Введение в экологию. Предмет и задачи экологии

Учение о биоценозах перенесли и на наземную жизнь. Особенно подробно стали изучать закономерности сложения растительного покрова суши и вслед за этим — общие характеристики биоценозов: их видовой состав, структуру, связи между видами как главный механизм объединения их в сообщества, динамичность и устойчивость. Так сформировалась биоценология — самостоятельный раздел экологии. К нему относятся и специальные науки о растительном покрове — фитоценология и геоботаника.

Современная биоценология также имеет не только теоретическое, но и глубочайшее практическое значение. Эксплуатируя природу, человек сильно преобразует естественные биоценозы, меняя условия их существования, изымая и уничтожая ряд видов или, наоборот, внедряя новые из других районов планеты. Поля, сады, пастбища и сенокосы, сеяные луга, лесопосадки, культуры закрытого грунта, городские парки и скверы — это искусственно создаваемые биоценозы, в которых, тем не менее, продолжают действовать естественные законы. Их незнание, неумение использовать резко снижает устойчивость и продуктивность этих сообществ. Например, химическая борьба с вредителями, в массе размножающимися на полях и в садах, часто приводит к прямо противоположным результатам: через некоторое время они дают новый, еще более высокий всплеск численности, а применяемые в еще большем количестве яды загрязняют среду и производимые продукты питания, что бумерангом сказывается на здоровье

9

населения. Вместе с тем есть уже много примеров успешного использования вместо ядов естественных врагов вредителей. Эти методы получили название биологических. Чем больше мы знаем о связях в биоценозах, тем больше возможностей управлять ими.

 

В дикой природе почти не осталось биоценозов, не затронутых влиянием человека: ни на дне морей и океанов, ни в лесах тропического и умеренного пояса, ни в горах, ни в пространствах бывших степей и саванн, ни в тундрах и пустынях. Даже в заповедниках, где запрещено вмешательство людей в жизнь природы, по многолетним наблюдениям, идет постепенное изменение естественных сообществ в результате так называемого фонового загрязнения атмосферы промышленными выбросами, преобразования животного и растительного мира на окружающих территориях, затруднения миграций и расселения видов. Особенно сильно меняется вблизи городов, на урбанизированных территориях растительность и животное население. Возникают новые, не существовавшие ранее биоценозы, где большая роль принадлежит так называемым синантропным животным — спутникам поселений человека, а естественная растительность уступает место посадкам и скоплениям сорных видов. Изменяются и микробные сообщества в окружающей человека среде.

Эти преобразования живой природы в результате хозяйствования на Земле человека — уже свершившийся факт. Только изучение и грамотное использование биоценотических законов позволяет поддерживать относительную стабильность окружающего живого мира не подрывая, а используя те связи, которые формировались миллионами лет. Законы биоценологии диктуют нам основные правила охраны природы и среды жизни человека.

Еще один раздел экологии оформился в первой трети ХХ века. Речь идет об экологии популяций, т. е. территориальных подразделений вида. Английский эколог Ч. Элтон обратил внимание на периодические взрывы численности и нашествия чужеродных видов.

 Популяционная экология  изучает закономерности, лежащие  в основе размножения и динамики численности популяций в разных условиях среды,

 

10

способов освоения нового пространства. Выяснилось, что эти процессы во многом зависят от внутривидовых отношений и от демографической структуры популяций (т.е. соотношения особей по полу и возрасту). Обнаружено, что в популяциях могут действовать механизмы, снимающие угрозу перенаселения, очень различные у разных видов. При исследовании популяций особенно наглядно выявилась значимость информационных связей в живой природе. Для понимания популяционных законов много дала также развивающаяся со второй половины ХХ века наука о поведении животных — этология, открывшая удивительно сложный мир отношений между особями в пределах вида.

 

Экология популяций — это не только руководство к действию при охране редких и исчезающих видов, борьбы с вредителями и распространителями болезней, поддержания оптимальной численности промысловых объектов. Общие популяционные законы касаются и человеческого общества. Недаром первые прогнозы роста городов были сделаны еще в XVII веке на основе демографического анализа населения. Актуальнейшая проблема современности — быстрый рост численности людей на планете. Одно из основных отличий человека от представителей животного царства — сложнейшие социальные связи, пронизывающие общество. Однако социальность в различных формах присуща и животным. Прослеживание эволюционного развития этих отношений позволяет кое-что лучше понять и в нашей собственной природе. Именно через социальные связи человечества при осознании экологических законов можно находить разумные пути планирования населения.

К середине прошлого века экология сделала еще один виток в развитии своей проблематики. В ней появился новый раздел, посвященный изучению экосистем. Термин «экосистема» ввел в науку в 1935 г. английский геоботаник А. Тенсли для обозначения единства биоценозов и их физического окружения, откуда в конечном счете живые организмы получают вещество и энергию. Близкое понятие — биогеоценоз — выдвинул в 1940 г. академик В. Н. Сукачев. Понимание теснейшей связи живой и неживой природы давно было присуще естествоиспытателям — натуралистам. Еще В. В. Докучаев развивал эти идеи в учении о русском

 

11

черноземе на рубеже XIX и XX вв. Однако развитие экосистемных исследований по-настоящему началось только в 50-х годах ХХ столетия, после того как были разработаны принципы количественного учета потоков энергии и веществ через сообщества. Приоритетные работы выполнили гидробиологи, а затем началось изучение с этих позиций и наземных экосистем. В экосистемной экологии особое внимание уделяется оценкам биологической продукции, т. е. органического вещества, синтезируемого в сообществах из неорганического за определенное время. Именно биологическая продукция экосистем поддерживает на Земле жизнь всех царств природы и человечества в целом. Не менее важна и скорость круговорота веществ, вовлекаемых в процессы синтеза и разложения.

Первые же десятилетия активных исследований показали, что продуктивность разных частей суши и океана сильно различается и позволили определить тот «потолок», на который может рассчитывать человечество в использовании ресурсов живой природы. Много важного было выявлено и в поддержании устойчивости экосистем. Обнаружены законы их развития (сукцессий), приводящих к изменению физических условий среды (влажности, микроклимата, формированию почв и т.п.) за счет смены состава биоценозов на одном и том же участке, вплоть до установления сбалансированного круговорота веществ. Эти исследования позволили оценить восстановительные возможности живой природы после ее нарушений, дают в руки ключ к управлению процессами развития сообществ. Экосистемы Земли, крупные и мелкие, связаны между собой вещественно-энергетическими потоками в единое глобальное образование — биосферу.

Таким образом, примерно за полтора столетия экология постепенно охватила все основные уровни организации жизни: организмы — виды с их популяциями — биоценозы — экосистемы, включая биосферу как самую большую экосистему планеты. Жизнь на Земле сложно структурирована. Она проявляется только в организмах (простейшие из них — одноклеточные, а сложнейшие состоят из миллиардов клеток). Но каждый организм, простой или сложный, является представителем популяции какого-либо вида, существует только в сообществах, которые входят в состав какой-либо экосистемы, поддерживают биологический круговорот веществ и извлекают потоки энергии из окружающей среды. Биосфера функционирует по законам огромной сложной экосистемы.

12

Пока экология охватывала только вопросы «естественной истории» видов и жизнь биоценозов она, по сути дела, оставалась частью биологической области знания. Однако, при развитии популяционной и особенно экосистемной экологии стало ясно, что фундаментальным законам этой науки подчиняется и человеческое общество. Об этом свидетельствует хотя бы формирующаяся на наших глазах новая область знаний — социальная экология, соответствующие курсы преподаются уже во многих вузах.

 

Современная технократическая мощь направлена, по сути, против всех тех процессов, на которых основана динамическая устойчивость природы. Ранее она всегда была сильнее человека, и ее восстановительные способности породили представления о неисчерпаемости ресурсов и возможности пользоваться ими, не заботясь о состоянии окружающей жизни. Человечество подходит сейчас к опасной черте и способно подорвать основы своего существования на планете. В. И. Вернадский, развивший учение о биосфере, где жизнь является самой активной и действенной силой, преобразующей верхние слои планеты, обсуждал также понятие «ноосферы» — сферы разума. Он предвидел, что вскоре эволюция жизни на Земле будет практически целиком зависеть от деятельности человека и оптимистично считал, что мощный поток коллективного разума справится с этой задачей.

Современное развитие экологии, с одной стороны, дает ключ к решению многих проблем, связанных с состоянием живой природы, а с другой стороны, показывает, насколько сложны, дороги и трудоемки зачастую пути их реализации. Главная сложность — единение усилий всего человечества, раздробленного на государства, разные слои общества, бедных и богатых, образованных и необразованных. В этих условиях общее и непрерывное экологическое образование и просвещение — абсолютная необходимость современности. Экологическая наука представляет сейчас огромное поле знаний, которое продолжает разрабатываться трудами специалистов — ученых. Но знание ее важнейших основ, из которых вытекает понимание последствий любых практических действий по отношению к природе, должно быть обязательным для каждого члена общества, независимо от его профессии. На любом рабочем месте от тракториста, коммерсанта, учителя до министра человек должен действовать экологически грамотно, заботясь не только о текущей отдаче, но и о судьбе следующих поколений — детей, внуков и правнуков.

13

Экологические законы пронизывают всю нашу хозяйственную деятельность, и бытовую, и производственную: в промышленности, на транспорте, в сельском хозяйстве, лесоводстве, медицине, добыче полезных ископаемых, получении энергии и т.п. Экологические знания — источник разработки новых технологий, сберегающих ресурсы и биоразнообразие на планете. Следует лишь помнить, что жизнь природы, поддерживающая нашу жизнь на Земле, — самое главное, что должно быть в центре внимания хозяйствования человека в биосфере.

2.Предмет и задачи экологии

Истоки экологии, как науки о живых существах, их взаимозависимости и условиях обитания, уходят в далекое прошлое и связаны с необходимостью, на самых ранних этапах становления и развития человеческих обществ добывать себе в пищу растения и животных. Было необходимо знать, как выглядят, где и когда созревают съедобные плоды, корни и стебли растений, где лежат пути миграции диких животных, когда и где они воспроизводят потомство. Первичные знания такого рода осмыслялись и находили отражение во многих, ставших классическими, произведениях Гиппократа, Аристотеля, других ученых философов древности.

Термин экология (экос - дом, логос - учение, гр.) в науку ввел немецкий биолог Эрнест Геккель в 1886 году.

Слово "экология" образовано из двух греческих слов: "oicos", что означает дом, жилище, и "logos" - наука и дословно переводится как наука о доме, местообитании.

Поскольку взаимодействие организмов между собой и окружающей их средой всегда системно, то есть всегда реализуется в форме некоторых систем взаимосвязей, поддерживающихся обменом вещества, энергии и информации, основным объектом исследования экологии являются экосистемы. Самой крупной в иерархии экосистем является биосфера. Учение о биосфере - это обширная область знания о функционировании и развитии биосферы, включающая в себя целый ряд научных направлений естественнонаучного и общественного профиля.

Предметом экологии является совокупность или структура связей между организмами и средой.

14

Исходя из приведенных выше понятий и направлений, следует, что задачи экологиивесьма многообразны.

 

В общетеоретическом плане к ним относятся:

– разработка общей теории устойчивости экологических систем;

– изучение экологических механизмов адаптации к среде;

– исследование регуляции численности популяций;

—изучение биологического разнообразия и механизмов его поддержания;

—исследование продукционных процессов;

—исследование процессов, протекающих в биосфере, с целью поддержания ее устойчивости;

—моделирование состояния экосистем и глобальных биосферных процессов.

Основные прикладные задачи, которые экология должна решать в настоящее время, следующие:

– прогнозирование и оценка возможных отрицательных по следствий в окружающей природной среде под влиянием деятельности человека;

– улучшение качества окружающей природной среды;

– сохранение, воспроизводство и рациональное использование природных ресурсов;

– оптимизация инженерных, экономических, организационно-правовых, социальных и иных решений для обеспечения экологически безопасного устойчивого развития, в первую очередь в экологически наиболее неблагополучных районах.

 

Стратегической задачей экологии считается развитие теории взаимодействия природы и общества на основе нового взгляда, рассматривающего человеческое общество как неотъемлемую часть биосферы.

 

15

Таким образом, экология становится одной из важнейших наук будущего и, «возможно, само существование человека на нашей планете будет зависеть от ее прогресса» (Ф. Дре, 1976).