ПОНЯТИЙ ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ НАУКИ (с сокращениями).
Впервые опубликовано: Большаков В.Н., Криницын С.В., Кряжимский Ф.В., Мартинес Рика Х.П. Проблемы восприятия современным обществом основных понятий экологической науки. Экология. 1996. №3, с.165-170.
Термин «экология» появился в ХIХ веке. …
Слово «экология» приобрело в настоящее время огромную популярность, однако, его значение в различных кругах воспринимается по-разному. Для ученых – это вполне определенный раздел науки, относящийся к циклу биологических наук, в то время как в непрофессиональной среде под экологией понимают нечто совсем другое – в лучшем случае изучение только гигиенических аспектов состояния окружающей среды, а нередко и просто уровень ее техногенного загрязнения. Возникает проблема несоответствия между обыденным пониманием экологии и теми результатами, к которым подошла экология как наука. Поскольку взаимодействие науки с обыденным сознанием осуществляется через образование, понимаемое в самом широком смысле, то данная проблема – это в основном проблема образования. …
Развитие науки, как и многие другие процессы исторического развития в человеческом обществе, имеет циклический характер, проявляющийся в смене парадигм (Кун, 1977). В целом на первой стадии цикла происходит накопление данных и их систематизация. Вторая стадия носит редукционистский характер и связана с эмпирической проверкой гипотез, а на третьей, завершающей, стадии доминирует построение синтетических теорий холистического характера, приводящее к оформлению парадигмы. …
В экологии первая стадия развития началась с работ Геккеля (Haeckel, 1866), давшего первое определение этой науки, опираясь на эволюционную парадигму. … В 20- годах в экологии получили развитие наметившиеся ранее тенденции к количественному рассмотрению изучаемых явлений и процессов, связанные с именами Вольтерры (Volterra, 1926) и Лотки (Lotka, 1925). Последний уже в то время пытался реализовать свою программу преобразования биологии в строго количественную науку. …
Стадия обобщения в экологии также берет начало в 20-х годах … Идея целостного, взаимосвязанного мира живой материи, который формирует некоторую сферу, окружающую Землю, была выдвинута в работах В.И.Вернадского (Vernadsky, 1945; Вернадский, 1978) и П.Тейара-де-Шардена (Teilhard de Chardin, 1955). Эти авторы подошли к формулированию понятий «биосфера» и «ноосфера» с весьма разных позиций, не связанных формально с классической экологией. Их философские (или даже мистические в последнем случае) построения не имели научной поддержки в момент своего создания, и оставались вне внимания экологов до недавнего времени, когда многие из их положений получили подтверждения (см.Lovelock, 1979; Горшков, 1988; Горшков, Кондратьев, 1990). …
Создание кибернетики Н.Винером (Wiener, 1948) способствовало синтезу биологии с инженерией и дало толчок применению системного подхода и представлениям о саморегуляции и самоорганизации экологических систем. Исследования по теории информации и особенно ее термодинамическая интерпретация (Shannon, Weaver, 1949) также имело огромное влияние на экологическую науку. Представление о живых системах как об открытых диссипативных термодинамических системах, сформулированное Э.Бауэром (1937) и Э.Шредингером (Shroedinger, 1945) получило развитие в работах И.Пригожина и его группы (Prigogine, Wiame, 1946).
Важный вклад в развитие экологического мышления внесла теория островной биогеографии, разработанная в 60-х годах Р.Мак-Артуром и Э.Уилсоном (MacArthur, Wilson, 1967). Эта теория, синтезировавшая эволюционистские воззрения с моделями популяционной динамики, дала мощный толчок функциональной экологии, несмотря на то, что сегодня ясна ее ограниченность (Hegeveld, 1990). …
Вероятно, это обстоятельство подтолкнуло в конце 50-х годов Р.Маргалефа (Margalef, 1957) к построению новой концепции разнообразия, которое стало наиболее популярной областью исследований в последние два десятилетия. Данный подход, вытекающий из термодинамики и теории информации, находит применение при изучении множества экосистемных характеристик – от продукции и стабильности до закономерностей колонизации новых территорий.
Тенденция к формированию новой экологической парадигмы прослеживается с конца 70-х и в 80-е годы. В это время завершилось построение общей теории систем (Bertalanffy, 1968) как междисциплинарного подхода, сокрушающего барьеры между отдельными отраслями науки. В это же время арсенал экологии как науки пополнился новыми математическими и вычислительными инструментами: многомерный статистический анализ, моделирование эпигенетических ландшафтов, теория игр, теория катастроф, построение сложных компьютерных моделей с использованием стандартных алгоритмических языков (Forrester, 1961; Odum, 1971; Jones, 1977; May, 1986; Свирижев, 1987). Появление таких научных направлений как неравновесная термодинамика, синергетика и т.д. революционизировало экологическую науку. Поведение природных систем более не представляется описываемым только детерминистскими (линейными) законами: огромную роль в их динамике играет хаотическое поведение, переключения, резкие изменения, катастрофы и другие нелинейные (и часто принципиально непредсказуемые) эффекты (Большаков и др., 1993).
Понятие популяции является одним из центральных в экологии; последняя в максимальной степени интегрируется с эволюционизмом именно при изучении популяций (Шварц, 1967; 1971; Шилов, 1981). Исследования популяционной динамики имеют давнюю историю, и в настоящее время можно выделить ряд базовых представлений о закономерностях ее формирования. …
Одной из основных концепций популяционной экологии является концепция саморегуляции. Суть ее в том, что в популяциях существуют механизмы обратной связи, и воздействие внешней среды отражается в динамике популяций через посредство этих механизмов. Данные механизмы весьма разнообразны и могут иметь различную природу – поведенческую, физиологическую, генетическую и т.д., однако, в конечном счете, они ведут к изменению демографических характеристик популяции – рождаемости, смертности и миграционных потоков – в ответ на изменение структуры и численности самой популяции. При этом отклик популяций на подобные изменения зависит от внешних по отношению к популяции параметров среды.
Поскольку популяционная динамика определяется взаимодействием рождаемости и смертности, то в идеале возможны два способа поддержания стабильной численности.
1. Когда рождаемость равна смертности – высокая смертность (и соответственно, малая средняя продолжительность жизни) при высокой рождаемости.
2. Низкая смертность (большая продолжительность жизни) при низкой рождаемости.
Первая стратегия получила название R-стратегии, вторая – К-стратегии (MacArthur, Wilson, 1967).
Согласно современным воззрениям, R-стратеги имеют селективное преимущество в нестабильных условиях, когда смертность мало зависит от плотности популяции, а К-стратеги лучше приспособлены к существованию в стабильных условиях (Stearns, 1976).
Классическое понятие популяции, полученное в ходе исследования видов, применимо к человеческому обществу с определенными поправками. Не вдаваясь в подробности дискуссии о возникновении человечества и становлении его как отдельного вида заметим, что в течение достаточно большого отрезка времени человек расселился практически по сей пригодной для жизни поверхности планеты, а его многие отдельно живущие группировки (популяции) во времена, доступные современному анализу, отличались в большей степени, нежели многие близкие виды животных, в связи с мощным прессом социальных механизмов. Взаимоотношения между этими группировками больше напоминали жесткую межвидовую конкуренцию.
Удивительно быстро человечество миновало стадию пространственной разобщенности (что, правда, стоило ему больших жертв) и стремительно движется к полному объединению. Тем не менее, единое, казалось бы, общество постоянно «разваливается» на группировки, хотя уже не только территориальные, но и социальные (страты). И если главным признаком популяции считать преимущественное скрещивание особей внутри одной группы и менее вероятное – за ее пределами, то разделение человеческого общества на самые разнообразные так или иначе изолированные группировки («социальные популяции») – налицо. Трудность применения результатов, полученных в классической экологии, в том, что внутри этих разнообразных группировок действуют различные и сложные комбинации природных популяционных механизмов.
Однако, игнорировать роль популяционных закономерностей в обществе людей несерьезно, если не сказать – опасно. Об этом еще в 70-х годах писал С.С.Шварц (1976):
«Никто лучше эколога не знает, как много популяционных явлений в поведении человека. Явления импринтинга, несомненно, дают себя знать в поведении каждого из нас. Много переформированных проявлений «эффекта группы» и в общественной жизни людей. Психология «популяционного доминанта» дает себя знать чаще, чем мы себе это представляем. Взаимосвязь динамики территориальной структуры популяции с динамикой ее генетического состава заслуживает тщательного изучения социологов и демографов».
К настоящему времени накоплено множество фактов, указывающих на объективность регуляторных процессов, происходящих в популяциях человека. Так, например, хорошо известно, что в промышленно развитых странах (то есть там, где воздействие на природные комплексы максимально, а уровень жизни высок) происходит социально обусловленное снижение рождаемости и изменение демографической структуры населения (Медоуз и др., 1994), в определенном смысле аналогичные переходу с R-стратегии на К-стратегию. Социальные механизмы позволяют каждой конкретной популяции быстро переходить от R к К-стратегии, и если мы будем знать, как происходит данный переход, это позволит развиваться более эффективно. …
Механизмы саморегуляции играют стабилизирующую роль, однако, динамика реально наблюдаемых природных популяций и сообществ (в частности, флуктуации численности) не может быть описана только в терминах саморегуляции (Stenseth,1985). На популяционном уровне взаимодействие механизмов саморегуляции со средовыми факторами отражается в форме кривой популяционного роста, описывающей зависимость удельного прироста численности от плотности популяции. Во многих случаях такое взаимодействие приводит к тому, что данная кривая становится немонотонной (имеет локальные максимумы и минимумы). Немонотонность кривой популяционного роста служит предпосылкой для проявления нелинейных эффектов, заключающихся в резкой смене уровня численности, структуры популяции и (или) характера популяционной динамики. Формально подобные эффекты описываются в терминах математических теорий – теории бифуркаций и теории катастроф. …
Возможность резких (триггерных) переходов экологических систем разного ранга из одного более или менее стационарного состояния (режима) в другое нашло отражение в концепциях упругой устойчивости (Holling, 1973) и стабильности подвижных экологических систем (Исаев, Хлебопрос, 1973). Одно из важных следствий разрывности поведения экологических систем – существование объективно недостижимых и (или) крайне неустойчивых их состояний…
Изучение функционирования природных экологических систем убедительно показывает ошибочность надежд на то, что возможно достигнуть развития какой либо экологической системы (включая человеческое общество) как линейного однонаправленного поступательного процесса.
Между тем, такие надежды доминируют в современной природоохранной идеологии. Более того, современное экологическое образование вольно или невольно ориентировано именно на такое представление. Мало кто всерьез понимает, что в современном мире человечеству объективно придется сосуществовать с неопределенностью. …
Экологическая энергетика, базирующаяся на использовании фундаментальных естественнонаучных законов – первого и второго начал термодинамики, является одним самых важных разделов экологической науки, показывающим, что любые изменения в структуре и объеме экологических систем связаны с изменениями потоков энергии через эти системы, а повышение потребления энергии неизбежно влечет за собой увеличение ее затрат (в терминах термодинамики, увеличение производства энтропии и ее оттока во внешнюю среду). Образно выражаясь, энергия – это деньги в системе функционирования природы, и именно в этом смысле верно образное определение экологии как «экономики» природы, где, как и в человеческом обществе, не бывает бесплатных завтраков.
В обыденном сознании человека присутствует одна и та же ошибка по отношению и к экономике, и к экологии: деньги рассматриваются как самостоятельная ценность – средство платежа, а не универсальное средство обмена. Данное заблуждение (наряду с механистическими представлениями о развитии как о линейном поступательном движении) явилось одной из причин появления внешне весьма привлекательной идеи устойчивого (самоподдерживающего) развития. Однако, со строго научной точки зрения, концепция устойчивого развития противоречит второму закону термодинамики для открытых систем в стационарном состоянии, т.к. продукция энтропии, возрастающая при развитии технологической цивилизации, должна уравновешиваться ее оттоком в среду (в виде деградации последней), и «устойчивость» развития (в смысле развития, происходящего на фоне сохранения среды) возможно только локально (Svirezhev,1995).
Термин «устойчивое развитие» противоречив по сути – есть подозрение, что его провозглашение в качестве главной общественной цели явилось скорее результатом консенсуса политиков, нежели глубокого научного анализа сложившейся на планете экологической ситуации.
Рассматривая человеческое сообщество как один из компонентов биосферы и, соответственно, как поле деятельности экологических закономерностей, следует, в первую очередь, отметить довольно строгий запрет на обсуждение или даже постановку этой темы, сложившийся в ходе становления и развития социальной структуры общества. Этот запрет вполне объясним с точки зрения моральных норм – системы регулирования взаимоотношений между различными особями внутри группировки любого ранга. Эта уникальная для природы структура сугубо информационного характера если и не дала человечеству выйти из-под контроля популяционных механизмов, то, по крайней мере, позволила ему определенным образом корректировать их прямое воздействие.
На фоне быстро развивающейся социальной картины общества, действие природных механизмов если и принимается, то истолковывается достаточно превратно. При этом базовые понятия и концепции экологии практически не воспринимаются даже наиболее активной (эмоционально воспринимающей экологический кризис) частью общества. Экологическое образование во многих случаях ограничивается лишь демонстрацией негативных последствий хозяйственной деятельности человека, либо просто призывая к сокращению такой деятельности (игнорируя ее связь с уровнем жизни, а следовательно с демографическими и социальными откликами популяции), либо воспитывая иллюзию возможности разрешения тонких экологических проблем сугубо техническими средствами (безотходные технологии, очистные сооружения и т.п.), что принципиально неверно. …
Пока в практической деятельности, всегда так или иначе связанной с природопользованием, погоду делают политики (пусть даже с самыми благими намерениями) или общественные деятели, фактически не опираясь на научное знание. Роль науки – отвечать на вопросы и ставить диагноз. Однако, складывается впечатление, что в современной критической ситуации общество все еще боится ответов, которые могут поколебать его устои, предпочитая заниматься самодиагностикой и самолечением.
