Все должно куда- то деваться

 

Действие этого закона - одна из главных причин экологического кризиса.

Огромные количества веществ извлекаются из недр Земли, преобразуются в новые соединения, которые рассеиваются в окружающей природной среде, включаясь в биохимические круговороты. Некоторые их них, химически активные, способны вступать в реакцию с белками, замещать биогенные элементы, влиять на развитие живых организмов. Они очень опасны. Б. Коммонер рассматривает это на примере ртути, содержащейся в использованной батарейке или транзисторе, которая проходит свой путь в окружающей среде: «мусорный контейнер – мусоросжигательная фабрика – атмосфера – водоем – метилирующие ртуть бактерии – зоопланктон – рыба – человек». До конца доходит небольшое количество ртути, но все же доходит, накапливается и оказывает свое воздействие.

Не менее опасны многие сотни органических соединений – ксенобиотиков, которые рассеяны в биосфере, включились в глобальный круговорот, накапливаются во все новых поколениях рыб, птиц, зверей, людей. Например, ДДТ, его содержание в микроводорослях и бактериях в 20 – 100 раз больше, чем в воде, в теле рыб – в 5 - 12 тыс. раз, в теле водоплавающих птиц, питающихся рыбой, – в 30 - 100 тыс. раз. В начале 80-х г. жители разных стран Земли содержали в своем теле от 2 до 5 мг ДДТ на каждый кг веса тела.

Третий «закон» экологии:

Природа знает лучше

Этот закон базируется на результатах возникновения и развития жизни на Земле, на естественном отборе в процессе эволюции жизни. Главный критерий этого отбора – вписанность в биотический круговорот. У любого вещества, выработанного организмами, должен существовать разлагающий его фермент. Человек же вопреки этому закону создал вещества, материалы, изделия, которые не подвержены биологическим повреждениям, биокоррозии и не могут быть обезврежены природой (например, полиэтилен, ДДТ и др.).

Таким образом, человечество, воздействуя на биосферу как мощная "геологическая сила" вызывает в ней необратимые процессы, которые могут перерасти в глобальный кризис. Выход один – найти приемлемый для природы и достойный для человечества компромисс. Б. Коммонер в своей лекции "Экология и социальные действия" внес дополнение в формулировку закона: "Природа знает лучше, что делать, а люди должны решить, как сделать это возможно лучше".

 

Четвертый «закон» экологии:

Ничто не дается даром

 

Б. Коммонер пишет: "Глобальная экосистема представляет собой единое целое, в рамках которой ничто не может быть выиграно или потеряно и которое не может являться объектом всеобщего улучшения; все, что было извлечено из нее человеческим трудом, должно быть возмещено. Платежа по этому векселю нельзя избежать; он может быть только отсрочен. Нынешний кризис окружающей среды говорит о том, что отсрочка слишком затянулась".

Б. Коммонер не стал приводить доказательств этого закона, он основан на многовековом опыте человечества. Глобальная экосистема, т.е. биосфера, представляет собой единое целое, в рамках которого любой выигрыш сопровождается потерями, но в другом месте. Например, при выращивании зерна, из почвы извлекаются химические элементы, и если в нее не вносить удобрения, то урожаи снижаются.

В этих четырёх законах выражена вся проблематика современной экологии.

 

Структура современной экологии. В течение всего ХХ века в экологии появлялись новые разделы и ответвления. Некоторые из них уже стали самостоятельными науками (например, геоэкология или социальная экология), другие остались разделами экологии. Тем не менее, если рассматривать экологию, как науку, превратившуюся в настоящее время из раздела биологии в глобальную систему знаний о взаимодействии живых организмов и человечества с окружающей средой, то в ней можно выделить следующие разделы:

1. Общая экология (биоэкология). Это классическая экология, которая оформилась с 1866 по 1935 годы, как раздел биологии. То есть это та наука, которая изначально считалась экологией. В настоящее время с появлением новых разделов и направлений она считается частью экологической науки и для отличия от других частей, в первую очередь от геоэкологии, получила название «Биоэкология», которое подчёркивает, что её проблематика лежит целиком в рамках биологии.
2. Геоэкология. Выделилась в отдельную науку на стыке физической географии (в основном ландшафтоведения) и общей экологии в 1970-е–1990-е годы. Причиной стало то, что масштаб проблем, связанных с воздействием человека и техники на окружающую среду, вышел за рамки исключительно раздела биологии, и классическая экология была уже не в состоянии их решить. Объектами геоэкологии являются системы более высокого порядка, чем экосистема – ландшафт, природная зона, материк, отдельные геосферы (экология атмосферы, экология гидросферы, экология литосферы), страны, отдельные экономические районы, системы «предприятие-окружающая среда», «технология-окружающая среда» и др. Все эти системы более высокого, чем экосистемы порядка, объединяются общим названием «геосистемы».
3. Антропоэкология. Изучает взаимодействие человека с природной средой. Человек, как известно, существо биосоциальное, то есть у него есть, как биологическое начало, так и социальное. Соотвественно, антропоэкология состоит из двух разделов – экология человека (которая изучает взаимоотношения человека, как биологического объекта со средой, человек здесь рассматривается как и другие живые организмы цартсва животных) и социальная экология (которая изучает взаимоотношение человеческого общества с окружающей средой; объектом исследования тут выступают отдельные цивилизации, существующеи и исторические, отдельные народы, государства и другие общественные институты).
4. Прикладная экология. В это направление входят дисциплины, занимающиеся конкретными вопросами влияния отдельных отраслей человеческой деятельности на среду и разработкой мер по её охране. Сода входят разделы – промышленная экология, транспортная экология, урбоэкология, сельскохозяйственная экология, военная экология и др.).

 

Во время первого полугодия работы экошколы, первой половины 2013 года мы будем изучать основы общей экологии, так как именно она является теоретическим фундаментов всех других направлений экологической науки и практики. В структуре общей экологии выделяется три основных раздела:

1. Аутэкология (синонимы – экология особи, факториальная экология). Аутэкология – это раздел общей экологии, изучающий действия различных факторов внешней среды на отдельные организмы, взаимоотношения особей (организмов) с окружающей средой.

2. Демэкология (синоним – популяционная экология) занимается изучением популяций живых организмов, как целостных объектов, взаимодействия их с окружающей средой, причинами и закономерностями изменения численного состава и структуры популяций под влиянием внешних и внутренних факторов

3. Синэкология (синоним – экология сообществ) – раздел общей экологии, изучающий сообщества организмов (биоценозы, биогеоценозы, экосистемы), как целостные объекты, их состав и структуру, взаимодействие с внешней средой и другими сообществами.

 

История развития экологии

Любая наука появляется на базе каких-то уже имеющихся собранных знаний. Она появляется тогда, когда существующие науки уже не могут справиться с объяснением каких-то явлений окружающего мира в рамках своих целей, задач и методов исследования.

Поэтому любая наука имеет свою историю, любая наука выросла и отсоединилась от других, ранее существовавших наук. В ХХ веке стали во множестве появляться науки на стыке нескольких наук, науки, направленные на практическое применение природных закономерностей (например, бионика), и в настоящее время идёт создание крупных спаянных конгломератов наук, посвящённых разностороннему изучению какого-либо объекта. Такие «сплавы» стали называть междисциплинарными комплексами. Современную экологию также можно назвать междисциплинарным комплексом, так как и теоретические основы, и практическая деятельность по охране окружающей среды уже невозможно в рамках одной биологической науки, поэтому из раздела биологии, экология давно уже вышла. Сейчас неотъемлимой частью экологических исследований являются исследования по химии, физике, географии, геологии, даже истории, социологии и философии. Так какой же путь прошла экология с момента своего зарождения до настоящего времени, когда она превратилась в огромный междициплинарный комплекс наук?

1. Первые наблюдения человека за отношениями живых организмов и среды наблюдались ещё в первобытном обществе. Эти наблюдения были необходимы для того, чтобы просто выжить: где именно обитают хищные звери и те виды, на которых можно оходиться, где лучше растут полезные растения и т. д.

2. В Древнем мире в рамках единой натурфилософии такие отношения изучались уже учёными, это было уже научное знание. Это были единичные, бессистемные наблюдения, но тем не менее, они положили начало научному изучения вопросов взаимодействия живых организмов и среды. Наиболее известные такие исследования: 1) Аристотель. В труде «История животных» впервые описал такие вопросы, как экологическая классификация животных, среда обитания, тип движения, местообитания, сезонная активность, общественная жизнь, наличие убежищ, использование голоса. Всё это были разультаты наблюдений Аристотеля за природой; 2) Теофраст. Изучал взаимоотношения растений с окружающей средой, поэтому его можно считать заложившим основы геоботаники, экологии растений и географии растений. 3) Плиний-старший. Написал 17-томный труд «Естественная история», в котором заложил основы зоологии и экологии животных

В это же время случились и первые экологические кризисы, вызванные деятельностью человека. То есть эти кризисы не являются изобретением последних веков, 19, 20, 21, а случались уже в Древнем мире. Однако они, хоть и несли пагубные последствия для природы, тем не менее происходили на ограниченных территориях, не имели глобального характера, как сейчас сведение тропических лесов или загрязнение Мирового океана или разрушение озонового слоя. Поэтому они специально не изучались и научного направления, которое бы занималось предотвращением таких явлений не создалось.

То есть всё это говорит о том, что в Древнем мире экологические наблюдения были только результатом общих наблюдений за природой и в какой-то отдельный блок не выделялись. Разумеется, отдельные отрывочные сведения об экологических закономерностях, не дают оснований говорить, что тогда зародилась наука экология. Нет, просто отдельные отрывочные сведения, которые, тем не менее, показывают, что вопрос взаимоотношений организмов со средой, влияния человека на среду волновал в какой-то мере исследователей уже в древности.

3. Средневековье. Продолжались накапливаться знания об окружающем мире, во всём его многообразии. В этот период активно осуществлялись географические открытия новых земель. Благодаря этому европейцы узнали о тысячах новых видов растений и животных, для них было открыто разнообразие природы в других частях Земного шара. Путешественники из дальних стран привозили неведомых животных и семена неведомых растений. Чтобы разобраться во всем этом многообразии форм живых существ, необходимо было создать таксономическую систему и, таким образом, осмыслить это разнообразие. И такое осмысление произошло. Карл Линней в первой половине 18 века создал таксономическую систему животных и растений.

Уже в это время у многих учёных появилось беспокойство за состояние окружающей среды, появилось беспокойство о том, что человеческая деятельность может нанести глобальный, непоправимый вред природе всего Земного шара.

4. Новое время. Новое время, особенно 19 век, стало пиком процесса накопления научного знания, подготовившее закономерное появление науки экология. В этот период многие учёные вплотную приближались к формулировке новой науки и обоснованию её основных положений, но так и не перешли грань, отделяющую предысторию экологии от её истории.

В России профессор Московского университета Карл Францевич Рулье на протяжении 1841-1858 гг. дал практически полный перечень принципиальных проблем экологии, не найдя, однако, выразительного термина для обозначения этой науки. Он первый четко определил принцип взаимоотношений организма и среды: "Ни одно органическое существо не живет само по себе; каждое вызывается к жизни и живет только постольку, поскольку находится во взаимодействии с относительно внешним для него миром. Это закон общения или двойственности жизненных начал, показывающий, что каждое живое существо получает возможность к жизни частию из себя, а частию из внешности". Развивая этот принцип, К.Ф. Рулье делит взаимоотношения со средой на две категории: "явления жизни особной" и "явления жизни общей", что соответствует современным представлениям об экологических процессах на уровне организма и на уровне популяций и биоценозов. В опубликованных лекциях и отдельных статьях он поставил проблемы изменчивости, адаптации, миграций, ввел понятие "стация", рассмотрел влияние человека на природу и т. д. При этом механизм взаимоотношений организмов со средой К.Ф. Рулье обсуждал с позиций, настолько близких к классическим принципам Ч. Дарвина, что его по праву можно считать предшественником Дарвина. К сожалению, К.Ф. Рулье умер в 1858 г., за год до выхода в свет "Происхождения видов". Труды его практически неизвестны за рубежом, но в России они имели огромное значение, послужив основой формирования мощной когорты экологов-эволюционистов, некоторые из которых были его прямыми учениками (Н.А. Северцов, А.П. Богданов, С.А Усов).

Огромное количество других русских и иностранных учёных в это время своими трудами и исследованиями открывали новые законы, формулировали теории и понятия, которые затем стали неотъемлимой частью экологической науки

* Ж.Л. Бюффон (1707-1788) в своей «Естественной истории» писал о влиянии климата на животные организмы,

* Ж.Б. Ламарк: обращал внимание на роль внешних условий в эволюции. Он открыл, что эволюция живых организмов может происходить не сама по себе, а только под влиянием условий внешней среды, в своём эволюционном развитии организмы стремяться соотвествовать постоянно меняющимся условиям внешней среды, поэтому они и сами постоянно меняются.

* Альфонс Де-Кандоль (1806-1895) в своей «Ботанической географии» описывал влияние абиотических факторов на растительные организмы.

* Большой вклад в развитие экологических представлений в это время внесли и российские ученые такие, как П.С. Паллас (1741-1811), И.И. Лепехин (1740-1802), С.П. Крашенинников (1711-1755), М.В. Ломоносов (1711-1765). И это не случайно, так как Россия в XVII веке сильно расширила свои границы, выйдя своими восточными рубежами на побережье Тихого океана. Так в 1775г. русский ученый А.А. Каверзнев (годы жизни неизвестны) издал книгу «О перерождении животных», в которой с экологических позиций рассматривал вопрос об изменениях животных. Другой русский исследователь А.Т. Болотов (1738-1833) разработал классификацию местообитаний растений.

* Огромную роль в развитии экологических идей сыграл немецкий ученый А. Гумбольдт (1769-1859), который в 1807 г. издал книгу «Идеи географии растений», в которой ввел ряд научных понятий, которые и сегодня используются экологами (например, экобиоморфа растений, ассоциация видов, формация растительности и др.)

И множество других учёных 19 века, как русских, так и иностранных, проводило подобные исследования, исследования по изучению отдельных вопросов

И наконец, вершиной, заключительным этапом накопления данных в биологии стали исследования Дарвина.

Значение трудов Чарлза Дарвина для естественных наук в целом и для биологии и экологии в частности огромно, его невозможно переоценить. В своём учении Дарвин собирает воедино все исследования по взаимоотношениям живых организмов и природной среды и включает их единую стройную теорию. Исследования Дарвина явились завершающим этапом сбора научных данных, отдельных сведений и начальным этапом выработки на базе этих сведений целостных научных гипотиз, теорий и направлений, касающихся закономерностей развития и функционирования органического мира и отдельных его частей и компонентов. Поэтому история биологии закономерно делится на додарвиновский и постдарвиновский периоды. Благодаря исследованиям Дарвина стал возможен прорыв в биологических исследованиях и, в частности, появление экологии как отдельной науки со своими целями, задачами и предметом исследования.

Уже через 7 лет после выхода в свет книги Дарвина появился термин «экология».

Сам термин был введен немецким зоологом-эволюционистом Эрнстом Геккелем (1866) в книге "Всеобщая морфология организмов". Э. Геккель дал свое определение экологии, как науки: «Под экологией мы понимаем общую науку об отношениях организмов с окружающей средой, куда мы относим в широком смысле все условия существования. Они частично органической, частично неорганической природы; но как те, так и другие... имеют весьма большое значение для форм организмов, так как они принуждают их приспосабливаться к себе. К неорганическим условиям существования, к которым приспосабливаются все организмы, во-первых, относятся физические и химические свойства их местообитаний: климат (свет, тепло, влажность и атмосферное электричество), неорганическая пища, состав воды и почвы и т. д. В качестве органических условий существования мы рассматриваем общие отношений организма ко всем остальным организмам, с которыми он вступает в контакт и из которых большинство содействует его пользе или вредит. Каждый организм имеет среди остальных своих друзей и врагов, таких, которые способствуют его существованию, и тех, что ему вредят. Организмы, которые служат пищей остальным или паразитируют в них, во всяком случае относятся к данной категории органических условий существования». Эта большая цитата отчетливо показывает, что, формулируя понятие экологии как новой науки, Э. Геккель строил ее не на пустом месте, а на основании большого фактического материала, накопленного в биологии за время ее длительного развития. Действительно, весь предшествующий период становления биологических знаний шло накопление не только описаний отдельных видов, но и материалов по их образу жизни, а подчас и отдельных обобщений.

И с этого времени началась история экологии как отдельной отрасли биологической науки. Основные, ключевые этапы развития экологии с 1877 года:

• В конце 19 века начались широкие работы по изучению надорганизменных биологических систем. Их основой послужило формирование концепции биоценозов как многовидовых сообществ живых организмов, функционально связанных друг с другом. в 1877 г. немецкий гидробиолог К. Мебиус (1825-1908) разработал учение о биоценозе как сообществе организмов, которые через среду обитания теснейшим образом связаны друг с другом. Термин биоценоз также широко используется современными учеными. Считается, что биоценоз - это часть любой экосистемы. Если к биоценозу добавить компоненты внешней среды, с которыми связаны организмы, составляющие биоценоз, то мы получим экосистему.

• В 1910 году состоялся 3 Международный ботанический конгресс. Помимо других решений, на Конгрессе было закреплено разделение экологии на экологию особей (аутэкологию) и экологию популяций (демэкологию). В середине нашего столетия стало ясно, что популяция не просто "население", т.е. сумма особей на какой-то территории, а самостоятельная биологическая (экологическая) система надорганизменного уровня, обладающая определенными функциями и механизмами авторегуляции, которые поддерживают ее самостоятельность и функциональную устойчивость. Это направление наряду с интенсивным исследованием многовидовых систем занимает важное место в современной экологии.

 

Вообще, можно заметить, что в первой половине ХХ века новые экологические термины, законы и постулаты преимущественно в результате изучения растительного покрова. В то время начала развиваться наука геоботаника – о связи растений и их сообществ со средой обитания и многие постулаты и законы, открытые в рамках геоботаники, затем перешли в экологию и закрепились там. Практически подавляющее большинство фундаментальных положений. Это связано с большей наглядностью растительности, более тесной связью растений со средой обитания, лёгкостью в изучении.

 

• Особую и важнейшую роль в становлении и развитии экологии сыграл великий русский ученый В.И. Вернадский - создатель учения о биосфере. Открытие биосферы В.И. Вернадским в начале ХХ столетия принадлежит к величайшим научным открытиям человечества, соизмеримым с теорией видообразования, законом сохранения энергии, общей теорией относительности, открытием наследственного кода у живых организмов и теорией расширяющейся Вселенной. В.И. Вернадский доказал, что жизнь на земле - явление общепланетарное и космическое, что биосфера - это вещественно-энергетическая система, обеспечивающая биологический круговорот химических элементов и эволюцию всех живых организмов, включая и человека. Владимир Иванович Вернадский был первым, кто увидел в биосфере сложную и хорошо отрегулированную за много сотен миллионов лет эволюции общепланетарную биогеохимическую систему. Не только составом атмосферы и гидросферы обязаны мы работе биосферы, но и сама земная кора – это продукт биосферы.

• 1935: введение термина «экосистема» А.Тенсли. Экология приобрела современный облик. До 1935 года в экологии остро чувствовалась нехватка базовой единицы исследования. У других оформившихся наук она существовала – у ботаники – растение, у зоологии – животное, у физики – атом, у цитологии – клетка и т.д. Отсутствие чётко определяемой единицы изучения тормозило развитие экологии в целом. И, наконец, в 1935 году такой объект появился как ограниченное во времени и пространстве единство, включающее не только все обитающие в нём организмы, но и физические характеристкии климата, почв, а также все взаимодействия между различными организмами и между этими организмами и физическими условиями.