Лекция №1 Экология и проблемы современной цивилизации

Цель лекции:ознакомить студентов с историей развития экологии и дать краткую характеристику науки.

Ключевые слова: экология, живые организмы, окружающая среда, аутэкология, демэкология, синэкология

План лекции:

1. Определение экологии.

2. 1 этап развития экологии.

3. Второй этап развития экологии.

4. Третий этап развития экологии.

5. Современное состояние экологической науки.

6. Основные задачи и методы экологии.

7. Разделы экологии

8. Методы в экологии.

Слово экология образовано от греческих «ойкос», что означает дом, жилище, местообитание, убежище, и «логос» – 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 большинство исследователей считает, 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. По дошедшим до нас орудиям охоты, наскальным рисункам о способах культивирования растений, лова животных люди имели определенные представления о повадках животных, образе их жизни, сроках сбора растений, о местах их произрастания, о способах выращивания их и ухода за ними. Элементы экологии встречаются в эпических произведениях и легендах. Например, в рукописных книгах Вавилонии есть описания способов обработки земли, указывается время посева культурных растений, перечисляются птицы и животные, вредные для земледелия.

В трудах ученых античного мира – Гераклита, Гиппократа, Аристотеля были сделаны дальнейшие обобщения экологических факторов. Аристотель в «Истории животных» описал более 500 видов известных ему животных, рассказал об их поведении. Так начинался первый этап развития науки – накопление фактического материала и первый опыт его систематизации. Теофраст Эрезийский описал влияние почвы и климата на структуру растений Древнего Средиземноморья. Он впервые предложил разделить покрытосеменные растения на основные жизненные формы: деревья, кустарники, полукустарники и травы.

В средние века интерес к изучению природы ослабевает, заменяясь господством схоластики и богословия. Большинство сведений этого периода имеют прикладной характер, опираются на описание целебных трав (Авиценна), культивируемых растений и животных, на знакомство с природой далеких стран (Марко Поло, 13 в., Афанасий Никитин, 15 в.).

Началом новых веяний в науке в период позднего Средневековья являются труды Альберта Великого. Он придавал большое значение местообитанию растений, где помимо почвы важное место уделяет «солнечному теплу», рассматривая причины «зимнего сна» у растений.

Географические открытия в эпоху Возрождения явились толчком к развитию биологических наук. Накопление и описание фактического материала – характерная черта естествознания этого периода. Экологические знания естествоиспытателей выражались в выяснении особенностей строения растений и животных, их распределения. Известный английский химик Р. Бойль изучил влияние низкого атмосферного давления на различных животных.

В 17-18 в.в. обогатились экологические знания. Антони ван Левенгук был пионером в изучении пищевых цепей и регуляции численности организмов. На основании путешествий в 18 в. С.П. Крашенинниковым, И.И. Лепехиным, П.С. Палласом и другими русскими географами и натуралистами указывалось на взаимосвязанные изменения климата, животного и растительного мира. В труде «Зоогеография» П.С. Паллас подробно описал образ жизни 151 вида млекопитающих и 425 видов птиц, а также такие биологические явления, как миграция, спячка, взаимоотношения родственных видов и т.д. М.В. Ломоносов по останкам вымерших форм животных судил об условиях их существования в прошлом.

Ученый-агроном А.Г. Болотов определил роль минеральных солей в жизни растений, создал одну из первых классификаций местообитаний.

Создание эволюционной концепции развития природы – главное теоретическое достижение Ж.Б. Ламарка. В «Философии зоологии» он дает эволюционное обоснование «лестницы существ». Ламарк считал влияние «внешних обстоятельств» одной из самых важных причин приспособительных изменений организмов, эволюции животных и растений.

Второй этап развития науки связан с крупномасштабными ботанико-географическими исследованиями в природе. Появление в начале 19 в. биогеографии способствовало дельнейшему развитию экологического мышления. Основоположником экологии растений считают А. Гумбольта, опубликовавшего «Идеи о географии растений», где на основе своих многолетних наблюдений в Центральной и Южной Америке он показал влияние климатических условий, особенно температурного фактора, на распределение растений. В сходных географических условиях вырабатываются сходные «физиономические» формы, т.е. одинаковый внешний облик. По распределению о соотношению этих форм можно судить о специфике физико-географической среды.

В 1832 г. О. Декандоль обосновал необходимость выделения особой научной дисциплины «Эпиррелогия», изучающей влияние на растений внешних условий и воздействие растений на окружающую среду. Среду, в которой существуют растения, стали понимать как совокупность действующих экологических факторов. Декандоль писал: «Растения не выбирают условия среды, они их выдерживают или умирают».

Русский ученый Э.А. Эверсман рассматривал организмы в тесном единстве с окружающей средой. Он разделял факторы среды на биотические и абиотические, приводил примеры конкуренции между организмами, между особями одного и разных видов.

Экологическое направление лучше других было сформулировано К. Рулье. Он считал необходимым развитие особого направления в зоологии, посвященного всестороннему изучению и объяснению жизни животных, их сложным взаимоотношениям с окружающим миром. Он различал явления жизни особи (выбор и запасание пищи, выбор и постройка жилья) и «явления жизни общей» (взаимоотношения родителей и потомства, законы количественного размножения, отношения животных к растениям, почве, к физиологическим условиям среды). Вместе с этим следует изучать периодические явления в жизни животных – линьку, спячку, сезонные перемещения и др. Рулье создал ряд трудов экологического содержания. Последователь К. Рулье Н.А. Северцев впервые в России изложил глубокие экологические исследования животного мира отдельного региона. Таким образом, ученые начала 19 в. анализировали закономерности организмов и среды, взаимоотношения между организмами, явления приспособленности и приспособляемости.

Разрешение этих проблем, дальнейшее развитие экологии произошло на базе эволюционного учения Ч. Дарвина. Он по праву является одним из пионеров экологии. Им показано, что «борьба за существование» в природе приводит к естественному отбору и является движущим фактором эволюции.

Победа эволюционного учения в биологии открыла 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. Экология, благодаря учению Ч. Даривина, превратилась в науку об адаптациях организмов. Однако сам термин «экология» для новой области знаний впервые был предложен немецким зоологом Э. Геккелем. Он дал следующее определение этой науки: «Это познание экономики природы, одновременное исследование всех взаимоотношений живого с органическими и неорганическими компонентами среды, включая непременно неантагонистические и антагонистические взаимоотношения животных и растений, контактирующих друг с другом». Геккель относил экологию к биологическим наукам и наукам о природе, интересующимся всеми сторонами жизни биологических организмов. Термин «экология» получил всеобщее признание. Во второй половине 19 в. содержанием экологии являлось главным образом изучение образа жизни животных и растений и их адаптации к климатическим условиям – температуру, световому режиму, влажности и т.д.

Датский ботаник Й.Э. Варминг изложил основные положения экологии отдельных растений и растительных сообществ, создал стройную систему фитоэкологических взглядов.

А.Н. Бекетов впервые сформулировал понятие биологического комплекса как суммы внешних условий, установил связь особенностей анатомического и морфологического строения растений с их географическим распространением, указал на значение физиологических исследований в экологии.

Немецкий гидробиолог К. Мебиус обосновал представление о биоценозе как о закономерном сочетании организмов в определенных условиях среды. Он утверждал, что всякое изменение в каком-либо из факторов биоценоза вызывает изменения в других факторах последнего. Учение о растительных сообществах обособилось в отдельную область ботанической экологии. Русские ученые С.И. Кординский и И.К. Пачоский назвали новую науку фитосоциологией, переименованную позднее в фитоценологию, а затем в геоботанику. В.В. Докучаев писал, что ранее изучались отдельные тела, явления и стихии – вода, земля, но не их соотношение, не та генетическая и всегда закономерная связь, какая существует между силами, телами и явлениями, между мертвой и живой природой, живыми и минеральным царствами, с одной стороны, человеком, его бытием, с другой.

В начале 20 в. оформились экологические школы гидробиологов, фитоценологов, ботаников и зоологов, в каждой из которых развивались определенные стороны экологической науки.

В 1910 г. на третьем Ботаническом конгрессе в Брюсселе экология растений разделилась на экологию особей и экологию сообществ. По предложению швейцарского ботаника К. Шретера экология особей была названа аутэкологией (от греч. «аutos» – сам и «экология»), а экология сообществ – синэкологией («syn», обозначающей вместе). Такое деление вскоре было принято и в зоологии.

В 1913-1920 г.г. были организованы экологические научные общества, основаны журналы, экологию стали преподавать в ряде университетов.

К 30-м годам 20 в. определились основные теоретические представления в области биоценологии: о границах и структуре биоценозов, степени устойчивости, возможности саморегуляции этих систем. Проблему взаимодействия живых организмов с неживой природой подробно разработал В.И. Вернадский, подготовив условия для понимания единого целого биологических организмов с физической средой их обитания. Были созданы разнообразные системы классификации растительности на основе морфологических, эколого-морфологических, динамических и других особенностей сообществ; разработаны представления об экологических индикаторах, изучены структура, продуктивность, динамические связи фитоценозов.

Русский ученый Д.Н. Кашкаров является автором первого в в России учебника по основам экологии животных.

В 30-40-е годы 20 в. оформилась новая область экологической науки – популяционная экология. И.Г. Серебряковым была создана новая, более глубокая классификация жизненных форм. М.С. Гиляров выдвинул предположение, что почва послужила переходной формой в завоевании членистоногими суши. Исследования С.С. Шварца привели к возникновению палеоэкологии, задачей которой является восстановление картины образа жизни вымерших форм.

Г. Гаузе провозгласил принцип конкурентного исключения, указав на важность трофических связей как основного пути для потоков энергии через природные сообщества. Английский ученый А. Тенсли ввел в экологию термин «экологическая система». В 1942 г. В.Н. Сукачев обосновал представление о биогеоценозе. В этих понятиях нашла отражение идея единства совокупности организмов с абиотическим окружением, о закономерностях, лежащих в основе всего сообщества и окружающей неорганической среды – о круговороте вещества и превращениях энергии. Американский ученый Р. Линдеман изложил основные методы расчета энергетического баланса экологических систем. Развитие экосистемного анализа привело к возрождению на новой экологической основе учения о «биосфере», принадлежащего Вернадскому. Биосфера предстала как глобальная экосистема, стабильность и функционирование которой основаны на экологических законах баланса вещества и энергии.

Н.Ф. Реймерс внес значительный вклад в разработку теоретических основ современной экологии. Экология в его трудах представлена как вершина естествознания – мегаэкология, вокруг которой концентрируются другие дисциплины.

Н.Н. Моисеев осветил антиэкологические издержки прогресса и перспективу взаимоотношений человека и природы.

Развитие экологии задержалось лет на 50. К искусственным причинам отставания экологии относятся:

- недооценка потребности открыть законы, применяемые ко всему живому. Экология находится на аналитической стадии развития. Изучение взаимоотношений организмов друг с другом и со средой не может идти без учета огромного разнообразия животного и растительного мира. Если общие законы существуют, то в ряде случаев их еще предстоит открыть.

- степень развития научных знаний вынуждала ученых к изучению изолированных естественных явлений. Рождение и развитие экологии, науки, обязанной своим появлением разнообразным дисциплинам и имеющей свои собственные методы, относится к этому же периоду. В настоящее время в экологии просматривается все большая тенденция к превращению ее в науку, в которой для охвата всех сторон изучаемого предмета работа ведется группами ученых.

- отсутствие реальных перспектив ее развития вплоть до 30-х годов 20 . Казалось, что эта наука ограничивалась теоретическими изысканиями.

В настоящее время происходит экологизация науки. Это связано с осознанием огромной роли экологических знаний, с пониманием того, что деятельность человека зачастую не просто наносит вред окружающей среде, но и воздействует на нее отрицательно, изменяя условия жизни людей, угрожает самому существованию человечества.