Экология как наука об организмах

Экология как наука об организмах "у себя дома" (от греческого "ойкос" - дом, убежище, местообитания, а "логос" - учение, наука, в которой особое внимание уделяется "совокупности и характеру связей между организмами и окружающей средой", могла возникать лишь на определенном этапе развития биологических знаний.

Начало истории экологии прослеживается с глубокой древности, когда еще на заре человечества люди имели представление о повадках животных , образах их жизни, о местах произрастания и сроках сбора растений, способах выращивания и ухода за ними. Об этом можно судить по дошедшим до нас орудиями охоты, наскальным рисункам, способами культивирования растений, ловам животных, обрядам. Отдельные сведения подобного рода можно обнаружить в сохранившихся памятниках древнеегипетской, индийской и тибетской культур. Элементы экологии имеют место в эпических произведениях и легендах. Например, в древнеиндийских сказаниях "Махабхарата" (VI-II вв. до н.э) даются сведения о повадках и образе жизни около 50 животных, сообщается об изменении численности и суточной жизни некоторых из них. В рукописных книгах Вавилонии есть описания способов обработки земли, указываются сроки посева культурных растений, перечисляются птицы и другие животные, вредные для земледелия. В китайских хрониках VI-II вв. до н.э. описываются условия произрастания различных сортов культурных растений.

В трудах ученых античного мира - Гераклита (530 - 470 до н.э.), Гиппократа (460 - 356 до н.э.), Аристотеля (384 - 322 до н.э.) и др. - были сделаны дальнейшие обобщения экологических актов. Аристотель в своей "Истории животных " описал более 500 видов известных ему животных, рассказал об их поведении. Так начинался первый этап развития науки - накопление фактического материала и первый опыт его систематизации. Теофаст Эрезийский (371 - 280 до н.э.) описал влияние почвы и климата на структуру растений, наблюдаемое им на огромных пространствах Древнего Средиземноморья. В работе философа впервые было предложено разделить покрытосеменные растения на основные жизненные растения на основные жизненные формы: деревья, кустарники, полукустарники, травы. К этому периоду относиться знаменитая "Естественная история" Плиния Старшего (23-79 н.э).

В средние века интерес к изучению природы ослабевает, заменяясь господством сколастики и богословием. Связь строения организмов с условиями среды толковались как воплощение воли бога. В этот период только единичные труды содержат факты научного значения. Большинство сведений этого периода имеют прикладной характер, опираются на описание целебных трав (Разес, 850 - 923; Авиценна, 980 - 1037), культивируемых растений и животных, на знакомство с природой далеких стран (Марко Поло, XIII в., Афанасий Никитин, XV в.).

Началом новых веяний в науке в период позднего средневековья являются труды Альберта Великого (Альберт фон Больштедт, 1193- 1280). В своих книгах о растениях он, излагает общую ботанику, главным образом морфологию и физиологию, касается вопросов экологического звучания, например, он рассматривает причины "зимнего сна" у растений, размножение и рост организмов ставит в неразрывную связь с их питанием. Он придет большое значение условиям местообитания растений, где помимо почвы важное место уделяет "солнечному теплу".

На смену средневековью пришла эпоха Возрождения. Уже с конца XV в отмечается развитие капиталистических уклада жизни, что обусловило огромный рост производительных сил, повлияло на все сферы общественной жизни, привело к значительному подъему в искусстве, литературе, науке. Географические открытия в эпоху Возрождения, колонизация новых стран явились толчком к развитию биологических наук. Накопление и описание фактического материала - характерная черта естествознания этого периода. В трудах многих ученых можно найти свидетельства развития экологических знаний: первых систематиков А. Цезальпино (1519 - 1603), Д. Рея (1627 - 1603), Ж. Турнефора (1656 - 1708); натуралистов, изучающих животных Р. Реомюра, А. Трамбле, Ж. Бюффона, К. Линней в своих трудах подчеркивали ведущее влияние климатических условий для жизни организмов, отмечая необходимость регулярных фенологических наблюдений. Антон ван Леванчук был пионером в изучении пищевых цепей и регуляции численности видов.

Много факторов экологического содержания было собрано натуралистами России - С.П. Крашенинниковым, И.Г. Гмелиным, И.И. Лепиховым, В.Ф. Зуевым. Своими путешествиями они открыли для науки животный и растительный мир нашей страны.

О влиянии среды на организм высказывался М.В. Ломоносов.

Особенно значительными оказались труды П.С. Палласа, который изучал нравы и обычаи населения России, природные явления исследуемых территорий. В своем капитальном труде "Зоогеография" ученый писал образ жизни 151 видов млекопитающих, 425 видов птиц, биологические явления: миграцию, стечку, взаимоотношения родственных видов и т.п. Его по праву считают "одним из основателей экологии животных".

Влиянию среды на организм уделяет много внимания ученый агроном А.Т. Болотов (1738 - 1833).

Накопление фактов великих географических открытий сменились периодами детальной обработки собранных материалов.

Второй этап развития экологии связан с крупномасштабными ботанико-географическими исследованиями в природе. Появление в начале XIX века биогеографии способствовало дальнейшему развитию экологического мышления. Подлинным основоположником экологии растений принято считать А. Гумбольдта (1769 - 1859), опубликовавшего в 1807 году работу "Идеи о географии растений", где на основе своих многолетних наблюдений в Центральной и Южной Америке он показал значение климатических условий, особенно температурного фактора для распределения растений.

В сходных зональных и вертикально-поясных географических условиях у растений разных таксономических групп вырабатываются сходные "физиологические" формы, т.е. одинаковый внешний облик.

Русский ученый Э.А. Эверсман рассматривал организмы в тесном единстве с окружающей средой. В работе "Естественная история Оренбургского края" (1840) он четко делит факторы среды на абиотические и биотические, приводит примеры борьбы и конкуренции между организмами, между особями одного и разных видов.

Экологическое направление в зоологии лучше других было сформировано другим русским ученым К.Ф. Рулье. Он считал необходимостью развития особого направления в зоологии, посвященного всестороннему изучению и объяснению жизни животных, их сложных взаимоотношений с окружающем миром. Им была разработана широкая система экологического исследования животных, ученый составил ряд трудов типичного экологического содержания, таких, как типизация общих особенностей водных, наземных и роющих животных.

Направление и характер исследований К.Ф. Рулье оказали значительное влияние на направление и характер исследований его учеников, последователей - Н.А. Северцова, А.Н. Бекетова.

В отличие от других, он не только обособляет круг вопросов, изучаемых экологией, и дает ей особое название - "зообиология", но и определяет её задачи и место среди других наук о животных, вскрывает основные закономерности и намечает пути внедрения этих знаний в практику.

Таким образом, начало XIX века знаменовались появлением экологического направления в исследованиях фитогеографов и зоологов. Ученые анализировали закономерности связей организмов и среды, взаимоотношения между организмами, явления приспособляемости и приспособленности. Однако разрешение этих проблем, дальнейшее развитие науки экологии произошло на базе эволюционного учения Ч. Дарвина (1809 - 1882 год). Он по праву является одним из пионеров экологии. В книге "Происхождение видов" им наказано, что "борьба за существование " в природе приводит к естественному отбору или является движущем фактором эволюции. Стало ясно, что взаимоотношения живых существ и связи их с неорганическими компонентами среды ("борьба за существование") - большая самостоятельная область исследований.

Победа эволюционного учения в биологии открыла, таким образом, третий этап в истории экологии, для которого характерно дальнейшее увеличение числа и глубины работ по экологическим проблемам. В этот период завершилось отделении экологии от других наук. Экология, родившись в недрах биогеографии, в конце XIX в. благодаря учению Ч. Дарвина превратилась в науку об адаптациях организмов. Однако сам термин "Экология" для новой области знаний впервые был предложен немецким зоологом Э. Геккелем в 1866 году. Он дал следующее определение этой науки: "Это познание экономики природы, одновременное исследование всех взаимоотношений живого с органическими и неорганическими компонентами среды, включая непременно неантагонистические и антагонистические взаимоотношения растений и животных, контактирующих друг с другом". Э. Геккель относил экологию к биологическим наукам и наукам о природе, интересующимся всеми сторонами жизни биологических организмов. Термин "Экология" в дальнейшем получил всеобщее признание.

Во второй половине XIX столетия содержание экологии являлось главным образом изучения образа жизни животных и растений, их адаптивности к климатическим условиям: температуре, световому режиму, влажности и т.д. В этой области был сделан ряд важных обобщений, исследований. Датский ботаник Е. Вармит в книге "Ойкологическая география" (1895) изучает основы экологии растений, четко формирует ее задачи. Е. Варминга, создавшего стройную систему фитоэкологических взглядов, с полным основанием можно назвать отцом экологии.

А.Н. Бекетов в научной работе " География растений" (1896 год) впервые сформулировал понятие биологического комплекса как суммы внешних условий, установил связь особенностей анатомического и физиологического строения растений с их географическим распространением, указал на значения физиологических исследований в экологии. Им же были детально разработаны вопросы межвидового и внутривидового взаимоотношений организмов.

В конце 70-х годов XIX в. параллельно с данными исследованиями возникло новое направление. Немецкий гидробиолог К. Мебиус в 1877 году на основе изучения устричных банок Северного моря обосновал представление о биоценозе как о глубоко закономерном сочетании организмов в определенных условиях среды. Биоценозы, или природные сообщества по К. Мебиусу, обусловлены длительной историей приспособления видов друг к другу и к исходной экологической обстановке. Его труд "Устрицы и устричное хозяйство" положило начало биоценологическим исследованиям в природе. Учение о растительных сообществах обособилось в отдельную область ботанической экологии. Значительная роль принадлежит русским ученым С.И. Коржинскому и И.К. Пачоскому, назвавших новую науку "фитосоциологией", переименованную позднее в "фитоценологию", а затем в геоботанику.

К этому же периоду относится деятельность знаменитого русского ученого В.В. Докучаева (1846 - 1903), учение которого о природных законов имело исключительное значение для развития экологии. Его работы легли в основу геоботанических исследований, положили начало учению о ландшафтах, дали толчок широким исследованиям взаимоотношений растительности и почвы. Идея В.В. Докучаева о необходимости изучения закономерностей жизни природных комплексов получила дальнейшее развитие в книге видного лесовода Г.Ф. Морозова "Учение о лесе" в учении В.Н. Сукачева о биогеоценозах.

В начале XX столетия сформировались экологические школы гидробиологов, фитоценологов, ботаников и зоологов, в каждой из которых развивались определенные стороны экологической науки.

В 1910 году на III Ботаническом конгрессе в Брюсселе экология разделилась на экологию особей и экологию сообществ. По предложению швейцарского ботаника К. Шрёйтера экология особей была названа аутэкологией (от греческого "аутос" - сам), а экология сообществ - синэкологией (от греческой приставки "син", обозначающей "вместе"). Такое деления вскоре было принято и в зоологии. К. Шрётер предложил (1913) разделить все факторы среды на пять групп: геогенные (т.е. почвенные), климатические, биогенные, антропогенные и филогенетические (т.е. те, что вызваны исторически меняющейся природой в данном районе). Определение этих групп факторов и их наименование являются принятыми почти в неизменном виде и в наши дни.

Заметными в этот период становятся работы, посвященные количественному учету организмов. Изучение разнообразных взаимоотношений между организмами и количественный учет видов позволили подойти к вопросу о колебаниях их численности.

В 1913 - 1920 годах были организованы экологические научные общества, основаны журналы. Экологию начали преподавать в ряде университетов. После разносторонних исследований к 30-м годам XX столетия определились основные теоретические представления в области биоценологии: о границах и структуре биоценозов, степени устойчивости, возможности регуляции этих систем. Углублялись исследования типов взаимосвязей организмов, лежащих в основе существования биоценозов. Проблему взаимодействия живых организмов и неживой природы подробно разработал В.И. Вернадский в 1926 году, подготовив условия для понятия единого целого биологических организмов с физической средой обитания.