростом численности населения, а следовательно, и возрастанием потребностей человечества в пище и сырье. В условиях научно-технического прогресса воздействия людей на природу приобрели поистине планетарный характер. Огромные пространства на Земле подверглись коренным преобразованиям в результате хозяйственной деятельности человека. Это выразилось и в истощении природных ресурсов, и в разрушении природных комплексов, и в загрязнении внешней среды.
Человек вступил в острый конфликт с природой, углубление которого грозит глобальной экологической катастрофой. В результате могут погибнуть многие виды организмов, и в первую очередь сам человек. Чтобы предотвратить это, нам необходимо пересмотреть свои взаимоотношения с окружающим миром. Существование и развитие человеческого общества должно строиться на глубоком понимании законов существования и развития живой природы, природных комплексов и систем.
Научной основой для решения вышеназванных проблем послужит именно экология. Сегодня она стремительно накапливает данные и оказывает все усиливающееся влияние на естествознание, науку в целом, а также на все сферы деятельности человека - сельское хозяйство, промышленность, экономику и политику, образование, здравоохранение и культуру. Только на базе экологических знаний могут быть построены эффективная система охраны природы и рациональное природопользование.
Задачи экологии как науки:
1) изучение взаимоотношений организмов и их популяций с окружающей средой;
2) исследование действия среды на строение, жизнедеятельность и поведение организмов;
3) установление зависимости между средой и численностью популяции;
4) исследование взаимоотношений между популяциями разных видов;
5) изучение борьбы за существование и направления естественного отбора в популяции.
Экология человека - комплексная наука, изучающая закономерности взаимоотношений человека с окружающей средой, вопросы народонаселения, сохранения и развития здоровья, совершенствование физических и психических возможностей человека.
Среда обитания человека по сравнению со средой обитания других живых существ - очень сложное переплетение взаимодействующих естественных и антропогенных факторов, причем этот набор в разных местах резко различается.
У человека имеется 3 среды обитания:
1) природная;
2) социальная;
3) техногенная. Критерий качества среды обитания человека - состояние его
здоровья.
В отличие от всех других существ человек имеет двойственный характер с точки зрения экологии: с одной стороны, человек является объектом различных факторов среды (солнечный свет, другие существа), с другой - человек сам является экологическим (антропогенным) фактором.
Экологические проблемы в той или иной мере решались человечеством стихийно на протяжении всей естественной истории. Человек рано понял, что пользоваться природными богатствами необходимо разумно, не нарушая продуктивных физических и биологических природных механизмов и сохраняя тем самым основу своего существования.
Корни экологического знания уходят в глубокую древность. Наскальные рисунки, сделанные первобытными людьми, свидетельствуют о том, что интерес человека к окружающему миру был далек от простого любопытства.
Идея охраны природы и, в частности, красоты естественных лесов была близка жителям Древней Греции. Так, древнегреческий поэт Гораций в письме патрицию Фуску Авидию говорит: «В ваших садах великолепные колоннады. Не для того ли они построены, чтобы запереть рощи и леса? Природа, которую вы гоните прочь ударами секир, которую вы гоните в двери из ваших домов, к счастью, возвращается обратно через окно».
Древнегреческие мыслители передали эстафету римским ученым, а те «перекинули мостик» в эпоху Возрождения.
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 об их зависимости от условий произрастания или возделывания. Описание животных сопровождалось сведениями об их повадках, местах обитания.
Большой вклад в формирование экологических знаний внес шведский естествоиспытатель К. Линней (1707-1778). Не утратили своей актуальности его сочинения «Экономия природы» и «Общественное устройство природы». Под «экономией» ученый понимал взаимоотношения всех естественных тел, сравнивал природу с человеческой общиной, живущей по определенным законам.
Французский исследователь природы Ж. Бюффон (1707-1788) в 1749 г. предпринял дерзкую для того времени попытку представить развитие Земли, животного мира и человека как единый эволюционный ряд. В его более поздних трудах подчеркивалось ведущее значение климатических факторов в экологии организмов.
Важные наблюдения, оказавшие влияние на развитие экологии, были выполнены учеными Российской Академии наук в ходе экспедиционных исследований, проводимых начиная со второй половины XVIII в. Среди организаторов и участников этих экспедиций следует отметить С.П. Крашенинникова (1711-1755), прославившегося своим «Описанием земли Камчатки», И.И. Лепехина (1740-1802) — автора «Дневных записок путешествия доктора и Академии наук адъюнкта Ивана Лепехина по разным провинциям Российского государства» в 4 томах, академика П.С. Палласа (1741-1811), подготовившего капитальный труд «Описание животных российско-азиатских».
Большое воздействие на развитие экологической науки оказал один из родоначальников эволюционного учения Ж.Б. Ламарк (1744-1829), считавший, что важнейшей причиной приспособительных изменений организмов, эволюции растений и животных является влияние внешних условий среды.
Основоположником отечественной экологии можно назвать профессора Московского университета К.Ф. Рулье (1814-1858). В своих трудах и публичных лекциях он настоятельно подчеркивал необходимость изучения эволюции живых организмов, развития и строения животных в зависимости от изменений среды их обитания. Ученый сформулировал принцип, лежащий в основе всех наук о живом, — принцип исторического единства живого организма и окружающей среды.
Большое значение для развития экологии имели труды зоолога Н.А. Северцова (1827-1885). Им впервые были предприняты попытки классификации животных по биологическим типам (жизненным формам).
Крупнейший немецкий ученый А. Гумбольдт (1769-1859) заложил основы новой науки — биогеографии (преимущественно географии растений). Основатель учения о жизненных формах, Гумбольдт подробно изучил основные климаты Северного полушария и составил карту его изотерм. Кроме того, исследователь внес большой вклад в развитие геофизики, вулканологии, гидрографии, изучал природу стран Европы, Центральной и Южной Америки. В груде «Космос» Гумбольдт предпринял попытку обобщить достижения наук о Земле.
И все же на заре своего развития экология занималась описательным изучением природы. Великие исследователи и естествоиспытатели XIX в. оставили полные лиризма описания и наблюдения природных явлений. Достаточно назвать с интересом читаемый и сегодня многотомный труд А. Брема «Жизнь животных», первый том которого появился в 1863 г. Французский ученый Ж.А. Фарб в 1870 г. издал «Записки энтомолога», которые до сих пор поражают точностью наблюдений за удивительным миром насекомых.
Становление экологии как науки
Ключевым моментом в развитии экологического знания было возникновение самого термина «экология». Днем рождения, а точнее «крещения», экологии как науки можно считать 14 сентября 1866 г., когда немецкий биолог Э. Геккель (1834-1919) закончил написание фундаментального труда «Всеобщая морфология организмов». Классифицируя разделы биологии в одном из подстрочных примечаний, Геккель впервые употребил слово «экология» (от греч. oikos — дом, жилище, родина, местопребывание, обиталище и logos — слово, учение) в отношении научного знания.
Э. Геккель дал следующее определение экологии как науки: «...познание экономики природы, одновременное исследование всех взаимоотношений живого с органическими и неорганическими компонентами среды, включая непременно неантагонистические и антагонистические взаимоотношения животных и растений, контактирующих друг с другом. Одним словом, экология — это наука, изучающая все сложные взаимосвязи и взаимоотношения в природе, рассматриваемые Дарвином как условия борьбы за существование». Геккель относил экологию к биологическим наукам и наукам о природе, которых прежде всего интересуют все стороны существования живых организмов: «Под экологией мы подразумеваем науку об экономии, о домашнем быте животных организмов. Она исследует общие отношения животных как к их неорганической, так и к органической среде, их дружественные и враждебные отношения к другим животным и растениям, с которыми они вступают в прямые и непрямые контакты...»
К концу XIX в. термином «экология» начали пользоваться многие биологи, причем не только в Германии, но и в других странах. В 1868 г. в России под редакцией И.И. Мечникова вышел в конспективном изложении труд Э. Геккеля «Общая морфология», где впервые было упомянуто слово «экология» на русском языке.
Экология как наука возникла в середине XIX в. в недрах биологической науки, которая к тому времени стала интересоваться не только классификацией всего живого и строением организмов, но и реакцией животных и растений на условия существования.
Особую роль в развитии экологических идей сыграли труды великого английского ученого-естествоиспытателя Ч. Дарвина (1809-1882) — основателя учения об эволюции органического мира. Вывод Дарвина о присущей всему живому постоянной борьбе за существование принадлежит к числу центральных проблем экологии.
Если Геккеля можно считать праотцом новой науки, интуитивно предвосхитившим всю значимость и глобальность экологии, то Дарвин заложил ее биологический фундамент — основание, на котором строилось экологическое знание. Вначале оно имело практической целью регулирование численности экономически важных видов животных и изменение естественных сообществ (биоценозов) в выгодном для человека направлении.
В 1859 г. Дарвин публикует книгу «Происхождение видов путем естественного отбора, или Сохранение благоприятствуемых пород в борьбе за жизнь», которая совершила подлинный переворот в биологии.
Важным шагом на пути экологии к изучению целостных природных комплексов стало введение в 1877 г. немецким гидробиологом К. Мёбиусом (1825-1908) понятия о биоценозе. Он сформулировал его в книге «Устрицы и устричное хозяйство», где описал комплексы донных животных, образующих гак называемые устричные банки. Такие комплексы Мёбиус назвал биоценозами, имея в виду объединения живых организмов, которые соответствуют по составу, числу видов и особей средним условиям среды и в которых организмы связаны взаимной зависимостью и сохраняются благодаря постоянному размножению в определенных местах.
Заслуга Мёбиуса в том, что он сумел раскрыть многие закономерности формирования и развития естественных природных сообществ (биоценозов). Тем самым были заложены основы важного направления в экологии — биоценологии.
Таким образом, К. Мёбиус один из первых применил к исследованию объектов живой природы особый подход, который в наши дни получил 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. В современной науке системная парадигма (господствующая теоретическая концепция, система взглядов) доминирует, а в экологии системный подход к рассмотрению объектов живой природы является основным.
Как признанная самостоятельная научная дисциплина экология оформилась около 1900 г.
В процессе детального исследования окружающей среды возник особый раздел экологии — аутоэкология (от греч. autos — сам) — экология отдельных видов, организмов, изучающая их взаимоотношения с окружающей средой. Аутоэкология имеет большое прикладное значение, особенно в области биологических методов борьбы с вредителями растений, исследований переносчиков болезней и их профилактики.
Однако каждый отдельный вид даже при его изучении во взаимосвязи 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. Осознание этого факта привело к появлению в середине 20-х гг. XX в. синэкологии (от греч. sin — вместе), или биоценологии, исследующей взаимоотношения популяций, сообществ и экосистем со средой. На III Международном ботаническом конгрессе в Брюсселе в 1910 г. синэкология официально оформилась в качестве составной части экологии.
Постепенно ученые-экологи перешли от стадии описательной к стадии осмысления собранных фактов. Интенсивное развитие получила экспериментальная и теоретическая экология. Именно на 20-40-е гг. XX в. приходится расцвет теоретической экологии. Были сформулированы основные задачи изучения популяций и сообществ, предложены математические модели роста численности популяций и их взаимодействий, проведены лабораторные опыты по проверке этих моделей. Установлены математические законы, описывающие динамику популяций взаимодействующих групп особей.
В тот же период появились первые основополагающие экологические концепции, такие как «пирамида чисел», в соответствии с которой численность особей снижается от растений (в основе пирамиды) до травоядных животных и хищников (на ее вершине); «цепь питания»; «пирамида биомасс».
С самого начала экологи пытались осознать предмет своей деятельности как целостную дисциплину, призванную свести множество разнообразных фактов в стройную систему, вскрыть достаточно общие закономерности, а главное — объяснить и по возможности составить прогноз тех или иных природных явлений. На данном этапе развития экологии остро ощущалась нехватка базовой единицы изучения.
Такой единицей стала экологическая система, или экосистема. Термин «экосистема» был предложен английским экологом А. Тенсли в 1935 г. Ее можно определить как ограниченное во времени и пространстве единство, природный комплекс, образованный живыми организмами (биоценоз) и средой их обитания (косной, например атмосферой, либо биокосной — почвой, водоемом и т.п.), связанными между собой обменом веществ и энергии. — одно из основных понятий экологии, применимое к объектам разной сложности и размеров.
Примером экосистемы может служит пруд с обитающими в нем растениями, рыбами, беспозвоночными животными, микроорганизмами, донными отложениями, с характерными для него изменениями температуры, количества растворенного в воде кислорода, состава воды и т.п. Экосистемой является лес с лесной подстилкой, почвой, микроорганизмами, с населяющими его птицами, травоядными и хищными млекопитающими, с характерным для него распределением температуры и влажности воздуха, света, почвенных вод и других факторов среды, с присущим ему обменом веществ и энергии. Гниющий пень с живущими на нем и в нем организмами и условиями обитания тоже можно рассматривать как экосистему.
Огромное влияние на развитие экологии оказали работы выдающегося русского геохимика В.И. Вернадского (1863-1945). Он изучал процессы, протекающие в биосфере, и разработал теорию, названную им биогеохимией, которая легла в основу современного учения о биосфере. Биосфера — это область активной жизни, охватывающая нижнюю часть атмосферы, гидросферу и верхнюю часть литосферы. В биосфере живые организмы и среда их обитания органически связаны и взаимодействуют друг с другом, образуя целостную динамичную систему.
Появление и развитие учения о биосфере стало новой вехой в естествознании, изучении взаимодействия и взаимоотношений между косной и живой природой, между человеком и окружающей средой.
В 1926 г. В.И. Вернадский опубликовал труд «Биосфера», который ознаменовал рождение новой науки о природе и связи с ней человека. В этой книге биосфера впервые показана как единая динамическая система, населенная и управляемая жизнью, живым веществом планеты. В работах но биосфере ученый утверждал, что живое вещество во взаимодействии с косным есть часть большого механизма земной коры, благодаря которому происходят разнообразные геохимические и биогенные процессы, миграции атомов, осуществляется их участие в геологических и биологических циклах.
В.И. Вернадский установил, что химическое состояние наружной коры нашей планеты всецело находится под влиянием жизни и определяется живыми организмами, с деятельностью которых связан планетарный процесс — миграция химических элементов в биосфере.
В дальнейшем ученый приходит к выводу, что биосфера тесно связана с деятельностью человека, от которой зависит сохранность равновесия состава биосферы. Он вводит новое понятие — ноосфера, т.е. «мыслящая оболочка», сфера разума. Вернадский писал: «Человечество, взятое в целом, ставится мощной геологической силой. Перед ним, перед его мыслью и трудом становится вопрос о перестройке биосферы в интересах свободного мыслящего человечества как единого целого. Это новое состояние биосферы, к которому мы, не замечая этого, приближаемся, и есть ноосфера».
Взаимосвязи в живой природе, с которыми приходится сталкиваться ученым, чрезвычайно широки и многообразны. Поэтому в идеале эколог должен обладать поистине энциклопедическими знаниями, сконцентрированными во многих научных и общественных дисциплинах. Для успешного решения реальных экологических задач необходима совместная междисциплинарная работа исследовательских групп, каждая из которых представляет различные отрасли науки. Именно поэтому во второй половине XX в. в экологии сложились экологические школы ботаников, зоологов, геоботаников, гидробиологов, почвоведов и др.
Современная экология
Понятие «экология» в настоящее время приобретает глобальный характер, однако сами ученые-экологи вносят разный смысл в определение этого термина.
Одни говорят, что экология — это раздел биологии. Другие утверждают, что это биологическая наука. Действительно, экология как наука сформировалась на базе биологии, но в настоящее время является самостоятельной, обособленной наукой. Теоретик современной экологии Н.Ф. Реймерс указывал: «Современная экология — биологизированная (как и географизированная, математизированная и т.д.) биоцентричная наука, но не биология. Биологическая ее составляющая — взгляд от живого на окружающую среду и от этой среды на живое. Такой угол зрения имеют десятки наук: антропология, этнография, медицина и др. Но для экологии характерен широкий системный межотраслевой взгляд».
Развитие экологии повысило теоретическое и практическое значение таких наук о Земле, как метеорология, климатология, гидрология, гляциология, почвоведение, океанология, геофизика, геология. Существенно меняется роль географии, которая теперь стремится не только дать более полную и многоплановую картину облика планеты, но и разработать научные основы ее рационального преобразования, сформировать прогрессивную концепцию природопользования.
Однако главное — это интегрирующая функция современной экологии, оформившейся в широкую комплексную отрасль, занимающуюся исследованием, прикладной деятельностью и содействующую развитию новых областей естественных, технических и общественных наук. Экология стимулирует «междисциплинарность» научной деятельности, ориентирует все науки на решение своего рода «сверхзадачи» — поиски гармонии человечества и природы. В этом плане глобальная экология творчески ассимилировала наиболее рациональные аспекты многих наук и научных теорий. Отталкиваясь от эволюционного понимания живой природы, современная экология в то же время учитывает специфику беспрецедентного по масштабам и характеру антропогенного воздействия на биосферу. Это воздействие во многом обусловлено переходом научно-технической революции на более высокий этап развития, объективно требующий осмысления многих порожденных ею противоречивых процессов и явлений в природе и обществе и ослабления наиболее опасных из них.
Одним из реальных вкладов экологии в развитие науки в целом можно считать расширение рамок использования ряда концепций и научных понятий, которые ранее входили в арсенал лишь отдельных, довольно узких научных дисциплин.
Таким образом, с одной стороны, признается, что экология — это наука, а с другой — подчеркивается, что это совокупность научных дисциплин. Действительно, экология в той или иной мере затрагивает почти все сферы жизнедеятельности живых организмов (и их совокупностей) и человека. Экология — синтетическая наука.
На одном из форумов экологи попытались официально определить, что такое экология. Каждый предлагал свое определение. В результате в протокол была занесена такая фраза: «Экология — это то, чем занимаюсь я, а не занимаетесь вы».
Термин «экология» и производное от него слово «экологический» превратились к концу XX — началу XXI в. в расхожие емкие слова, охватывающие и отражающие те глобальные изменения, которые произошли не только в окружающей человека среде, но и во взаимоотношениях людей.
Резюмируя, можно дать следующее определение экологии: экология — наука, изучающая взаимоотношения организмов между собой и с окружающей их природной средой, а также исследующая структуру и функционирование биологических (надор- ганизменных) систем различного уровня. К надорганизменным системам относятся популяции, биоценозы, экосистемы и биосфера. Они также являются предметом изучения экологии.
Экологию можно определить и как науку о «нишах» организмов в экологических системах.
