История экологии. Характеристика этапов истории, основные персоналии.
Незнание законов природы смерти подобно. Экология - древнейшая из наук. Человек начал понимать экологические законы на самом начальном этапе своего развития.
Предыстория
Начали появляться знания о жив, растениях, явлениях природы. Эти знания вначале просто накапливались, затем систематизировались. Существуют в древнеегипетских папирусах, в мифологии. Наскальные рисунки пещеры Шульганташ. В первые охоты на дичь возник первый экологический кризис – подорвалась кормовая база. Э.к. – то побуждение человека перейти просто от охоты к сельскому хозяйству.
1 этап - зарождение и становление экологии как науки 18в-1860-е годы
Время появления тех ростков экологии, которые пышно расцвели в 20в
Формируются в эти годы:
1. Представления об адаптациях организмов к условиям окружающей среды
2. Зарождаются идеи популяционной экологии
3. Представления о биогенном круговороте веществ (экосистемный подход)
Карл Линней шведский ботаник и основатель систематики(1707-1778). Считается одним из первых аутэкологов. Каждый вид сопровождал экологической характеристикой
Лавуазье А. Л. Химик (1743-1794). Стоял у истоков экосистемного подхода.
"Круговорот элементов на поверхности земного шара" - доклад(1792), обосновал суть биологического круговорота углерода, который растения берут из атмосферы, а при разложении органического вещества он возвращается в атмосферу.
CHNOPS- биогенные элементы
Ж.Б. Ламарк ( 1744-1829)сформулировал представление об адаптациях организмов к условиям среды.
Т.Мальтус (1766-1834)стал основателем популяционного подхода в экологии. Он сформулировал представление об экспоненциальном росте численности народонаселения. Первый применил кривую численности от времени J-кривая. Показывает экспоненциальный рост.
Александр Гумбольт (1769-1859)на основе наблюдений, сделанных им во время продолжительных путешествий развил представления о жизненных формах и о климатической зональности. Пришел к понятию биосферы всед за Ламарком.
этап - оформление экологии в самостоятельную науку (сер.19в - сер.20в)
Дарвин - опираясь на идеи Мальтуса, создал учение о естественном отборе, которое исключает перенаселение в природе за счет дифференцированного выживания и размножения особей и одновременно служит основным механизмом адаптации организмов к условиям среды.
Карл Рулье в 1845г выступил со статьей "Сомнение в зоологии", где настаивал на необходимости изучения организмов не в музеях, а в природе, в тех условиях, в которых он существует, в образуемых ими сообществах. Очертил круг задач экологии того времени.
Докучаев ВВ - первый стал трактовать почвы как основной элемент экосистемы.
Эрнст Геккель предложил термин экология (1866) и дал такое определение: под термином мы понимаем общую науку об отношениях организмов с окружающей средой, куда мы относим в широком смысле все "условия существования". Подошел к пониманию экологической ниши и пищевой цепи. Бентос - первый предложил этот термин.
Чарлз Элтон 1900-1991. Будучи студентом участвовал в трех экспедициях на Шпицберген. Его первая большая книга "Animal Ecology" 1927г. Стала классической и переиздается по сей день.
Исследования загадки регулярных подъемов численности популяций ряда видов северных млекопитающих. В 1958 исследования другой важности проблемы- биологических инвазий - нашли отражения в третьей книге.
Является основателем журнала, внес вклад в формирование понятий экологическая ниша и пирамида чисел.
Георгий Францев Гаузе 1910-1986г. Формирование экспериментального направления в экологии связано с трудами русского биолога Гаузе. Его эксперименты по изучению конкуренции и борьбы за существование привели к появлению классической модели "хищник-жертва" и понятию экологической ниши, разработку которого завершил Хатчинсон.
3 этап- Современный период развития экологии (наше время)
Включает последние 30 лет. Как в науке, развивающейся постепенно, в экологии старые подходы не вытесняются новыми, а продолжают сосуществовать с ними.
Элементы современной науки:
1. Выдвижение проверяемых гипотез
2. Постановка продуманных экспериментов с хорошим контролем (контролируемых экспериментов)
3. Моделирование
4. Статистический анализ
Архаичные элементы:
l Писки цели в процессах и структурах
l Пережитки организма - использование организма как аналога надорганизменных систем
l Ограничение задач исследования только описанием наблюдаемого
Старая и новая экология.
"Новая экология" объединяет исследования, выполняемые в рамках современной методологии, нацеленной на выявление базовых принципов устройства и функционирования живой природы.
l Ищет однообразии
l Главное - найти универсальное
"Старая экология" ориентирована на описание множества объектов живой природы.
l Ищет разнообразие
l Главное - найти уникальное
Новая экология направлена на:
l Выявление скрытого
l Изучение процессов и механизмов
l Раскрытие причинно-следственных связей
Старая экология направлена на:
l Описание того, что находится на поверхности
l Структуры сами более интересны, чем процессы.
l Структуры рассматриваются как данность.
l Традиционный эколог д.б. натуралистом.
Разнообразие жо составляет обширное поле для работы старой экологии. Новая экология нередко обращается к материалу, собранному старой экологией. Примеры- макроэкология и метаанализ.
Перестройка в экологии.
Изначально была чисто описательной. Она пыталась собрать и упорядочить массив данных о распределении, динамике, численности организмов, а также о различных надорганизменных системах - популяциях, сообществах, экосистемах и обо всей биосфере.
Определенная теоретическая база в экологии всегда существовала. Но хорошей теории - достаточно универсальной и вместе с тем способной сделать надежные прогнозы - никогда в экологии не было.
Как экология могла развиваться без хорошей теории. Принципы следовали из элементарных свойство организмов.
3. "Краеугольные камни" в фундаменте экологии
1. Принципы индивидуальности экологии видов и непрерывного изменения (континуума) состава сообществ и экосистем вдоль градиентов среды. Независимо сформулированы русским учёным Л.Г. Раменским (1884–1953) и американцем Г. Глисоном (1882–1975). В дальнейшем эти принципы были развиты американскими экологами Дж. Кертисом (1913–1961), Р. Уиттекером (1920–1981) и Р. Макинтошем
2. Понятие экосистемы как совокупности сосуществующих видов и условий среды их обитания. Предложено А. Тенсли
3. Понятие экологической сукцессии(процесс изменения состава экосистемы под влиянием жизнедеятельности составляющих ее организмов) и климакса как устойчивого равновесного с климатом состояния, к которому «стремится» любая экосистема. Сформулированы Ф. Клементсом (1874–1945), в дальнейшем развиты А. Тенсли и Р. Уиттекером
4. Концепция экологической ниши. Ч. Элтон и Хатчинсон. По Хатчинсону может быть многомерная нища.
5. Логистическая (S-образная) кривая роста численности популяции при ограниченных ресурсах со сменой 3 фаз: медленного, быстрого и медленного роста. Описана Р. Парлем и Ферхюльстом независимо друг от друга. В дальнейшем выяснилось, что эта кривая была открыта еще в 1838 г. бельгийским математиком П.Ф. Ферхюльстом
6. Ее суть заключается в том, что при пульсации численности популяций жертв и хищников пики численности хищников запаздывают по отношению к пикам численности их жертв.
7. Математические модели конкуренции. Предложены также В.Вольтеррой и А. Лоткой, подтверждены русским ученым Г.Ф. Гаузе (1910–1986) в экспериментах с инфузориями. Гаузе сформулировал принцип конкурентного исключения: не могут сосуществовать два вида, занимающих одну экологическую нишу.
8. Концепция К– и r-отбора и соответственно К-стратегов и r-стратегов, различающихся по вкладу в репродуктивное усилие и специализированных для жизни в условиях нестабильных (с флюктуирующими ресурсами) и стабильных местообитаний. Разработана Р. Макартуром и Э. Уилсоном. Как оказалось, еще в 1887 г. аналогичную систему из двух типов стратегий под названием «капиталисты» и «пролетарии» предложил Дж. Маклиод. Однако работа Маклиода оставалась незамеченной вплоть до начала 90-х гг. ХХ в
9. Концепция С-, S– и R-стратегий, отражающих отношения организмов к благоприятности условий среды и интенсивности нарушений. Предложена Л.Г. Раменским в 1935 г., свои ценобиотические типы он назвал виолентами, патиентами и эксплерентами. Спустя 40 лет, эти типы были переоткрыты Дж. Граймом и получили приведенные буквенные обозначения.
10. Функциональны подход к экосистеме как "энергетической установки". Связан с именами Р. Линдемана (1915–1942), предложившего «правило 10%» для оценки эффективности перехода энергии с одного трофического уровня на другой, и Г.Г. Винберга (1905–1987) – автора основного метода измерения биологической продукции водных экосистем
11. Теория островной биогеографии. Разработана Р. Макартуром и Э. Уилсоном, которые рассматривали число видов на острове как результат формирования равновесия между процессами вселения на остров новых видов и вытеснения уже прижившихся. В дальнейшем как острова стали рассматривать любые экосистемы-изоляты (массив леса среди пашни, высокогорная тундра, озеро и т.д.)
12. Концепция биосферы как «живой оболочки» планеты. Наиболее полно разработана В.И. Вернадским (1864–1945), обосновавшим геологическую роль жизни на Земле. Близкие представления сформулировал Дж. Лавлок в концепции Геи (Гея – богиня Земли)
Все перечисленные «краеугольные камни» фундамента теории экологии, за исключением принципа индивидуальности экологии видов, в той или иной мере тяготеют к «мифу» о высоком уровне целостности экологических явлений и наличии достаточно «жестких» связей между особями, популяциями, экосистемами и условиями среды. Этот подход (методология) получил название органицизма, так как при таком взгляде усматривается сходство явлений надорганизменного уровня с организмами (Гиляров, 1988).
