Анатолий Федорук - Экология

• Название: Экология
• Автор: Анатолий Федорук
• Жанр: Детская образовательная литература
• Год: 2013
• ISBN: 978-985-06-2312-6

Изложены история взглядов, основные положения учения о средах жизни, адаптациях, популяции, биоценозе, экосистеме и биосфере. Акцентируется внимание на структурной организации, классификации, функционировании, динамике и механизмах устойчивости биологических систем, концепции экологической ниши, консорции, экотона, жизненных стратегий и биологического разнообразия. Освещаются вопросы адаптивной морфологии организмов, биоценотические связи, круговороты и биогеохимические циклы веществ в биосфере. На основе концепции экосистемы и биогеоценоза рассматриваются особенности, место и роль в природе лесных, луговых и болотных экосистем.

Первое издание вышло в 2010 г.

Для преподавателей и студентов биологических, географических и сельскохозяйственных вузов, учителей, экологов, биологов и географов.

---

В XVIII в. кроме сведений об отдельных видах растений и животных формируются представления о природе, климате, растительности и животном мире отдельных регионов. Большой вклад в развитие этих представлений внесли русские путешественники, натуралисты: С.П. Крашенинников (1711–1755), И.Г. Гмелин (1709–1765), И.И. Лепехин (1740–1802), П.С. Паллас (1741–1811) и др. Книга Крашенинникова «Описание земли Камчатки» (1756) получила мировую известность. Палласа считают одним из основателей экологии животных. Он не только изучал образ жизни животных, но и экспериментировал, наблюдая, например, за изменением температуры их тела во время спячки.

Сделать первые обобщения о закономерностях распространения растений в зависимости от климатических условий было дано А. Гумбольдту (1769–1859), ученому-энциклопедисту, знаменитому путешественнику, исследовавшему Северную и Южную Америку, Центральную Европу, Сибирь, Алтай, Китай.

Гумбольдт был одержим мыслью о важности изучения природы, основой науки считал эмпирический опыт, являлся противником умозрительных рассуждений, признавал самым опасным мировоззрение людей, никогда не видевших реальный мир. В многотомном издании «Космос» он предпринял героическую попытку объединить сведения о материальном мире: «все, что мы знаем сегодня… от туманных звезд до географии мхов на гранитных скалах». Располагая глубокими знаниями о природе, Гумбольдт обосновал идею о взаимной связи и единстве всех процессов, протекающих в ней, рассматривал природу как единый организм. Он заложил основы биогеографии, географии растений, указал на зональность и вертикальную поясность растительности, подошел к пониманию жизненных форм растений.

А. Гумбольдт

Идеи Гумбольдта оказали влияние на развитие в XIX в. физико-географических и биологических наук, на формирование нового мышления по отношению к природе. Его современник О. Декандоль (1778–1841), «первый ботаник своей эпохи», детально изучив растительный покров Франции и Швейцарии, в 1820 г. высказывался о влиянии растений друг на друга, о жизненном состязании, конкурентных отношениях. Он установил наличие явления, получившего позже название «борьба за существование» среди организмов. В «Происхождении видов» Ч. Дарвин отметил вклад Декандоля в разработку проблемы «борьбы за существование», назвав его «старшим». Позже, в 1832 г., в книге «Растительная физиология» (это, кстати, первый курс экологии растений, которую Декандоль выделял в особую науку под названием «эпиреология») он развил свои первоначальные идеи о воздействии на растения внешних факторов и влиянии растений на внешнюю среду и обосновал создание научной дисциплины о взаимоотношениях растений с окружающей средой. Тем самым он задолго до Геккеля фактически положил начало новой науке.

Разрешение проблемы взаимодействия организма со средой – главная тема научных изысканий первой половины XIX в. Ж.-Б. Ламарк провозгласил идею эволюции живых организмов, их постоянного развития от простого к сложному («Философия зоологии», 1809), считал «влияние условий» основной причиной всего разнообразия форм. А. Декандоль (1803–1893), развивая идеи отца О. Декандоля о «местообитании», «местонахождении», «полезных температурах», обобщил накопленные сведения о влиянии отдельных факторов на растения, показав, например, что не просто температурный фактор, а суммарная температура периода вегетации определяет географию растений. В тесном единстве со средой рассматривали организмы профессор Казанского университета Э. Эверсман (1794–1860), который различал разнообразие факторов, обращая внимание на взаимоотношения между растениями и животными, зоологи Г.С. Карелин, КМ. Бэр, А.Ф. Миддендорф, ботаник А.Н. Бекетов и др.

Экологические сведения о животных в значительной мере обобщил К.Ф. Рулье (1814–1858), профессор Московского университета. В курсе «Зообиология», соответствующем по своему содержанию экологии животных, он наметил ряд сугубо экологических положений и тем самым определил развитие экологии, еще не оперируя этим термином. Рулье указал на принцип взаимоотношения (закон общения) организма и среды, положил начало изучению жизненных форм животных, рассматривал многообразие форм взаимоотношений между организмами, обращал внимание на человеческую деятельность как особый фактор воздействия на животных и природу, изучал адаптации, миграции, выяснял причины массового появления некоторых вредителей, разрабатывал практические рекомендации по регулированию их численности. Рассматривая взаимоотношения организмов со средой, он выделял «явления жизни особной» и «явления жизни общей», «жизнь в товариществе» и «жизнь в обществе». По мнению академика И.А. Шилова, такой подход соответствует представлениям о протекании процессов на организменном, популяционном и биоценотическом уровнях. Задолго до К. Мёбиуса Рулье наметил ряд частных и общих вопросов биоценологии.

Особым периодом в развитии экологических идей явилась вторая половина XIX в. – время стремительного процесса специализации науки.

Ч. Дарвин («Происхождение видов путем естественного отбора», 1859) показал, что борьба за существование, включающая отношения с абиотической средой, с особями своего вида и особями других видов, ведет к естественному отбору. В естественном отборе Ч. Дарвин и А. Уоллес (независимо друг от друга) увидели движущий фактор эволюции. Дарвин, заметив гетерогенность особей, вплотную подошел к идее популяции, понимая уникальность каждой особи, много внимания уделял вопросу увеличения численности особей животных и растений, расселению видов. Он занимался изучением дождевых червей, насекомоядных растений, орхидей, выясняя их адаптационные возможности. «Происхождение видов» Дарвина следует считать, по существу, первым фундаментальным трудом по экологии.

Учение Дарвина послужило научной платформой, позволившей Геккелю определить сущность новой науки. В свою очередь Геккель сыграл большую роль в признании и победном шествии англоязычного учения в Европе, где наука в большей степени была германоязычной. Он не просто пропагандировал учение Дарвина, но и развивал его. Геккель построил первое трехцарственное филогенетическое древо, ввел в научный обиход термины «онтогенез» и «филогенез», сформулировал основной биогенетический закон, а исходя из него – теорию гастреи. В Йене Геккелем была создана известная школа сравнительных анатомов, эмбриологов и филогенетиков.

Ч. Дарвин

В научном творчестве Геккеля ведущее место занимала идея, которая намного обгоняла факты, что позволило ему – биологу-материалисту, но не экологу, опираясь на фундамент теории Дарвина и других естествоиспытателей, определить новую науку, науку о системах, хотя концепции о системах еще не было. Несомненно прав был Ч. Элтон, когда писал, что экология является новым названием очень старого предмета. Элтон заложил основы популяционной экологии, которой предшествовали положение английского пастора Т. Мальтуса (1766–1834) о геометрическом характере увеличения численности населения, изложенное в книге о народонаселении (1798), логистическая модель роста популяции П. Ферхюльста (1838) и другие обобщения.

В 1877 г. немецким гидробиологом К. Мёбиусом (1825–1908), изучавшим устричные банки (сочетания, сообщества донных животных) Северного моря, была предложена концепция биоценоза, закономерного сочетания организмов в определенных условиях среды. В 1887 г. С. Форбс ввел понятие «микрокосм». Учением о биоценозе было положено начало новому биоценотическому направлению в изучении природы.

Системный подход особенно успешно реализовывался при изучении растительного покрова российскими и зарубежными ботаниками: С.И. Коржинским, И.К. Пачосским, А. Кернером, А. Гризебахом и др. Американский ботаник Ф. Клементс (1874–1945) показал динамичность фитоценозов, обосновал адаптивное значение этого процесса. Благодаря их работам получила развитие фитоценология – наука о фитоценозах и принципах их организации.

Системный подход в изучении природы является определяющим в экологических исследованиях первой половины XX в. Руководящей концепцией становится учение В.В. Докучаева (1846–1903) о почве как сложной природной системе, образующейся в результате взаимодействия тел живой и неживой природы (горные породы, вода, воздух, разнообразный мир живых организмов). Ф. Одум называл ученого одним из основателей экологии. В духе идей Докучаева Г.Ф. Морозовым (1867–1920) рассматривается лес («Учение о лесе», 1920). В 1935 г. английский ботаник А. Тенсли обосновал понятие экосистемы, а в 1942 г. В.Н. Сукачев – представление о биогеоценозе. В.И. Вернадский рассматривал биосферу как сложную экосистему, в которой планетарную роль играет совокупность всех видов организмов – живое вещество («Биосфера», 1926). В учении об экосистемах нашла воплощение идея единства сообщества живых организмов с абиотической средой, идея трансформации вещества и энергии и круговорота веществ.