Сочинение: История науки экологии

Слово «экология» образовано то греческого «oikos», чтоозначает 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 связеймежду организмами и окружающей средой». В настоящее время исследователисчитают, что экология– это наука, изучающаяотношения живых организмов между собой и окружающей средой, или наука,изучающая условия существования живых организмов, взаимосвязи между средой, вкоторой они обитают.

Экология приобрела практический интерес еще на зареразвития человечества. В примитивном обществе каждый индивидум для того, чтобывыжить, должен иметь определенные знания об окружающей его среде, о силахприроды, растениях и животных. Можно утверждать, что цивилизация возниклатогда, 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 историичеловечества. По дошедшим до нас орудиям охоты, наскальным рисункам о способахкультивирования растений, лова животных, обрядам люди еще на заре становления человечества имели отдельные представления о повадках животных, образе ихжизни, о сроках сбора растений, употребляемых для их нужд, о местахпроизрастания растений, о способах выращивания и ухода за ними. Все этоявляется свидетельством того, что проблемы первобытных людей  в своей сущностибыли экологическими. Следует подчеркнуть, что экологические представлениявозникли непосредственно в связи с практическими запросами человечества.Множество интересных сведений об экологическом мышлении того времени оставилинам древние египетские, индийские, тибетские и античные источники. В трудахученых 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 сделаныобобщения экологических факторов.

Аристотель всвоей « Истории животных» описал более 500 видов известных ему животных,рассказал об их поведении. Так начинался первый этапразвития науки – накопления фактического материала и первый опыт егосистематизации. Теофраст Эрезийский ( 372 – 287 до н.э.) описал влияние почвы и климата на структуру растений, наблюдаемое им на огромных пространствахДревнего Средиземноморья. В работах философа впервые было предложено разделитьпокрытосеменные растения на основные жизненные формы: деревья, кустарники,полукустарники и травы. К этому периоду относиться знаменитая  « Естественнаяистория» Плиния Старшего (23-79 н.э.).

В средниевека интерес к изучению природы ослабевает, заменяясь господством схоластики ибогословием. Связь строения организмов с условиями среды толковались как воплощениеволи бога.

Началом новыхвеяний в науке в период позднего средневековья являются труды Альберта Великого( Альберт фон Больштедт, ок. 1193 – 1280).В своих книгах о растениях он придаетбольшое значение условиям их местообитания, где помимо почвы важное местоуделяет «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 явиласьтолчком к развитию биологических наук. Накопление и описание фактическогоматериала – характерная черта естествознания этого периода. Однако, несмотря нато, что в суждениях о природе господствовали метафизические представления, втрудах многих естествоиспытателей имели место явные свидетельства экологическихзнаний. 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.

Постепенночеловечество начало открывать для себя все новые перспективы в освоенииприроды. Нужно было разобраться во всем многообразии флоры и фауны, оценитьвозможное хозяйственное значение открытых учеными экзотических видов.

Первыесистематики – А. Цезальпин (1519 – 1603), Д. Рей ( 1623 – 1705), Ж. Турнефор(1656 – 1708)  утверждали, что существует зависимость растений от условий имест их произрастания и возделывания. Сведения о поведении, повадках, образежизни животных, сопровождавшие описания их строения, называли «историей» жизниживотных. Известный английский химик Р.Бойль (1627 – 1691) является первымученым, осуществивщим экологический эксперимент. Он опубликовал результатысравнительного изучения влияния низкого атмосферного давления  на различныхживотных. Английский биолог Джон Рей в 1670 году предложил первую естественнуюсистему растений, ввел представление об однодольных и двудольных растениях ивпервые использовал категории вида и рода в смысле, близком к современному.

В 17 векеФ.Реди экспериментально доказал невозможность самозарождения сколь-нибудьсложных животных.

В 17-18 векахв работах, посвященных отдельным группам живых организмов, экологическиесведения зачастую составляли значительную часть, например, в трудах А.Реомюра ожизни насекомых (1734), л. Трамбле о гидрах и мшанках (1744), а также вописаниях натуралистами путешествий.

Антони ванЛевенгук ( 1632 –1723), более известный как один из первых  микроскопистов, былпионером в изучении пищевых цепей  и регуляции численности организмов. Посочинениям английского ученого Р. Бредли видно, что он имел четкоепредставление о биологической продуктивности. На основании путешествий понеизведанным краям России в 18 веке С.П.Крашенинниковым, И.И. Лепехиным, П.С.Палласом и другими географами и натуралистами указывалось на взаимосвязанныеизменения климата, животного и растительного мира в различных частях обширнойстраны. В своем капитальном труде « Зоография» П.С. Паллас подробно описалобраз жизни 151 вида млекопитающих  и 425 видов птиц и такие биологическиеявления, как миграции, спячка, взаимоотношения родственных видов и т.п. П.С.Палласа , по определению Б.Е. Райкова (1947), можно считать « одним изоснователей экологии животных».

В 1749 годушведский натуралист Карл Линней опубликовал диссертацию « Экономия природы». Вней он  изложил свои взгляды на взаимоотношения живых организмов и влияния наих жизнь условий внешней среды. Заслуга Линнея прежде всего в том, что онвпервые последовательно применил бинарную ( двойную) номенклатуру, т.е.обозначил для каждого вида растений, животных и микроорганизмов двойноелатинское название: первое означало название рода, второе – видовуюпринадлежность. Одновременно Линней построил наиболее удачную классификациюрастений и животных. За 120 лет до появления теории Дарвина великий шведпоставил человека первым в классе млекопитающих вместе с обезьянами иполуобезьянами. В системе Линнея человек получил свое научное имя Homo sapiens–человек разумный.

« Экономияприроды» Линнея оказала в свое время заметное влияние на Чарльза Дарвина,который косвенно почерпнул из нее понятие о равновесии в природе и о борьбе засуществование. В дарвиновский период развития биологии были созданы основысистематики, в качестве самостоятельных наук возникли морфология( наука остроении организмов) и физиология ( наука о жизнедеятельности организмов). Ихотя в это время при описании флоры и фауны большое внимание уделялосьустановлению связей между организмами и окружающей средой, экология каксамостоятельная наука начала складываться только к концу 19 века. Именно тогданачалось победное шествие теории происхождения видов путем естественного отбораЧарльза Дарвина.

Во второйполовине 18 века проблема влияния внешних условий нашла отражение  в работахфранцузского естествоиспытателя Ж. Бюфона (1707 –1788). Он считал возможным   «перерождение» видов и полагал основными причинами превращения одного вида вдругой влияние таких внешних факторов,  как « температура, климат, качествопищи и гнет одомашнивания».

Втитаническом труде « Естественная история» четко просматриваетсяматериалистический взгляд на неразрывность материи и движения.« Материя бездвижения никогда не существовала, — пишет он, — движение, следовательно, стольстаро, как и материя»

Большоевлияние на формирование экологических взглядов имел капитальный труд ЖанаБатиста Ламарка « Философия зоологии» (1809г.), в котором он затронул проблемувоздействия внешних условий на « действия и привычки» животных.

По мере развития зоологии и ботаники происходилонакопление фактов экологического содержания, свидетельствующего, что к концу18века  у естествоиспытателей начали складываться элементы особого,прогрессивного подхода к изучению явлений  природы, об изменениях организмов взависимости от окружающих условий и обусловленном их влиянием на многообразиеформ. Вместе с тем  экологических идей как таковых еще нет, лишь началаскладываться экологическая точка зрения на изучаемые явления природы.

Второйэтап развития науки связан с крупномасштабнымиботанико-географическими исследованиями в природе. Появление в начале 19столетия биогеографии способствовало дальнейшему развитию экологическогомышления. Подлинным основоположником экологии растений принято считать А.Гумбольдта (1769 –1859), опубликовавшего в 1807 году работу « Идеи географиирастений», где на основе своих многолетних наблюдений в Центральной и ЮжнойАмерики он показал влияние климатических условий, особенно температурногофактора, на распространение растений.

В 1832 году О. Декандоль обосновал необходимостьвыделения особой научной дисциплины «Эпиррелогия», изучающей влияние нарастения внешних условий и воздействие растений на окружающую среду.

И все же на заре развития экология представляласобой описательное изучение природы, своего рода естественную историю. Ботаникии зоологи открывали новые виды и описывали их, путешественники проникали в недоступные ранее места, оставляя потомкам свидетельства увиденного. Великиеисследователи и естествоиспытатели 19 века оставили нам полные лиризма описанияи наблюдения природных явлений. Достаточно назвать с интересом читаемый исегодня многотомный труд Альфреда Брема   « Жизнь животных».

У истоков экологии стояли и русские ученые. Один изних – 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 контролируетсясредой. 

Таким образом, ученые 19 века анализировализакономерности организмов и среды, взаимоотношения между организмами, явленияприспособляемости 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» вприроде приводит к естественному отбору и является движущим фактором эволюции.

Победа эволюционного учения в биологии открыла,таким образом,  третий этапв историиэкологии, для которого характерно дальнейшее увеличение числа и глубины работпо экологическим проблемам. В этот период завершилось отделение экологии отдругих наук.

Кто именно ввел сам термин «экология» в научныйобиход – точно не известно. Пальма первенства отдается немецкому биологу ЭрнстуГеккелю. В 1866 году молодой профессор в своем капитальном труде « Всеобщаяморфология организмов», классифицируя разделы биологии, впервые употребилтермин « экология». «Всеобщая морфология» вышла в свет в октябре 1866 года, апредисловие к ней написано 14 сентября 1866года. Считается, что эту дату иследует принять за официальный « день крещения» экологии.

« Под экологией, — писал Геккель, — мы понимаемсумму знаний, относящихся к экономике природы: изучение всей совокупностивзаимоотношений животного с окружающей его средой, как органической, так инеорганической, и прежде всего – его дружественных  или враждебныхвзаимоотношений с теми животными и растениями, с которыми оно прямо иликосвенно вступает в контакт. Одним словом, экология – это изучение всех сложныхвзаимоотношений, 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 окружающейсреде, куда мы относим все « условия существования» в широком смысле этогослова. Они частично  органической, частично неорганической природы; посколькуони, как мы отмечали выше, оказывают влияние на форму организмов, то тем самымони заставляют их приспосабливаться к этим условиям.»

Немецкого ученого в какой-то мере можно назватьпровидцем с той точки зрения, что он, быть может, неосознанно, предвидел всюважность проблем, которые призвана была решать экология. Геккель, дальновидныйбиолог, поддерживающий теорию Дарвина, сдабривал свои труды новыми и зачастуюгармонично звучащими словами, большинство из которых сегодня забыто. «Экология»была самой удачной его находкой, если судить по популярности этого слова и темнаучным достижениям, которые оно стимулировало. 

Аутоэкология и синэкология

Вскоре пришло время более детального исследованияокружающей среды, в которой обитают те или иные виды. Возник новый разделэкологии – аутоэкология, изучающая взаимоотношения организма (особи, вида) сокружающей его средой. Аутоэкология имела и по сей день, имеет большоеприкладное значение, особенно в области биологических методов борьбы свредителями растений, исследований переносчиков болезней и профилактики,переносимых паразитами инфекций.

Однако каждый отдельный вид даже при изучении его сдругими видами, оказывающими на него непосредственное влияние, являетсявсего-навсего мельчайшей частичкой среди тысяч видов таких же растений,животных и микроорганизмов, которые обитают в той же зоне – в лесу, на лугу, вводоеме или на побережье. Осознание этого факта привело к появлению в середине20х годов синэкологии ( от греч. приставки «син», означающей «вместе»), илибиоценологии, исследующей взаимоотношения популяций, сообществ и экосистем сосредой. Термин «синэкология» был предложен швейцарским ботаником Шретером в1902 году. На 3 Международном ботаническом конгрессе в Брюсселе в 1910 годуботаники наряду с другими вопросами обсуждали программу экологическихисследований. Был поставлен вопрос о разделении экологии на два раздела:экологию особей и экологию сообществ; синэкология официально оформилась вкачестве составной части экологии.

Биоценоз

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

Термин «биоценоз» получил распространение в научнойлитературе на немецком и русских языках, а в англоязычных странах этому понятиюсоответствует термин «сообщество».

Таким образом, К. Мебиус одним из первых применил кисследованию объектов живой природы особый подход, который получил в наши дниназвание системного подхода. Этот подход ориентирует исследователя на раскрытиецелостных свойств объектов и механизмов, их обеспечивающих, на выявлениемногообразных связей в биологической системе и разработку эффективной стратегииее изучения. Следует отметить, что в современной науке системная парадигма(господствующая теоретическая концепция, система взглядов) доминирует, а вэкологии системный подход к рассмотрению объектов живой природы являетсяосновным.

Однако окончательно предпосылки для утверждениясистемной концепции созрели в ходе интенсивного развития экспериментальной итеоретической экологии в 20-30е годы 20 века. Были сформулированы основныезадачи изучения популяций и сообществ, предложены математические модели ростачисленности популяций и их взаимодействий, проведены лабораторные опыты попроверке этих моделей. Были установлены математические законы, описывающиединамику 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 получилНобелевскую премию по физиологии и медицины за открытие инсектицидныхособенностей ДДТ (дихлордифенил -хлорэтан)

Экосистема как единица изучения

Постепенно, к середине 20 века в экологииопределились две важные тенденции: одна из них положительная – в самых разныхнаправлениях экология наконец-то стала применять строго научный подход. Междутем одновременно сложилась тенденция, когда экология начала все более распылятьсвои усилия по слишком многим направлениям. Прежде всего это было связано сбурным развитием молодых наук, отпочковавшихся от классических химических,физических, биологических и других.

На этом этапе развития экологии остропочувствовалась нехватка базовой единицы изучения. У других оформившихся наукахтакая единица присутствовала. В физике это был атом, в гистологии – ткань, вфизиологии – орган, в цитологии – клетка. Отсутствие четко определяемой единицыизучения несколько тормозило развитие экологии. 

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

Термин «экосистема» впервые был предложен английскимэкологом Артуром Тенсли в 1935 году, но, конечно, представления о ней возниклизначительно раньше. Концепция экосистемы согласуется с общей теорией системЛюдвига фон Берталанфи, согласно которой целое представляет собой нечтобольшее, чем сумма составляющих его элементов, поскольку главная характеристикацелого – взаимодействие, протекающее между его различными элементами.

В 70х годах было установлено, что наиболеекритической областью исследований являются зоны, находящиеся на стыке различныхэкосистем. Экология становится все более сложной, концентрируя внимание на изучение граничных зон. Появилась концепция экотопов, установлено правилограничного эффекта. В науке о растительности утвердилась континуальнаяпарадигма, согласно которой растительный покров обладает свойствомнепрерывности.

Огромное влияние на развитие экологии оказали работывыдающегося русского геохимика В. И. Вернадского. Он посвятил себя изучениюпроцессов, протекающих в биосфере, и разработал теорию, названную им биохимией,которая легла в основу современного учения о биосфере.

Биосфера

Еще в начале 19 века в естествознании утвердилсятермин биосфера – сфера жизни. Она включает в себя все области нашей планеты,освоенные жизнью. Это и атмосфера, и океан, и все части земной поверхности, гдеутвердилась жизнь в любых ее формах.

Учение о живой природе было создано и развитомногими выдающимися натуралистами прошлых веков. Но тогда исследовался главнымобразом растительный и животный мир, а биосфера – как качественно новоегеологическое, биологическое и экологическое  явление на планете – не рассматривалось. Однако изучение одних локальных проблем оказалосьнедостаточно. В современных условиях необходимо изучать биосферу как единоецелое в ее взаимодействии с человечеством.

В 1926 году В. И. Вернадский опубликовал книгу подназванием «Биосфера», которая ознаменовала рождение новой науки о природе, овзаимосвязи с ней человека. В этой книге биосфера впервые показана как единаядинамическая система, населенная и управляемая жизнью, живым веществом планеты.

В. И. Вернадский показал, что химическое состояниенаружной коры нашей планеты всецело находится под влиянием жизни и определяетсяживыми организмами. В его учении о биосфере не только рассматривались основныесвойства живого вещества и влияние на него косной природы, но и впервые былораскрыто грандиозное обратное влияние жизни на абиотическую (неживую) среду(атмосферу, гидросферу, литосферу) и формирование в результате этогоисторического процесса особых биокосных природных тел, таких как почва. Впервыевся живая оболочка планеты предстала как единое целое – могучее, сложное и в тоже время хрупкое образование.

Международная биологическая программа

Взаимосвязи в живой природе, с которыми приходитсясталкиваться ученым, чрезвычайно широки и многообразны. Поэтому идеальныйэколог, если только таковой существует, должен быть чуть ли не энциклопедистом,обладающим комплексом знаний, концентрированных во многих научных иобщественных дисциплинах. Естественно, таких людей нет, и поэтому для успешногорешения реальных экологических задач необходима совместная междисциплинарнаяработа исследовательских групп, каждая из которых представляет различныеотрасли наук.

Необходимость таких комплексных исследований привелак разработке и осуществлению в 1964 –1974 годах Международной биологическойпрограммы (МБП), направленной на долгосрочное глобальное изучение биологическойпродуктивности наземных, пресноводных и морских растительных и животныхсообществ. За время реализации программы был собран огромный фактическийматериал по биологической продуктивности различных сообществ на всехтрофических уровнях. Одновременно проводились исследования генетическогоразнообразия растений, и их диких сородичей. Результаты исследований МБП былиопубликованы в трехтомной монографии «Ресурсы биосферы»(1975 – 1976)

В процессе реализации работ по МБП становилось ясно,что изучение взаимодействий между экосистемами столь же важно, как и изучениепроцессов, протекающих внутри экосистем.

Разработка МБП пришлась на то время, когда передчеловечеством впервые остро встала проблема кризиса окружающей среды. Появилосьновое осознание ограниченности природных ресурсов и опасностей, угрожающей всейпланете в целом.

В этой  атмосфере экология как наука была неожиданновытолкнута на арену общественной жизни в качестве политической платформы исредства давления.

Алармизм

В это время в общественном движении Запада возниклоновое направление – алармизм     (от англ. Alarm –тревога). Возникли так называемые партии «зеленых», которые на определенномэтапе получили довольно мощную поддержку населения. Достаточно вспомнитьфракцию «зеленых», получившую в свое время несколько мест в немецкомпарламенте.

Призывы «зеленых» были подчас истеричны. Онитребовали полностью пересмотреть взгляды на промышленное, а значит,прогрессивное развитие человечества. Выступления их состояли из категоричныхлозунгов отказа: « Не трогать реку, прекратить стройку на ее берегах», «Нерубить лес», « Не убивать пушных зверей», « Не строить химический завод»,«Закрыть электростанцию».

Справедливости ради сказать, что «зеленые» сделалинемало для защиты окружающей среды. Движениям экологистов иногда удавалосьпрямо или косвенно убедить правительства необходимости больше учитыватьэкологические аспекты развития. Социальная ответственность ученого-эколога вэтой связи возрастала и можно только приветствовать тенденцию рассматриватьэкологию как «науку для каждого и на каждый день».

Однако новые времена продиктовали и новыеэкологические лозунги. Теперь в экологическом лексиконе главным стало не слово«страшно», а слово «трудно». Прагматически настроенные серьезные люди на Западепоняли, что безудержному экологическому романтизму пришел конец, поскольку длядальнейшего повышения уровня жизни необходимо неуклонное развитиепромышленности и техники. Поэтому «неозеленым» пришлось сменить лозунг «Назад –к природе!» на другой: « Вперед – к природе!». Вперед – через развитие науки итехники, дающие новые способы экологически чистого производства и новые способыполучения экологически чистых продуктов. Началось создание замкнутых цикловпроизводства и эффективных систем отчистки. Лозунги типа « Закрыть заводлекарственных препаратов, загрязняющий среду» стали архаичными.

Современность

Современный этап развития экологической наукихарактеризуется признанием того, что проблемы окружающей среды затрагивают всестраны мира. Определились приоритетные проблемы глобального характера, такиекак изменения, в озоновом слое атмосферы, повышенное накопление углекислогогаза, загрязнение океана, которые не имеет политических границ и решение,которых возможно только при объединении усилий ученых многих стран.

В современных условиях ученые-экологи  вновьобратились к научному наследию В. И. Вернадского. Именно он указывал еще вдалекие 20е годы о мощном воздействии человека на окружающую среду ипреобразовании современной биосферы. Для уже измененной биосферы, всецелонаходящейся под контролем разума человека, он предложил термин «ноосфера» — сфера разума. Ученый подчеркивал, что центральным звеном в биосфере, играющимдоминирующую преобразующую роль, является человек.

В этом историческом контексте в рамках новыхконцептуальных задач в ноябре 1971 года было начато проведение новоймеждународной межправительственной программы « Человек и биосфера» — МАБ. Посути, программа МАБ стала интегрированным подходом к исследованиям, подготовкеспециалистов и деятельности, цель которой – улучшение взаимоотношения человекас окружающей средой. Отправным пунктом программы было исследование человека «со стороны», т.е. изучение воздействия его деятельности на различныеэкосистемы. Постепенно человек в исследованиях МАБ стал рассматриваться какорганическая составная часть экосистемы и биосфера и оказался фактическицентральным элементом исследований.

Такая постановка вопроса, при которой человек изстороннего и чужеродного элемента превращается в органичное составляющеебиосферы, его ядро, означает переворот в его концепциях и методах современнойэкологии.

Заключение

Итак, мы проследили исторические этапы развитияэкологии: естественную описательную историю, изучение отдельных видов,сообществ и экосистем, биосферы, и, наконец, человека в биосфере. Последнийэтап наиболее органичен и естественен для человека, поскольку он замыкаетэволюционный цикл и восстанавливает природную роль и значение человека, а именноего органическую неразрывную связь с биоферой.