РОЗДІЛ I ОСНОВИ ЗАГАЛЬНОЇ ЕКОЛОГІЇ

ПОНЯТТЯ І ЗАКОНИ ЕКОЛОГІЇ

Вивчивши матеріал глави, студент повинен: знати

• • історію розвитку екології;
• • понятійний апарат;
• • базові положення теорії загальної екології та охорони навколишнього середовища;
• • основи вчення про біосферу;
• • основні закони екології; вміти
• • формулювати цілі, завдання екології; ранжувати екосистеми;

володіти

• навичками класифікації екологічних факторів.

Становлення екології як науки

Початковий етап розвитку екології.

Термін «екологія» (від грец. Oikos - будинок, житло і logos - наука, знання, вчення) введений в 1866 році німецьким біологом Е. Геккелем, який в процесі розробки системи класифікації біологічних наук встановив, що відсутня спеціальну назву для області біології , що вивчає взаємини тваринного світу з навколишнім середовищем.

Історію розвитку екології поділяють на три етапи.

Перший етап - поява зачатків екологічних знань в давнину. Воно пов'язане з роботами Аристотеля, Плінія Старшого і ін. В XVII-XVIII ст. екологічні відомості були складовою частиною робіт відомих біологів того часу - А. Реомюра, А. Трамбле, російських вчених І. І. Лепехіна, А. Ф. Миддендорфа, С. П. Крашеніннікова, шведського натураліста К. Ліннея і ін. В працях До . Ліннея, який став основоположником систематики організмів, було дано уявлення про «економії природи» - суворої упорядкованості різних природних процесів, спрямованих на підтримку природної рівноваги. У роботах Ж.-Б. Ламарка і Т. Мальтуса вперше з'явилася стурбованість негативними наслідками впливу людини на природу.

Другий етап розвитку екології охоплює період з 60-х рр. XIX ст. по 40-е рр. XX ст., Коли йшло формування екології як самостійного наукового напряму. Стали з'являтися нові ідеї, поступове осмислення яких призвело до тієї картини світу, яка визнається і сучасної екологічної наукою. Найважливішою віхою була відмова від суто зовнішнього описи природи з метою вивчення внутрішніх, прихованих зв'язків, що визначають її природний розвиток. Живим організмам при цьому приділялася провідна роль. Малося на увазі, що тільки життєдіяльність організмів, що призводить до створення складних хімічних сполук, здатна протистояти природним процесам руйнування і розпаду.

Одним з основоположників екології як самостійної науки став німецький натураліст Л. Гумбольдт, якому належить заслуга в переході від вивчення окремих рослин до пізнання рослинного покриву як деякої цілісності. Заклавши основи «географії рослин», Гумбольдт не тільки встановив відмінності в розподілі різних рослин, але і дав їм пояснення, пов'язуючи з особливостями клімату.

З'ясувати роль окремих факторів у розподілі рослинності намагалися і інші вчені. Зокрема, це питання розглядав О. Декандоль, що вирізняв значення не тільки фізичних умов, але і міжвидової конкуренції за спільні ресурси. Ж. Б. Буссенго стояв біля витоків агрохімії, довівши необхідність грунтового азоту для всіх рослин. При цьому їм підкреслено, що для успішного завершення розвитку рослині необхідна певна кількість тепла, яке можна оцінити, підсумовуючи температури за кожен день для всього періоду розвитку. Ю. Лібіх показав, що різні хімічні елементи, необхідні рослині, є незамінними. Якщо рослині не вистачає якогось елементу, наприклад азоту, то недолік його ніяк не може бути компенсований додаванням іншого елемента - фосфору або калію. Ця закономірність стала пізніше трактуватися як «закон мінімуму Лібіха», який має важливе практичне значення і в даний час при застосуванні в сільському господарстві мінеральних добрив.

Важливу роль для сприйняття екології як науки грали роботи Ч. Дарвіна, особливо його теорія природного відбору як рушійної сили еволюції органічного світу. Вчений грунтувався на тому, що будь-який вид живих організмів може збільшувати свою чисельність в геометричній прогресії, але обмеженість ресурсів призводить до того, що між особинами обов'язково виникає конкуренція - боротьба за існування. Перемагають особини, найбільш пристосовані до конкретних умов.

З другої половини XIX в. дослідження в галузі екології стали проводитися в багатьох країнах світу різними фахівцями, особливо ботаніками і зоологами. Так, в 1872 р в Німеччині вийшов наукову працю А. Гризебаха, де вперше дано опис основних рослинних угруповань земної кулі, а в 1898 р - велика робота Ф. Шім- пера «Географія рослин на фізіологічній основі», в якій викладено безліч відомостей про залежність рослин від факторів навколишнього середовища. Німецький дослідник К. Мебіус запропонував термін «біоценоз» як сукупність різних живих істот, що мешкають на одній території і між собою тісно взаємопов'язані.

Істотну роль у вивченні екології та в становленні її методології зіграло уявлення про сукцесії. Американський вчений Г. Каульс розробив детальну картину сукцесії. Пізніше цю концепцію розвивав американський дослідник Ф. Клементс, що суспільство розглядав як цілісне утворення, що нагадує організм. Причому на початкових етапах сукцесії різні спільноти в одній місцевості можуть сильно відрізнятися, але на більш пізніх вони стають все більш схожими. В кінцевому підсумку, за його твердженням, виявляється так, що для кожної області з певним кліматом і грунтом характерно тільки одне зріле (климаксное) співтовариство.

Пізніше російський вчений С. І. Коржинський при вивченні кордону лісової і степової зон, з'ясував, що не тільки рослинність залежить від кліматичних умов, а й самі рослини в значній мірі впливають на фізичне середовище, роблячи її більш придатною для зростання інших видів. Розвитку екологічних знань сприяли і інші наші співвітчизники - К. А. Тімірязєв,

В. В. Докучаєв, В. І. Вернадський, Н. І. Вавилов, В. Н. Сукачов, С. С. Шварц та ін.

Російський геоботаник В. Н. Сукачов одним з перших почав проводити експерименти з дослідження конкуренції і розробив свою класифікацію різних типів сукцесії. На початку 40-х рр. XX ст. В. Н. Сукачов обгрунтував концепцію біогеоценозу, які внесли значний вклад в розвиток теоретичної основи екології.

Важливою віхою в становленні екології як науки стали 1920-1940-і рр., Коли був опублікований ряд наукових праць з різних напрямків екології, почали виходити спеціалізовані журнали, виникли екологічні громадські організації. Почалося формування теоретичної основи екології, розроблялися перші математичні моделі і спеціальна методологія для вирішення певних екологічних завдань. У ці ж роки оформилися два принципових для становлення екології як самостійної науки підходу - популяційний, в основі якого лежить динаміка чисельності організмів і їх розподіл в просторі, і екосистемний, сконцентрований на процесах круговороту речовини і трансформації енергії.

Однією з ключових завдань популяційної екології було встановлення загальних закономірностей динаміки чисельності популяцій, як окремо взятих, так і взаємодіючих. Для цього використовувалися прості математичні моделі, в яких формалізовані залежності між окремими, котрі характеризують стан популяції величинами (народжуваністю, смертністю, швидкістю росту, щільністю і ін.).

У 1920 році американський вчений Р. Перль запропонував логістичну модель популяційного росту, в якій враховувалася закономірність - зі збільшенням щільності популяції швидкість її зростання знижується, стаючи рівною нулю при досягненні деякої граничної щільності. Така модель розглядалася ним як універсальний закон розвитку будь-якої популяції. Пізніше в практиці екології знайшли застосування математичні моделі А. Лотки ( «фізична біологія» - спроба впорядкувати біологічне знання за допомогою підходів, що застосовуються у фізиці, модель конкурентних відносин, методи розрахунку найважливіших демографічних показників), італійського математика В. Вольтерра (модель конкуренції двох видів за один ресурс).

Вітчизняний біолог Г. Ф. Гаузе запропонував більш зрозумілу модифікацію рівнянь для опису динаміки чисельності конкуруючих видів. Він першим провів експеримент з перевірки моделей на лабораторних культурах бактерій, дріжджів і найпростіших і показав, що види можуть співіснувати тільки в тому випадку, якщо вони займають різні екологічні ніші.

У 20-і рр. XX ст. окремі екологи висловлювали думку, згідно з яким різні види рослин можуть по-своєму реагувати на певні фактори зовнішнього середовища, а їх розподіл не обов'язково має збігатися з розподілом інших видів того ж співтовариства. Таким чином, межі між різними спільнотами можуть бути розмитими, а саме виділення їх умовно. У 1924 р російський еколог Л. Г. Раменський сформував основні положення нового підходу, зазначивши екологічну індивідуальність рослин, а також залежність від багатьох чинників і безперервність всього рослинного покриву.

Третій етап розвитку екології почався з 50-х рр. XX ст. і триває по теперішній час. Завершується становлення екології як самостійної науки, що має свою теорію і методологію, різноманітний коло проблем і специфічні підходи до їх вирішення. Математичні моделі стали більшою мірою відображати реальну картину світу і підтверджуватися експериментально.

Сучасним самостійним напрямком досліджень в галузі екології є макроекологія - порівняльне вивчення різних видів у масштабах великих просторів.

Екологія перетворилася в комплексну науку, що включає в себе інформацію про географії, хімії, фізики, соціології, економіки та інших напрямках. Останнім часом в дослідженнях з екології основний акцент робиться на вплив людської діяльності на навколишнє середовище в зв'язку з розвитком екологічної кризи.

Великий прогрес, який пов'язаний з вдосконаленням кількісних методів оцінки інтенсивності різних процесів, а також зі зростаючими можливостями широкомасштабного застосування цих методів для вирішення екологічних проблем, стався в дослідженні кругообігу речовин і потоку енергії в кінці XX століття.

На третьому етапі розвитком екології займалися великі зарубіжні вчені Ю. Одум, ЦЖ. М. Андерсен, Е. Пианка, Р. Риклефс, М. Бігон, А. Швейдер, Дж. Харпер,

Р. Уїттекер, Н. Борлаугом, Т. Міллер і ін. В Росії екологічним дослідженням присвячені праці І. П. Герасимова, А. М. Гілярова, В. Г. Горшкова, К). А. Ізраеля, К. С. Лосєва, Н. М. Моїсеєва, Н. Ф. Реймерс, В. В. Розанова, С. С. Шварца, А. В. Яблокова, А. Л. Яншина і ін.

Хронологічні рамки розвитку екології. Календар подій, що відображають періоди становлення і розвитку екології як науки, наведено в табл. 1.1.

Таблиця 1.1

Значущі події в розвитку екології ^[1]

• [1] За матеріалами: Екологічне право: підручник для бакалаврів / під РСД. С. А. Боголюбова. 3-з іздм перераб. і доп. М .: Юрайт, 2011 року.