СТАНОВЛЕНИЕ ЭКОЛОГИИ КАК НАУКИ

Существование цивилизации на нашей планете неразрывно связано с природными условиями. Она возникла тогда, когда человек научился использовать огонь и другие средства и орудия, позволявшие ему изменять среду обитания. Экология приобрела практический интерес уже на заре человечества. Первобытный человек, борясь за выживание, должен был иметь определенные знания о видах животных, их повадках, местах обитания.

На протяжении тысячелетий люди пытались покорить природу, но только недавно осознали, что Земля — не более чем «космический корабль» с ограниченными ресурсами. Нерачительное их использование и загрязнение окружающей среды могут сделать невозможной жизнь последующих поколений.

Появившись на планете, человек на всех стадиях развития влиял на среду обитания сначала как просто биологический вид, затем как охотник, имеющий специальные орудия, позволяющие уже в эпоху Великих оледенений воздействовать на видовой и численный состав животных. Выжигая леса, собирая съедобные виды растений, он влиял на природу через усиление естественно идущих процессов и формирование антропогенных ландшафтов. Развитие земледелия, скотоводства привело к росту общин и возникновению первых крупных поселений, способствовало прогрессу в изготовлении орудий труда.

За две тысячи лет до н.э. в Египте и Месопотамии человек создал грандиозные оросительные системы, принципиально изменившие окружающий мир.

Происходившие в результате хозяйственной деятельности изменения природных условий тогда еще не были велики и носили локальный характер. Тем не менее они вели к эрозии почв, их засолению, опустыниванию, а в конечном итоге — к региональным экологическим кризисам и исчезновению цивилизаций, их создавших.

Возникшие на заре цивилизации города первоначально хорошо «вписались» в природную среду, несмотря на то что по числу населения многие из них (Фивы, Вавилон, Рим) были вполне сопоставимы с современными. Так, согласно переписи населения Рима, проведенной в 14 г. н.э. императором Августом, в городе проживали 4 млн 937 тыс. человек.

Создавая первые города, человек еще неосознанно понимал необходимость соблюдения определенных санитарных норм. Первая из известных сегодня систем городской канализации появилась в III—II тыс. до н.э. в Индии. В Риме был построен водопровод, действовала система канализации. После падения Римской империи в 400-х гг. н.э. в городах государств, образовавшихся на ее развалинах, вплоть до XIII—XIV вв. царила антисанитария, поскольку необходимые знания и навыки благоустройства были утрачены. Техническая революция, начавшаяся в конце XVIII в., привела к тому, что последствия деятельности человека стали сопоставимы с природными явлениями.

Еще ученые Древней Греции и Рима мыслили «экологически», т.е. видели связь между живыми организмами и окружающей средой. Экология как наука начала формироваться в конце XVIII в., вначале как один из разделов зоологии.

Развитие классической биологии долгое время шло по пути изучения морфологических¹ и функциональных особенностей организмов в их единстве с условиями существования. Предысторией современной экологии являются труды натуралистов и географов XVIII-XIX вв.

Первые представления о биосфере как области жизни и оболочке Земли даны Ж.-Б. Ламарком (1744—1829) в труде «Гидрология». Термин «биосфера» впервые ввел в научный обиход в 1875 г. австрийский геолог Э. Зюсс (1831 — 1914), в работах которого биосферу понимали как тонкую пленку жизни на земной поверхности, в значительной мере определяющую лик Земли.

Существенной вехой в развитии науки об образе жизни различных живых организмов, и в том числе человека, является труд Т. Мальтуса (1798), в котором приведены уравнения экспоненциального роста популяций как основы демографических концепций.

Несколько позже П.Ф. Ферхюльст предложил уравнение «логистического» роста (см. подпараграф 2.2.3.2). 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 заслуга в формировании основных положений экологии и экологического мировоззрения принадлежит профессору Московского университета К.Ф. Рулье (1814—1858). Еще до выхода в свет труда Э. Геккеля он сформулировал основной принцип взаи-

Морфология (от греч. morphe — форма) — учение о форме и строении организмов.

моотношений организма и среды, названный им «Законом двойственности жизненных начал». Им же обозначены проблемы изменчивости, адаптации, миграций и влияния человека на природу. Рулье в своих лекциях и печатных трудах обсуждал взаимодействие организмов со средой с позиций, близких дарвиновским.

Во второй половине XVIII в., 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.

Во второй половине XIX — начале XX в. большое внимание уделяли изучению влияния отдельных факторов (главным образом климатических) на распространение и динамику организмов. К до- геккелевскому периоду развития экологии относят, в частности, работы ученого-агронома Ю. Либиха, который сформулировал известный закон минимума.

Термин «экология» (от греч. oikos — дом, родина и logos — учение) впервые введен в 1866 г. немецким биологом, профессором Йенского университета Э. Геккелем (1834—1919). В своем труде «Всеобщая морфология организмов»^[1] (1866) он писал: «Экология — это познание экономики природы, одновременное исследование взаимоотношений всего живого с органическими и неорганическими компонентами среды, включая антагонистические и неантагонистические отношения животных и растений, контактирующих друг с другом».

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.

В XX в. в рамках экологии сформировалось самостоятельное направление физиологии, посвященное исследованию механизмов адаптации. В России представителями этого направления, достигнувшего расцвета в 1960—1970-х гг., были Н.И. Калабухов, А.Д. Слоним, а в последние годы — академик И.А. Шилов.

В 1927 г. Ч. Элтон выпустил первый учебник-монографию по экологии. В нем было описано своеобразие биоценотиче- ских 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 1920-1930-е гг. сформировалось направление экологии популяций, в 1930-е гг. — понятие экосистемы. Его введение связывают с работами А. Тенсли (1935). 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.

В начале 1940-х гг. В.Н. Сукачев (1880—1967) обосновал концепцию биогеоценоза, имевшую большое значение для развития теоретической базы экологии. В 1950-е гг. сформировалась общая экология, основное внимание в которой уделяется изучению взаимодействия организмов и структуры образуемых ими систем. К 1970-м гг. сложились направления, называемые «физиологической» и «эволюционной» экологией. В настоящее время получили развитие «количественная» экология и математическое моделирование биосферных и экосистемных процессов.

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 естественно-историческом теле.

В.И. Вернадский (1863—1945) обосновал роль живого вещества как наиболее мощного геохимического и энергетического фактора 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.

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 (см. подпараграф 3.5.2.4).

В.И. Вернадский отмечал, что жизнь в геологически обозримый период всегда существовала в форме биоценозов — сложно организованных комплексов разных организмов. При этом живые организмы были тесно связаны со средой обитания, образуя целостные динамические системы. В ходе развития жизни неоднократно происходила смена одних групп организмов другими, но поддерживалось более или менее постоянное соотношение форм, выполняющих те или иные геохимические функции.

В табл. 1.1 приведен календарь событий, иллюстрирующий долгий путь становления экологии как науки.

Таблица 1.1

Календарь становления экологии как науки (по К.М. Петрову, с изм.)¹

Петров К.М. Общая экология: взаимодействие общества и природы. СПб.: Изд-во Санкт-Петербургского ун-та, 1997.

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.

• [1] Haeckel Е. Generalle Morphologie der Organismen. Bd. I. Allgemeine Anatomieder Organismen. Bd. II. Allgemeine Entwickelungsgeschichte der Organismen.Berlin, 1866. {Геккель Э. Всеобщая морфология организмов. Т. I. Общаяанатомия организма. Т. И. Генеральная эмбриология организмов. Берлин,1866] Ernst Heinrich Philipp August Haeckel Generelle Morphologie DerOrganismen (German Ed.).