История становления экологии как фундаментальной науки

1 История становления  экологии как фундаментальной  науки.

Экология своими корнями уходит в далекое прошлое. Потребность в знаниях, определяющих «отношение живого к окружающей его органической и неорганической среде», возникла очень давно. Достаточно вспомнить труды Аристотеля (384— 322 до н. э.), Плиния Старшего (23—79 н. э.), Р. Бойля (1627— 1691) и др., в которых обсуждалось значение среды обитания в жизни организмов и приуроченность их к определенным местообитаниям, чтобы убедиться в этом. В XVII—XVIII вв. экологические сведения составляли значительную долю во многих биологических описаниях (А. Реомюр, 1734; А. Трамбле, 1744, и др.). Элементы экологического подхода содержались в исследованиях русских ученых И. И. Лепехина, А. Ф. Миддендорфа, С. П. Крашенинникова, французского ученого Ж. Бюффона, шведского естествоиспытателя К. Линнея, немецкого ученого Г. Йегера и др. Немецкий биолог-эволюционист Э. Геккель (1834—1919) первый понял, что это самостоятельная и очень важная область биологии, и назвал ее экологией (1866). В своем капитальном труде «Всеобщая морфология организмов» он писал: «Под экологией 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 отношений с теми животными и растениями, с которыми он прямо или косвенно вступает в контакт. Одним словом, экология — это изучение всех сложных взаимоотношений, которые Дарвин назвал «условиями, порождающими борьбу за существование». В 30-е и 40-е гг. экология поднялась на более высокую ступень в результате нового подхода к изучению природных систем. Сначала А. Тенсли (1935) выдвинул понятие об экосистеме, а несколько позже В. Н. Сукачев (1940) обосновал близкое этому представление о биогеоценозе. Следует отметить, что уровень отечественной экологии в 20—40-х гг. был одним из самых высоких в мире, особенно в области фундаментальных разработок. В этот период в нашей стране работали такие выдающиеся ученые, как академики В. И. Вернадский и В. Н. Сукачев, а также крупные экологи В. В. Станчинский, Э. С. Бауэр, Г. Г. Гаузе, В. Н. Беклемишев, А. Н. Формозов, Д. Н. Кашка-ров и др.

   2) место экологии среди других наук. Существует немало классификаций биологических наук. Одна из них предложена Б.Г. Иоганзеном (1959), где круг биологических дисциплин подразделяется на три группы: общие, частные, комплексные. Основные уровни или разделы экологических исследований включают следующие направления:

   1. Аутэкология – изучает совокупность физико-химических факторов на уровне организмов, тесно связана с физиологией.

   2. Популяционная экология – изучает внутривидовые отношения и внутрипопуляционные процессы, рассматривает прямые и обратные связи популяций со средой.

   3. Синэкология – экология сообществ, изучает ассоциации популяций разных видов растений, животных и микроорганизмов, образующих сообщества, пути формирования и развития последних, структуру и динамику взаимодействия их с физико-химическими параметрами среды, энергетику, продуктивность и другие особенности.

   4. Глобальная экология – изучает биосферу Земли или то, что происходит уже не на уровне экосистемы и сообществ, а в совокупности сред, образующих биосферу в наземно-воздушной, почвенной, водной среде и т.п.

   Таким образом, можно выделить четыре соподчиненных  уровня экологических исследований. Классическая экология имеет дело лишь с той стороной взаимодействия организмов со средой, которая обусловливает размножение и выживание особей, структуру и динамику сообществ разных видов и сложившиеся на их основе особенности приспособления видов, их внутривидовые отношения и специфическую структуру, а также сообщества популяций разных видов, их взаимные приспособления, обеспечивающие биогенный круговорот веществ. 

3) Исторические корни экологического сознания С момента появления Homo sapiens в его сознании фиксировались явления и объекты природы, их динамика и существующие между ними причинно-следственные связи. Особенно большое значение имело запечатление в сознании события «действие - результат». В картине взаимоотношений человека с природой преобладали отношения типа сильный-слабый, дающий-берущий и т. п. Слабость человека, его зависимость от природы, отразились в появлении представлений о добрых и злых силах природы, в их очеловечении, а динамика природных явлений объяснялась поступками богов, олицетворяющих природу.Это и привело к появлению первичного экологического сознания в его мифологически-религиозной форме. Для этого сознания очень важно, что существовали боги-объекты и боги-отношения. Развитие общественных отношений, особенно связанное с включением в систему потребления, помимо собирательства и охоты, скотоводства, а позже - земледелия, внесло в экологическое сознание принципиально новый элемент - возможность воздействия на природу, вначале пассивное, а затем и активное изменение экологической среды. Другой важной вехой в содержании экологического сознания явилась вызванная практической необходимостью, а также, вероятно, развитием мозга возможность формирования связей (на основе отражения конкретных ситуационных связей) с более высоким уровнем абстрагирования. Это позволило объяснять неизвестные явления известными и включить в экологическое сознание способность прогнозирования более комплексных процессов, чем простая суточная или сезонная периодичность природы.

4) изменение содержания  экологии от Гекклеля до Моисеева. Пятый этап – становление эволюционной экологии, углубление экологических исследований, начало изучения взаимосвязей. Период: с начала XIX века до второй половины (1866 г.) XIX века Шестой этап – определение понятия "экология", доминирование исследований аутэкологического направления – изучение естественной совокупности видов, непрерывно перестраивающихся применительно к изменению факторов среды, т.е. факториальной аутэкологии. М.С. Гиляров называл этот этап временем факториального редукционизма. Период: со второй половины (1866 г.) XIX до середины (1936 г.) XX века.Седьмой этап отражает новый – системный, подход к исследованиям природных систем, формирование общей экологии, как самостоятельной фундаментальной биологической науки, доминирование синэкологического направления – изучение процессов материально-энергетического обмена, развитие количественных методов и математического моделирования. Период: 40-70 гг. XX века. Специфика этого этапа – мнение о примате конкурентных отношений в биоценозах и принижение значимости эволюционных факторов, господство парадигмы дискретности.Восьмой этап – "экологизация" науки; становление экологических наук, учитывающих деятельность Человека, т.е. социальной и политической направленности. Возрастание интереса к изучению популяций (демэкология), динамики формирования биогеоценозов в связи с антропогенными нарушениями. Большое внимание уделяется стационарным исследованиям. Основная методология – системный анализ. Одно из главных направлений – длительный экологический мониторинг разных уровней (наземный, региональный, глобальный и пр.). Период: с 80-х годов XX века по настоящее время. Специфика – отказ от примата конкурентных взаимоотношений в ценозе; в фитоценологии смена парадигмы дискретности на парадигму континуальности; развитие методов и теории экологического мониторинга.В последнее десятилетие произошло объединение ряда тенденций последних периодов. Учеными признается как континуальность, так и дискретность растительного покрова – в природе есть и то и это, формируется новая парадигма – биологического разнообразия. 

5) Направление развития  наук от философии античности  до современной экологии, от дифференциации до интеграции. Первый этап – отражает примитивные знания, накапливаемые людьми, в т.ч. первобытными, в процессе тесного общения с природой и ведения натурального хозяйства. Начался за много веков до новой эры и завершился в первые века до новой веры.

Второй  этап – накопление фактического материала, но уже античными учеными, средневековый застой. Период: I-III век до н.э. – XIV век н.э.Третий этап – продолжение сбора и первые попытки систематизация колоссального фактического материала, накопленного с началом великих географических открытий и колонизацией новых стран – в эпоху Возрождения. Период: с IV по XVIII век включительно.Четвертый этап – связан с крупными ботанико-географическими открытиями, способствовавшими дальнейшему развитию экологического мышления; предпосылка экологических идей; выделены экология растений и экология животных. Период: конец XVIII – начало XIX века.Пятый этап – становление эволюционной экологии, углубление экологических исследований, начало изучения взаимосвязей. Период: с начала XIX века до второй половины (1866 г.) XIX векаШестой этап – определение понятия "экология", доминирование исследований аутэкологического направления – изучение естественной совокупности видов, непрерывно перестраивающихся применительно к изменению факторов среды, т.е. факториальной аутэкологии. М.С. Гиляров называл этот этап временем факториального редукционизма. Период: со второй половины (1866 г.) XIX до середины (1936 г.) XX века.Седьмой этап отражает новый – системный, подход к исследованиям природных систем, формирование общей экологии, как самостоятельной фундаментальной биологической науки, доминирование синэкологического направления – изучение процессов материально-энергетического обмена, развитие количественных методов и математического моделирования. Период: 40-70 гг. XX века. Специфика этого этапа – мнение о примате конкурентных отношений в биоценозах и принижение значимости эволюционных факторов, господство парадигмы дискретности.Восьмой этап – "экологизация" науки; становление экологических наук, учитывающих деятельность Человека, т.е. социальной и политической направленности. Возрастание интереса к изучению популяций (демэкология), динамики формирования биогеоценозов в связи с антропогенными нарушениями. Большое внимание уделяется стационарным исследованиям. Основная методология – системный анализ. Одно из главных направлений – длительный экологический мониторинг разных уровней (наземный, региональный, глобальный и пр.). Период: с 80-х годов XX века по настоящее время. Специфика – отказ от примата конкурентных взаимоотношений в ценозе; в фитоценологии смена парадигмы дискретности на парадигму континуальности; развитие методов и теории экологического мониторинга.В последнее десятилетие произошло объединение ряда тенденций последних периодов. Учеными признается как континуальность, так и дискретность растительного покрова – в природе есть и то и это, формируется новая парадигма – биологического разнообразия. 

7) подходы  в организации научных исследований  в экологии. Для правильного понимания экологической обстановки требуется одновременный учет всех взаимодействующих в данном месте факторов, и уже сама сложность такой задачи делает ее нелегкой. На практике большинство экологов, предпринимая новое исследование, применяют один из нескольких основных подходов - экосистемный подход, изучение сообществ (синэкология), популяционный подход (аутоэкология), анализ местообитаний, эволюционный или исторический подходы 1) экосистемный подход. Впервые определение экосистемы как совокупности живых организмов с их местообитанием было дано Тэнсли в 1935 году. При экосистемном подходе в центре внимания эколога оказываются поток энергии и круговород веществ между биотическими и абиотическими компонентами экосферы. Его больше интересуют здесь функциональные связи (такие, как цепи питания) живых организмов между собой и с окружающей средой, чем видовой состав сообществ и определение редких видов или колебания численности. Экосистемный подход выдвигает на первый план общность организации всех сообществ, независимо от местообитания и систематического положения входящих в них организмов 2)Изучение сообществ Экология сообществ уделяет особое внимание биотическим компонентам экосистем. Синоним экологии сообществ - синэкология. При изучении сообществ исследуют растения, животных и микроорганизмы, обитающие в различимых биотических единицах, таких, как лес, луг или вересковая пустошь. Могут быть выявлены и лимитирующие факторы, но функциональные аспекты влияния элементов физической среды, например климата, обычно подробно не рассматриваются. Вместо этого упор делается на определение и описание видов и изучение факторов, ограничивающих их распространение, в частности на конкуренцию и расселение. 3)Популяционный подход Популяционная экология занимается аутэкологическими проблемами. В В современных популяционных исследованиях используются математические модели роста, самоподдержания и уменьшения численности тех или иных видов. Построение этих моделей связано рядом важных понятий, таких, как рождаемость, выживаемость и смертность. Популяционная экология обеспечивает теоретическую базу для понимания вспышек численности вредителей и паразитов, имеющих значение для сельского хозяйства и медицины, и открывает возможности борьбы с ними при помощи биологических методов (например, использование хищников и паразитов вредителя), а также позволяет оценить критическую численность вида, необходимую для его выживания.  4)Изучение местообитаний Местообитание - это участок среды определенного типа, где живет данный организм, например живая изгородь, пресноводное озеро, дубовая роща или каменистый берег. Организм приспособлен к определенным физическим условиям местообитания. Но в пределах последнего могут быть места с особыми условиями (например, под корой гниющего ствола в дубовой роще) иногда называемые микроместообитаниями. Каждый вид занимает в своем местообитании определенную экологическую нишу. Понятие экологической ниши подразумевает не только физическое пространство, где может быть обнаружен данный вид, но также, что еще важнее, определенную его роль в сообществе, в частности его питание и взаимоотношения с другими видами. Когда два вида занимают одну и ту же нишу, они обычно конкурируют друг с другом, пока один из них не будет вытеснен. Сходные местообитания включают сходный набор экологических ниш, и в различных частях земного шара можно встретить морфологически близкие, хотя и различные по таксономическому положению виды животных и растений. 5) Эволюционный и исторический подходы  Изучая, как экосистемы, сообщества, популяции и местообитания менялись во времена, мы получаем важный материал для суждения о характере вероятных будущих изменений. Эволюционная экология рассматривает изменения, связанные с развитием жизни на нашей планете, и позволяет понять основные закономерности, действовавшие в экосфере до того момента, когда важным экологическим фактором, влияющим на большинство организмов и на физическую среду, стала деятельность человека. Эволюционная экология пытается реконструировать экосистемы прошлого, используя как палеонтологические данные (ископаемые остатки, анализ пыльцы и др.), так и сведения о современных экосистемах.Историческая экология занимается изменениями, связанными с развитием человеческой цивилизации и технологии, с их возрастающим влиянием на природу,  и рассматривает период от неолита до наших дней.Используя эти подходы, можно выявлять долговременные  экологические тенденции, установить  которые только путем изучения современных экосистем невозможно; таковы, например, изменения климата, конвергентная эволюция, расселение видов животных и растений. Этот подход привносит больше новых теоретических идей, чем анализ местообитания.

8) Сущность понятия  экологический кризис его периодизация  и причины.. Экологический кризис — это обратимое изменение равновесного состояния природных комплексов. Он характеризуется не столько усилением воздействия человека на природу, сколько резким увеличением влияния измененной людьми природы на общественное развитие. Проявление экологического кризиса нередко называют «эффектом бумеранга». Известен ряд экологических кризисов: относительного обеднения доступных примитивному человеку ресурсов промысла и собирательства, обусловивший стихийные биотехнические мероприятия типа выжигания растительности для ее лучшего и более раннего роста (с наступлением весны, влажного периода года); перепромысла крупных позвоночных животных (50—10 тыс. лет назад); современный кризис глобального загрязнения, которому, по мнению ученых, соответствует высший этап научно-технической революции. Человек выступает при экологическом кризисе активно действующей стороной. История цивилизации доказывает, что вслед за экологическим кризисом следует революционное изменение во взаимоотношениях общества и природы. 
В предистории и истории человечества выделяют ряд экологических кризисов и революций 1. Изменение среды обитания живых существ, вызвавшее возникновение прямоходящих антропоидов — непосредственных предков человека. 2. Кризис относительного обеднения доступных примитивному человеку ресурсов промысла и собирательства, обусловившего стихийные биотехнические мероприятия типа выжигания растительности для лучшего и более раннего роста. 3. Первый антропогенный экологический кризис — массовое уничтожение (перепромысел) крупных животных («кризис консу-ментов»), связанный с последовавшей за ним сельскохозяйственной экологической революцией 4. Экологический кризис засоления почв и деградация примитивного поливного земледелия, недостаточность его для растущего народонаселения Земли, что привело к преимущественному развитию неполивного земледелия. 5. Экологический кризис массового уничтожения и нехватки растительных ресурсов, или «кризис продуцентов», связанный с общим бурным развитием производительных сил общества, вызвавший широкое применение минеральных ресурсов, промышленную, а в дальнейшем и научно-техническую революцию. 6. Современный кризис угрозы недопустимого глобального загрязнения. Здесь редуценты не успевают очищать биосферу от антро-погенных продуктов или потенциально не способны это сделать в силу неприродного характера выбрасываемых синтетических веществ. Этот кризис называют «кризисом редуцентов», которому соответствует высший этап научно-технической революции — реутилизация продуктов и условное замыкание технологических циклов.

9) изменение антропогенного  влияния человека на природу на различных исторических этапах. С появлением человека и общества природа вступила в новый этап своего существования – стала испытывать на себе антропогенное влияние (то есть влияние человека и его деятельности).Первоначально отношения человека и природы представляли собой взаимное воздействие друг на друга – человек самостоятельно (без применения сложных технических средств) извлекал для себя пользу из природы (пища, полезные ископаемые), а природа воздействовала на человека, причем человек был не защищен от природы (например, различных стихий, климата и т.д.), сильно зависел от нее.По мере становления общества, государства, роста технической оснащенности человека (сложные орудия труда, машины) возможность природы влиять на человека уменьшилась, а влияние человека на природу (антропогенное влияние) усилилось.Начиная с XVI – XIX вв., когда было сделано большое число полезных для человека научных открытий, изобретений, значительно усложнились производственные отношения, влияния человека на природу стало систематическим и повсеместным. Природа стала рассматриваться человеком уже не как самостоятельная реальность, а как сырьевой источник для удовлетворения потребностей человека.В ХХ столетии, когда планомерный научно-технический прогресс ускорился в несколько раз и перерос в научно-техническую революцию, антропогенное влияние приблизилось к катастрофическому уровню.В настоящее время мир техники (техносфера) практически превратился в самостоятельную реальность (суперсовременные технические открытия, сделавшие возможности человека влиять на природу безграничным, всеобщая компьютеризация и т.д.), а природа почти полностью подчинена человеку.Главная проблема (и опасность) современного антропогенного влияния заключается в несоответствии безграничных потребностей человечества и почти безграничных научно-технических возможностей влияния на природу и ограниченных возможностей самой природы.В связи с этим возникает экологическая проблема – проблема охраны окружающей среды от пагубного влияния человека.Самыми опасными направлениями пагубного влияния человека на природу (и его последствиями) являются:истощение недр – на протяжении своей истории, а особенно в ХХ веке человечество беспощадно и в неограниченных количествах добывало полезные ископаемые, что привело к истощению (близкому к катастрофическому) внутренних резервов Земли (например, запасы энергоносителей нефти, каменного угля, природного газа могут быть исчерпаны уже через 80-100 лет);загрязнение Земли, особенно водоемов, атмосферы промышленными отходами;уничтожение растительного и животного мира, создание условий, при которых техническое развитие (дороги, заводы, электростанции и т.д.) нарушает привычные образ жизни растений и животных, изменяет естественный баланс флоры и фауны;применение атомной энергии как в военных, так и в мирных целях, наземные и подземные ядерные взрывы.Для того чтобы выжить и не довести планету до техногенной катастрофы, человечество обязано всячески уменьшить свое вредное влияние на окружающую среду, особенно вышеуказанные наиболее опасные его виды.

10) Глобальные  проблемы человечества и пути  их решения.

          f