Экология как наука. История формирования. Отрасли и научные направления экологии.

Введение

В начале XXI века мир столкнулся с одной парадоксальной ситуацией. Она заключается в том, что совокупность достижений научно-технического прогресса и экологической неграмотности стала причиной существенного ухудшения качества природных условий. При этом лишь человечество может стать гарантом охраны окружающей среды [8, с. 4].
Уже к началу третьего тысячелетия из-за антропогенной деятельности было разрушено более половины наземных экосистем (65%). Вместе с этим отмечается значительное загрязнение водных экосистем. В настоящее время ученые-экологи доказали, что качество среды обитания поддерживается лишь за счет жизнедеятельности биоты, в основе механизма управления которой лежат отобранные в процессе эволюции виды, так как именно они являются носителями необходимой генетической информации [12, с. 581].
В настоящее время человечество представляет собой «огромную геологическую силу» (В. И. Вернадский). Охрана окружающей среды является одной из ключевых задач современности. При этом это только часть проблем, которые решает экология. Именно эта наука представляет собой своеобразный перекресток для ученых различных направлений, при этом экологические знания являются для них насущной необходимостью XXI века.
В настоящее время определяет направление экологического и политического развития не только Российской Федерации, но и других стран. Действительно, именно в 1992 году на конференции ООН, посвященной охране окружающей среды, в качестве модели дальнейшего развития участники приняли концепцию экономического и социального развития, которая сбалансирована с возможностями природы [8, с. 4].
Таким образом, развитие этого научного направления не только в нашей стране, но и на международном уровне представляет актуальную задачу, которая стоит перед человечеством в настоящее время.
В соответствии с вышесказанным была сформулирована цель данной работы – изучение экологии как науки, истории ее развития, а также основных отраслей и направлений.
В задачи данной работы входит:
изучение истории развития экологии;
анализ современных аспектов экологии;
изучение основных отраслей и направлений экологического профиля.


1 История развития экологии


Формирование экологии, как и любой другой науки, происходило в течение длительного времени. Если рассматривать историю становления и развития, то можно выделить пять периодов.
Первым периодом можно назвать период древних человеческих цивилизаций. Именно в это время начинаются накапливаться эмпирические знания о среде обитания и зарождаться экологические знание [14, с. 9]. Труды философов Древней Греции содержат первые обобщения знаний о жизнедеятельности животных и растений, о характере их распространения и местах скоплений, о взаимосвязи роста организмов от условий окружающей среды. Уже тогда была озвучена идея о том, что представители биоты способны не только реагировать на происходящие в среде обитания изменения, но и взаимодействуют с ней на материальном уровне. Древнегреческим философом Аристотелем, которого по праву можно считать основателем естествознания, а также эмпирического метода и логики, были описаны около 500 видов фауны. При этом он изучал характер их миграций, зимней спячки, способы добычи еды и самозащиты. Его учеником был Теофраст Эрезийский, который стал прародителем экологии растений. Он изучал как различные условия и факторы окружающей среды (почва и климат) влияют на рост и форму растений [1, с. 13].
Второй период охватывает эпоху Возрождения. Это время характеризуется великими географическими открытиями, что послужило началом как для изучения воздействия факторов окружающей среды на представителей биоты, так и для первых попыток систематизации накопленного материала. Научная систематика растений и животных была создана именно учеными эпохи Возрождения [14, с. 9]. Стоит отметить, что значительное воздействие религиозных течений на все формы и виды знания, духовной культуры и науки Средних веков не позволяли ученым в полной мере осмыслить экологические знания [5, с. 23].
Весомый вклад внесли российские академические экспедиции XVIII в., проведённые под руководством таких выдающихся исследователей, как С.П. Крашенинников (Дальний Восток и Камчатка), И.И. Лепёхин (Центральная Россия, Западная Сибирь), П.С. Паллас (Восточная Сибирь, бассейн Енисея). В результате трудами географов и натуралистов удалось установить связи между неоднородностями климатических условий на обширных пространствах нашей страны и структурой растительных сообществ, а также составом фауны. Первый шаг к установлению общих закономерностей влияния климата на состав растительных сообществ всего земного шара был сделан немецким естествоиспытателем А. Гумбольдтом после организации им и непосредственного участия в продолжительных экспедициях в Южной Америке и в других регионах. Немецкий зоолог К. Глогер выявил связь между изменениями в окраске птиц, климатическими условиями, а К. Бергман установил географические закономерности в изменении размеров теплокровных животных. А. Декандоль смог обобщить многие из накопленных ранее сведений о воздействии факторов и условий среды, таких как температура, влажность, интенсивность освещения, экспозиция склона, тип почвы, на растения [1, с. 13].
Третий период – появление науки экологии, предпосылкой чему послужила эволюционная теория Ч. Дарвина. В теории Дарвина говорилось о том, что каждый организм зависит не только от физических условий местообитания, но и от всех других живых организмов, окружающих его. Приспособленность организма ко всем этим факторам определяет его дальнейшее существование [14, с. 9]. К. Ф. Рулье впервые обратил внимание на сходство внешнего строения у разных видов, ведущих сходный, образ жизни в определенной среде, положив таким образом начало изучению жизненных форм в животном мире. Его последователями были знаменитые натуралисты, такие как Н. А. Северцов, А. Н. Бекетов и др. В целом К. Ф. Рулье можно считать одним из главных основоположников российской школы экологии животных [1, с. 13-14].
Итак, ко второй половине XIX в. накопились достаточные эмпирические и теоретические предпосылки для возникновения новой биологической науки о взаимоотношениях организмов с окружающей их живой и неживой природой. Впервые термин «экология» был выдвинут немецким зоологом-гидробиологом Э. Геккелем. Первоначальным направлением молодой науки экологии являлось изучение адаптаций видов к условиям существования, при этом любой организм рассматривался как типичный представитель своего вида. В дальнейшем накопление данных и их обобщение привело к осознанию наличия более сложной организации жизни. К. Мёбиус, на основе глубокого изучения устричных колоний в Северном море, выдвинул в 1877 г. концепцию биоценоза как закономерное сочетание организмов различных видов, обитающих в сходных условиях среды. Формирование биоценозов, или биотических сообществ, согласно Мёбиусу, обусловлено длительным процессом приспособления различных видов друг к другу и к окружающей неживой природе. Впервые возникло понимание того, что живая природа, кроме видов, состоящих из совокупности особей, включает в свой состав также надорганизменные сложные системы, состоящие из множества видов - биоценозы, вне пределов которых организмы существовать не могут, так как нуждаются в постоянных связях (хищник - жертва, паразит - хозяин, различные взаимовыгодные контакты между видами)

. К началу XX в. количественные методы изучения биоценозов были разработаны для наземной фауны [1, с. 14].
Четвертый период – формирование учения В. И. Вернадского и появление в экологии системной концепции. В работах Вернадского рассматривались не только свойства живых организмов и воздействие на них неживой природы. Этот естествоиспытатель и мыслитель показал влияние живых организмов на неживую природу и раскрыл ведущую роль живых организмов в аккумуляции и трансформации солнечной энергии. Таким образом, труды Вернадского сыграли важную роль в рассмотрении всех природных процессов как единой системы (в появлении системной концепции) [14, с. 10]
В 1935 г. английский ботаник А. Тенсли выдвинул термин «экосистема», а в 1942 г. В. Н. Сукачёв, основываясь на сходных предпосылках, обосновал представление о «биогеоценозе» как о совокупности организмов с их абиотическим окружением. Начиная с 1950-х годов весомый вклад в разработку теоретических основ экологии внесли иностранные специалисты, такие как Г, Одум и Ю. Одум, Р. Уиттекер, Р. Маргалеф и др.
Постепенно становилось всё более очевидным, что человечество также является одним из элементов биосферы Земли и поэтому всегда будет находиться в достаточно тесной зависимости от действия экологических законов и факторов. Прежние представления о возможности человеческой цивилизации возвысится над Природой, переустроить её под свои нужды произвольным образом и выйти, освободится от контроля естественных факторов среды начали ставиться под сомнение.
В 1960-е годы переосмысление места и роди человека в природной среде на основе научных теорий происходило параллельно с проявлением негативных последствий промышленной деятельности. Стремительный рост численности населения привёл к необходимости оценки потенциала доступных пищевых ресурсов. Развитие экологических подходов к оценке продуктивности экосистем и запросы практики привели к созданию Международной биологической программы (МБП), в рамках которой биологи и экологи многих стран объединили свои усилия для оценки продукционной мощности всей биосферы [1, с. 15-16].
Таким образом, пятый период – период современный. Для экологии современного периода характерна биоцентричность: человек рассматривается сегодня как продукт эволюции биосферы, а его развитие – как процесс, параллельный развитию остальных организмов и подчиняющийся законам природы. Современная экология – это уже наука не только о природных экосистемах, но и об экосистемах, созданных человеком. К задачам современной экологии помимо изучения законов функционирования экосистем относится и поиск оптимальных форм взаимодействия природы и человеческого сообщества [14, с. 10].
Для оценки степени и характера влияния человеческой деятельности на биосферу в 1970-х годах была создана новая международная программа «Человек и биосфера». Её основными результатами явились постановка и характеристика глобальных экологических проблем, представляющих угрозу не только благополучию, но и выживанию человечества на Земле. Среди них - проблема пищевых ресурсов и чистой питьевой воды, деградация почв и снижение их плодородия, загрязнение атмосферы и др. Необходимость оптимизации деятельности и поведения человека в окружающем мире с целью поиска путей относительно стабильного, а в дальнейшем и устойчивого развития общества, были предпосылками для созыва Конференции ООН по окружающей среде и развитию, состоявшейся в Рио-де-Жанейро в 1992 г.
В настоящее время международное сотрудничество в области глобальных экологических исследований активно развивается. Постоянно действуют несколько всемирных научных программ, в том числе «Изменения климата», «Биоразнообразие», «Биосферно-геосферная программа» и др. Общая экология становится теоретической базой для рационального использования и охраны различных природных ресурсов [1, с. 17].
Таким образом, экология, зародившись во второй половине XIX в. из наук биологического профиля, пройдя через несколько этапов своего развития, к началу XXI в. представляет собой комплексную науку, включающую в себя не только биологические методы изучения природы, но также многие подходы из области географических, физических, химических и даже социальных наук. Тем не менее основная задача экологии осталась прежней - это изучение сложной системы взаимосвязей между живыми системами высоких уровней организации и процессами и факторами неживой природы.


2 Современные аспекты экологии


Впервые в науку понятие «экология» ввел Э. Геккель в 1886 г. Он вкладывал в него такое содержание: «Отношение животного к окружающей его органической и неорганической среде, в частности его дружественные или враждебные отношения к тем животным или растениям, с которыми оно входит в прямой контакт» [4, с. 176].
Экология – это наука, изучающая взаимоотношения организмов между собой и с окружающей средой. Часто встречается перевод термина «экология» как учения о доме, жилище, что не совсем верно. В середине XX в. экологию стали понимать как науку об экосистемах и биосфере. Начало такому пониманию положили работы В. И. Вернадского, В. В. Докучаева, Ю. П. Одума, А. Дж. Тенсли, Н. В. Тимофеева-Ресовского и других известных ученых. В результате стало ясно, что современная биосфера, среда обитания всех живых организмов, является продуктом их жизнедеятельности: неустанного воспроизведения, метаболизма и посмертного разложения мириадов живых существ. Почвенная, водная, наземная, воздушная среда жизни есть результат постоянного взаимодействия и взаимопроникновения живого и неживого веществ. Ни один вид живых организмов не может существовать среди себе подобных. Жизнь возможна только в сообществах (биоценозах) и в строго определенной совокупности условий, характеризующей место их обитания (биотоп). Единство биотопа и биоценоза – основная концепция современной экологии, концепция экосистемы.
Экосистемы и биосфера в целом являются высшим уровнем организации живого на планете Земля. Они, как и любая живая система, способны к саморегуляции, то есть к самосохранению, поддержанию своего видового состава и воспроизведению связей между отдельными видами. Такое представление об устойчивости экосистем, их гомеостазе или, иначе, об экологическом равновесии — одно из основополагающих понятий современной экологии. Биосфера и отдельные экосистемы могут переносить значительные антропогенные нагрузки благодаря возможности саморегуляции, самоочищения и самовосстановления. Однако эти свойства имеют естественные пределы, которые называют емкостью экосистем.
Таким образом, предметом науки экологии является взаимодействие живых систем с неживой средой обитания и между собой. Основным объектом экологии является экосистема, представляющая собой единство биоценоза и экотопа [12, с. 6-7].
Основные задачи экологии могут быть сведены к изучению динамики популяций, к учению о биоценозах и экосистемах. Структура биоценозов, на уровне формирования которых происходит освоение среды, способствует наиболее экономичному и полному использованию жизненных ресурсов