Предмет экологии , ЕЕ ЦЕЛИ и задачи

ЧТО ТАКОЕ ЭКОЛОГИЯ?

Сегодня каждый знаком со словом «экология». Научный термин «экология» и прилагательное «экологический» превратились к концу 20 в. в расхожие емкие слова, охватывающие и отражающие те глобальные изменения, которые произошли не только в среде, окружающей человека, но и в самих взаимоотношениях между людьми.

К сожалению, как часто бывает, употребление к месту и не к месту некоторых, ставших модными слов приводит к тому, что они начинают приобретать очень неопределенное значение, теряя свой истинный смысл. В последнее время слово «экология» употребляется по любому случаю и столь часто, что сам смысл его затерялся где-то в анналах научных публикаций. Оно стало модным. Его упоминают политики и ученые, писатели и философы, активисты общественного движения и просто обыватели. Именно поэтому, несмотря на неконкретность понятия «экология», а порой и противоречивый его смысл. Слово «экология» в наши дни можно прочитать на лозунгах, под которыми проходят демонстрации представителей экологического движения, в статьях юристов, экономистов, представителей других профессий. В стороне остались только биологи - ученые, исканиями которых этот термин обрел жизнь и дал новое направление в современной науке.

Следует помнить, что экология - фундаментальная научная дисциплина, идеи которой имеют очень важное значение. И если мы признаем важность этой науки, нам надо научиться правильно пользоваться ее законами, понятиями, терминами. Ведь они помогают людям определять свое место в окружающей их среде, правильно и рационально использовать природные богатства.

Истоки искажения научного термина «экология» восходят к середине 60-х годов прошлого века, когда резкий взрыв народонаселения планеты породил множество негативных явлений в окружающей человека природной среде, которые сейчас носят всеобъемлющее название «экологический кризис».

Именно в то время были отмечены первые опасные проявления наплевательского отношения к природе что заставило человека обратить пристальное внимание к состоянию окружающей среды. И для различных негативных явлений в природе начали применять термин «экология», не задумываясь о его действительном значении.

Именно тогда наметилось резкое расхождение по двум основным генеральным направлениям в развитии цивилизации: с одной стороны циклическое (спиральное) развитие природных явлений, а с другой – направленное векторное направление научно-технического прогресса. В этом и состоит суть противоречия, возникшего между человеком и природой.

Природа, как известно, развивается циклически. До поры до времени (а именно, когда человек был только собирателем и охотником) он являлся органическим составляющим природных циклов. Человек не противопоставлял себя природному окружению. Да, он убивал животных, но убивал ровно столько, сколько нужно, чтобы прокормиться в данный конкретный момент, как делают дикие животные. Да, он рвал растения, выкапывал корни, собирал плоды, но не вырывал больше, чем нужно для пропитания, не уничтожал целенаправленно и цинично дикие виды.

И чем быстрее прогрессировало человеческое общество, тем дальше и дальше человек отдалялся от своего природного окружения. И, видимо, процесс приобрел уже необратимый характер. Задача современного человека – попытаться хотя бы сохранить те остатки, которые еще не затронула прожорливая цивилизация.

Таким образом, человечество только тогда заговорило о перспективах экологической катастрофы, когда стало очевидным, что без природы, природного окружения человек не выживет и исчезнет как биологический вид. Природа, между тем, вполне прекрасно обойдется и без человека (если только раньше он не уничтожит все живое). Фридрих Ницше сказал в свое время: «Земля имеет оболочку; и у этой оболочки есть болезни. Одна из таких болезней называется человек».

В связи с этим хочется привести еще одну цитату:

Близ солнца на одной из

маленьких планет

Живет двуногий зверь

некрупного сложенья,

Живет сравнительно еще

не много лет

И думает, что он

венец творения...

(А. Апухтин)

Осознание своей неисключительности и побудило человека к активным действиям по охране окружающей среды, разработке основ экологического образования и воспитания.

Так что же такое экология?

Существует много определений экологии, однако подавляющее большинство современных исследователей считает, что экология - это наука, изучающая условия существования живых организмов и взаимосвязи между организмами и средой, в которой они обитают.

Экология - наука сравнительно молодая и находится еще пока в фазе становления. Это связано с тем, что она в той или иной мере затрагивает почти все сферы жизнедеятельности живых организмов (и их совокупностей) и деятельности человека.

По своему зарождению и особенно развитию экология весьма отличается от других наук, большинство из которых, например, биологию, можно представить в виде ствола дерева, от которого отходят многочисленные ветви (цитология, гистология, физиология и т.п.). Экология же представляет собой как бы массу корней, которые, сливаясь воедино, образуют единый ствол: вначале идут ботаника, зоология, климатология, почвоведение и физическая география, затем биохимия и микробиология, высшая математика (для построения моделей) и, наконец, социология, география населенности, психология и даже экономика. Именно это широкое слияние дисциплин придает экологии силу, вооружает ее средствами для поиска решений все более сложных проблем окружающей среды.

Впервые термин «экология» предложил немецкий зоолог Эрнст Геккель в 1866 году.Он определил экологию как область знаний, изучающую экономику природы - исследование общих взаимоотношений животных как с живой, так и с неживой природой.

Слово «экология» произошло от греческих слов οικος — дом, жилище, хозяйство, обиталище, местообитание, родина и λόγος — понятие, учение, наука. В дословном переводе слово «ойкос» может означать «домоводство», что может быть сопоставимо со значением «домашнее хозяйство». Значение термина «экология» с течением времени сильно менялось.

В конце XIX - начале XX века экология понималась как часть зоологии, и не претендовала на науку, обобщающую всю сумму биологических знаний. Со временем на то, что мы понимаем под экологией, выкристаллизовалось две точки зрения. Согласно одной - экология - это наука, изучающая взаимоотношения организмов и среды. Другие же подчеркивают, что экология - это огромная отрасль знаний, совокупность научных и учебных дисциплин. Действительно, экология тесно связана с другими биологическими дисциплинами, например с зоологией и ботаникой. Это действительно так. На заре развития этих наук внимание исследователей было сосредоточено на систематике и строении организмов. Но уже в первых сочинениях по флоре описание каждого вида растения стало сопровождаться указанием мест его произрастания. В изучении фауны также пришли к тому, что образ жизни животного взаимосвязан с условиями его обитания. Большинство этих сведений относятся, по существу, и к экологии.

Специфика современной экологии в том, что она из строго биологической науки превратилась в значительный цикл знаний, вобрав в себя разделы географии, геологии, химии, физики, социологии, культуры, экономики, информатики и других наук. Современная экология - биологизированная биоцентричная наука, но не биология. Биологическая ее составляющая - это взгляд от живого на окружающую его среду и от этой среды на живое. Для экологии характерен широкий системный межотраслевой взгляд.

ПРЕДМЕТ И ОБЪЕКТЫ ЭКОЛОГИИ,

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЭКОЛОГИИ

Возникновение жизни на Земле связано с биологическим круговоротом веществ, который осуществляется посредством взаимодействия огромного множества различных живых организмов. Элементарной единицей в круговороте веществ и основной формой организации материи является вид. Эволюция видов - основной вопрос эволюционной теории.

Экологов интересуют не эволюционные процессы, а поведение отдельных организмов, особей, составляющих вид в том или ином природном окружении, воздействие на них определенного комплекса окружающих условий (факторов среды). Одними из основных таких факторов являются климатические (освещенность, температура, влага и т.п.). Например, в умеренной зоне Земли развитие природы ограничено главным образом температурными показателями, а, скажем, в пустыне – недостатком влаги. Ясно, поэтому, что растения теплых местообитаний не смогут произрастать в нашем климате, а наши лесные звери в условиях повышенной температуры воздуха буду страдать от недостатка влаги. Так же для водных и почвенных организмов вода и почва являются главными и основными средами обитания. Таким образом, изучение поведения организмов при воздействии различных факторов окружающей среды и их реакция на эти воздействия является одним из объектов изучения экологии.

Следующий объект изучения экологии представляет собой группировку особей, которые составляет тот или иной вид живых организмов. В такой группировке особи развиваются не изолированно, а в составе группы таких же особей, занимающих определенную территорию. Такие группы называют популяциями. Здесь мы имеем дело уже не с отдельной особью, но с их совокупностью, а значит факторы окружающей среды начинают влиять уже на группу организмов, на изменение ее численности и состава.

Отличительная особенность популяции состоит в том, что ее свойства, как цельного образования, отличаются от свойств отдельных особей. Скажем, поймав муравья возле муравейника, мы можем описать его характеристики, его поведение, повадки и т.д. Но на основании этих характеристик мы не сможем описать характерные особенности муравейника в общем, как целой системы. Один муравей – это отдельная особь. Совокупность муравьев – это популяция, объединяющая в себе множество особей одного определенного вида, каждая из которых индивидуально неповторима. Все вместе они образуют своеобразную «общность», живущую по своим законам, отличным от законов каждого его члена. Это же касается и любой популяции, в том числе и популяции человека.

Итак, еще одним объектом экологии является группировка особей одного вида – популяция.Исследованием закономерностей существования, структуры, поведения популяций занимается популяционная экология.

Вполне очевидно, что живые организмы, составляющие популяции (как и сами популяции) встречаются на Земле не в любых случайных сочетаниях, а образуют закономерные комплексы – сообщества. Организмы и популяции обязательно вступают во взаимоотношения друг с другом. Это могут быть конкурентные взаимоотношения, когда особи и популяции подавляют друг друга в борьбе за жизненные ресурсы, а могут быть и взаимовыгодные связи.

В природе популяции разных видов всегда обитают совместно и образуют цельное природное сообщество, которое называется биоценоз. Это довольно устойчивое биологическое образование, так как обладает способностью к самоподдержанию своих природных свойств и видового состава при внешних воздействиях, вызываемых обычными изменениями климатических и других факторов. Устойчивость сообщества определяется не только устойчивостью входящих в него популяций, но и особенностями взаимодействия между ними.

Таким образом, мы имеем следующий объект изучения экологии – биоценоз (или сообщество). Исследованием биоценозов занимается направление экологии, которое называется биоценология.

Говоря о популяциях и сообществах мы рассматривали только взаимодействия самих живых организмов, вне взаимосвязи их с окружающей средой. В живой природе особи и популяции контактируют друг с другом, находятся во взаимодействии, воздействуют друг на друга, но это не происходит в отрыве от окружающей эти особи и популяции окружающей среды. Следовательно, факторы среды, в пределах которых происходит взаимодействие особей и популяций, являются важной характеристикой.

Сообщество развивается в некотором пространстве со свойственным для него набором условий, например географических, физических, химических, биологических, климатических. Такое природное жизненное пространство, занимаемое сообществом, называется биотопом.

Биотоп (окружающая среда, факторы среды) вместе с сообществом (живыми оргганизмами) образуют единую природную систему, которая называется экологическая система, или экосистема. В экосистеме длительное время поддерживаются устойчивые взаимосвязи между элементами живой и неживой природы.

Центральным разделом экологии является изучение экосистем, которые, по сути, являются тем, что мы обычно называем окружающей нас природой. В отличие от популяции или сообщества экологическую систему можно считать самостоятельным объектом - в ней имеется все, что необходимо для ее существования. Поэтому экосистемы являютсяглавным предметом экологии.

Совокупность разнообразных экосистем Земли (сухопутные, водные, океанические, горные, полярные, пустынные, лесные, степные и т.п.) образует самую крупную экологическую систему Земли, называемую биосферой. Изучение биосферы - наивысший по сложности раздел экологии, именуемый глобальной экологией.

Таким образом, объектами изучения экологии являются не только отдельные организмы, но, и их разнообразные группировки - популяции, сообщества в определенных средах обитания, то есть природные системы, развивающиеся и действующие по своим законам. Объекты изучения экологии представлены как отдельными видами, так и природными системами различной сложности.

Исходя из отмеченных нами объектов и предмета экологии можно сформулировать обобщенное определения экологии как науки. Итак, экология – это наука, которая изучает взаимоотношения организмов между собой и с окружающей их средой, а также структуру и организацию биологических систем различного уровня (популяции, биоценозы, экосистемы).

Так как все живое организовано в экосистемы (вся биосфера в целом - это тоже экосистема высокого уровня), то человек также оказывается включенным в многочисленные экологические взаимосвязи.

КРАТКАЯ ИСТОРИЯ ЭКОЛОГИИ

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

На вопрос о том, когда же человек начал изменять природу, американский биолог Пол Эрлих ответил однажды так: «Точно сказать не могу, но это произошло, видимо, от пятнадцати до двадцати пяти тысяч лет тому назад. Все началось тогда, когда первый крестьянин бросил в почву первое зерно в надежде, что оно даст ему новое растение и принесет двадцать новых зерен. Так человек начал систематическое преобразование природы».

Толчок самой первой в истории человечества научно-технической революции был дан неким безымянным доисторическим Эйнштейном, посадившим во влажную землю первое зерно и вызвавшим этим поступком сельскохозяйственную революцию со всеми сопутствующими ей социальными потрясениями.

Экология - наука сравнительно молодая и находится еще пока в фазе становления. Это связано с тем, что она в той или иной мере затрагивает почти все сферы жизнедеятельности живых организмов (и их совокупностей) и деятельности человека. Это синтетическая наука, которая имеет полное право на существование в общей иерархии современных наук.

Корни экологии уходят в глубочайшую древность. Человек был не просто праздным наблюдателем, а активным участником природных процессов и преобразователем природы. 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.

Предыстория экологии охватывает античный период и эпоху Возрождения. В работах таких римских авторов как философ Лукреций, поэт Вергилий или натуралист Колумелла, уже содержатся элементы экологических принципов. Зачатки этих принципов можно обнаружить у всех древних цивилизаций, и, возможно, чаще на Востоке, чем на Западе.

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

В 1749 году шведский естествоиспытатель Карл Линней опубликовал диссертацию «Экономия природы». В ней он изложил свои взгляды на взаимоотношения живых организмов и влияния на их жизнь условий внешней среды. Заслуга Линнея прежде всего в том, что он впервые последовательно применил бинарную (двойную) номенклатуру, т.е. обозначил для каждого вида растений, животных и микроорганизмов двойное латинское название: первое означало название рода, второе - видовую принадлежность. Одновременно Линней построил наиболее удачную искусственную классификацию растений и животных.

Большое влияние на формирование экологических взглядов имели работы Жана Батиста Ламарка, в которых он затронул проблему воздействия внешних условий на «действия и привычки» живых организмов.

Развитию экологических взглядов биологов XIX века способствовали труды немецкого путешественника и географа Александра Гумбольдта, заложившего основы ботанической географии, в том числе ее экологического направления.

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

В 1866 году молодой немецкий биолог Эрнст Геккель в своем капитальном труде «Всеобщая морфология организмов», классифицируя разделы биологии, впервые употребил термин «экология», которым к концу XIX века начали пользоваться многие биологи, причем не только в Германии, но и в других странах.

Если Геккеля можно считать в какой-то мере праотцом новой науки, интуитивно предвосхитившим всю значимость и глобальность экологии, то Чарлз Дарвин заложил ее биологический фундамент - то основание, на котором в дальнейшем росло экологическое знание. Вывод Дарвина о существующей в природе постоянной борьбе за существование принадлежит к числу центральных проблем экологии.

Важным шагом на пути экологии к описанию целостных природных комплексов стало введение немецким гидробиологом Карлом Мёбиусом в 1877 г. понятия о биоценозе. Тем самым были заложены основы важного направления в экологии - биоценологии.

В 20-30-е годы XX века. Были сформулированы основные задачи изучения популяций и сообществ, предложены математические модели роста численности популяций и их взаимодействий, проведены лабораторные опыты по проверке этих моделей.

На этом этапе развития экологии остро почувствовалась нехватка базовой единицы изучения. У других, оформившихся наук такая единица присутствовала. В физике это был атом, в гистологии - ткань, в физиологии - орган, в цитологии - клетка. Отсутствие четко определяемой единицы изучения несколько тормозило развитие экологии.

Такой единицей изучения стала экологическая система, или экосистема. Ее можно определить как ограниченное во времени и пространстве единство, включающее не только все обитающие в нем организмы, но и физические характеристики климата и почв, а также все взаимодействия между различными организмами и между этими организмами и физическими условиями.

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

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

В конце XIX века в естествознании утвердился термин биосфера- сфера жизни. Она включает в себя все области нашей планеты, освоенные жизнью. Это и атмосфера, и океан, и все части земной поверхности, где утвердилась жизнь в любых ее формах.

Огромное влияние на развитие экологии оказали работы выдающегося русского геохимика В. И. Вернадского. Он посвятил себя изучению процессов, протекающих в биосфере, и разработал теорию, названную им биогеохимией, которая легла в основу современного учения о биосфере. Впервые вся живая оболочка планеты предстала как единое целое - могучее, сложное и в то же время хрупкое образование. Из учения В.И.Вернадского вытекала необходимость комплексного изучения живых, косных и биологических компонентов биосферы в их динамическом единстве.

К концу двадцатого столетия происходит своего рода «экологизация» современной науки. Это связано с осознанием огромной роли экологических знаний, с пониманием того, что деятельность человека зачастую не просто наносит вред окружающей среде, но и, воздействуя на нее негативно, изменяя условия жизни людей, угрожает самому существованию человечества. Экология становится теоретической основой для рационального использования природных ресурсов.

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Современный этап развития экологической науки характеризуется признанием того, что проблемы окружающей среды затрагивают все страны мира. Определились приоритетные проблемы глобального характера, такие, как изменения в озоновом слое атмосферы, повышенное накопление углекислого газа, загрязнение океана, которые не имеют политических границ, и решение которых возможно только при объединении усилий ученых многих стран.