Биоценоз

Важным шагом на пути экологии к описанию целостных природных комплексов стало введение немецким гидробиологом Карлом Мебиусом (1825 – 1908) в 1877 году понятия о биоценозе. Заслуга Мебиуса в том, что он не только установил наличие органических сообществ и предложил для них название « биоценоз», но и сумел раскрыть многие закономерности их формирования и развития, тем самым были заложены основы важного направления в экологии – биоценологии.

Термин «биоценоз» получил распространение в научной литературе на немецком и русских языках, а в англоязычных странах этому понятию соответствует термин «сообщество».

Таким образом, К. Мебиус одним из первых применил к исследованию объектов живой природы особый подход, который получил в наши дни название системного подхода. Этот подход ориентирует исследователя на раскрытие целостных свойств объектов и механизмов, их обеспечивающих, на выявление многообразных связей в биологической системе и разработку эффективной стратегии ее изучения. Следует отметить, что в современной науке системная парадигма (господствующая теоретическая концепция, система взглядов) доминирует, а в экологии системный подход к рассмотрению объектов живой природы является основным.

Однако окончательно предпосылки для утверждения системной концепции созрели в ходе интенсивного развития экспериментальной и теоретической экологии в 20-30е годы 20 века. Были сформулированы основные задачи изучения популяций и сообществ, предложены математические модели роста численности популяций и их взаимодействий, проведены лабораторные опыты по проверке этих моделей. Были установлены математические законы, описывающие динамику популяций взаимодействующих групп особей. Это модельные уравнения А. Лотки, В. Вольтерра, принцип (закон) конкурентного исключения Гаузе.

Появились такие основополагающие концепции , как «пирамида чисел», «цепь питания» , «пирамида биомасс».

В 1948 году швейцарский химик Пауль Мюллер получил Нобелевскую премию по физиологии и медицины за открытие инсектицидных особенностей ДДТ (дихлордифенил -хлорэтан)

Экосистема как единица изучения

Постепенно, к середине 20 века в экологии определились две важные тенденции: одна из них положительная – в самых разных направлениях экология наконец-то стала применять строго научный подход. Между тем одновременно сложилась тенденция, когда экология начала все более распылять свои усилия по слишком многим направлениям. Прежде всего это было связано с бурным развитием молодых наук, отпочковавшихся от классических химических, физических, биологических и других.

На этом этапе развития экологии остро почувствовалась нехватка базовой единицы изучения. У других оформившихся науках такая единица присутствовала. В физике это был атом, в гистологии – ткань, в физиологии – орган, в цитологии – клетка. Отсутствие четко определяемой единицы изучения несколько тормозило развитие экологии.

Такой единицей изучения стала экологическая система, или экосистема. Ее можно определить как ограниченное во времени и пространстве единство, включающее не только все обитающие в нем организмы, но и физические характеристики климата и почв, а также все взаимодействия между различными организмами и между этими организмами и физическими условиями.

Термин «экосистема» впервые был предложен английским экологом Артуром Тенсли в 1935 году, но, конечно, представления о ней возникли значительно раньше. Концепция экосистемы согласуется с общей теорией систем Людвига фон Берталанфи, согласно которой целое представляет собой нечто большее, чем сумма составляющих его элементов, поскольку главная характеристика целого – взаимодействие, протекающее между его различными элементами.

В 70х годах было установлено, что наиболее критической областью исследований являются зоны, находящиеся на стыке различных экосистем. Экология становится все более сложной, концентрируя внимание на изучение граничных зон. Появилась концепция экотопов, установлено правило граничного эффекта. В науке о растительности утвердилась континуальная парадигма, согласно которой растительный покров обладает свойством непрерывности.

Огромное влияние на развитие экологии оказали работы выдающегося русского геохимика В. И. Вернадского. Он посвятил себя изучению процессов, протекающих в биосфере, и разработал теорию, названную им биохимией, которая легла в основу современного учения о биосфере.

Биосфера

Еще в начале 19 века в естествознании утвердился термин биосфера – сфера жизни. Она включает в себя все области нашей планеты, освоенные жизнью. Это и атмосфера, и океан, и все части земной поверхности, где утвердилась жизнь в любых ее формах.

Учение о живой природе было создано и развито многими выдающимися натуралистами прошлых веков. Но тогда исследовался главным образом растительный и животный мир, а биосфера – как качественно новое геологическое, биологическое и экологическое явление на планете – не рассматривалось. Однако изучение одних локальных проблем оказалось недостаточно. В современных условиях необходимо изучать биосферу как единое целое в ее взаимодействии с человечеством.

В 1926 году В. И. Вернадский опубликовал книгу под названием «Биосфера»,которая ознаменовала рождение новой науки о природе, о взаимосвязи с ней человека. В этой книге биосфера впервые показана как единая динамическая система, населенная и управляемая жизнью, живым веществом планеты.

В. И. Вернадский показал, что химическое состояние наружной коры нашей планеты всецело находится под влиянием жизни и определяется живыми организмами. В его учении о биосфере не только рассматривались основные свойства живого вещества и влияние на него косной природы, но и впервые было раскрыто грандиозное обратное влияние жизни на абиотическую (неживую) среду (атмосферу, гидросферу, литосферу) и формирование в результате этого исторического процесса особых биокосных природных тел, таких как почва. Впервые вся живая оболочка планеты предстала как единое целое – могучее, сложное и в то же время хрупкое образование.

Международная биологическая программа

Взаимосвязи в живой природе, с которыми приходится сталкиваться ученым, чрезвычайно широки и многообразны. Поэтому идеальный эколог, если только таковой существует, должен быть чуть ли не энциклопедистом, обладающим комплексом знаний, концентрированных во многих научных и общественных дисциплинах. Естественно, таких людей нет, и поэтому для успешного решения реальных экологических задач необходима совместная междисциплинарная работа исследовательских групп, каждая из которых представляет различные отрасли наук.

Необходимость таких комплексных исследований привела к разработке и осуществлению в 1964 –1974 годах Международной биологической программы (МБП), направленной на долгосрочное глобальное изучение биологической продуктивности наземных, пресноводных и морских растительных и животных сообществ. За время реализации программы был собран огромный фактический материал по биологической продуктивности различных сообществ на всех трофических уровнях. Одновременно проводились исследования генетического разнообразия растений, и их диких сородичей. Результаты исследований МБП были опубликованы в трехтомной монографии «Ресурсы биосферы»(1975 – 1976)