Большое
значение для развития Э. имело
формулирование понятий экосистемы
и биогеоценоза. Английский ботаник
А. Тенсли (1935) назвал экосистемой любую
совокупность совместно обитающих организмов
(автотрофов и гетеротрофов) и необходимой
для их существования абиотической среды.
Более конкретное понятие биогеоценоза,
обоснованное В. Н. Сукачёвым, подразумевает
единство растений, животных и микроорганизмов,
населяющих определённый участок земной
поверхности с его ландшафтными, климатическими,
почвенными и гидрологическими условиями.
Введение этих понятий способствовало
сближению разных разделов Э. и привело
к постановке таких общеэкологическим
проблем, как изучение круговорота вещества
и потока энергии в экосистеме. Представление
о трофических (пищевых) уровнях позволило
количественно охарактеризовать процесс
превращения вещества и энергии при переходе
с одного уровня на другой (американские
экологи Дж. Хатчинсон, Р. Линдеман, Г. Одум).
Продукционно-энергетическое направление
развивал советский учёный В. С. Ивлев,
известный также своими исследованиями
в области количественных характеристик
питания рыб.
В
40—50-х гг. советский ботаник Т.
А. Работнов, а в 60-х гг. А. А. Уранов разрабатывают
учение о популяциях у растений. Позже
аналогичные работы появляются и за рубежом
(английский учёный Дж. Харпер).
Наряду
с увеличением числа исследований
популяций и экосистем в СССР
развивается и аутоэкология, тесно
связанная с физиологией и
широко использующая экспериментальные
методы (И. Д. Стрельников, И.
В. Кожанчиков, В. В. Алпатов, Н. И. Калабухов,
А. Д. Слоним и др.). Крупный вклад в изучение
фотопериодизма у животных внёс советский
учёный А. С. Данилевский. В целом для Э.
в СССР характерны практическая направленность
исследований и тесная связь с решением
народнохозяйственных задач. Экологическое
направление в паразитологии (В. А. Догель,
К. И. Скрябин, В. Н. Беклемишев и др.) привело
к созданию учения о природной очаговости
болезней человека и домашних животных
(Е. Н. Павловский и др.).
В
50-х гг. формируется общая Э. Предпосылками
для её развития послужили: достижения
гидробиологии (прежде всего продукционно-энергетического
направления); осмысление большого фактического
материала, накопленного Э. наземных животных
и Э. растений; формулировка понятий экосистемы
и биогеоценоза; широкое внедрение математических
методов, системного подхода и представления
об уровнях организации живой материи.
В первых сводках по общей Э. (американские
экологи Дж. Кларк и Ю. Одум) много внимания
уделяется рассмотрению экосистем. В задачи
общей Э. включается обычно и изучение
основных принципов организации популяций
и сообществ.
В
60—70-х гг. наблюдается бурный
рост экологических исследований
во всём мире. Причина его, во-первых,
— в зрелости самой Э. как
науки, чётком определении объектов
и методов исследования; во-вторых,
в актуальности проблем повышения
продуктивности экосистем и охране
окружающей среды, необычайно
возросшей в ходе научно-технической
революции. Параллельно развивается
и теоретическое направление
в Э. (американский эколог Р.
Мак-Артур и испанский эколог
Р. Маргалеф), широко использующее математическое
моделирование.
Характерная
черта современной Э. — исследование
процессов, охватывающих всю биосферу.
Особенно пристально изучается взаимодействие
человека и биосферы. С 1964 начались работы,
проводимые в рамках Международной биологической
программы (МБП): её основная цель — изучение
продуктивности экосистем в разных областях
земного шара. В процессе выполнения МБП
стандартизирована методика определения
продукции различных трофических звеньев.
Исследования по биологической продуктивности
продолжены международной программой
«Человек и биосфера» (ЧиБ), в которой главное
внимание уделено анализу воздействия
деятельности человека на биосферу. Объединению
экологов разных стран способствовало
возникновение Международного общества
экологов (ИНТЭКОЛ), 1-й конгресс которого
состоялся в Гааге в 1974.
Основные
задачи и проблемы экологии. Основная
задача Э. на современном этапе
— детальное изучение количественными
методами основ структуры и
функционирования природных и созданных
человеком систем. Изучение популяций
— естественных совокупностей особей
одного вида, являющихся одновременно
элементами системы вида и системы биогеоценоза,
показало (советский учёный Н. П. Наумов)
наличие у них сложной иерархической структуры.
В задачи популяционной Э. входит изучение
пространственного размещения особей,
возрастной, половой и этологической (поведенческой)
структуры популяции. Центральное место
занимает проблема динамики численности
популяции и механизмов её регуляции,
рассматриваемая как регулируемый процесс,
в котором участвуют внутрипопуляционный
(например, конкуренция за пищу) и биоценотический
(воздействие хищников, паразитов, возбудителей
заболеваний и эпизоотий) механизмы. Крупный
вклад в популяционную Э. внёс советский
учёный С. С. Шварц. Советским энтомологом
Г. А. Викторовым показана закономерная
смена регулирования механизмов в зависимости
от уровня численности популяции. При
исследовании регуляции численности млекопитающих
большое внимание уделяется анализу взаимосвязанных
поведенческих, физиологических и гормональных
механизмов. Наибольшее внимание уделяется
динамике численности популяций практически
важных видов: вредителей сельского и
лесного хозяйства, носителей и переносчиков
возбудителей заболеваний, объектов рыбного
и охотничьего промысла. Многие проблемы
популяционной Э. решаются на модельных
лабораторных популяциях различных организмов.
Для оценки скорости роста популяции используются
методы демографии, а также математического
моделирования. Взаимосвязь генетического
состава популяции и её экологических
характеристик — одна из проблем эволюционной
Э. Важное место занимает исследование
взаимодействий популяций разных видов:
конкуренции и хищничества. При наблюдении
конкуренции используется понятие экологической
ниши, для которого разрабатываются методы
количественной оценки.
Много
внимания уделяется изучению
структуры и функционирования
сообществ (биоценозов); установлению
закономерных соотношений численностей
видов в сообществе. Соотношение
численности и биомасс разных
видов также подчиняется определённым
правилам. Видовая структура сообщества
меняется в процессе его развития
— сукцессии, а также под
действием различных факторов, связанных
с хозяйственной деятельностью
человека. Важной задачей является
изучение стабильности сообществ
и их способности противостоять
неблагоприятным воздействиям.
При
исследовании экосистем открывается
возможность количественного анализа
круговорота вещества и изменений
потока энергии при переходе
с одного пищевого уровня на
другой. Такой продукционно-энергетический
подход на популяционном и
биоценотическом уровнях позволяет
сравнивать различные естественные
и создаваемые человеком экосистемы.
Основные
этапы круговорота вещества и
потока энергии хорошо известны
для пресноводных экосистем. Для
некоторых водоёмов выяснено
соотношение энергии, фиксированной
зелёными растениями в самом
водоёме и поступающей с органическим
веществом из наземных экосистем.
Подобные исследования позволяют
подойти к ещё мало изученным проблемам
обмена веществом и энергией между разными
экосистемами. Большие задачи стоят перед
Э. по количеств. оценке продукционных
процессов в океане. Величину первичной
продукции в водных экосистемах определяют
по интенсивности выделения кислорода
или включением радиоактивной метки при
фотосинтезе. Несмотря на большую методическую
сложность, достигнуты успехи в продукционно-энергетических
исследованиях на суше. Изучен круговорот
биогенных элементов и первичная продукция
в основных типах наземных экосистем.
Показано, что общий объём первичной продукции
на суше примерно в два раза превышает
суммарную величину продукции Мирового
океана, причём особенно велика продуктивность
тропических лесов. Для оценки запасов
биомассы в наземных экосистемах применяют
фотографирование поверхности Земли в
видимой и инфракрасной частях спектра
с космических кораблей. Изучение использования
синтезированного автотрофами органического
вещества показало, что на суше только
малая его часть непосредственно потребляется
растительноядными животными, а основная
масса — в виде отмерших растительных
тканей — сапрофагами и сапрофитами. Наряду
с пищевыми связями в экосистемах существуют
и другие межорганизменные связи, в частности
— осуществляемые через продукты обмена
веществ, выделяемые организмами во внешнюю
среду. Исследование их интенсивно ведётся
как в наземных, так и в водных экосистемах.
Особенно
важно изучение биосферы в
целом: определение первичной
продукции и деструкции по
всему земному шару, глобального
круговорота биогенных элементов;
эти задачи могут быть решены
только объединёнными усилиями
учёных разных стран.
Разнообразие
явлений, изучаемых современной
Э., объясняет её широкие связи
со многими естественными и
гуманитарными науками. Популяционная
Э. связана с генетикой, физиологией, этологией,
биогеографией, систематикой и демографией.
Биогеоценология — с ландшафтоведением,
биогеохимией, почвоведением, гидрологией,
гидрохимией, климатологией и другими
науками о среде. Под влиянием Э. во многих
биологических науках формируются направления,
рассматривающие те или иные стороны изучения
живого с точки зрения Э. таковы: экологическая
физиология, экологическая морфология,
экологическая цитология, экологическая
генетика и др.
Большое
влияние на Э. оказали достижения
математики, физики, химии, философии.
В свою очередь Э. выдвигает
новые задачи перед математикой
(особенно в сфере статистики
и моделирования). Весомый вклад
внесла Э. в формирование представлений
о системной организации живой
материи. Значительно расширяются
связи Э. с гуманитарными науками:
социологией, политической экономией,
юриспруденцией, этикой. При исследовании
агроценозов Э. тесно взаимодействует
со всем комплексом сельскохозяйственных
наук. В тесном содружестве с биогеохимией
Э. исследует процессы миграции в биосфере
биогенных элементов (См. Биогенные элементы),
лимитирующих производство сельскохозяйственных
продуктов.
Практическое
значение экологии. На современном
этапе развития человеческого
общества, когда в результате
научно-технической революции усилилось
его воздействие на биосферу,
практическое значение Э. необычайно
возросло. Э. должна служить научной
базой любых мероприятий по
использованию и охране природных
ресурсов, по сохранению среды
в благоприятном для обитания
человека состоянии (см. Охрана
природы, Природопользование). Познание
основных принципов трансформации
вещества и энергии в природных
экосистемах создаёт теоретическую
основу для разработки практических
мероприятий по увеличению количества
и качества пищевых продуктов,
производимых в биосфере. Исследования
природных механизмов регуляции
численности популяций служат
основой планирования и разработки
систем мероприятий по управлению
численностью экономически важных
видов. Знание основных факторов
динамики популяции необходимо
для ведения борьбы с вредителями
сельского и лесного хозяйства,
с переносчиками и хранителями
заболеваний. Так, достижения
Э. позволяют перестроить систему
борьбы с вредителями сельского
и лесного хозяйства, перейдя
от попыток их полного истребления
с помощью пестицидов широкого
действия, наносящего большой вред
всему биогеоценозу, к действительной
регуляции численности определённых
видов биологическими и агротехническими
методами и только ограниченно
— химическими.
Э.
служит теоретической основой
для разработки мер по переходу
от промысла диких видов растений
и животных к их культивированию
и к другим формам более
рационального их использования.
На данных Э. основное рациональное
ведение рыболовства, рыбоводства
и охотничьего хозяйства.
Э.
изучает взаимодействие сельскохозяйственных
и природных экосистем, сочетания
окультуренных и естественных
ландшафтов. Одна из важнейших
практических задач Э. — изучение
евтрофирования внутренних водоёмов,
возникающего в результате нарушения
их биологического и гидрохимического
режима, приводящего к неблагоприятным
для человека последствиям: массовому
развитию планктонных синезелёных водорослей
(«цветению воды»), исчезновению ценных
пород рыб, ухудшению качества воды. Разработка
мер по охране и рациональному использованию
дикой природы, создание сети заповедников,
заказников и национальных парков, планирование
ландшафта также производятся по рекомендациям,
разрабатываемым экологами. Ярко выраженная
практическая направленность характерна
для Э. человека (см. раздел Социальные
аспекты экологии).
В
развитии народного хозяйства
Коммунистическая партия Советского
Союза в качестве одного из
важнейших направлений выделяет
рациональное использование природных
ресурсов и охрану окружающей
среды. Успешное развитие этих
работ требует широкой пропаганды
экологических знаний среди всех
слоев населения, формирования
основ научных экологических
представлений. Обязанность советских
людей бережно относиться к
природе и охранять её богатства
занесена в Конституцию СССР.
Основные
научные учреждения и периодические
издания. В СССР работы по
Э. ведутся в институтах и
учреждениях АН СССР: Институте эволюционной
морфологии и экологии животных им. А.
Н. Северцова (Москва), Институте экологии
животных и растений (Свердловск), Зоологическом
и Ботаническом институтах (Ленинград),
Лаборатории лесоведения (Москва), Институте
географии (Москва), Биологическом институте
(Новосибирск), Институте биологии и почвоведения
(Владивосток), а также в зоологических
и ботанических институтах АН союзных
республик, в Институте пустынь АН Туркменской
ССР (Ашхабад) и во Всесоюзном институте
защиты растений ВАСХНИЛ (Пушкин, около
Ленинграда). Исследования по водной Э.
проводятся в Институте биологии внутренних
вод АН СССР (пос. Борок Ярославской области),
Институте гидробиологии АН УССР (Киев),
Институте океанологии (Москва), Всесоюзном
научно-исследовательском институте рыбного
хозяйства и океанографии (Москва), Институте
биологии южных морей АН УССР (Севастополь)
и др. Экологические исследования ведутся
в учебных заведениях, а также в заповедниках,
охотничьих хозяйствах, противочумных
институтах, санэпидстанциях и других
противоэпидемических учреждениях.