1.2. разделы и тематика экологии

Для того чтобы более точно определить область компетенции экологии, рассмотрим спектр уровней организации живой материи:

Био­сфера

Молеку-    Кле-    Уровень тка-   Организ-  Популяцией-   Уровень лярный  точный   ней и органов   менньж   но-видовой   экосистем

Основная область компетенции экологии - уровень экосистем, но она простирается и на последующий уровень, и на два предыду­щих. Проанализируем каждый уровень отдельно.

Наименее известен небиологам популяционно -видовой уровень. Остано­вимся кратко на концепции вида. В 1809 г.. т. е- за полвека до появления зна­менитого труда Ч. Дарвина «Происхождение видов путем естественного отбо­ра, или сохранение благоприятствуемых пород в борьбе за жизнь», Ж. Б. Ла-марк - наиболее яркий эволюционист додарвинского периода, издает свою философию зоологии, в которой для объяснения принципа построения систе­мы животных выдвигает следующие тезисы:

1. Виды изменяются, хотя и крайне медленно.

2. Виды связаны незаметными переходами так, что границы вида расплы­ваются. Иными словами, виды реально не существуют: понятие вид привно­сится человеком для удобства классификации.

Мы упомянули точку зрения Ж.Б. Ламарка, чтобы сильнее подчеркнуть ре­альность вида, так как ему свойствен целый ряд объективных черт. Рассмот­рим семь из них:

1. Специфический тип организации: совокупность характерных признаков, позволяющих отличить особей данного вида от особей другого вида.

2. Географическая определенность: существование особей вида в конк­ретном месте на земном шаре: ареал - район обитания особей вида.

3. Экологическая определенность: особи вида живут в конкретном диапа­зоне значений физических факторов среды, таких как температура, влажность, давление и пр.

4. Дифференцированность: вид состоит из более мелких групп особей,

5. Дискретность: особи данного вида отделены от особей другого разры­вом - хиатусом. Хиатус определяется действием изолирующих механизмов, таких как несовпадение сроков размножения, использование специфических поведенческих реакций, стерильность гибридов и др.

6. Воспроизводимость: размножение особей может осуществляться бес­полым путем (степень изменчивости низкая) и половым (степень изменчивос­ти высокая, так как каждый организм сочетает признаки отца и матери).

7. Определенный уровень численности: численность претерпевает перио­дические (волны жизни) и непериодические изменения,

Прежде всего в поле зрения экологии попадают закономерности взаимоотношений и взаимосвязей отдельных особей и их популяций между собой и с условиями неорганической среды. Экология имеет

11

дело в основном с той стороной взаимодействия организмов со средой, которая обусловливает развитие, размножение и выживание особей, структуру и динамику численности популяций и сообществ и их роль в протекающих в биоценозах процессах. К примеру, физио­лог изучает зависимость от температуры процессов, происходящих в организме, эколог же выясняет, как влияет изменение температу­ры на интенсивность размножения и плодовитость организмов, дли­тельность их онтогенеза, на характер пищевых связей, скорость и направление биологических процессов, участвующих в круговороте веществ в экологических системах.

Различия в понимании предмета исследования между физиоло­гом и экологом, изучающими один и тот же живой организм, хорошо определил в 1930 г. Плантефоль: физиолог изучает организм, по­мещенный в искусственные условия среды, и затем осуществляет синтез полученных разрозненных данных; эколог же рассматривает организм в природной обстановке, где действуют постоянно меня­ющиеся силы. Можно привести много случаев несоответствия меж­ду результатами, полученными в лабораторных условиях и в приро­де. Так, распределение в естественной среде обитания морской звезды Echinaster и рака-отшельника Eupagurus обусловлено стено-галинностью, т. е. их высокой требовательностью к повышенной со­лености воды. но в лабораторных условиях они оказываются устой­чивыми к сильному, даже быстро наступающему опреснению воды.

Взаимоотношение особей или групп особей того или иного вида с условиями среды составляет предмет одного из основных разде­лов общей экологии - аутэкологии. Аутэкологические исследования обычно составляют важную часть современных ботанических, зооло­гических, сравнительно-физиологических и других работ. Для эколо­га важны те их результаты, которые позволяют выяснить место и роль изучаемого вида в экосистеме. Детальные экологические ис­следования наиболее существенны применительно к видам, играю­щим значительную роль в экосистемах. Особенно важны те прояв­ления жизнедеятельности данного вида, которые обусловливают главнейшие его связи с другими входящими в экосистему видами.

В качестве специального раздела аутэкологии можно рассматри­вать популяционную экологию (демоэкологию). в задачу которой входит изучение структуры и динамики численности популяций от­дельных видов, С развитием популяционной экологии связано ре­шение таких проблем, как механизмы регуляции численности орга­низмов, оптимальная плотность и допустимые нормы их изъятия из популяций используемых видов, например в случае промыслового лова; уничтожение или ослабление популяций при борьбе с вреди­

12

телями сельского хозяйства. Это направление весьма перспективно. так как решает целый ряд важнейших не только теоретических, но и практических задач. К аутэкологии тесно примыкает этология - на­ука о поведении животных.

Специфическая задача экологии состоит в изучении живой при­роды на уровне экологических систем. Соответственно с этим ос­новным и ведущим ее разделом следует считать синэкологию, или биоценологию, т. е. учение о сообществах растений, животных и микроорганизмов в их взаимодействии друг с другом и с неоргани­ческой средой обитания. В настоящее время биоценология пере­росла в науку об экосистемах, которую применительно к биоцено-зам суши обычно называют биогеоценологией.

Компоненты биоценоза и их абиотическое окружение настолько тесно связаны между собой, что образуют единство, для которого А.Г. Тенсли в 1935 г. предложил термин "экосистема"; в современ­ной экологии соответствующий раздел называется учением об эко­системах. В отечественной и немецкой литературе распространено представление о биогеоценозе, введенное В.Н. Сукачевым. Биогео-ценоз - единство биоценоза и биотопа, приуроченного к опреде­ленному участку земной поверхности, тогда как экосистема - более широкое понятие.

Изучение биоценозов (биогеоценозов) включает несколько ас­пектов:

1) структурный - доминирование, видовое разнообразие, видо­вая насыщенность, соотношение приспособительных типов и др.;

2) хорологический - пространственное распространение цено-зов, их структура в зависимости от общих климатических, зонально-поясных, ландшафтных и региональных особенностей среды;

3) сукцессионно-динамический - циклические и необратимые процессы, обусловленные изменениями среды как в результате вза­имоотношений внутри ценоза, так и под влиянием антропогенных воздействий;

4) функционально-ценотический - трофические, симбиотические, антибиотические, конкурентные и другие отношения, средообразу-ющая деятельность и т. д.;

5) энергетический - трофические уровни, поток энергии, форми­рование биологической продуктивности;

6) биогеохимический - механизмы круговорота веществ в био­геоценозе,

Исследования этих аспектов должны быть подчинены раскрытию механизмов функционирования природных комплексов для прогно­зирования их изменений и разработки принципов управления ими.

13

Тематика экологии часто пересекается с тематикой других отрас­лей биологии: физиологии, генетики, биофизики, теории эволюции т. д. Это определяет формирование множества промежуточных и синтетических направлений, таких как экологическая физиология, цитоэкология, продукционно-энергетическая экология, эволюцион­ная экология и др. Некоторые изучаемые экологией вопросы, на­пример установление форм внутрипопуляционных и межвидовых от­ношений, имеют огромное значение для понимания механизмов эволюции и для селекции. Отбор — явление экологическое, так как представляет собой процесс преобразований вида. Исследования. проводимые в пограничной между экологией и физиологией облас­ти, необходимы для решения таких актуальных задач, как выяснение механизмов адаптации к разным условиям, в том числе экстремаль­ным — холоду, сухости, снижению гравитации и т. д.

Экология тесно переплетается и с небиологическими науками -химией, физикой, геологией, географией и др. Экологический под­ход к решению физико-географических и геофизических проблем особенно наглядно проявляется в гидробиологии: изучение сово­купности организмов, населяющих толщу воды и дно. ведется со­вместно с исследованиями различных физических факторов воды, приливно-отливных явлений, циркуляции водных масс и пр.

На стыке с геологией и палеонтологией возникла палеоэкология, восстанавливающая экологические связи вымерших видов на осно­вании строения ископаемых форм и условий их захоронения. В ре­зультате соединения экологического подхода с принципами ланд-шафтоведения появилась экология ландшафта — направление, ко­торое тесно связано с проблемами рационального использования, воспроизводства и охраны природных ресурсов. Внедрение в эколо­гию принципов термодинамики породило продукционно-энергети­ческую экологию, которая исследует закономерности рассеивания потока энергии в пищевых цепях.

Привлечение данных о влиянии растительных и животных орга­низмов на кору выветривания привело к созданию В.В. Докучаевым современного почвоведения.  Недаром американский эколог Ю. Одум называет Докучаева одним из основателей экологии. На базе почвоведения в синтезе с другими науками возникли такие экологические дисциплины, как почвенная микробиология, почвен­ная зоология и др.

Наконец, экология тесно соприкасается с космонавтикой, так как жизнеобеспечение в условиях длительного космического полета — это чисто экологическая проблема.

14

Таким образом, достижения экологии служат фундаментом для решения ряда актуальных задач современности. Все больше ученых мира склоняются к мнению, что экология — одна из важнейших наук будущего. Экологические принципы постепенно пронизывают все более широкий круг проблем науки и производства. В частности. данные, полученные экологией, необходимо учитывать при решении таких проблем, как управление крупными, полностью автоматизиро­ванными производственными объединениями или создание мощных кондиционированных систем жизнеобеспечения на предприятиях с большим числом работающих. Здесь могут быть использованы мно­гие принципы и механизмы, действующие в природе, например принципы обратной связи и доминантности, принципы множествен­ного обеспечения надежности и соотношения лабильности и ста­бильности и т. д. Не случайно экологией в последнее время стали интересоваться специалисты в таких далеких от биологии облас­тях, как архитектура и строительство. Уже возникли новые научные направления — инженерная экология, экология градостроитель­ства.

Формирование новых синтетических направлений — объективный процесс, связанный с повышением роли экологии в решении ряда проблем развития современного общества. В связи с этим понятие «экология» становится все более неопределенным, так как его рас­пространяют на самые различные сферы человеческой деятельнос­ти. Все чаще встречается трактовка экологии как синтетической на­уки. В то же время, как пишет А.Ф. Алимов (1989), «вряд ли правиль­но говорить о синтетической науке в отличие от синтетических ма­териалов, также трудно представить междисциплинарную науку». Нам представляется правомерным предложенное тем же автором выделение специального раздела экологии - социоэкологии (по аналогии с социосферой), которая, используя общие законы эколо­гии, будет заниматься количественной оценкой взаимодействия че­ловеческого общества с природными экосистемами. В таком случае сохранится значение экологии как сугубо биологической науки, ис­следующей структуру и функционирование систем надорганизмен-ного уровня в естественных и измененных условиях, что не исклю­чает, естественно, формирования частных синтетических направле­ний для решения различных задач.