Краткий курс общей экологии - Учебное пособие (Бродский А.К.)

1.1. экология как наука

Как самостоятельная наука экология сформировалась приблизи­тельно к 1900 г. Термин «экология» был предложен немецким био­логом Эрнстом Геккелем в 1869 г. Следовательно, это сравнительно молодая наука. Но именно она переживает в настоящее время пе­риод быстрого роста. Экология (греч. oicos ~ дом и logos - наука) в буквальном смысле - наука о местообитании. Существует много оп­ределений экологии, однако подавляющее большинство современ­ных исследователей считает, что экология - это наука, изучающая условия существования живых организмов и взаимосвязи между организмами и средой, в которой они обитают. Понятие экологии очень обширно, поэтому в зависимости от акцента на той или иной ее задаче меняется и формулировка определения. Для «долгосроч­ного употребления» лучшим может быть, например, следующее:

«Экология - это биология окружающей среды». Один из отече­ственных экологов А.С. Данилевский давал такое определение:

«Экология - наука о структуре и функции экологических систем и о механизмах, обеспечивающих их гомеостазис". Для последних де­сятилетий XX в- наиболее подходит одно из определений экологии, приведенное в полном словаре Уэбстера: "Предмет экологии - это совокупность или структура связей между организмами и средой".

Соревнуясь друг с другом в точности и краткости формулировок, авторы забывают, что еще Эрнст Геккель дал этой науке исчерпы­вающее определение: "Под экологией мы понимаем сумму знаний, относящихся к экономике природы: изучение всей совокупности взаимоотношений животного с окружающей его средой, как органи­ческой, так и неорганической, и прежде всего - его дружественных

или враждебных отношений с теми животными и растениями, с ко­торыми оно прямо или косвенно вступает в контакт. Одним словом, экология - это изучение всех сложных взаимоотношений, которые Дарвин назвал условиями, порождающими борьбу за существова­ние".

Экология, как и всякая другая наука, имеет два аспекта. Один -это стремление к познанию ради самого познания, и в этом плане на первое место ставится поиск закономерностей развития приро­ды, а также их объяснение; другой -- применение собранных знаний для решения проблем, связанных с окружающей средой- Все возра­стающее значение экологии объясняется тем, что ни один из вопро­сов огромной практической важности в настоящее время нельзя решить без учета связей между живыми и неживыми компонентами природы.

Практический выход экологии можно видеть прежде всего в ре­шении вопросов природопользования; именно она должна создать научную основу эксплуатации природных ресурсов- Мы можем кон­статировать, что пренебрежение законами, лежащими в основе ес­тественных природных процессов, привело к серьезному конфликту человека и природы. «Совершенно ясно, - пишет американский эколог Р. Риклефс, - что никаких очевидных способов исправить на­несенный природе вред не существует, да и обвинение, предъявля­емое человеку за его возмутительное отношение к среде, следует строить не на столь очевидных фактах, как сбрасывание в реки сточных вод, опрыскивание посевов пестицидами, ружья и гарпуны охотников, выхлопные газы автомашин, расползающиеся во все стороны пригороды. Человеку следует предъявить обвинение в том, что он не сумел с должным вниманием отнестись к законам, лежа­щим в основе экономики природы».

Законы, лежащие в основе естественных природных процессов, будут в центре нашего внимания. Однако прежде необходимо оста­новиться на взаимоотношении экологии и охраны природы. Запад­ные ученые обычно различают науку экологию и науки об окружаю­щей среде. Экология изучает три группы факторов среды, воздей­ствующих на организмы: абиотические, биотические и антропоген-ные. Охрана природы рассматривает только третий фактор - воз­действие человека на среду, и то не во всем совпадает с общеэко­логическим подходом. Охрана природы и шире и уже раздела эколо­гии. который исследует влияние антропогенного фактора на приро­ду. Уже -- потому, что анализируется не любое воздействие, а лишь то, последствие которого может иметь значение для жизни челове­ческого общества. Шире - потому, что рассматривается влияние ан­

тропогенного фактора не только на органический мир, но и на нежи­вую природу.

Обычно охрану природы рассматривают как отрасль практики, имея в виду комплекс государственных, международных и общественных мероприятий, направленных на рациональное природопользование, восстановление, охрану и умножение природных ресурсов для блага человеческого общества. Неред­ко, однако, охрана природы трактуется как наука, изучающая социальный об­мен веществ, или обмен веществ между природой и обществом. Интенсив­ность стихийного обмена веществом и энергией между обществом и природой к настоящему времени настолько возросла, что возникла серьезная опасность для дальнейшего существования человечества. Общество по степени своего воздействия на природу становится геологической силой. Достаточно сказать, что во всем мире в результате горнодобывающих и земляных работ на земную поверхность ежегодно выносится около 5 куб.км породы, а это всего в три ра­за меньше того, что уносят в океан все реки нашей планеты. За последние 500 лет на поверхность из недр извлечено не менее 50 млрд т углерода, 2 млрд т железа. Всего за последнее столетие промышленность выбросила в атмосферу около 360 млрд т углекислого газа, что увеличило его концентра­цию почти на 13\%.

Распахивая землю, человечество перемещает массу почвы, в три раза превосходящую количество вулканических пород, поступающих на земную по­верхность из недр за тот же срок. Деятельность человека уже приводит к из­менению геохимии отдельных районов вследствие рассеивания некоторых элементов, сконцентрированных ранее в месторождениях. Это таит в себе большую опасность, ибо все организмы, включая и человека, приспособились в ходе эволюции к существующему в окружающей среде сочетанию химичес­ких элементов.

Для того чтобы внести ясность в предмет и задачи экологии как науки, охарактеризуем взаимоотношения ее с другими областями биолог.ии. Удобно это сделать с помощью приема, использованного Ю. Одумом в его фундаментальном труде «Основы экологии" (1975). Если образно представить структуру биологии в виде «слоеного пи­рога" (рис. 1.1), то его можно «разрезать на куски» двумя способа­ми: во-первых, делить по горизонтали - тогда получим фундамен­тальные науки, такие как морфология, физиология, генетика, теория эволюции, молекулярная биология, биология развития и др., изуча­ющие основные свойства жизни и не ограничивающиеся исследова­нием отдельных групп организмов. Но можно разрезать «пирог» и по вертикали. Тогда получим «таксономические» науки, которые зани­маются изучением естественных групп живых организмов. Среди этих наук - ботаника, зоология и микробиология.

В свою очередь, каждая из них объединяет более частные науки, имеющие дело с собственной сравнительно узкой группой живых организмов. В соответствии с этим мы вправе разделить зоологию на протозоологию, энтомологию, ихтиологию, орнитологию и т. д. Экология относится к фундаментальным разделам биологии и пред­ставляет собой составную часть каждого таксономического подраз-

деления. Мы можем говорить об экологии растений, экологии жи­вотных. экологии микроорганизмов, а рассматривая более частные элементы этих разделов, и об экологии птиц, рыб, насекомых и т. д.

^цндаиентальные подразделения

Молекулярная . Зиолегия. биология -i-» развития ^_ 1эм3риолагияг^ [енетина Экология и. т.д.

7ансаномические подразделений

Рис, 1.1. «Слоеный пирог" биологии (по Одуму, 1975). Объяснение в тексте.

В свою очередь, экология подразделяется еще на четыре гори­зонта, соответствующих различным уровням биологической органи­зации: от индивидуума через популяцию и сообщество к экосисте­ме. Для получения более наглядной картины, определяющей пред­мет   и  задачи  экологии,  можно  вертикально  разделить "экологический" слой не по принципу систематических таксонов, а по более общим принципам биологической организации, таким как форма, функция, развитие, регуляция и адаптация. Если мы рас­смотрим все секции горизонта, соответствующего сообществу, то обнаружим секцию формы, определяющую численность и обилие видов; секцию функции, выясняющую взаимоотношения между по­пуляциями хищника и жертвы и обоюдными влияниями конкурирую­щих видов; секцию развития, изучающую смену видов, например, при переходе от расчищенной земли к лесу; секцию регуляции, ис­следующую способность сообщества поддерживать присущую ему стабильность; и секцию адаптации, изучающую эволюцию приспо­соблений. Если же выбрать какую-нибудь одну «стопку секций», на­пример ту, которая соответствует функции, то на уровне экосистемы будут рассматриваться потоки энергии и круговорот веществ, на

10

уровне сообщества - взаимоотношения хищник-жертва (гетеро-типические реакции) и межвидовая конкуренция, на уровне популя­ций - рождаемость, смертность, иммиграция и эмиграция; на уров­не организма - физиология и поведение особей.