Этапы развития экологии как науки

Результаты исследований нашли отражение в четырёхтомном труде «Путешествие на север и восток Сибири» (1859-1875), обогатившие науку новыми данными о природе северной Азии. Он впервые установил понятие границы леса, отметил основные закономерности в очертании полярной границы лесов.

Таким образом, учёные начала XIX в. анализировали закономерности организмов и среды, взаимоотношения между организмами, явления приспособляемости и приспособленности. Однако разрешение этих проблем, дальнейшее развитие науки экологии произошло на базе эволюционного учения Ч. Дарвина (1809-1882). Он праву является одним из пионеров экологии. В книге «Происхождение видов» (1859) им показано, (« борьба за существования»)- большая самостоятельная область исследований.

Английский естествоиспытатель Т.П. Гексли (1825-1895), ближайший соратник Ч. Дарвин, популяризатор его учения, установил общность происхождения птиц и пресмыкающихся.

К. А. Тимирязев (1843-1920)- один из основоположников современного учения о фотосинтезе, много сделал для распространения дарвинизма в России. Его Фундаментальный труд «Чарльз Дарвин и его учение» является и сегодня важным пособием по основам дарвинизма.

Второй этап - оформление экологии в самостоятельную отрасль знаний

(60е гг. XIX в – 50е гг. XX в.)

Победа эволюционного учения биологии открыла таким образом второй этап в истории экологии, для которого характерно дальнейшее увеличение числа и глубины работ по экологическим проблемам. В этот период завершилось отделение экологии от других наук. Экология, родившись в недрах биогеографии, в конце XIX в. благодаря учению Дарвина превратилась в науку об адаптациях организмов[3]. Однако сам термин «экология» новой области знаний впервые был предложен немецким зоологом Э. Геккелем (1834-1919) в 1866 году. Он дал следующее определение этой науки: «Это познание экономики природы, одновременное исследование всех взаимоотношений живого с органическими и неорганическими компонентами среды, включая непременно неантагонистические и антагонистические взаимоотношения растений и животных, контактирующих друг с другом». Э. Геккель относил экологию к биологическим наукам и наукам о природе, интересующимся всеми сторонами жизни биологических организмов. Термин «экология» в дальнейшем получил всеобщее признание. Во второй половине XIX столетия содержанием экологии являлось главным образом изучение образа жизни животных и растений и их адаптации к климатическим условиям-температуре, световому режиму, влажности и т.д. В этой области был сделан ряд важных обобщений, исследований. Датский ботаник Е. Варминг в книге «Ойкологическая география растений» (1895) излагает основы экологии растений, чётко формулируя её задачи. Изложив основные положения экологии отдельных растений и растительных сообществ, он создал стройную систему фитоэкологических взглядов и с полным основанием может быть назван отцом экологии.

А.Н. Бекетов (1825-1902) в научной работе «География растений» (1896) впервые сформулировал понятие биологического комплекса как суммы внешних условий, установил связь особенностей анатомического и морфологического строения растений с их географическим распространением, указал на значение физиологических исследований в экологии. Им же были детально разработаны вопросы межвидового и внутривидового взаимоотношений организмов. Д. Ален (1877) нашёл ряд общих закономерностей в изменении пропорций тела и его выступающих частей, в окраске североамериканских млекопитающих и птиц в связи с географическими изменениями климата.

В конце 70-х годов XIXв. Параллельно с данными исследованиями возникло новое направление. Немецкий гидробиолог К. Мебиус в 1877 году на основе изучения устричных банок Северного моря обосновал представление о биоценозе как о глубоко закономерном сочетании организмов в определённых условиях среды. Биоценозы, или природные сообщества, по К. Мебиусу, обусловлены длительной историей приспособления видов к друг другу и к исходной экологической обстановке. Он утверждал, что всякое изменение, в каком- либо из факторов биоценоза вызывает изменения в других факторах последнего. Его труд «Устрицы и устричное хозяйство» положил начало биоценологическим исследованиям в природе. Изучение сообществ в дальнейшем обогатилось методами учёта количественных соотношений организмов. Учение о растительных сообществах обособилось в отдельную область ботанической экологии. Значительная роль в этом принадлежит русским учёным С.И. Коржинскому (1861-1900) и И.К.Пачоскому (1864-1942),назвавших новую науку фитосоциологией, переименованную позднее в фитоценологию, а затем - в геоботанику. К этому же периоду относится деятельность знаменитого русского учёного В.В. Докучаева (1846-1903). В.В. Докучаев в своём труде «Учения озонах природы» писал, что ранее изучались отдельные тела, явления и стихии- вода, земля, но не их соотношения, не та генетическая вековечная и всегда закономерная связь, какая существует между силами, телами и явлениями, между мёртвой и живой природой, между растительными, животными и минеральными царствами с одной стороны, человеком, его бытом и даже духовным миром. Учение В.В. Докучаева о природных зонах имело исключительное значение для развития экологии. В целом его работы легли в основу геоботанических исследований, положили начало учению о ландшафтах, дали толчок широким исследованиям взаимоотношений растительности и почвы. Идея В.В. Докучаева о необходимости изучения закономерностей функционирования природных комплексов получила дальнейшее развитие в книге видного лесовода Г.Ф. Морозова «Учение о лесе», в учении В.Н. Сукачёва о биогеоценозах.

В начале XX столетия оформились экологические школы гидробиологов, фитоценологов, ботаников и зоологов, в каждой из которых развивались определённые стороны экологической науки[4]. В 1910 году на III Ботаническом конгрессе в Брюсселе экология растений разделилась на экологию особей и экологию сообществ. По предложению швейцарского ботаника К. Шретера экология особей была названа аутэкологией (от греч. «autos»- сам и «экология»), а экология сообществ- синэкологией (от греческой приставки «sun», обозначающей «вместе»). Такое деление вскоре было принято и в зооэкологии. Появились первые экологические сводки: руководство к изучению экологии животных Ч. Адамса(1913), книга В. Шелфорда о сообществах наземных животных (1913), С.А. Зернова по гидробиологии (1913) и др. В 1913-1920 гг. были организованы экологические научные общества, основаны журналы, экологию начали преподавать в ряде университетов. В экологии получило развитие количественное рассмотрение изучаемых явлений и процессов, связанных с именами А. Лотки (1925), В. Вольтерры (1926).

После разносторонних исследований к 30-м годам XX столетия определились основные теоретические представления в области биоценологии: о границах и структуре биоценозов, степени устойчивости, возможности саморегуляции этих систем. Углублялись исследования типов взаимосвязей организмов, лежащих в основе существования биоценозов. Проблему взаимодействия живых организмов с неживой природой подробно разработал В.И. Вернадский (1863-1945) в 1926 году, подготовив условия для понятия единого целого биологических организмов с физической средой их обитания.

Большой вклад в фитоценологические исследования внесли в России В.Н. Сукачёв, Б.А. Келлер, В.В. Алехин, Л.Г. Раменский, А.П Шенников, за рубежом- Ф. Клементе в США, К. Раункиер в Дании, Г. Дю Рие в Швеции, И. Браун-Бланк в Швейцарии. Были созданы разнообразные системы классификации растительности на основе морфологических (физиономических), эколого-морфологических, динамических и других особенностей сообществ; разработаны представления об экологических индикаторах, изучены структура, продуктивность, динамические связи фитоценозов.

Продолжая традиции К.А. Тимирязева, в разработку физиологических основ экологии растений много ценного внёс Н.А. Максимов.

В 30-40-х годах XX столетия появились новые сводки по экологии животных, в которых излагались теоретические проблемы общей экологии: К. Фридерикса (1930), Ф. Боденгеймера (1938) и др.

В развитие общей экологии значительный вклад внёс Д.Н. Кашкаров (1878-1941). Ему принадлежат такие книги, как «Среда и общество», «Жизнь пустыни». Он является автором первого внашей стране учебника по основам экологии животных (1938). По инициативе Д. Н. Кашкарова регулярно издавался сборник «Вопросы экологии и биоценологии».

В этот период оформилась новая область экологической науки - популяционная экология. Английский учёный Ч. Элтон в книге «Экология животных» (1927) переключает внимание с отдельного организма на популяцию как единицу, которую следует изучать самостоятельно. На этом уровне выявляются свои особенности экологических адаптаций и регуляций.

Колебания численности особей в популяциях, возникающих под влиянием биотических и абиотических факторов, Н.В. Тимофеевым-Ресовским (1900-1981) в 1928 году были названы популяционными волнами. Всеобщность флюктуаций численности особей в популяциях С.С. Четвериков (1880-1959) назвал волнами жизни, указав на их общее и особенно эволюционное значение.

На развитие популяционной экологии в нашей стране оказали влияние С.А. Северцов, Е.Н. Синская, И.Г. Серебряков, М.С. Гиляров, Н. П. Наумов, Г.А. Викторова, Т.А. Работнова, А.А. Уранова, С.С. Шварц и др.

Е.Н. Синская (1948) провела исследования по выявлению экологического и географического полиморфизма видов растений. И. Г. Серебряковым была создана новая, более глубокая классификация жизненных форм. М.С. Гиляров (1912-1985) в 1949 году выдвинул предложение, что почва послужила переходной средой в завоевании членистоногими суши. Исследования С.С. Шварца эволюционной экологии позвоночных животных привели к возникновению палеоэкологии, задачей которой является восстановление картины образа жизни вымерших форм.

Третий этап - (40-50е гг. XX в. – до настоящего времени) – превращение экологии в комплексную науку, включающую в себя науки об охране природной и окружающей человека среды

В начале 40-х годов XX столетия наступил третий этап в истории экологии, возникает новый подход к исследованиям природных экосистем. Г. Гаузе (1934) провозгласил свой знаменитый принцип конкурентного исключения, указав на важность трофических связей как основного пути для потоков энергии через природные сообщества, что явилось весомым вкладом в появление концепции экосистемы. Английский учёный А. Тенсли в 1935 году в работе «Правильное и неправильное использование концепций и терминов в экологии растений» ввёл в экологию термин «экологическая система». Основное достижение А. Тенсли заключается в успешной попытке интегрировать биоценоз с биотопом на уровне новой функциональной единицы - экосистемы. В 1942г. В.Н. Сукачёв (1880-1967) обосновал представление о биогеоценозе. В этих понятиях нашла отражение идея единства совокупности организмов с абиотическим окружением, о закономерностях, лежащих в основе всего сообщества и окружающей неорганической среды- о круговороте вещества и превращения энергии. Начались работы по точному определению продуктивности водных сообществ (Г.Г. Винберг, 1936). В1942 году американский учёный Р. Лндеман изложил основные методы расчёта энергетического баланса экологических систем. С этого периода стали принципиально возможными расчёты и прогнозирование предельной продуктивности популяции и биоценозов в конкретных условиях среды. Развитие экосистемного анализа привело к возрождению на новой экологической основе учения о биосфере, принадлежащего крупнейшему учёному В.И Вернадскому, который в своих идеях намного опередил современную ему науку. Биосфера предстала как глобальная экосистема, стабильность и функционирование которой основаны на экологических законах обеспечения баланса вещества и энергии.

В 50-90 гг. XX столетия вопросам экологии посвящены работы видных отечественных и зарубежных исследователей, учёных, таких, как Р. Дажо (основы экологии, 1975), Р. Риклефс (основы экологии, 1975), Р.Риклефс (основы общей экологии, 1979), Ю. Одум (Основы экологии, 1975; Экология,1986), М. И. Будыко (Глобальная экология, 1977), Г.А. Новиков (Основы общей экологии и охраны природы, 1979), Ф. Рамад (Основы прикладной экологии, 1981), В. Тишлер (Сельскохозяйственная экология, 1971), С. Г. Спурр, Б.В. Барнес (Лесная экология, 1984), В. А. Радкевич (Экология, 1983, 1997), Ю.А. Израэль(Экология и контроль природной среды, 1984), В. А. Ковда (Биогеохимия почвенного покрова, 1985), Дж. М. Андерсон (Экология и науки об окружающей среде: биосфера, экосистемы, человек, 1985), Г.В. Стадницкий, А. И. Родионов (Экология,1988, 1996), Н. Ф. Реймерс (Природопользование, 1990; Экология, 1994), Г. Л. Ташкевич (Экология и агрономия, 1991), Н.М. Чернова, А. М. Былова (Экология, 1988), Т. А. Акимова, В. В. Хаскин (Основы экоразвития, 1994; Экология, 1998), В. Ф. Протасов, А. В. Молчанов (Экология, здоровья и природопользование в России, 1995), Н. М. Мамедов, И.Т. Суравегина (Экология, 1996, 1999, 2000; Экология, 1997, 2000, 2001; Охрана окружающей среды, 1998, 2000; Прикладная экология, 2003) и другие.

Н.Ф. Реймерс (1931-1993), доктор биологических наук, видный российский учёный, внёсший значительный вклад в развитие экологии. Автор таких фундаментальных работ, как Природопользование (1990), Экология (1994). Анализ понятий «экология», нашедших отражение в его работах, позволяет сделать заключение, что сегодня категория «экология», нашедших отражение в его работах, позволяет сделать заключение, что сегодня категория «экология» является сложным междисциплинарным научным комплексом идей, который затрагивает все области знаний о природе. Вершина естествознания - мегаэкология.

Учёный с мировым именем, доктор физико-математических наук, академик Н.Н. Моисеев (1917-2000) в результате многолетних исследований сформировал систему взглядов на развитие биосферы, впоследствии получившей название «универсальный эволюционизм». Он считал, что устремление к новой цивилизации должно реализоваться через конволюцию (совместную, взаимосвязанную эволюцию) человеческого общества и биосферы.

Анализируя историю экологии как науки, нельзя не заметить, что развитие экологии задержалось минимум ан пятьдесят лет по сравнению с такими дисциплинами, как эмбриология и генетика[5]. К некоторым причинам отставания экологии относятся:

                   Недооценка потребности открыть законы, применяемые ко всему живому. Экология находится здесь во многих случаях на аналитической стадии. Изучение взаимоотношений организмов друг с другом и со средой не может идти без учёта огромного разнообразия животного и растительного мира, и если общие законы существуют, то в ряде случаев их ещё предстоит открыть;

                   Степень развития научных знаний вынуждала учёных к изучению изолированных естественных явлений, как если бы они были независимы и не связаны друг с другом. Французский учёный О. Конт в своих трудах проводил мысль о жёстких барьерах между науками. Для некоторых учёных такой подход стал привычным. Он вынуждал их рассматривать предметы и явления вне существующих между ними взаимосвязей, тогда как взаимодействие- это первая особенность при рассмотрении научных фактов в совокупности. Эти искусственные барьеры рушатся в XX столетии с появлением новых отраслей знаний, сформировавшихся на основе слияния отдельных наук - физики и химии, химии и биологии.

Рождение и развитие экологии- науки, обязанной своим появлением на свет разнообразным дисциплинам и имеющей свои собственные методы, относится к этому же периоду. В настоящее время в экологии просматривается всё большая тенденция к превращению её в науку, в которой для охвата всех сторон изучаемого предмета работа ведётся группами учёных;

                   Отсутствие реальных перспектив её развития вплоть до 30-х годов XX столетия. Казалось, что эта наука в отличие, например, от медицины, успеху которой способствовали лабораторные исследования, ограничивалась теоретическими изысканиями. В XIX, в начале XX вв., а иногда и сейчас, непосредственное перенесение на природу методов, выработанных в лабораторных условиях, часто приводило к непредвиденным, катастрофическим последствиям. Эта ошибочная практика постепенно заставила обратить внимание на экологию, к учёту человеком в своей деятельности экологических законов.