История зарождения и развития экологии как науки

С самого начала своего существования человек неразрывно связан с природой. Он всегда находился в зависимости от растительного и животного мира, и был вынужден считаться с особенностями окружающей флоры и фауны. Представления первобытного человека о природе не носили научного характера и были не осознаны. Тем не менее, уже в самых ранних письменных источниках упоминаются различные названия растений, животных и сообщаются некоторые сведения об их образе жизни[3]. Например, в древних рукописных текстах Вавилона есть описания способов обработки земли во время посева культурных растений, перечисляются некоторые виды птиц и животных. Также и в трудах античных философов, естествоиспытателей была затронута тема экологии. Аристотелю (384 – 322 гг. до н. э.) в своей работе «История животных» удалось описать поведение более 450 видов различных животных. В дальнейшем его ученик, Теофраст (ок. 370 – 285 гг. до н. э.) смог донести до нас влияние климата и почвы на произрастание растений, которые он мог наблюдать во время своих путешествий по Греции и средиземноморскому региону. Также ему удалось первому в истории сделать разделение покрытосеменных растений на определенные виды трав, полукустарников, кустарников и деревьев[7].

В Средние века, в период с V по XV вв., интерес к изучению окружающей среды ослабевает из-за господства религии. Взаимосвязь организмов с условиями окружающей его среды воспринималась как воплощение воли Бога. В этот период, продлившийся около тысячи лет, только некоторые труды содержат в себе факты научного значения. Большая же часть сведений имеет лишь прикладной характер и опирается на описания путешественников, торговцев и врачей, таких как Авиценна (980 – 1037 гг.), Марко Поло (1254 – 1324 гг.), Афанасий Никитин (XV в.) и др.

Эпоха географических открытий, длившаяся с XV по XVII вв., явилась толчком для развития биологических исследований. В трудах некоторых путешественников описывались новые виды растений и животных с их видовыми особенностями, и ареалом распространения. В это же время появились первые работы по начальной научной систематике итальянского естествоиспытателя А. Цезальпино (1519 – 1603 гг.) и французского ботаника Ж. Турнефора (1656 – 1708 гг.). Им удалось установить существование зависимости растений от условий в которых они произрастают. Также в этих исследовательских работах можно найти сведения о поведении, образе жизни животных и их внешнем виде.

Во второй половине XVII в. был осуществлен первый экологический эксперимент, который сделал английский химик и физик Р. Бойль (1627 – 1691 2

гг.). Ученый смог изучить влияние низкого атмосферного давления на живые организмы. Затем в середине XVIII в. французский биолог Ж. Ламарк (1744 – 1829 гг.) разработал свою эволюционную концепцию развития природы. Ученый считал влияние внешних обстоятельств важной причиной приспособительных изменений организмов в эволюции растений и животных[8].

К концу XVIII в. экологические сведения составляли уже большую часть во многих биологических описаниях. Кроме накопления сведений об отдельных видах живых организмов, начали формироваться представления и о глобальных зависимостях в распределении животных и растений. Основой для этого послужили материалы, собираемые во время дальних путешествий по неизвестным ранее землям. В трудах российских исследователей и путешественников С. П. Крашенинникова (1711 – 1755 гг.), П. С. Палласа (1741 – 1811 гг.) и др. указывалась прямая связь между климатом и растительностью, а также животным миром на обширных просторах Российской империи. Также попытался выявить общие закономерности во влиянии климата на растительность немецкий географ и путешественник А. Гумбольдт (1769 – 1859 гг.). Ему удалось ввести в научный оборот понятие о том, что «физиономия» ландшафта определяется внешним обликом растительности.

В первой половине XIX в. начали появляться научные исследования, посвященные изучению влияния климатических условий на биологию животных и их распространение, например, книга немецкого зоолога и орнитолога К. Глогера (1803 – 1863 гг.) об изменениях окраски птиц под влиянием окружающего их климата. Затем в 1848 г. немецкий биолог К. Бергман (1814 – 1865 гг.) выявил географические закономерности в изменении размеров теплокровных животных[8].

В это время в Российской империи ботаник и зоолог Э. А. Эверсман (1794 – 1860 гг.) рассматривал организмы в единстве с окружающей средой. В своих исследованиях Э. А. Эверсман разделял факторы среды на биотические и абиотические. К. Ф. Рулье (1814 – 1858 гг.) удалось первому обратить свое 3

внимание на сходство внешнего строения у разных видов, ведущих похожий образ жизни в определенной окружающей среде[6], положив тем самым начало изучению жизненных форм в животном мире.

Работа английского натуралиста и биолога Ч. Дарвина (1809 – 1882 гг.) «Происхождение видов путем естественного отбора или сохранение благоприятствуемых пород в борьбе за жизнь» опубликованная в 1859 г. показала, что борьба за существование в природе приводит к естественному отбору, являясь при этом движущей силой эволюции. Могут выжить и дать потомство только те особи, которые смогут преодолеть испытания окружающей среды. Тем самым Ч. Дарвину удалось заложить основы популяционного мышления. Однако в экологической науке эти идеи получили развитие только лишь в следующем веке.

Появляется термин «экология» (греч. oikos – дом и logos – учение), который ввел в научный оборот немецкий зоолог и естествоиспытатель Э. Геккель (1834 – 1919 гг.). В своей работе «Всеобщая морфология организмов», опубликованной в 1866 г., он определял экологию как науку об отношениях организмов между собой и с окружающей их средой, куда относятся все условия существования организмов[8].

Начиная со второй половины XIX в. наиболее важным направлением научного исследования в экологии являлось изучение образа жизни растений и животных, их адаптация к климатическим условиям, таким как температура, световой режим и влажность. В этой области были проведены значимые исследования. Датскому ботанику Е. Вармингу (1841 – 1924 гг.) удалось выделить основы экологии растений и сформулировать ее задачи. Также он изложил основные положения экологии растительных сообществ и отдельных растений.

В свою очередь, российский ботаник А. Н. Бекетов (1825 – 1902 гг.) в научной работе «География растений», опубликованной в 1856 г., определил понятие биологического комплекса как суммы внешних условий, а также выявил связь особенностей строения растений с их географическим 4

распространением. Затем американский орнитолог Д. Аллен (1838 – 1921 гг.) установил ряд общих закономерностей в изменении пропорций тела и его частей в окраске млекопитающих и птиц, связанных с географическими изменениями климата.

В 1877 г. немецкий зоолог и ботаник К. Мебиус (1825 – 1908 гг.) на основе изучения устричных банок обосновал представление о биоценозе. Биоценозы, по мнению К. Мебиуса, обусловлены длительным историческим периодом приспособления видов друг к другу и к исходной экологической обстановке. При этом любое изменение в одном из факторов биоценоза вызовет изменения и в других факторах[7].

К этому же периоду относится деятельность выдающегося русского геолога и почвоведа В. В. Докучаева (1846 – 1903 гг.). Он в своем труде «Учение о зонах природы» утверждал, что ранее изучались только отдельные явления, стихии, но не их соотношения и генетически закономерная связь. Учение В. В. Докучаева о природных зонах имело особое значение для развития экологии как науки. Его работы составили основу геоботанических исследований, дали импульс широким исследованиям взаимоотношений растительности и почвы.

На III Международном ботаническом конгрессе, который состоялся в г. Брюсселе в 1910 г., произошел раздел экологии растений на экологию особей и экологию сообществ. По предложению К. Шретера (1855 – 1939 гг.), экология сообществ получила название – синэкология (греч. syn – вместе), а экология особей – аутэкология (греч. autos – сам).

К концу первых десятилетий XX в. начали работать первые экологические научные общества, а также были основаны специализированные журналы. В это же время экологию начали преподавать в университетах западных стран. Все это позволило экологии окончательно утвердиться в ранге самостоятельной науки.

В 1920-е гг. в экологии получило развитие количественное изучение процессов и явлений, связанных с именами известных математиков А. Лотки и 5

В. Вольтерры, которые смогли создать математическую модель взаимодействия двух видов типа «хищник – жертва»[7].

Огромное влияние на развитие экологической науки оказали работы выдающегося советского геохимика, одного из представителей русского космизма В. И. Вернадского (1863 – 1945 гг.). Ему удалось разработать теорию, которая стала основой современного учения о биосфере. В 1926 г. В. И. Вернадский опубликовал свою работу «Биосфера» ( греч. биос – жизнь и сфера – шар), в которой живая оболочка планеты была представлена как единое целое[4]. Ученый сделал вывод о том, что биосфера связана напрямую с деятельностью человеческого общества. Также он ввел в научный оборот новое понятие «ноосфера» (сфера разума).

В 1927 г. Ч. Элтоном (1900 – 1991 гг.) был опубликован первый в мире учебник по экологии, в котором он дал пояснение трофической ниши и выделил своеобразие биоценотических процессов, а также сформулировал правило экологических пирамид. В своей работе Ч. Элтон отчетливо выделил направление популяционной экологии. Практически все последующие исследования экосистемного уровня строились на том, что межвидовые взаимоотношения в биоценозах осуществляются между популяциями конкретных видов[1].

В 1930 – 1940-е гг. определились основные теоретические представления о структуре и границах биоценозов, степени устойчивости и возможности саморегуляции этих систем. В 1934 г. один из основоположников советской экологии, академик Г. Ф. Гаузе (1910 – 1986 гг.) выдвинул принцип конкурентного исключения, указав на особую важность трофических цепей как главного пути потоков энергии через природные сообщества. Это являлось важным вкладом в появление концепции экосистемы. Следом за этим в 1935 г. британский ботаник и эколог А. Тенсли (1871 – 1955 гг.) ввел в экологическую науку новый термин «экологическая система» (экосистема). Главное достижение исследователя заключалось в интегрировании биоценоза с биотопом на уровне экосистемы.

В 1942 г. советский геоботаник и эколог В. Н. Сукачев (1880 – 1967 гг.) обосновал систему понятий о лесном биогеоценозе, где общей идеей было единство живой и неживой природы. В это же время американский эколог Р. Линдеман (1915 – 1942 гг.) изложил основные методы расчета энергетического баланса экосистем. Благодаря этому стали возможными расчеты и прогнозирование предельной продуктивности популяции, а также биоценозов в конкретных условиях среды.

К концу первой половины XX в. в Советском Союзе получила развитие популяционная экология. Е. Н. Синская (1889 – 1965 гг.) в 1948 г. провела исследования по выяснению географического и экологического полиморфизма различных видов растений. М. С. Гиляров (1912 – 1985 гг.) в 1949 г. предположил, что почва послужила переходной средой в захвате членистоногими суши. Затем научные исследования эволюционной экологии позвоночных животных С. С. Шварца (1919 – 1976 гг.) привели к возникновению палеоэкологии (раздел палеонтологии, изучающий жизнь и среду обитания вымерших организмов)[7],[4].

В числе других наиболее важных ученых-экологов, которые развивали и обогащали различные аспекты экологической науки в XX в. следует назвать А. П. Шенникова, Ф. Клементса, В. Лархера, Ю. Одума, Р. Уиттекера, М. Бигона, А. М. Былову, В. А. Радкевича[6] и др.

Если в период своего зарождения экология исследовала взаимоотношения организмов между собой и с окружающей средой, и при этом являлась частью биологии, то современная экология охватывает более широкий круг вопросов и тесно связана с другими смежными наукам[5],[2].

В заключении можно сказать, что современная экология изучает закономерности взаимодействия различных биологических систем (от организма до биосферы) со средой их обитания, при этом учитываются изменения окружающей среды, связанные с деятельностью человека.