Часть 1. Введение в экологию

В этой части читатель познакомится с тем, что такое экология и какие задачи она решает; с объектами, которые исследует; с методами, которыми при этом пользуется. Мы расскажем о структуре этого широкого междисциплинарного научного комплекса, в который сегодня входит уже несколько десятков наук. В этой же части рассматривается экологическая ситуация в нашей республике и основные направления экологических исследований ученых Башкортостана.

Глава 1. Экология: круг проблем, история, структура

Слово “экология” сегодня у всех, что называется, на устах. О ней говорят и политики, и домохозяйки. Постоянно приходится слышать о “плохой” и “хорошей” экологии города, его района и даже квартиры. Такое использование слова “экология” неправильное. Экология – это комплекс наук, а для того, чтобы правильно назвать неблагоприятные условия окружающей среды, следует пользоваться словосочетанием “неблагоприятная экологическая ситуация”.

Любая наука или сложившийся в результате ее разрастания комплекс наук (как случилось с экологией) отвечает на какие-то вопросы, которые ставит практика. Впрочем, связь бывает опосредствованной, и, получив задачу от практики, наука некоторое время может развиваться как бы сама по себе, как, например, математика. Однако в конечном итоге, рано или поздно, ее результаты буду востребованы практикой. В противном случае наука умрет.

Задача экологии – изучение взаимоотношений организмов (включая человека) и окружающей среды, причем, в последнее время именно изучение отношений человека и природы стало главной задачей экологии. Именно экология должна указать человечеству выход из многих сложных ситуаций, которые возникли в результате развития цивилизации.

1.1. История экологии

Корни экологии как науки уходят достаточно глубоко. Официально датой ее рождения считают 1866 г., когда крупный зоолог Эрнст Геккель в одной из своих работ использовал этот термин для обозначения науки о связях организмов и условий среды. Однако взаимоотношения организмов и среды их обитания исследовались учеными с давних времен. Любой натуралист – исследователь растений и животных – всегда не только ботаник или зоолог, но и эколог. Идеи связи организмов и условий среды мы находим уже в трудах греческих философов Аристотеля и Теофраста и гения эпохи Возрождения Леонардо да Винчи.

Великими экологами прошлого можно назвать шведа К. Линнея (1707-1778), французов А. Лавуазье (1743-1794) и Ж.-Б. Ламарка (1744-1829), немца А. Гумбольдта (1769-1859), англичан Т. Мальтуса (1766-1834) и Ч. Дарвина (1809-1882).

Карл Линней создал удобную для практического использования классификацию видов растений и животных и систематизировал сведения об условиях жизни разных видов. Он стоял у истоков понятия «экологическое равновесие», которое рассматривал как результат Акта Творения. Равновесие поддерживает «экономию природы»: соотношение рождения и смерти организмов одного вида, численностей хищников и жертв и т.д. Сегодня экологическое равновесие рассматривается как результат длительной эволюции, однако от этого важность понятия не уменьшается. Сохранение экологического равновесия – важнейшая задача рационального использования и охраны природы.

Антуан Лоран Лавуазье, выдающийся химик, обосновал суть биологического круговорота главного элемента органического вещества – углерода, который растения берут из воздуха, а при разложении органического вещества углерод вновь возвращается в атмосферу. Он различал три функциональных группы организмов – продуценты, консументы и редуценты, хотя и без использования этих терминов.

Жан-Батист Ламарк сформулировал представления об эволюции организмов как о процессе их приспособления к условиям окружающей среды. Не используя термин “биосфера” (т.е. сфера жизни организмов на планете), он говорил о единстве всех организмов, населяющих планету, и условий среды, которые позволяют им существовать и сосуществовать. Ламарк предупредил человечество о возможных последствиях влияния человека на природу и дал одно из самых мрачных пророчеств: “Можно, пожалуй, сказать, что назначение человека как бы заключается в том, чтобы уничтожить свой род, предварительно сделав земной шар непригодным для обитания”.

Александр Гумбольдт был великим путешественником, который на основе впечатлений о природе разных материков развил представления о приспособительных формах организмов к условиям среды – жизненных формах и о климатической зональности распределения видов.

Томас Мальтус математически описал закономерности роста численности организмов одного вида и вслед за Ламарком дал прогноз возможных тяжелых последствий хозяйственной деятельности человека, если народонаселение будет увеличиваться без предела и произойдет перенаселение. Суть представлений Мальтуса сводилась к следующему: рост населения планеты, если ему не препятствуют войны и болезни, происходит в геометрической прогрессии, а ресурсы питания увеличиваются в арифметической прогрессии. По этой причине неизбежны перенаселение и голод.

Чарлз Дарвин, опираясь на идеи Мальтуса, создал учение о естественном отборе, который исключает перенаселение в природе за счет отмирания более слабых особей. Он объяснил отличие естественного отбора в природе (когда преимущество получает самый приспособленный организм) от искусственного отбора (который проводит человек при выведении сортов растений и пород животных). Искусственный отбор человек ведет, исходя из полезности для себя растений и животных. В результате, отобранные им организмы теряют приспособленность к природным условиям.

Для развития экологии немало сделали русские ученые А.Т. Болотов (1738-1833), В.В. Докучаев (1846-1903), В.И. Вернадский (1864-1945), Н.И. Вавилов (1887-1943), В.Н. Сукачев (1888-1967), Л.Н. Гумилев (1912-1992).

Андрей Тимофеевич Болотов, не используя термин “сельскохозяйственная экосистема” (агроэкосистема), первым рассмотрел пахотные земли, луга и скот как составляющие единого целого. Он обосновал принцип оптимизации соотношения между этими элементами агроэкосистемы, при котором сохраняется плодородие почв.

Василий Васильевич Докучаев создал генетическую классификацию почв, типы которой – подзолы, серые лесные почвы, черноземы, каштановые почвы – связаны с определенным типом климата.

Владимир Иванович Вернадский развил идеи Ламарка и создал целостное учение о биосфере, показав геологическую роль, которую сыграли живые организмы в преобразовании нашей планеты.

Николай Иванович Вавилов обосновал необходимость расширения ассортимента возделываемых растений и собрал гигантскую коллекцию образцов семян культурных растений и их предков со всех континентов. На основе этой коллекции генетиками созданы сорта, отличающиеся высокой устойчивостью к засухе, вредителям и болезням. Вавилов считал необходимым на экологической основе уточнить ареалы сельскохозяйственных культур. Он предлагал, например, сократить ареал пшеницы, заменив ее рожью и ячменем на севере, а на юге – сорго.

Владимир Николаевич Сукачев создал учение об однородных наземных экосистемах – биогеоценозах и внедрил экологический подход в лесоведение и лесоводство.

Лев Николаевич Гумилев изучал отношения природных комплексов и этносов как этноэкосистем. Подход Гумилева хорошо иллюстрируется историей экосистем Башкортостана. До того, как во второй половине прошлого столетия из густо населенных более западных районов на территорию Башкортостана переселились русские, традиционные промыслы башкир – охота, пчеловодство и коневодство – полностью встраивались в природные комплексы, не вызывая их разрушения. В прошлом этноэкосистема башкир (как и других народов со скотоводческим типом хозяйства – якутов, монголов и др.) была устойчивой. Поголовье скота соответствовало тому количеству пастбищного корма, которое без ущерба для себя давали естественные пастбища. Отъем особей из популяций промысловых животных также был умеренным и не нарушал процесса их естественного восстановления.

Заметный вклад в развитие экологии внесли зоологи Д.Д. Кашкаров (1878-1941) и В.В. Станчинский (1882-1942), которые много сделали для организации в СССР заповедников, обосновав необходимость сохранения экосистем заповедников как эталонов девственной природы.

Вначале экология была равной среди прочих наук, такой же, как физика, химия, ботаника или зоология. Роль экологии резко возросла во второй половине ХХ в., когда о ней заговорили не только ученые, но и общественные деятели – политики, писатели. К этому времени начали сбываться прогнозы Ламарка и Мальтуса, и взаимоотношения человека и природы стали опасными. При этом чисто теоретические исследования структуры и функции экосистем как бы отошли на второй план под натиском разработок в области прикладной экологии – проблем рационального природопользования и охраны природы. Этот вариант экологии стали называть инвайронменталистикой (от англ. environment – окружающая среда).

Инвайронменталистику представляют переведенные на русский язык книги американских авторов – Б. Небела (1993), П. и Ч. Ревеллей (1995), Т. Миллера (1993-1995). Эти инвайронменталисты строят свои курсы на основе знания фундаментальных законов общей экологии.

Примером инвайронментального подхода к рациональному природопользованию являются четыре “закона” (скорее, поговорки или афоризмы) Б. Коммонера. В их лаконичных формулировках метко схвачена самая суть подходов рационального природопользования, что сделало их очень популярными. Приведем эти формулировки:

Все связано со всем.

Ничто не дается даром.

Все надо куда-то девать.

Природа знает лучше.

Осознание кризисного состояния биосферы, вызванного интенсивным хозяйственным воздействием человека, усилило международное сотрудничество в деле охраны окружающей среды и привело к формированию представлений об устойчивом развитии мирового сообщества как единственной возможности сохранения человечества на планете Земля.

Повышается внимание к состоянию окружающей среды в нашей республике. 2004 год Указом Президента Башкортостана М.Г.Рахимова был объявлен Годом окружающей среды. Реализация мероприятий Программы Года позволила достичь значительных практических успехов в экологизации городов и промышленных предприятия республики.