ВОЗНИКНОВЕНИЕ И РАЗВИТИЕ ЭКОЛОГИИ
Термин «экология» происходит от двух греческих слов: oikos — дом, жилище, убежище и logos — наука, учение. Экология как наука имеет много определений. Первое, классическое определение, данное Э.
Геккелем, звучит просто — «животное у себя дома». Под экологией он подразумевал науку о взаимоотношениях между организмом животного и средой обитания. Среда обитания — это окружающая живая и неживая природа, т. е. растения, животные, микроорганизмы, воздух, вода, почва и т. д. Экология животных оказала влияние на мировоззрение не только зоологов, но и ботаников. В конце прошлого века сформировалась экология растений — наука о взаимоотношениях растительного организма со средой обитания. Экологии животных и экологии растений присущ ряд общих закономерностей. Поэтому возникла единая наука — экология организмов (или кратко — экология).Объекты изучения экологии как науки многообразны и сложны. Экология изучает влияние компонентов (элементов) среды на организмы. Компонент среды, влияющий на организм растений и (или) животных, получил название экологического фактора (био- геоценотического фактора, или фактора биогеоценоза). Экологические факторы — это свет, температура, вода или любой другой компонент окружающей среды. Раздел экологии, изучающий влияние факторов среды на организмы, называют факториальной экологией.
По мере накопления новых фактов и знаний понятие экологии как науки стало расширяться. Было установлено, что среда, окружающая животное и (или) растение, — это совокупность иерархически связанных надорганизменных систем: популяций, биоценозов, биогеоценозов, биосферы.
Популяция — это группировка организмов определенного вида, управляемая строгими экологическими законами. Примеры популяций: лютики, заселяющие луг; растения пшеницы, растущие в поле; стая волков, живущих в лесу; стадо крупного рогатого скота. Популяция растений в составе одного растительного сообщества называется ценопопуляцией.
В 20-е годы нашего столетия была создана концепция о популяции как элементарной эволюционирующей единице. Сторонники синтетической теории эволюции за элементарную единицу эволюционного процесса принимают не особь, а популяцию. Популяция — форма длительного существования вида. Приспособительные возможности популяции неизмеримо больше возможностей отдельных ее членов. Популяции Присущи свойства саморегуляции и гомеостаза. Популяции культурных растений и сельскохозяйственных животных — не только продукт природы, но и объект человеческого труда. Изобретательность людей в кратковременных или стойких преобразованиях по- ііуляций растений и животных необычайна. Влияя на популяции, человек стремится повысить продуктивность и воспроизводительную способность растений и животных, предохранить их от заболеваний. В то же время воздействия человека без учета экологических законов могут иметь негативные последствия — стать причиной снижения продуктивности растений и животных, их заболеваемос- ТИ и гибели. Популяции растений и животных формируют биологические виды. Общее число видов растений и животных на Земле, по различным оценкам, колеблется от 1,5 до 5 млрд. Раздел экологии, Изучающий популяции растений и животных, получил название популяционной экологии.*' Разные виды растений, как и животных, живут не изолированно, бни взаимосвязаны друг с другом. Растения формируют растительные сообщества — фитоценозы. Сообщества взаимосвязанных животных называют зооценозами. Фитоценозы и зооценозы тесно связаны между собой. Жизнь растений и животных взаимообусловлена. Животные не могут существовать без растений. Растения обеспечивают животных пищей и кислородом. Существование растений без животных также невозможно. Поедая растительную массу, животные возвращают в геохимический цикл С02, воду и минеральные соли, служащие продуктами питания для растений. Взаимосвязь и взаимообусловленность фитоценозов и зооценозов лежат в основе формирования сообществ растений и животных, Именуемых биоценозами.
Примеры биоценозов: сообщество организмов, населяющих лес, — лесной биоценоз; совокупность организмов, населяющих озеро, — озерный биоценоз.Термин «биоценоз» был предложен в 18 77 г. Мебиусом. Под биоценозом он понимал «объединение живых организмов, соответствующее по своему составу, числу видов и особей некоторым условиям среды; объединение, в котором организмы связаны взаимной Зависимостью и сохраняются благодаря размножению в определенных местах... Если бы одно из условий отклонилось на некоторое Время от обычной средней величины, изменился бы весь биоценоз. Биоценоз также претерпел бы изменения, если бы число особей данного вида увеличивалось или уменьшалось благодаря деятельности человека, или же один вид полностью исчез из сообщества, Или наконец в его состав вошел новый».
Взаимодействие различных видов в сообществе проявляется в форме комменсализма, протокооперации, мутуализма, хищничества, паразитизма. Различают биоценозы большие и малые. Сообщества, занимающие обширные территории, например тайга, называют биомами. Биомы, как правило, неоднородны. Они содержат локальные биоценозы — леса, лесные полосы, луга и т. д. Существуют сообщества еще меньшего размера: биоценоз ствола мертвого дерева, разлагающегося трупа животного и т. д. В животных и растительных организмах формируются сообщества, сочленами которых могут быть бактерии, простейшие, грибы, гельминты, использующие хозяина как место обитания и как источник пищи. Биоценозы низшего порядка хотя и ограничены пространственно, сохраняют свою индивидуальность, однако их автономия относительна. Обычно их рассматривают как часть биоценоза большего размера. Раздел экологии, изучающий биоценозы, получил название биоценологии.
Выделяя биоценоз в самостоятельный объект исследования, не следует забывать об условности такого вычленения части из природного целого, так как сообщество растений и животных без окружающей среды, т. е. неживой природы, существовать не может. Биоценоз со средой своего обитания формирует природный комплекс — биогеоценоз (БГЦ).
Примеры биогеоценозов: лес — лесной биогеоценоз, т. е. лесные растения, животные, микроорганизмы, почва, вода, воздух и т. д.; озеро во всей своей совокупности — озерный биогеоценоз. Структуру и функции биогеоценоза изучает био- геоценология.Биогеоценозы наземные и водные (все материки, моря и океаны) формируют биосферу, представляющую собой общеземную (глобальную) экологическую систему. Биосферу изучает глобальная экология.
Биосфера охватывает верхнюю часть земной коры (почву, материнскую породу), совокупность водоемов (гидросферу), нижнюю часть атмосферы (тропосферу и частично стратосферу) (рис. 1). Границы сферы жизни определяются условиями, необходимыми для существования организмов. Верхний предел жизни ограничен интенсивной концентрацией ультрафиолетовых лучей, малым атмосферным давлением и низкой температурой. В зоне критических экологических условий на высоте 20 км обитают лишь низшие организмы — споры бактерий и грибов. Высокая температура недр земной коры (свыше 100 °С) ограничивает нижний предел жизни. Анаэробные микроорганизмы обнаруживают на глубине 3 км.
Учение о биосфере, разработанное В. И. Вернадским, сыграло особую роль в развитии экологии. В науку было введено понятие живого вещества, под которым понималась биомасса всех организмов, населяющих нашу планету. Живое вещество по сравнению с неживой природой исключительно активно. Поэтому в биосфере, как в громадном химическом комбинате, происходят миллионы различных реакций созидания и разрушения. Окислительно-восстановительные реакции и другие ‘химические
«певращения связаны со свободной энергией, которой бога- **> живое вещество. В самом жи- воМ веществе в результате био- щдггеза и метаболизма образуются сотни и тысячи различных биохимических соединений. На земной поверхности нет химической силы, более постоянно действующей, а потому и более могущественной, чем живое вещество, отмечал В. И. Вернадский- _ „ „
