Основные этапы развития экологии

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 (J. Christian, 1950, 1963; D. Chitty, 1960; J. Chrictian, D. Davis, 1970; V. Wynne-Edwards, 1962, Н.П. Наумов, 1967; И.А. Шилов, 1967, 1977; С.С. Шварц, 1969). Некоторые исследователи (F. Bodenheimer, 1958; С.С. Шварц, 1960; А. Макфедьен, 1965) полагают, что исследования на популяционном уровне представляют центральную проблему экологии.

Раскрытие роли многовидовых совокупностей живых организмов в осуществлении биогенного круговорота веществ и поддержании жизни на Земле привело к тому, что в последнее время экологию чаще определяют как науку о надорганизменных биологических системах или же только о многовидовых сообществах - экосистемах (J. Carpenter, 1962; Е. Odum, 1963; Н.П. Наумов, 1973; Ю. Одум, 1975). По-видимому, такой подход обедняет содержание экологии, особенно если учесть тесную функциональную связь организменного, популяционного и биоценотического уровней в глобальных экологических процессах (И.А. Шилов, 1981, 1985).

Вероятно, более правильно рассматривать экологию как науку о закономерностях формирования, развития и устойчивого функционирования биологических систем разного ранга в их взаимоотношениях с условиями среды. При таком подходе экология включает в себя все три уровня организации биологических систем: организменный популяционный и экосистемами; в последних сводках такой подход звучит все более четко (Т. Lewis, L. Tyior, 1966; В. Collyer et al., 1974; И.А. Шилов, 1985; M. Begon et al., 1990).

Экология как наука сложна и многогранна. Условно ее можно подразделять на отдельные направления. Так, одно из наиболее ранних направлений - ландшафтная экология - изучает приспособления организмов к разной географической среде, формирование биоценотических комплексов различных ландшафтов, биологические характеристики этих комплексов, их влияние на среду обитания. Многие проблемы ландшафтной экологии имеют практическое значение, так как климатическими или иными физико-географическими условиями определяется набор видов, их продуктивность, возможность акклиматизации полезных форм, условия формирования и устойчивость природных очагов заболеваний и т.п.

Другое направление экологии исследует конкретные механизмы, с помощью которых осуществляется приспособление биологических систем разного уровня к изменчивым условиям среды, необходимое для обеспечения их существования. Это направление называют функциональной или физиологической экологией, так как большинство адаптивных механизмов имеют физиологическую природу. Изучение механизмов и закономерностей адаптаций важно для решения ряда проблем медицины, охотоведения, животноводства, растениеводства и т.д.

В теоретическом плане важно направление эволюционной экологии, основной задачей которой служит выявление экологических закономерностей эволюционного процесса, путей и форм становления видовых адаптаций, а также реконструкция экосистем прошлого Земли (палеоэкология) и выявление роли человека в их преобразовании (археоэкология).

В современной биосфере одним из наиболее значимых факторов, определяющих ее состояние, стала деятельность человека. Это обстоятельство породило антропоцентрические тенденции (греч. - человек) в развитии экологии. Т.е. под экологией ошибочно подразумеваются негативные последствия человеческой деятельности на планете, переэксплуатация природных ресурсов, различные формы загрязнения рассматриваются с позиций их отрицательного влияния на здоровье человека и условия его жизни. Возникающие в связи с этим проблемы выходят за рамки экологии как биологической науки, приобретая социальный и политический характер. Данное направление часто обозначают как социальная экология.

Объектами экологии или ее отраслевых подразделений в зависимости от уровня исследований являются экосистемы или их элементы. Главный предмет исследований - изучение особенностей и развития взаимосвязей между организмами, их группировками разных рангов, экосистемами и неживой компонентой экосистем, а также исследование влияния природных и антропогенных факторов на функционирование экосистем и биосферы в целом.

Итак, универсальной экологии подчинено два блока экологических исследований: теоретическая и практическая экология.

Теоретическая экология включает раздел "экология живых организмов" (биоэкология).

Это материнский субстрат экологической науки. Основные подразделы: экология микромира, экология растений, экология животных, экология человека. Но к известным классическим разделам (согласно идеям Ю.Одума, Р.Дажо, М.Реймерса, И.Дедю и др.) добавлены новые биоэкологические направления: биоэкомониторинг, теория заповедного дела, теория искусственных экосистем, основы биоиндикации, экотоксикология и др.

Практическая экология объединяет три раздела:

- науки об охране и рациональном использовании природных ресурсов (геоэкология). Основные ее элементы: ландшафтная экология, биогеохимическая экология, экономика природопользования и охрана окружающей среды, экология атмосферы, гидросферы (включает экологию Мирового океана, естественных и искусственных водоемов, водотоков (рек, ручьев и т.п.)) и литосферы (включает экологию грунтов, месторождений полезных ископаемых (горного дела), геоинженерную экологию, геологическое заповедное дело и др.). Новые разделы блока - геоинформатика и экология геоэнергоаномальных зон.

- науки о социально-экономических факторах влияния на окружающую среду (социоэкология) объединяет такие важные новые подразделы экологической науки, как экологическое образование, экологическое право, урбоэкология, экология народонаселения, экологический менеджмент, экологический маркетинг, национальная и международная экополитика.

- науки о техногенных факторах влияния на окружающую среду (техноэкология). Основными структурными элементами раздела являются экология энергетики (основные подразделы: экология АЭС, ТЭС, ГЭС, нетрадиционных источников энергии (солнечная, геотермальная, ветровая, биоэнергетика, энергетика моря)), промышленности (химической, металлургической, топливной, лесохозяйственной, машиностроительной промышленности и производства стройматериалов), агроэкология (мелиоративная, агрохимическая и экология животноводства), экология транспорта, военного дела, экологическая экспертиза.

Все разделы тесно связаны и используют данные других разделов экологии для своих исследований, оценок и прогнозов. вмешательством в процессы жизнедеятельности биосферы, должны приниматься с учетом их ближайших и отдаленных экологических последствий.

Ныне сформировалось свыше 90 направлений экологических исследований. Которые можно объединить по принципам их отраслевой принадлежности, взаимосвязей, соподчиненности, приоритетности, теоретического общечеловеческого и практического значения (Белявский Г.О., Падун М.М., Фурдуй Р.С., 1995).

Высшим по рангу обобщающим понятием является универсальная (общая) экология - наука о тактике и стратегии сохранения и стабильного развития жизни на Земле. Она обобщает всю экологическую информацию, поступающую из других разделов, и на основе анализа этих данных и моделирования развития экологической ситуации на планете способствует принятию научно и логически обоснованных решений, касающихся реализации стратегических планов развития цивилизации.

Основные задачи общей экологии:

- изучение с позиций системного подхода общего состояния современной биосферы планеты, причин его формирования и особенностей развития под влиянием природных и антропогенных факторов (т.е. изучение закономерностей формирования, существования и функционирования биологических систем всех уровней во взаимосвязи с атмосферой, литосферой, гидросферой и атмосферой);

- прогноз динамики состояния биосферы во времени и расстоянии;

- разработка путей гармонизации взаимоотношений человеческого общества и природы, сохранение способности биосферы к самовосстановлению и саморегуляции с учетом основных экологических законов и общих законов оптимизации взаимосвязей общества и природы.

Современные исследования должны быть научной базой для разработки стратегии и тактики поведения человечества в природной среде, рационального природопользования, охраны и восстановления окружающей среды. Важнейшим выводом экологических исследований должно стать определение экологической емкости территорий, которая полностью зависит от состояния его экосистем.

4. Современные представления об экологии

Одними из первых состоянием окружающей среды заинтересовались биологи, поэтому традиционно под экологией понимают совокупность и характер связей между организмами и окружающей природной средой. При этом понятие "окружающая среда" недостаточно определено, поскольку разные исследователи вкладывают в него разное содержание. Преобладание биологического подхода привело к формированию центрального понятия "экосистема", подразумевающего совместно функционирующие сообщества живых организмов и неживой среды. Как самую крупную экосистему выделяют биосферу.[2]

В то же время многие специалисты в области охраны окружающей среды осознают, что современное понимание экологии шире традиционно сложившегося. Под объектом экологии сегодня понимают экосистемы различного ранга, вплоть до планетарного - биосферы, включающей и человека.

Хотя объект экологии большинство ученых трактуют одинаково, однозначности в понимании экологии как науки нет. Справедливость этого утверждения легко подтвердить простым перечислением "экологий", встречающихся в СМИ, правительственных документах, выступлениях политиков (именно экологий, поскольку, исходя из разного смысла, вкладываемого в это слово, они имеют разные объекты изучения и объем): инженерная экология, экология детства, химическая экология, экология человека, экология популяции, экология города, экология клетки (в биологическом смысле), социальная экология, космическая экология, экология духа, геоэкология, экология культуры и т. п.

Понятия как форма мышления играют важнейшую роль в становлении науки. Немодный сегодня В.И. Ленин так характеризовал их важность: "естествоиспытатели должны знать, что итоги естествознания суть понятия".[3]

Множественность экологий показывает, что понятие "экология" не выполняет свою родовую функцию, заключающуюся в сохранении однозначности при его использовании. Не выполняется и условие подчиненности видового понятия родовому. Сложившаяся ситуация естественна на стадии формирования экологии как науки. Несомненно, в ближайшие годы ее понятийная база будет систематизирована.

Однако если оставить пока в стороне нечеткость понятий и взять за основу биологический подход к экологии, то выясняется, что и он несовершенен. Указанный подход сужает проблему и упускает как минимум два принципиальных момента, связанных с феноменом человека. Во-первых, недостаточно учитывается его уникальность как мыслящего существа, активно преобразующего природную среду и создавшего техносферу - плод его интеллектуальных и физических усилий. Во-вторых, недооценивается роль (а главное, ответственность) человека в гармонизации отношений с окружающей средой. И это не проявление антропоцентризма, а отражение объективных процессов эволюции общества и масштабов его воздействия на природу. Главное для человека - осознать, что он не сможет погубить биосферу, поскольку, защищаясь от варварского отношения к ней, она сама погубит его и восстановит свое функционирование, но уже без участия человека, по крайней мере как доминирующего вида, замкнувшего на себя все вещественные, энергетические и информационные потоки. Осознание этого желания выжить заставит человека с антропоцентристских (а каких же еще?) позиций изменить свое отношение к окружающему миру и создать модель развития общества, позволяющую сохранить эволюцию биосферы в том режиме, где человек остается ее органичной составляющей.

Попытаемся проанализировать нынешний объем понятия "экология", отбросив, конечно, его бытовое и экзотическое использование. Еще В.И. Вернадский сделал вывод о человечестве как о ведущей геологообразующей силе. Расчеты показывают, что миграционные потоки, создаваемые человеком, сегодня для многих химических элементов в десятки и сотни раз превышают уровни их рассеяния в геологических процессах. Масса антропогенного обмена газов составляет 15- 18 % всего биотического газообмена, уровень изъятия биопродукции достиг 10%. При этом антропогенный массообмен в отличие от биотического разомкнут. Сегодня ксенобиотизм производства ученые считают одним из основных противоречий между экономикой и экологией.

Кроме того, человек ежегодно создает тысячи новых веществ, которые не встречались в биосфере. В ней уже содержится более миллиона(!) антропогенных веществ в концентрациях от 10-12 до 10 г/т, образующих с природными веществами огромное количество новых соединений, токсичность которых и воздействие на живое остаются не изученными. Способен ли гомеостаз живых организмов компенсировать возрастающую интенсивность антропогенной нагрузки?

К сожалению, факты говорят о том, что антропогенное воздействие ведет к деградации и даже гибели биосистем. Более того, все больше урбанизированных территорий превращаются в зоны экологического бедствия.

Что же позволит кардинально изменить складывающуюся неблагоприятную ситуацию? Многие исследователи считают, что решение проблемы нужно искать в рамках системы "человек - окружающая среда". Естественно возникает вопрос, какие же факторы являются системообразующими в данной системе? Прежде всего осознанная цель - обеспечение прогрессивного развития человеческого общества при сохранении окружающей природной среды. Как достичь системообразующей цели? Что может изменить характер воздействия человека на биосистемы и окружающую среду в целом? Что заставит его создать комфортную искусственную среду обитания, отвечающую биологическим, социальным, медицинским, эстетическим, иными словами, экологическим требованиям? По мнению многих специалистов, которое разделяет и автор, изменить ситуацию может только разработка новых правовых и морально-этических принципов отношения человека к окружающему миру, основанных на знании законов природы и общества. Причем одной декларации указанных принципов недостаточно. Они должны через систему образования и воспитания стать мировоззрением, а также найти правовое, юридическое и экономическое воплощение.

Осознание человеком его места и роли в эволюции природы с необходимостью приводит к разработке правовых и морально-этических норм поведения, служащих гармонизации его отношений с окружающей средой и оптимизации антропогенной нагрузки. Разработка и реализация таких норм - первый кирпичик в строительстве сферы разума, создание которой позволит человеку выжить и не допустить необратимых процессов деградации окружающей среды. На основе указанных принципов человечество должно научиться создавать не технические системы, разрушающие окружающую среду, а технобиосистемы, максимально замкнутые материально, энергетически и информационно.