Предмет экологии. Основные экологические единицы.

Слово «экология» образовано от греческого ойкос, что означает «дом» или «жилище». Экология - наука, изучающая взаимодействие организмов с окружающей средой. Полнее всего можно определить содержание современной экологии исходя из концепции уровней жизни. Биосфера, сообщество, популяция, организм, орган, клетка и ген — главные уровни организации жизни. Экология изучает преимущественно системы выше уровня организмов. Термин популяция (от лат. populus — народ), первоначально применявшийся для обозначения групп людей, в экологии приобрел более широкое значение и относится к группе особей любого вида организмов. Точно так же сообщество (в экологическом смысле - биотическое сообщество) включает все популяции, занимающие данную площадь. Сообщество и неживая среда функционируют совместно как экологическая система, или экосистема [121] Предмет экологии — это совокупность и структура связей между организмами и их средой.

С середины XX века значение экологии стало стремительно расти, поскольку именно эта наука оказалась в состоянии давать прогнозы глобального развития человечества на ближайшую перспективу. Термин «Экология» был предложен немецким биологом Эрнстом Геккелем (1834-1919) в 1869 г. Как самостоятельная наука экология сформировалась приблизительно к началу XX века, но лишь в последние десятилетия это слово приобрело особую популярность. В наши дни остро осознается важность наук о среде для поддержания и повышения уровня современной цивилизации. Экология быстро становится отраслью науки, теснейшим образом связанной с повседневной жизнью каждого человека. Полное доминирование над природой невозможно; оно не может быть ни прочным, ни стабильным. Человек XXI столетия начинает понимать, что существует желательная степень экологической зависимости, при которой он должен разделять мир со многими другими организмами, вместо того чтобы смотреть на каждый квадратный сантиметр как на возможный источник пищи и благосостояния или как на место, на котором можно соорудить что-нибудь искусственное. Становится все более ясно, что человек должен определить количественно оптимальные размеры и конфигурацию населения в связи с емкостью данной области, что позволит ему быть готовым к принятию культурной регуляции там, где естественная регуляция недейственна.

«Человек интересовался экологией с практической точки зрения с самых ранних периодов своей истории. В примитивном обществе каждый индивидуум, для того чтобы выжить, должен был иметь определенные знания об окружающей среде, о силах природы, о растениях и животных, которые его окружали. Фактически цивилизация возникла тогда, когда человек научился использовать огонь и другие средства, позволившие ему изменять среду своего обитания. И теперь, если человечество хочет сохранить свою цивилизацию, оно более чем когда-либо нуждается в достаточно полных знаниях об окружающей среде, поскольку основные «законы природы» действуют по-прежнему; рост населения и расширение возможностей воздействия на среду лишь изменили их относительное значение и усложнили зависимость от них человека».[122]

Научная практика конца XIX - начала XX столетия привела ученых к мысли об ограниченности противопоставления живого и неживого в земных условиях, к мысли о тотальности их необходимой связи, становилось понятно, что физико-географический облик планеты: почвы, состав воды, атмосферы - во многом зависит от деятельности биотических факторов. Возникла задача исследовать взаимозависимость биотических и абиотических систем. Это исследование потребовало новой научной методологии: объединения данных ряда разрозненных наук, их методологической основы для освоения сложных взаимосвязанных, целостных объектов. Применительно к анализу глобального уровня живой природы эту задачу наиболее успешно решил русский ученый Владимир Иванович Вернадский (1863-1945). В.И.Вернадскому принадлежит учение о биосфере.

Изучение биосферы (буквальное значение этого термина - сфера жизни) как наиболее широкого из уровней жизни лежит в основе глобальной экологии. Сущность этого понятия не исчерпывается тем, что биосфера есть совокупность живых организмов Земли, взятых в единстве и их геологическим и космическим окружением - средой. Термин " биосфера" относительно недавнего происхождения. Он был введен в научную практику австрийским геологом Эдуардом Зюссом (1831-1914) в 1875 году. Сам Э.Зюсс не раскрыл глобальной научной новизны и эвристических возможностей этого понятия. Даже в поздней своей работе " Лик Земли" (1909) он продолжал видеть в биосфере исключительно совокупность живых организмов на поверхности Земли.[123]

Важнейшим понятием, раскрывающим смысл подхода В.И.Вернадского к анализу биосферы, стало понятие живого вещества. Живое вещество - это не просто совокупность живых организмов планеты Земля, но планетарные функции живых организмов[124]. В понятии живого вещества В.И.Вернадский зафиксировал тот факт, что жизнь поддерживает свое собственное равновесие и устойчивость за счет постоянного обмена со средой веществом, энергией и информацией. Оно (живое вещество) вовлекает в сферу своего воздействия (сферу жизни) все новые и новые массы вещества и энергии, оно активно перестраивает внешнюю среду и выступает важнейшим геохимическим фактором. В живое вещество включается и человек. Весьма своеобразный организм в совокупности других организмов, благодаря чему он имеет самую обширную территорию обитания, а, кроме того, включает и исключает из живого вещества различные виды организмов, организуя, тем самым, принципиально новые связи в составе живого вещества.

Понятие живого вещества - не есть чисто биологическое понятие. Жизнь в этом понятии рассмотрена как фактор более широкого целого - совокупности геологических и химических процессов. С понятием живого вещества можно считать сформировавшейся новую отрасль знаний - биогеохимию, основателем которой и стал В.И.Вернадский. Живое вещество в совокупности своих функций может быть понято только исходя из принципиального единства биогенного и абиогенного компонентов Земли. В самом широком плане такое единство представляет собой биосфера.

Биосфера - это системно организованное пространство функционирования жизни. Согласно В.И.Вернадскому, она включает в себя живое вещество; косное вещество - атмосферу, газы, горные породы и прочие компоненты абиогенного происхождения; биокосное вещество - продукт деятельности предшествовавших живых организмов. Биосфера - это открытая сложнейшая система, характеризующаяся постоянным процессом самоорганизации и эволюционирования, ведущую роль в котором играет живое вещество. Деятельность живого вещества заключается в организации необратимых кругооборотов вещества и энергии внутри биосферы.

Существование биосферы характеризуется необратимостью ее эволюции, в ходе которой изменяется состав живого вещества, количество вещества биокосного, изменяется состав и структура косного вещества. Биосфера и важнейший ее компонент - живое вещество - определяет характер геохимических процессов на планете Земля. Будучи открытой системой, биосфера поддерживает свое равновесие благодаря солнечной энергии, которая в ходе деятельности различных звеньев биосферы перераспределяется и превращается в различные химические, тепловые и иные формы, выступая конечной причиной биогеохимической и геохимической эволюции планеты.

Организация биосферы есть поддержание и возрастание ее упорядоченности, т.е. асимметрии в пространстве и времени. Пространственная неоднородность биосферы практически очевидна, однако она не сводится к количественному показателю - весу биомассы в той или иной области биосферы. Неоднородность биосферы во времени вытекает из неоднородности ее состава: для живого характерно историческое время, для косных элементов - геологическое. Масштаб этих времен отличен: так, секунда времени геологического приблизительно равна ста тысячам лет исторического времени. Будучи гораздо более динамичным, живое вещество выступает в биосфере фактором, определяющим вектор ее изменений.

Особая роль человека в биосфере не сводится только к тому, что этот вид венчает собой биологическую эволюцию. Благодаря разуму, человек становится еще более мощным и активным геохимическим фактором, чем живое вещество. Эта биосферная роль человеческого разума, находящего свое наивысшее воплощение в естественнонаучной мысли, отражена В.И. Вернадским в концепции ноосферы.

Ноосфера - это биосфера, в которой важнейшим биогеохимическим фактором выступает человек, носитель преобразующего естественнонаучного знания. Вместе с тем, ноосфера - это новый феномен, возникший благодаря разумной трудовой деятельности человека, это пространство проявления ищущей человеческой мысли и ее работы. Термин " ноосфера" происходит от греческого слова " noos" (нус), которое обозначало мировой разум. В научный оборот это слово ввели французские ученые Э.Леруа (1870-1954) и Тейар де Шарден (1881-1955).

В своей концепции ноосферы В.И. Вернадский рассматривает человеческий разум в лице такого его проявления как естествознание как геологический, а, шире, космический фактор. Отмечая интенсивность воздействия естественных наук и их инобытия – техники на природу, он справедливо указывал на взрывной характер развития науки в конце XIX, начале XX столетиях. Интенсивность, с какой наука и техника перерабатывают, перераспределяют, переструктурируют вещество и энергию сравнима с масштабами деятельности биосферы. Если биосфера как система достигла максимума эффективности своего функционирования, то ноосфера находится только в стадии формирования. В том смысле, что потенциальные возможности ноосферы по переработке, переструктурированию вещества, энергии и информации трудно оценить.

Создание В.И.Вернадским учения о биосфере и ноосфере привело в XX к появлению глобальной экологии, поскольку именно ему принадлежит заслуга постановки вопроса о взаимоотношении биосферы и ноосферы. В основе современной глобальной экологии лежит термодинамический подход к анализу энергетических процессов в биосфере и ноосфере. Этот подход позволяет проследить эволюцию энергетических потоков в биогеоценозах и техногенных системах, оценить их эффективность. Термодинамический метод анализа допускает количественное представление, что является его важнейшим преимуществом.

Помимо глобальной выделяются общая и частная экологии. В отличие от глобальной, опирающейся на понятие биосферы, общая и частная экология опираются на понятие экосистемы. Общая экология занимается анализом любых вообще экосистем, а частная экология экосистем конкретных – лесного или лугового пруда, литоральной зоны океанического и морского побережий в южных, средних или северных широтах и т.п.