книги / Основы экологии

рые предвосхитили позднейшие научные открытия. В их трудах содержатся сведения и экологического порядка. Так, Аристотель (384—322 до н.э.) заметил некоторые изменения в природной среде. В частности, когда мест­ ность становится суше, источники исчезают, и если это происходит, реки сначала делаются из больших малень­ кими, а затем пересыхают окончательно, вода на земле бывает или проточная, или стоячая, поднятия одних уча­ стков суши сопровождаются опусканиями других. Уче­ ник Аристотеля Теофраст (372—287 до н.э.), основопо­ ложник географии растений, оказавшей большое влия­ ние на развитие физической географии и экологии, в труде “История растений” отмечал зависимость растительного покрова от климата и почв.

Всредневековье, пришедшем на смену античному миру, развитие науки в значительной степени сдержи­ вала церковь, которая в духовной жизни Западной Ев­ ропы стала играть главенствующую роль. Научные ис­ следования сделались совершенно невозможными с того момента, когда содержание Библии и других священных книг было провозглашено основой всякого знания, не подвергаемой сомнениям. Результаты изучения природы согласовывались со Священным Писанием, научные дос­ тижения античного мира постепенно предавались забве­ нию.

Наука пришла в упадок. Мир земной и Космос проти­ вопоставлялись христианством, которое утверждает брен­ ность земной жизни и бессмертие души с загробным воз­ даянием в потустороннем мире —в раю или аду.

Эпоха Возрождения (конец XIII—XVI в.) способство­ вала становлению научного мировоззрения. Осуществляв­ шиеся научные исследования вели ко все более глубоко­ му познанию закономерностей природы.

ВXVI— конце XVIII века социально-экономической основой развития естественных, в том числе географи­ ческих и биологических, наук явилось формирование ка­ питалистических общественных отношений. В этот пе­ риод естествознание продолжало накапливать географи­ ческие и биологические сведения.

Вконце эпохи Великих географических открытий, в середине XVII века, нидерландский географ Б.Варениус (1622—1650), выделив “небесный и земные круги”, про­

возгласил, что”земля” , включающая наряду с грунтом и минералами растения и животных, вода и атмосфера на­ ходятся в состоянии взаимопроникновения.

Естествоиспытатели XVIII века (К.Линней, Ж.Л.Бюфорон, П.С.Паллас, И.И.Лепехин, К.Вильденов и многие другие), по существу, заложили основы эколо­ гии. Возникновение и развитие органического мира на Земле, распространение и образ жизни растений и жи­ вотных они рассматривали в зависимости от природных условий. Однако в XVIII веке все еще сохраняла силу библейская догма об акте творения

Обилие имеющихся палеонтологических данных дела­ ло невозможным отрицание изменений растительного и животного мира Земли. Выдвинутая в начале XIX века так называемая теория катастроф стала компромиссом между воспитанным на протяжении многих веков рели­ гиозным мышлением и накопленным научным материа­ лом. Смысл теории катастроф сводился к тому, что тво­ рец актом творения создает органический мир каждой геологической эпохи заново, этот органический мир суще­ ствует недолго и гибнет в результате грандиозной мировой катастрофы, после чего происходит новый акт творения.

В законченном виде теория катастроф сформулирована французским зоологом Ж.Кювье (1769—1832). Отвергая эволюционные представления своего времени, он считал, что весь животный мир определенного участка земной поверхности погибал в результате кратковременных ка­ таклизмов (наводнений, землетрясений и др.) и после катастрофы этот участок заселяли совершенно другие животные. По мнению Ж.Кювье, организмы заранее при­ способлены к жизни в определенных условиях, они мо­ гут погибнуть, а целые флоры и фауны — исчезнуть с лица Земли, если изменятся условия. Он утверждал, что целесообразность строения и вечная гармония природы абсолютны, предопределены как некая высшая цель, но уже не говорил о творении природы кем-то, хотя, как и К.Линней, был сторонником креационистской (от лат. creatio — сотворение, создание) концепции в биологии, согласно которой многообразие форм органического мира есть результат их сотворения.

Позднее немецкий географ А.Гумбольдт (1769—1859) пришел к выводу, что внешний вид растения является

выражением физико-географических условий той мест­ ности, где оно растет.

С появлением теории катастроф закончился период накопления информации о животном и растительном мире Земли, отмеченный господством библейского мифа об акте творения. Философия и естествознание вместе с ней при­ близились к пониманию объективного существования и развития на Земле. Французский анатом Ф.Вик д’Азир (1748—1794) высказал мысль о жизни, охватывающей внешние оболочки Земли, и о связи живого со всей окру­ жающей средой. Как развивающиеся во времени, а не однажды созданные предстали Земля и вся Солнечная система в трудах немецкого философа И.Канта (1724— 1804) и французского астронома П.Лапласа (1749-1827). Идеи вечного движения и развития утвердились в теории диалектики немецкого философа Г.Гегеля (1770—1831).

В конце XVIII —середине XIX века большое значение имели работы русского ученого К.Ф.Рулье (1814—1858), которого можно считать основателем экологии, хотя пред­ ложенные им для обозначения этой науки названия “зоо­ биология” и “зооэтика” оказались неудачными. К.Ф.Рулье признавал историческое развитие органического мира и его неразрывную связь со всей окружающей средой, счи­ тал, что исследовать растения и животных необходимо в постепенном развитии, рассматривая организацию их образа жизни в определенных условиях. Он первым дал определение понятию “среда” , предложил классифика­ цию факторов (“наружных условий”), среди которых различал физические, биотические и связанные с воз­ действием человека.

Усилия европейских, включая русских, ученых в 20— 30-е гг. XIX столетия были ориентированы на накопле­ ние экологических данных по отдельным видам организ­ мов и географическим районам. Идеи К.Ф.Рулье нашли воплощение в работах его ученика Н.А.Северцова (1827— 1885), в начале второй половины XIX века опубликовав­ шего первую монографию по экологии “Периодические явления в жизни зверей, птиц и гад Воронежской губер­ нии”. В ней Н.А.Северцов осуществил всесторонний эко­ логический анализ животного мира обширной террито­ рии лесостепи с разнообразными ландшафтами, богато заселенными в то время зверями и птицами.

Развитие наук о Земле и органической жизни на ней в первой половине XIX века привело к величайшему от­ крытию прошедшего столетия — эволюционной теории Ч.Дарвина, которая имела решающее значение для дальнейшего изучения биосферы.

Идеи создателя теории дарвинизма оказали решаю­ щее влияние на развитие экологии, основы которой как самостоятельной науки в середине XIX века были зало­ жены работами Э.Геккеля. Ученый впервые дал опреде­ ление экологии как науки в работе “Общая морфология организмов” (1866). По его мнению, экология изучает все связи организма с окружающим миром, к которому мы причисляем все условия существования в широком смысле слова, как органические, так и неорганические. Почти в течение столетия ученые спорили о предмете и задачах экологии. Часто ее отождествляли с биогеогра­ фией, рассматривали как биологию в узком смысле слова или как раздел биологии, изучающий адаптацию жи­ вотных и растений к окружающей неорганической и орга­ нической среде. В географических, биологических и эко­ логических работах XIX века уже четко просматрива­ лась идея не только взаимопроникновения, но и взаимо­ действия природных явлений, включая влияние осознан­ ной и неосознанной деятельности человека.

В конечном итоге философская мысль и естествозна­ ние подвели к необходимости выделения изучения обо­ лочки Земли, в которой сосредоточена жизнь, исследова­ ния взаимодействий этой жизни со средой обитания. Биосферой назвал в 1875 г. сферу обитания живых орга­ низмов австрийский геолог Э.Зюсс (1831—1914). Однако учение о биосфере как научное направление сформирова­ лось в первой четверти XX века в России. Огромную роль в становлении этого учения сыграла также русская фи­ лософия конца XIX —начала XX века, впитавшая через литературные произведения Л .Н .Толстого и Ф.М.Достоевского мировосприятие выдающихся ученых К.Э.Циолковского, А.Л.Чижевского, В.И.Вернадского, Д.И.Менделеева и др. В недрах этой философии зароди­ лись идеи русского космизма с его основными положе­ ниями: человек —составная часть природы; человека и природу следует не противопоставлять друг другу, а рассматривать в единстве; человек и все, что его окружа­ ет,—это частицы Вселенной.

Идеи русского космизма были воплощены и в учении о биосфере. Замечательный биофизик А.Л.Чижевский (1897—1964) подчеркивал еще в 1915 г., что космичес­ кий мир и мир земной биосферы связаны воедино. “ ...Живая клетка представляет собой результат косми­ ческого, солярного и теллурического воздействия и явля­ ется тем объектом, который был создан напряжением творческих способностей всей Вселенной. И кто знает, быть может, мы, “дети Солнца” , представляем собой лишь слабый отзвук тех вибраций стихийных сил космоса, которые, проходя окрест Земли, слегка коснулись ее, настроив в унисон дотоле дремавшие в ней возможнос­ ти... Жизнь... в значительно большей степени есть явле­ ние космическое, чем земное. Она создана воздействием творческой динамики Космоса на инертный материал Земли. Она живет динамикой этих сил, и каждое биение органического пульса согласовано с биением космичес­ кого сердца —этой грандиозной совокупности туманнос­ тей, звезд, Солнца и планет” (Чижевский, 1976).

Таким образом, представление о биосфере, возникшее из понимания огромного значения живых организмов на Земле, вырабатывалось трудами многих поколений есте­ ствоиспытателей, в нем отражено философское осмысле­ ние бытия человека. С течением времени становилось все более ясно, что природные явления, наблюдавшиеся у поверхности Земли, в непосредственной среде обитания человека, имеют качественное своеобразие, и их взаимо­ действие обусловливает образование единого планетар­ ного целого —оболочки Земли, в которой только и воз­ можны жизнь, существование живого вещества.

В 1902 г. географ Д.Н.Анучин высказал мысль о том, что атмосфера, гидро-, лито- и педиосфера (почвенная сфера), а также био- и антропосфера есть результат деятельности различных космических и теллурических (земных) сил. В свою очередь, как писал один из осново­ положников агрометеорологии П.И.Броунов в “Курсе физической географии”(1917), результат взаимодействия четырех сфер (атмосферы, гидро-, лито- и биосферы) - самостоятельная наружная оболочка планеты. Выясни­ лось также, что в этой оболочке существуют сложные образования, которые не могут быть отнесены ни к од­

ной из сфер Земли, ни к совокупности живых организ­ мов, а представляют собой явления, совершенно отлич­ ные от них, и выступают как следствие их взаимовлия­ ния. Так, в представлении географа и болотоведа Р.И.Аболина (1914), первичная литогенная поверхность под воздействием внешних агентов превратилась в кору выветривания, распадающуюся на ряд эпигенных (повер­ хностных) образований — эпигенов, включающих рель­ еф, грунт, растительность и другие компоненты природ­ ной среды. Комплекс этих эпигенов —эпигенема —высти­ лает всю сушу от экватора до полюсов и распадается на эпизоны (в зависимости от климатических условий) и эпиобласти (в зависимости от геологического строения). По определению В.В.Докучаева, почва является следстви­ ем совместного влияния климата, горных пород и живых организмов.

В 1912 г. немецким геофизиком А.Л.Вегенером (1880— 1930) впервые была сформулирована теория дрейфа ма­ териков —мобилизма, в современном варианте известная под названием “новая глобальная тектоника”, которая дает представление о планетарных процессах в биосфере.

Возникла необходимость уточнить содержание поня­ тия “биосфера” , определить ее строение и исследовать взаимодействие биосферы с окружающей планетно-кос­ мической средой. В первой половине XX века академик В.И.Вернадский (1863—1945) в своих трудах (“История минералов земной коры”, “Биосфера”,’’Химическое стро­ ение биосферы Земли и ее окружения”) разрешил эти проблемы, разработав учение о биосфере.

Следует отметить важнейшие научные положения уче­ ния В.И.Вернадского.

1. Живое вещество есть прежде всего планетное явле­ ние и не может быть оторвано от биосферы, геологи­ ческой функцией которого является. В пределах био­ сферы везде встречаются либо живое вещество, либо следы его биохимической деятельности. Горные оса­ дочные породы (известняки, глины, торф и др.) и их метаморфические производные (мраморы, сланцы, углц и др.), природные воды и газы атмосферы (кислород, азот, углекислый газ) в своей основе созданы живым веществом планеты. Слои земной коры, лишенные 5 настоящее время живого вещества, но переработанные

им в геологическом прошлом, В.И.Вернадский относил

к“былым биосферам” .

2.Космические излучения, идущие от всех небесных тел, охватывают биосферу, пронизывают всю ее и все в ней, и биосфера должна рассматриваться “как область превращения космической энергии” .

3.Биосфера есть планетное явление космического характера.

Учение о биосфере явилось результатом накопления фактов и их объяснений, прежде всего в географии расте­ ний и в других, преимущественно биологических науках,

азатем и в геологических дисциплинах. Элементы зна­ ний, которые образовали фундамент этого учения, оказа­ лись также необходимыми для становления экологии. Развитие географии растений в предшествующем перио­ де привело к постановке проблемы комплексного иссле­ дования совокупности растений в их взаимодействии друг с другом, с животными и с абиотической средой

Наиболее активно идея о растительных сообществах реализовывалась в научных работах отечественных бота­ ников, уделявших много внимания фитоценологии — науке о растительных сообществах. Следует отметить, что вначале она нередко именовалась фитосоциологией (тер­ мин был предложен польским биологом Ю.Пачоским и русским ботаником и географом А.Н.Красновым в конце XIX века). Именно в этот период (Воронов, 1987) шла ожесточенная борьба между учеными, считавшими, что закономерности, характерные для растительных сооб­ ществ, присущи человеческому обществу, и учеными, справедливо отрицавшими такое сопоставление.

Значительную роль в изучении растительных сооб­ ществ сыграли ботаники и географы Г.Ф.Морозов (1867— 1920) и В.Н.Сукачев (1880—1967). С именем Г.Ф.Морозова связано современное учение о лесе как фитоценотическом, географическом и историческом явлении.

К этому же времени относится возникновение ландшафтоведения как науки о природном комплексе, ока­ завшей большое влияние на развитие биогеографии и экологии, хотя термин “ландшафт” широко употреблялся в научной литературе еще в XIX веке.

Развитие Л.С.Бергом (1876-1950) учения о географи­ ческих ландшафтах и В.В.Докучаевым учения о при­

родных зонах Земли способствовало формированию пред­ ставлений о строении и функционировании биосферы.

Осознание сообщества организмов (животных, расте­ ний, грибов и микроорганизмов) как единого целого, находящегося в постоянной взаимосвязи со средой его существования, привело к выработке понятий “экосис­ тема” и “биогеоценоз” . Экосистемой английский ботаник A. Тенсли в 1935 г. предложил называть совокупность со­ вместно обитающих организмов и необходимой для их существования абиотической среды. Понятие биогеоце­ ноза, предложенное В.Н.Сукачевым в 1940 г., более кон­ кретно и означает определенный участок местности од­ нородных и однородно взаимодействующих биотических и абиотических компонентов.

Последовавшая вслед за этим дискуссия по поводу соотношения терминов “экосистема” и “биогеоценоз” не выявила принципиальных различий между ними. Тер­ мин “экосистема” употребляется в англоязычной эколо­ гической, географической и биологической литературе, а “биогеоценоз” — в изданиях на русском и немецком языках, хотя в последнее время все чаще употребляется первый термин.

Введение понятий “экосистема” и “биогеоценоз” спо­ собствовало изучению экологической и географической проблемы круговорота веществ. Исследования по этой проблеме были начаты в 30—40-е гг.

Экология приобрела самостоятельность, выработав понятийный аппарат и основные концепции. С этого мо­ мента существуют два подхода к исследованию сообществ организмов. Первый из них связан с изучением экосис­ тем и близок к ландшафтоведению, второй концентриру­ ет внимание на популяциях, исследуя уровни биологи­ ческой иерархии: особи, популяции и биоценозы. Он тес­ но соприкасается с дисциплинами физической географии (климатологией, метеорологией, гидрологией, почвоведе­ нием и др.), но больше тяготеет к биологии. Термин “по­ пуляция” был заимствован в 1903 г. датским биологом B. Л.Йогансеном из демографии и введен в экологичес­ кую науку.

В 60-е гг. резко возрос общественный интерес к со­ стоянию окружающей среды в связи с неблагоприятны­ ми для человечества последствиями ее загрязнения и ис­

тощения природных ресурсов. Наиболее актуальная задача современной экологии заключена в исследовании процессов, охватывающих всю биосферу. Именно здесь сконцентрировались интересы географов, экологов и биологов, а также специалистов в области охраны при­ роды и природопользования.

В настоящее время происходит быстрая экологизация естествознания. Однако экология сохранила популяци­ онное и экосистемное направления. Из множества пуб­ ликаций, посвященных проблемам экологии, следует отметить книги американского эколога Ю.Одума “Основы экологии” (1959, 1975) и “Экология” (1986), оказавшие значительное влияние на развитие экосистемного направ­ ления в экологии. Ю.Одум определял экологию как на­ уку о структуре и функционировании природы в целом, иными словами, как науку о жизни биосферы.

Обострение взаимоотношений быстро развивающегося человеческого общества и изменяемой им географичес­ кой среды выводит экологию на передовые рубежи есте­ ствознания. Тенденции ее развития отражают потребность общества в решении как экологических, так и экономи­ ческих проблем. Главнейшее значение в этом плане при­ обретает научное обеспечение охраны и воспроизводства -биологических ресурсов, сохранение среды обитания растений, животных и, конечно, человека. Некоторые достижения научно-технического прогресса и демографи­ ческий взрыв имеют негативные экологические послед­ ствия планетарного характера и могут привести к разру­ шению среды обитания человека и гибели цивилизации. По этой причине в экологических исследованиях нарас­ тает тенденция к международному сотрудничеству с целью обеспечения необходимой информацией национальных и межгосударственных мероприятий по охране природы. Учение о биосфере объединяет усилия географов, эколо­ гов и биологов, направленные на выполнение междуна­ родной программы “Человек и биосфера” .

Экология не только сохраняет традиционные для нее объекты исследования —виды и другие таксономические категории растений, животных, грибов и микроорганиз­ мов и среду их обитания, но и сосредоточивает основное внимание на изучении популяций, биоценозов и экосис­ тем. Она использует как традиционные (описательные,

сравнительно-описательные и картографические), так и новейшие методы исследования, заимствуемые из других наук. Большую помощь в решение практических вопро­ сов оказывают аэрокосмические методы наблюдения, съемки и диагностики состояния географической среды. Аварии на атомных электростанциях и связанное с ними загрязнение радионуклидами больших территорий в пос­ ледние годы стимулировало развитие радиоэкологии.