История развития экологии

Введение

   Слово « экология» образовано то греческого «oikos», что означает дом (жилище, местообитание, убежище),  и «logos» - наука. В буквальном смысле экология – это наука об организмах « у себя дома». Наука , в которой особое внимание уделяется « совокупности или характеру связей между организмами и окружающей средой». В настоящее время исследователи считают, что экология – это наука, изучающая отношения живых организмов между собой и окружающей средой, или наука , изучающая условия существования живых организмов, взаимосвязи между средой, в которой они обитают.

   Экология  приобрела практический интерес  еще на заре развития человечества. В примитивном обществе каждый индивидум  для того, чтобы выжить, должен иметь  определенные знания об окружающей его  среде, о силах природы , растениях  и животных. Можно утверждать , что  цивилизация возникла тогда, когда  человек научился использовать огонь  и другие средства и орудия, позволяющие  ему изменять свою среду обитания. Как и другие области знания, экология развивалась непрерывно, но равномерно на протяжении всей истории человечества. По дошедшим до нас орудиям охоты, наскальным рисункам о способах культивирования  растений , лова животных, обрядам люди еще на заре становления  человечества имели отдельные представления  о повадках животных , образе их жизни, о сроках сбора растений, употребляемых  для их нужд, о местах произрастания  растений, о способах выращивания  и ухода за ними. Все это является свидетельством того, что проблемы первобытных людей  в своей  сущности были экологическими. Следует  подчеркнуть , что экологические  представления возникли непосредственно  в связи с практическими запросами  человечества. Множество интересных сведений об экологическом мышлении того времени оставили нам древние  египетские, индийские, тибетские и  античные источники. В трудах ученых античного мира – Гераклита (530 – 470 до н.э.), Гиппократа (ок. 460 – ок. 370 до н.э.) , Аристотеля (384 –322 до н.э.) и  другие – были сделаны обобщения  экологических факторов. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

   1. Этапы развития.

   а) Первый этап развития.

   Аристотель  в своей « Истории животных»  описал более 500 видов известных  ему животных, рассказал об их поведении. Так начинался первый этап развития науки – накопления фактического материала и первый опыт его систематизации. Теофраст Эрезийский ( 372 – 287 до н.э.) описал влияние почвы  и климата на структуру растений , наблюдаемое им на огромных пространствах Древнего Средиземноморья. В работах философа впервые было предложено разделить покрытосеменные растения на основные жизненные формы: деревья, кустарники, полукустарники и травы. К этому периоду относиться знаменитая  « Естественная история» Плиния Старшего (23-79 н.э.).В средние века интерес к изучению природы ослабевает, заменяясь господством схоластики и богословием. Связь строения организмов с условиями среды толковались как воплощение воли бога.

Началом новых веяний в науке в период позднего средневековья являются труды  Альберта Великого ( Альберт фон  Больштедт, ок. 1193 – 1280).В своих книгах о растениях он придает большое  значение условиям их местообитания , где помимо почвы важное место  уделяет «солнечному теплу», рассматривая причины « зимнего сна» у растений; размножение и рост организмов ставит в неразрывную связь их питанием. Географические открытия  в эпоху  Возрождения, колонизация новых  стран явилась толчком к развитию биологических наук. Накопление и  описание фактического материала –  характерная черта естествознания этого периода. Однако, несмотря на то, что в суждениях о природе  господствовали метафизические представления, в трудах многих естествоиспытателей  имели место явные свидетельства  экологических знаний. Они выражались   в накоплении факторов о разнообразии живых организмов, их распространении, в выявлении особенностей строения растений и животных, живущих в  условиях той или иной среды.Постепенно человечество начало открывать для себя все новые перспективы в освоении природы. Нужно было разобраться во всем многообразии флоры и фауны, оценить возможное хозяйственное значение открытых учеными экзотических видов.Первые систематики – А. Цезальпин (1519 – 1603) , Д. Рей ( 1623 – 1705), Ж. Турнефор (1656 – 1708)  утверждали , что существует зависимость растений от условий и мест их произрастания и возделывания. Сведения о поведении , повадках, образе жизни животных , сопровождавшие описания их строения, называли «историей» жизни животных. Известный английский химик Р.Бойль (1627 – 1691) является первым ученым ,осуществивщим экологический эксперимент. Он опубликовал результаты сравнительного изучения влияния низкого атмосферного давления  на различных животных. Английский биолог Джон Рей в 1670 году предложил первую естественную систему растений, ввел представление об однодольных и двудольных растениях и впервые использовал категории вида и рода в смысле, близком к современному.В 17 веке Ф.Реди экспериментально доказал невозможность самозарождения сколь-нибудь сложных животных.В 17-18 веках в работах , посвященных отдельным группам живых организмов, экологические сведения зачастую составляли значительную часть, например, в трудах А.Реомюра о жизни насекомых (1734) , л. Трамбле о гидрах и мшанках (1744), а также в описаниях натуралистами путешествий. Антони ван Левенгук ( 1632 –1723), более известный как один из первых  микроскопистов, был пионером в изучении пищевых цепей  и регуляции численности организмов. По сочинениям английского ученого Р. Бредли видно, что он имел четкое представление о биологической продуктивности. На основании путешествий по неизведанным краям России в 18 веке С.П.Крашенинниковым , И.И. Лепехиным, П.С. Палласом и другими географами и натуралистами указывалось на взаимосвязанные изменения климата ,животного и растительного мира в различных частях обширной страны. В своем капитальном труде « Зоография» П.С. Паллас подробно описал образ жизни 151 вида млекопитающих  и 425 видов птиц и такие биологические явления, как миграции, спячка, взаимоотношения родственных видов и т.п. П.С. Палласа  , по определению Б.Е. Райкова (1947), можно считать « одним из основателей экологии животных». В 1749 году шведский натуралист Карл Линней опубликовал диссертацию « Экономия природы». В ней он  изложил свои взгляды на взаимоотношения живых организмов и влияния на их жизнь условий внешней среды. Заслуга Линнея прежде всего в том, что он впервые последовательно применил бинарную ( двойную) номенклатуру, т.е. обозначил для каждого вида растений, животных и микроорганизмов двойное латинское название: первое означало название рода, второе – видовую принадлежность. Одновременно Линней построил наиболее удачную классификацию растений и животных. За 120 лет до появления теории Дарвина великий швед поставил человека первым в классе млекопитающих вместе с обезьянами и полуобезьянами. В системе Линнея человек получил свое научное имя Homosapiens –человек разумный.« Экономия природы» Линнея оказала в свое время заметное влияние на Чарльза Дарвина, который косвенно почерпнул из нее понятие о равновесии в природе и о борьбе за существование. В дарвиновский период развития биологии были созданы основы систематики, в качестве самостоятельных наук возникли морфология( наука о строении организмов) и физиология ( наука о жизнедеятельности организмов). И хотя в это время при описании флоры и фауны большое внимание уделялось установлению связей между организмами и окружающей средой, экология как самостоятельная наука начала складываться только к концу 19 века. Именно тогда началось победное шествие теории происхождения видов путем естественного отбора Чарльза Дарвина.Во второй половине 18 века проблема влияния внешних условий нашла отражение в работах французского естествоиспытателя Ж. Бюфона (1707 –1788). Он считал возможным    «перерождение» видов и полагал основными причинами превращения одного вида в другой влияние таких внешних факторов,  как « температура, климат, качество пищи и гнет одомашнивания».В титаническом труде « Естественная история» четко просматривается материалистический взгляд на неразрывность материи и движения.« Материя без движения никогда не существовала, - пишет он, - движение, следовательно, столь старо, как и материя».Большое влияние на формирование экологических взглядов имел капитальный труд Жана Батиста Ламарка « Философия зоологии» (1809г.), в котором он затронул проблему воздействия внешних условий на « действия и привычки» животных.По мере развития зоологии и ботаники происходило накопление фактов экологического содержания , свидетельствующего, что к концу18 века  у естествоиспытателей начали складываться элементы особого, прогрессивного подхода к изучению явлений  природы, об изменениях организмов в зависимости от окружающих условий и обусловленном их влиянием на многообразие форм. Вместе с тем  экологических идей как таковых еще нет, лишь начала складываться экологическая точка зрения на изучаемые явления природы. 

   б) Второй этап развития науки связан с крупномасштабными ботанико-географическими исследованиями в природе. Появление в начале 19 столетия биогеографии способствовало дальнейшему развитию экологического мышления. Подлинным основоположником экологии растений принято считать А. Гумбольдта (1769 –1859) , опубликовавшего в 1807 году работу « Идеи географии растений», где на основе своих многолетних наблюдений в Центральной и Южной Америки он показал влияние климатических условий, особенно температурного фактора, на распространение растений. В 1832 году О. Декандоль обосновал необходимость выделения особой научной дисциплины «Эпиррелогия», изучающей влияние на растения внешних условий и воздействие растений на окружающую среду.И все же на заре развития экология представляла собой описательное изучение природы, своего рода естественную историю. Ботаники и зоологи открывали новые виды и описывали их, путешественники проникали в не доступные ранее места , оставляя потомкам свидетельства увиденного. Великие исследователи и естествоиспытатели 19 века оставили нам полные лиризма описания и наблюдения природных явлений. Достаточно назвать с интересом читаемый и сегодня многотомный труд Альфреда Брема   « Жизнь животных».

   У истоков экологии стояли и русские  ученые. Один из них – профессор  Московского университета Карл Рулье. Будучи крупным биологом, зоологом, он сформулировал принцип, лежащим  в основе всех наук о живом, - принцип  исторического единства органима и  окружающей среды. Рулье подчеркивал, что ни один из организмов не может  существовать независимо от окружающей среды, причем среда изменяется организмами, а изменения организмов контролируется средой.Таким образом, ученые 19 века 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 по праву является одним из пионеров экологии. В книге « Происхождение видов» (1859) им показано, что « борьба за существование» в природе приводит к естественному отбору и является движущим фактором эволюции. 

в)Третий этап развития.

     Победа эволюционного учения в биологии открыла, таким образом третий 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. Кто именно ввел сам термин «экология» в научный обиход – точно не известно. Пальма первенства отдается немецкому биологу Эрнсту Геккелю. В 1866 году молодой профессор в своем капитальном труде « Всеобщая морфология организмов» , классифицируя разделы биологии, впервые употребил термин « экология». «Всеобщая морфология» вышла в свет в октябре 1866 года, а предисловие к ней написано 14 сентября 1866года. Считается, что эту дату и следует принять за официальный « день крещения» экологии.

   « Под экологией, - писал Геккель, - мы понимаем сумму знаний, относящихся  к экономике природы: изучение всей совокупности взаимоотношений животного  с окружающей его средой, как органической , так и неорганической , и прежде всего – его дружественных  или враждебных взаимоотношений  с теми животными и растениями, с которыми оно прямо или косвенно вступает в контакт. Одним словом, экология – это изучение всех сложных  взаимоотношений , которые Дарвин называет  условиями, порождающими борьбу за существование.»

   В разделе « Экология и хорология» Геккель пишет: « Под экологией  мы подразумеваем общую науку  об отношениях организма к окружающей среде, куда мы относим все « условия  существования» в широком смысле этого слова. Они частично  органической, частично неорганической природы; поскольку  они , как мы отмечали выше, оказывают  влияние на форму организмов, то тем самым они заставляют их приспосабливаться  к этим условиям.»

   Немецкого ученого в какой-то мере можно  назвать провидцем с той точки  зрения, что он, быть может, неосознанно, предвидел всю важность проблем, которые призвана была решать экология. Геккель , дальновидный биолог, поддерживающий теорию Дарвина, сдабривал свои труды  новыми и зачастую гармонично звучащими  словами, большинство из которых  сегодня забыто. «Экология» была самой  удачной его находкой, если судить по популярности этого слова и  тем научным достижениям, которые  оно стимулировало.   

2. Аутоэкология и синэкология. Биоценоз. 

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

   Однако  каждый отдельный вид даже при  изучении его с другими видами, оказывающими на него непосредственное влияние, является всего-навсего мельчайшей частичкой среди тысяч видов  таких же растений, животных и микроорганизмов, которые обитают в той же зоне – в лесу, на лугу, в водоеме  или на побережье. Осознание этого  факта привело к появлению  в середине 20х годов синэкологии ( от греч.приставки «син», означающей «вместе»), или биоценологии, исследующей  взаимоотношения популяций, сообществ  и экосистем со средой. Термин «синэкология»  был предложен швейцарским ботаником  Шретером в 1902 году. На 3 Международном ботаническом конгрессе в Брюсселе в 1910 году ботаники наряду с другими вопросами обсуждали программу экологических исследований. Был поставлен вопрос о разделении экологии на два раздела: экологию особей и экологию сообществ; синэкология официально оформилась в качестве составной части экологии.

   Биоценоз

Важным  шагом на пути экологии к описанию целостных природных комплексов стало введение немецким гидробиологом  Карлом Мебиусом (1825 – 1908) в 1877 году понятия  о биоценозе. Заслуга Мебиуса  в том, что он не только установил  наличие органических сообществ  и предложил для них название « биоценоз», но и сумел раскрыть многие закономерности их формирования и развития, тем самым были заложены основы важного направления в  экологии – биоценологии.

Термин  «биоценоз» получил распространение  в научной литературе на немецком и русских языках, а в англоязычных странах этому понятию соответствует  термин «сообщество».Таким образом, К. Мебиус одним из первых применил к исследованию объектов живой природы  особый подход, который получил в  наши дни 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. Следует отметить, что  в современной науке системная  парадигма (господствующая теоретическая  концепция, система взглядов) доминирует, а в экологии системный подход к рассмотрению объектов живой природы  является основным.Однако окончательно предпосылки для утверждения  системной концепции созрели  в ходе интенсивного развития экспериментальной  и теоретической экологии в 20-30е  годы 20 века. Были сформулированы основные задачи изучения популяций и сообществ, предложены математические модели роста  численности популяций и их взаимодействий, проведены лабораторные опыты по проверке этих моделей. Были установлены  математические законы, описывающие  динамику популяций взаимодействующих  групп особей. Это модельные уравнения  А. Лотки, В. Вольтерра, принцип (закон) конкурентного исключения Гаузе. Появились  такие основополагающие концепции как «пирамида чисел», «цепь питания» , «пирамида биомасс».В 1948 году швейцарский химик Пауль Мюллер получил Нобелевскую премию по физиологии и медицины за открытие инсектицидных особенностей ДДТ (дихлордифенил-хлорэтан) 

   3.Экосистема как единица изучения. Биосфера. 

   Постепенно, к середине 20 века в экологии определились две важные тенденции: одна из них  положительная – в самых разных направлениях экология наконец-то стала  применять строго научный подход. Между тем одновременно сложилась  тенденция, когда экология начала все  более распылять свои усилия по слишком  многим направлениям. Прежде всего  это было связано с бурным развитием  молодых наук, отпочковавшихся от классических химических, физических, биологических и других.На этом этапе развития экологии остро почувствовалась нехватка базовой единицы изучения. У других оформившихся науках такая единица присутствовала. В физике это был атом, в гистологии – ткань, в физиологии – орган, в цитологии – клетка. Отсутствие четко определяемой единицы изучения несколько тормозило развитие экологии.  Такой единицей изучения стала экологическая система, или экосистема. Ее можно определить как ограниченное во времени и пространстве единство, включающее не только все обитающие в нем организмы, но и физические характеристики климата и почв, а также все взаимодействия между различными организмами и между этими организмами и физическими условиями.Термин «экосистема» впервые был предложен английским экологом Артуром Тенсли в 1935 году, но, конечно, представления о ней возникли значительно раньше. Концепция экосистемы согласуется с общей теорией систем Людвига фон Берталанфи, согласно которой целое представляет собой нечто большее, чем сумма составляющих его элементов, поскольку главная характеристика целого – взаимодействие, протекающее между его различными элементами.В 70х годах было установлено, что наиболее критической областью исследований являются зоны, находящиеся на стыке различных экосистем. Экология становится все более сложной, концентрируя внимание на  изучение граничных зон. Появилась концепция экотопов, установлено правило граничного эффекта. В науке о растительности утвердилась континуальная парадигма, согласно которой растительный покров обладает свойством непрерывности.Огромное влияние на развитие экологии оказали работы выдающегося русского геохимика В. И. Вернадского. Он посвятил себя изучению процессов, протекающих в биосфере, и разработал теорию, названную им биохимией, которая легла в основу современного учения о биосфере.