Тема 1. Экология как наука
1.1.Системная концепция
Живая природа – это сложно организованная иерархическая система. Под системой понимается совокупность взаимосвязанных элементов, выделенных из других образований и ограниченных определёнными рамками.
Реальная система обладает определённой степенью открытости, которая выражается в непрерывном обмене веществом и энергией с другими образованиями. Закрытость позволяет системе противостоять разного рода неблагоприятным воздействиям и обеспечивает устойчивость структуры системы. Абсолютно закрытых систем не существует. Обменные процессы обеспечивают равновесное состояние и являются результатом самоорганизации системы.
Если система не разрушается в результате внешних воздействий, изменение её структуры обязательно происходит в направлении повышения её устойчивости и совершенствования механизма саморегуляции. Согласно принципу Ле Шателье система, находящаяся в равновесном состоянии, при внешнем воздействии, выводящем её из этого состояния, изменяет свою структуру, ослабляя это внешнее воздействие. Тенденция к самосохранению и развитию природе неизбежно её осложняет и формирует стремление к переходу на более высокие структурные уровни.
Организация живой природы представлена разными уровнями организации систем.
1. Молекулярный (элементами системы этого уровня являются макромолекулы, обеспечивающие важнейшие процессы жизнедеятельности - обмен веществ, превращение энергии, передача наследственной информации и пр.).
2. Клеточный (элементы системы - клеточная оболочка, органеллы, цитоплазма и пр.).
3.Тканевый (элементы - клетки и межклеточное вещество);
4. Органный (типы тканей представляют структурно-функциональное объединение).
5. Организменный (одноклеточная или многоклеточная живая система).
6. Популяционно-видовой (совокупность особей одного вида в пределах одного местообитания создает систему надорганизменного уровня).
7. Биогеоценотический (совокупность разных видов, участвующих в аккумуляции и перераспределении энергии, это система надорганизменного уровня).
8. Биосферный – самый высокий уровень – глобальный уровень системной организации жизни.
Понимание природных процессов как системы было основано на учении В.И. Вернадского о биосфере, которая определялась им как «глобальная система, функционирование которой основано на динамическом единстве составляющих её компонентов». Реализация методологии системного подхода к изучению живой природе в 30 - 40-х годах ХХ в. позволили сформировать системную концепция как основу современной экологии.
1.2.Предмет и задачи экологии
Термин «экология» был введен в науку немецким биологом Эрнестом Геккелем в 1866 году. В работе «Всеобщая морфология организмов было дано определение, что «Под экологией мы понимаем всю сумму знаний, относящихся к экономке природы: изучение всех взаимоотношений животного с органическими и неорганическими компонентами среды, включая непременно его дружественные или враждебные отношения с животными или растениями, с которыми оно вступает в контакт. Экология – это наука, изучающая все сложные взаимосвязи и взаимоотношения в природе, рассматриваемые Дарвином как условия борьбы за существование» (1866, цит: по Акимовой и др.,2005, с. 10).
Экология как наука начала формироваться в рамках биологических дисциплин и объектом исследования был вид – адаптации видов растений и животных к условиям существования, которые проявлялись на разных уровнях - морфологическом, анатомическом, физиологическом, биохимическом, поведенческом (у животных). Особь – это биологическая система организменного уровня, для которой свойственны определенные закономерности формирования, функционирования, устойчивости, самовосстановления. Эти исследования в последующем оформились в направление экологии, которое назвали аутоэкологией.
Развитие в науке биоценотического направления (после введения в 1877 году К. Мебиусом термина «биоценоз») определило новый объект экологический исследований – сообщество. Биоценоз (совокупность растений, животных и микроорганизмов в относительно однородных условиях среды обитания) – это более высокий уровень системной организации жизни по сравнению с особями видов. Стало ясно, что для биоценоза характерны свои, иные закономерности формирования и функционирования, чем у особей, что связано с одновременным сосуществованием многих видов, разнообразными взаимодействиями как между видами, так и между организмами и окружающей средой. Изучение биоценозов стало объектом экологического направления, названного синэкологией.
Введение в экологию термина «популяция» и развитие изучения популяций как пространственного объединения особей одного вида привело к созданию нового направления – демографической экологии. Популяция как биологическая система надорганизменного уровня обладает рядом свойств, которые отсутствуют у особи как биологического объекта и характеризуют особенности формировании и функционирования группы особей вида.
Организм как система выполняет обмен веществом, энергией и информацией с окружающей средой. Популяция, как система более высокого уровня, выполняет эти процессы, но к ним добавляется еще воспроизводство вида, его эволюция и образование многовидовых сообществ. На уровне экосистемы (биогеоценоза) осуществляется круговорот веществ и формирование среды обитания. Уровень биосферы обеспечивает глобальный круговорот веществ, взаимодействие всех экосистем, образование планетарной среды жизни (Акимова и др., 2005).
Определившиеся взаимоотношения общества и природы способствовали развитию экологии человека. Угроза глобального экологического кризиса привела к экологизации наук и производственной деятельности человека. Стало ясно, что экология в сотрудничестве с физикой, химией, математикой, инженерными отраслями, агробиологией, медициной, экономикой, социологией, политикой должна разрабатывать теоретические основы охраны окружающей среды. С.С. Шварц (1975) назвал экологию «теоретической основой поведения человека в природе».
Экология переросла из частной биологической дисциплины в обширную комплексную науку, которая изучает биологические системы, природные и хозяйственные системы. Поэтому есть биоэкология (общая экология), которая изучает системы уровня популяций и экосистем (биогеоценозов), взаимоотношения особей, популяций и биогеоценозов с условиями существования, и выделяют макроэкологию, изучающую взаимоотношения, которые возникают в процессе освоения человеком природных систем, исследующая взаимоотношения между обществом и природой (Акимова и др.,2005).
Человечество создало техносферу - планетарную совокупность искусственных материальных объектов, которая в совокупности с техногенезом очень сильно влияет на биосферу. Техносфера, биосфера и социосфера образуют экосферу. Кол (Cole, 1958,цит: по Акимовой и др.,2005) назвал экосферой совокупность всего живого на Земле вместе с его окружением и ресурсами. Макроэкология – это наука об экосфере. Таким образом, современную экологию рассматривают как комплексную междисциплинарную науку, изучающую закономерности формирования и функционирования систем разного уровня.
В настоящее время в экологии существует два подхода понимания взаимоотношений общества и природы.
Технократический или антропоцентрический подход ставит человека в центр экологических проблем. Общество и природа рассматриваются как две системы, внутренние связи в которых значительнее, чем связи между обществом и природой. Считается, что антропоцентризм – это система представлений группового эгоизма, в которой мир людей противопоставлен миру природы (Акимова и др., 2005). Такой подход лежит в основе современной цивилизации. Он антиэкологичен по своей сути, но лежит в основе современных концепций охраны природы и экологической политики.
Экоцентрический подход рассматривает человека как биологический вид, который остается под контролем главных экологических законов и во взаимоотношениях с природой должен принимать ее условия. Развитие цивилизации ограничивается зависимостью человека и общества в целом от состояния живой природы. Экоразвитие общества означает, что экономика общества должна развиваться в рамках законов экономики природы, т. е. экологии.