Экология - основные термины и вехи развития

Содержание реферата

1. Вступление. О слове «экология»
2. Начало представлений о биосфере
3. Развитие учения об экосистемах
4. Принципы функционирования экосистем
5. Вернадский о ноосфере
6. Концепция устойчивого развития
Заключение. «спасайте, кто может!»
Список литературы

1. Вступление. о слове «Экология»

Слово «экология», а также производные от него, относятся к числу часто встречающихся и модных слов русского языка последнего десятилетия. В современном русском языке слово «экология» выступает в четырех значениях:
1. Наука, изучающая взаимодействие растений, животных, людей между собой и окружающей средой.
2. Окружающая человека среда, природа как сфера деятельности.
3. Комплекс научных дисциплин и практических мер по изучению воздействия деятельности человека на природу; забота об окружающей среде.
4. Чистота, правильность, обусловленные гармоничным соотношением элементов, забота о такой чистоте (например, экология души).
Слово «экология» происходит от двух греческих корней: «эйнос» - дом, «логос» - учение; впервые оно применено как научный термин Э. Геккелем в 1866 г. В настоящее время в системе биологических наук термин «экология» обозначает науку о различных аспектах взаимодействия организмов между собой и окружающей средой. Представление о том, что живые существа нашей планеты взаимодействуют с внешней средой и влияют на изменение этой среды, возникло на основе наблюдений индивидуума, ограничивающихся только ощущениями, получаемыми от пяти органов чувств. И если в современном информационном обществе имеется реальная возможность преодоления этих ограничений путем использования уже накопленных человечеством знаний, доступных каждому из нас, то на заре человечества это было практически невозможно. Поэтому даже у наиболее выдающихся ученых древности, в числе которых можно назвать Аристотеля, Платона, Сократа, Гераклита, Авиценну, мы не находим представлений, которые могли бы считаться зачатками экологического учения, хотя результат работ и этих, и многих других древних ученых в области естественных наук, явившихся базисными для экологии, поистине огромен.

2. Начало представлений о биосфере

Для понимания основных этапов становления экологии как науки, характеристики ее среди других наук биологического ряда необходимо обратиться к одному из основных терминов этой области знания - «биосфера». Согласно современным представлениям, биосфера (от греческого «биос» - жизнь, «сфера» - шар) - это своеобразная оболочка Земли, содержащая всю совокупность живых организмов и ту часть вещества планеты, которая находится в непрерывном обмене с этими организмами. Современному человеку созвучные между собой определения «биосфера» и «экология» кажутся простыми и естественными, и никто не задумывается над тем, насколько велико расстояние между первыми работами на эти темы до стройной и красивой системы знаний, каковой является экология на сегодняшний день.
Исторически первые зачатки представлений о биосфере обнаруживаются в трудах голландских ученых Б. Варениуса во «Всеобщей географии», Х. Гюйгенса (1629-1695) и французского натуралиста Бюффона (1707-1788). Интересно отметить: впервые осознание того, что живые организмы могут существовать только путем обмена веществ с внешней средой, пришло к человеку в ходе исследований географического характера, когда были отмечены сходство химического состава верхних горизонтов нашей планеты и живых существ, а также роль живых существ в динамике химического вещества. Очень четко и ярко эту мысль выразил французский натуралист Кювье (1769-1832): «Жизнь представляет таким образом более или менее сложный вихрь, направление которого постоянно и который всегда захватывает молекулы, так что форма живого тела для него существеннее, чем его вещество. Пока это движение существует, тело, в котором оно имеет место, живо, оно живет. Когда движение окончательно останавливается, тело умирает».
В современной экологии это представление трансформировалось в учение о круговороте вещества в биосфере (биологическом круговороте), которое следует считать одним из основных законов геохимии биосферы и можно свести к следующему: в биосфере атом участвует в биологических круговоротах, в ходе которых они поглощаются живым веществом и заряжаются энергией, затем покидают живое вещество, отдавая накопленную энергию во внешнюю среду. На основании этого закона выделяют биофильные химические элементы и биогены.
Термином «биофильные химические элементы» обозначают те относительно немногие химические элементы, которые преобладают в химическом элементарном составе земного живого вещества, атомы которых создают в живых организмах сложные молекулы. Биофильными химическими веществами являются водород, углерод, кислород, азот, фосфор, сера. Термином «биогены» обозначают ионы и молекулы, поглощаемые организмом из окружающей среды и являющиеся необходимыми для жизнедеятельности организма. Для растений биогенами являются неорганические вещества, содержащие в своем составе незаменимый атом, для животных - вещества типа незаменимых аминокислот, витаминов и минеральных солей.
Следующим этапом развития учения о биологическом круговороте веществ явились исследования французских химиков Дюма (1800-1864), Бусенго (1802-1887) и немецкого химика Ю. Либиха, выяснившие значение зеленых растений в газовом обмене земного шара и роль почвенных растворов в питании растений. Исследования Т. Бусенго в тропических лесах Южной Америки позволили окончательно установить исключительно важное значение углекислоты и воды в образовании зеленых растений и вообще живых организмов. Работа Ю. Либиха по наблюдению за влиянием на растения химических удобрений привела к появлению одного из базисных законов экологии - закона лимитирующих факторов, или закона минимумов Либиха, который формулируется следующим образом: развитие системы ограничивается при недостатке хотя бы одного необходимого ей фактора, который называется лимитирующим и может иметь химическую, физическую или биологическую природу.
Описываемая этим законом система приближается к тому, что в настоящее время  скрывается под термином «экосистема», т. е. совокупность растений, животных и других организмов, взаимосвязанных между собой и с окружающей средой таким образом, что такая система сохраняет свою устойчивость неограниченно долго. Но данное определение не могло возникнуть во время Либиха, поскольку требовало для своего появления еще очень многих научных открытий, пополнения аппарата естественных наук, и в первую очередь - возникновения учения о биосфере.

3. Развитие учения об экосистемах

Начало учения о биосфере в виде, близком к современному, обычно связывают с именем знаменитого французского натуралиста Ж. Б. Ламарка (1744-1829), предложившего привычный для современного человека термин «биология». Определение биосферы как особой оболочки Земли и само ее название были предложены в 1875 г. австрийским геологом Э. Зюссом в работе по геологии Альп, но без подробного освещения существа и роли биосферы. Ж. Б. Ламарк глубже подошел к анализу взаимоотношений организмов со средой их обитания и гибели, что практически соответствует нынешнему пониманию биосферы.
Несмотря на то, что наибольшую известность Ламарку принесли его работы в области эволюционной теории, заслуги этого великого ученого в области экологии тоже очень велики, хотя не исключено, что немаловажную роль тут играет близость эволюционной теории и экологии, выражающаяся даже терминологически. Так, например, в системе экологических понятий существует термин «эволюционная сукцессия» - постепенная смена видов, населявших Землю в различные геологические периоды, реконструированная по ископаемым остаткам; сочетание процессов образования одних видов и вымирание других.
Дальнейшее развитие учения о биосфере проходило все более и более интенсивно. Практически сразу же после работ Ламарка выдающийся натуралист и географ А. Гумбольдт (1769-1858) в своем пятитомном сочинении «Космос» дал синтез знаний того времени о Земле и Космосе и на основании этого развил идею о взаимосвязи всех природных процессов и явлений. Углубленное представление о закономерных связях между растениями, животными и минералами было развито В. В. Докучаевым в учении о географических зонах, охватывающих все элементы земной поверхности, на основе которых впоследствии описан абиотический компонент экосистем, т. е. факторы или объекты, отделенные или независимые от живых существ.
На работах Докучаева основывается и такое определение современной экологии, как биом, обозначающее группу экосистем со сходным типом растительности, определяемым сходными климатическими факторами. В 1899 г. В. В. Докучаев писал: «Изучались главным образом отдельные тела, минералы, горные породы, растения и животные, - и явления, отдельные стихии - огонь (вулканический), вода, земля, воздух, в чем, повторяем, наука и достигла удивительных результатов, но не их соотношение, не та генетическая, вековечная и всегда закономерная связь, которая существует между силами, телами и явлениями, между мертвой и живой природой, между растительным, животным и минеральным царствами, с одной стороны, и человеком, его бытом и даже духовным миром - с другой. А между тем именно эти соотношения, эти закономерные взаимодействия и составляют сущность познания естества, лучшую и высшую прелесть естествознания».
И действительно, подходил к концу период «случайных открытий», и элементы знаний, ставшие необходимыми для понимания биосферы в целом, оказались связанными с возникновением экологии, начало развития которой как науки было ознаменовано работой Э. Геккеля «Всеобщая морфология организмов».

4. Принципы функционирования экосистем

Существование биосферы Земли как определенной природной системы, выражающееся в первую очередь в круговороте энергии и веществ при участии всех живых организмов, так или иначе затрагиваемое многими учеными, наиболее полно было изложено в книге немецкого натуралиста Л. Молешотта, выдержавшей несколько изданий и в 1866 г. переведенной на русский язык. Еще одним крупным научным обобщением, способствующим пониманию основных процессов обмена веществ в биосфере, явилось предложенное в 80-х гг. XIX в. немецким физиологом В. Пугеффером (1845-1920) подразделение организмов на три группы по способам питания.
Были выделены автотрофы - организмы, способные синтезировать все необходимые им вещества из неорганических, используя в качестве источника энергии для этого лучистую энергию солнца или определенные неорганические соединения; генеротрофы - организмы, питающиеся органическим веществом; а также миксотрофы - организмы, сочетающие автотрофный и гетеротрофный тип питания и использующие один из них в зависимости от условий среды.
Согласно теории Пугеффера, к автотрофам относятся в основном растения, к гетеротрофам - животные, сравнительно немногочисленная группа миксотрофов представлена в основном эвгленовыми жгутиковыми и насекомоядными растениями. На основании работ Пугеффера возникло и понятие о пищевых цепях в экосистеме, т. е. о поэтапном переносе энергии и вещества в ряду организмов при поедании последующим элементов цепи предыдущего. По отношению к пищевым связям организмы были подразделены на продуцентов, консульментов и редуцентов. Продуценты - это комплекс автотрофных организмов, обеспечивающих органическим веществом все живущее население в пределах биосферы. Консументы - организмы, получающие энергию и биогены, питаясь другими организмами или продуктами их жизнедеятельности. Редуценты - организмы, основной результат питания которых - гниение или иное разложение сложных соединений до более простых.
Конец XIX - начало ХХ вв. можно справедливо назвать «золотым периодом» развития теоретической экологии. Было проведено огромное количество научных исследований экологического направления, сделано множество глобальных открытий и интересных выводов. Например, в области экологии растений видное место заняли работы А. Энглера и Е. Варминга. А. Энглер (1844-1930) рассмотрел историю развития флоры земного шара и дал первое ее подразделение на основе палеографических материалов.
Датский ботаник Е. Варминг (1841-1924) в своей книге «Экологическая география растений» подробно рассмотрел разнообразные морфолого-анатомические приспособления многочисленных растений к условиям среды их обитания. Он выделил четыре экологических типа растительности Земли: гидрофиты - растения, существующие в условиях высокой влажности; ксерофиты - растения, приспособленные к жизни в засушливых местах обитания; мезофиты - растения, живущие в условиях достаточного увлажнения, промежуточная между гидрофитами и ксерофитами группа; галофиты - растения, обитающие в условиях повышенной солености.
Примерно в это же время достигает своего максимума развитие учение об экосистемах, определяются три основных принципа функционирования экосистем, которые можно сформулировать следующим образом:
- первый принцип функционирования экосистем: в естественных экосистемах использование ресурсов и избавление от отходов осуществляется в рамках круговорота всех элементов;
- второй принцип функционирования экосистем: экосистема существует за счет незагрязняющей среду и практически вечной солнечной энергии, количество которой относительно постоянно и избыточно;
- третий принцип функционирования экосистем: на конце длинных пищевых цепей не может быть большой биомассы.

5. Вернадский о ноосфере

Едва ли не вершиной теоретической экологии стало учение В. И. Вернадского (1863-1945) о биосфере, явившееся одним из крупнейших и интереснейших обобщений в области естественных наук. Идеи В. И. Вернадского о биосфере были впервые опубликованы в 1926 г. в книге «Биосфера», в дальнейшем различные стороны учения о биосфере рассматривались автором во многих статьях и в большой, опубликованной через 20 лет после его смерти, монографии «Химическое строение биосферы Земли и ее окружения», которую В. И. Вернадский называл главной книгой жизни. В своих работах В. И. Вернадский рассматривал не только строение и функционирование биосферы, но и ее возникновение и эволюционирование, а самое главное - и воздействие человека на биосферу. Оценивая роль человеческого разума и научной мысли как планетарного явления, В. И. Вернадский пришел к следующим выводам:
1. Ход научного творчества является той силой, благодаря которой человек меняет биосферу, в которой он живет.
2. Это проявление изменения биосферы есть неизбежное явление, сопутствующее росту научной мысли.
3. Это изменение биосферы происходит независимо от человеческой воли, стихийно, как природный естественный процесс.
4. А поскольку среда жизни есть организованная оболочка планеты - биосфера, то вхождение в нее в ходе ее геологически длительного существования нового фактора ее изменения - научной работы человечества - есть природный процесс перехода биосферы в новую фазу, в новое состояние - ноосферу.
5. В переживаемый нами исторический момент мы видим это более ясно, чем могли видеть раньше. Здесь вскрывается перед нами «закон природы». Новые науки - геохимия и биохимия - дают возможность выразить некоторые важные черты процесса математически».
Работа В. И. Вернадского может рассматриваться и как апогей экологии теоретической, и как прелюдия к новому этапу развития экологии, когда эта интересная и обширная наука станет приобретать прикладные черты, а едва ли не ведущим определением в ней окажется термин «антропогенный» - т. е. созданный человеком или возникший в результате его действия.

6. Концепция устойчивого развития

При анализе взаимодействия человеческого общества с окружающей средой оказывается, что оно происходило и происходит при полном незнании или даже отрицании принципов, управляющих самовоспроизведением живых систем, в том числе и экосистем, а значит, и благо, достигаемое такой ценой, становится для человечества « своего рода жизнью взаймы» - временем, предшествующим предсказуемой и неизбежной гибели системы, в течение которого ничего не делается для предотвращения ее конца, несмотря на осознание его приближения.
Понимание этого факта приходится на 1960-е гг., когда впервые возникла и очень быстро стала приоритетной концепция устойчивого развития, заключающаяся в удовлетворении потребностей и стремлений сегодняшнего дня без вступления в конфликт с грядущим. В связи с приоритетностью концепции устойчивого развития, значительный акцент делался на насыщение общества экологической информацией, но уже в 1987 г. в докладе Национальной академии наук США было сказано: «Не недостаток экологической информации приводит к отрицательному воздействию на окружающую среду, а неправильное применение информации».
Примерно к этому же периоду времени можно отнести появление первых законодательных актов природоохранного характера, и еще немного ранее образовались и провели свои первые успешные природоохранительные акции международные движения. В 1972 г. была опубликована природохранная программа ООН, основная задача которой - катализация усилий международной общественности, направленных на улучшение экологической ситуации в мировом масштабе.
Сегодня планета нуждается в позитивных действиях по спасению окружающей среды. Никогда еще мир в этом так не нуждался, - гласит экологическая программа ООН. Бурная природоохранная деятельность привела к появлению не только ряда нормативных и законодательных актов, но - что и кажется наиболее важным - и к появлению природосберегающих технологий. На смену ученым-теоретикам, благодаря которым зародилась и выросла наука экология, пришли ученые-практики, и дальнейшее развитие экологии происходило - и происходит на сегодняшний день - по двум основным направлениям - природоохранному и природосберегающему. Все меньше и меньше становится глобальных, выдающихся открытий экологического плана, но само слово «экология» и все его производные все чаще оказываются на слуху у рядового обывателя.

Заключение. «Спасайте, кто может!»

Современный этап развития экологии характеризуется как прикладным характером данной науки, так и ее популяризацией, и если когда-то экология была интересной отраслью биологии, полем деятельности для научных изысканий сравнительно немногих ученых, то сейчас она постепенно становится частью образа жизни как человечества в целом, так и каждого человека в отдельности. Возникло понимание необходимости вклада каждого человека в экологическое благополучие планеты под названием Земля, что как нельзя лучше отражает лозунг такой организации, как «Гринпис»: «Спасайте, кто может!» и описывает экологическая программа ООН: «Самое лучшее, что мы можем сказать сегодня по поводу окружающей среды, - то, что люди во всем мире начали о ней беспокоиться...».

Список литературы

1. Войткевич Г. В., Вронский В. А. Основы учения о биосфере. М., 1989.
2. Небел Б. Наука об окружающей среде. М., 1993.
3. Сохраним наш мир. Пер. с англ. /под ред. А. А. Агеева. Волгоград, 1994.
4. Энциклопедический словарь экологических терминов. Казань, 2001.
5. Окружающая среда и человек. Материалы научно-практической конференции. Саратов, 2002.
6. Одум Ю. Основы экологии. М, 1975.