Предмет и основные этапы развития современной экологической науки

Термин «экология» предложен в 1866 г. немецким биологом-дарвинистом Эрнстом Геккелем. Слово образовано от греческих «ойкос», что означает дом, жилище и «логос» — учение, наука. Таким образом, дословно экология — это наука о доме. Только «дом» здесь понимается в очень широком смысле слова как среда обитания.

В современном понимании экология — это наука о взаимоотношениях между живыми организмами и средой их обитания.

Предметом экологии является изучение следующих аспектов:

• законов существования и развития природы;
• закономерностей реакции природы на воздействие человека;
• предельно допустимых нагрузок на природные системы, которые может позволить себе общество.

Научной основой экологии является учение Чарльза Дарвина о борьбе организмов за существование. В это учение он включал не только конкуренцию организмов за жизненные ресурсы, но и их реакции на факторы окружающей среды, посредством которых живые организмы приспосабливаются к существованию в конкретных условиях.

Основой экологии являются такие биологические науки как физиология, генетика, биофизика; связана она и с небиологическими науками: физикой, химией, геологией, географией, математикой и др.

Экология обоснованно считается научной базой инженерной охраны окружающей среды.

В последнее время получили распространение такие понятия, как «инженерная экология» и т.п.

Под инженерной экологией понимается система инженерно-технических мероприятий, направленных на сохранение качества среды в условиях растущего промышленного производства.

Успешное решение экологических задач инженерными методами возможно лишь в том случае, если специалист владеет определенными знаниями в области экологии, позволяющими ему оценить свое производство с экологических позиций, т.е. обладает необходимым каждому экологическим мышлением.

Совершим небольшой экскурс в историю. В начале ХХ в. Россия в числе первых стран мира начала создание заповедников: Морицсала в Латвии (1911 г.), Лагодехи в Грузии (1912 г.), Баргузинский на Байкале и Кедровая падь на Дальнем Востоке (1916 г.). Даже в тяжелые годы гражданской войны были созданы такие заповедники, как Астраханский (1919 г.) и Ильменский на Урале (1920г.). Был организован комитет по заповедникам, к обсуждению проектов создания заповедной сети привлекались крупнейшие специалисты, такие как, например, П.П. Семенов-Тян-Шанский. Уровень развития отечественной экологии был чрезвычайно высок. Достаточно упомянуть имя В.И. Вернадского, развившего учение о биосфере. Гениальный московский эколог Г.Ф. Гаузе в возрасте 19-24 лет провел серию классических экспериментов по изучению борьбы организмов за существование. Монография его впервые вышла в США в 1934 г. и неоднократно переиздавалась за рубежом в серии Классики науки Уровень отечественной экологии тогда был таков, что теперь в США по этому разделу истории советской науки защищают диссертации, пишут монографии. В 1988 г. профессор Аризонского университета Дуглас Уинер опубликовал книгу по истории охраны природы в СССР в 20-40-х годах. Он открыл для нас мировой приоритет нашей науки в развитии теории охраны природы. Тогда работали такие классики экологии, как В.Н. Беклемишев, Д.Н. Кашкаров, Н.В. ТимофеевРесовский. Экология была на столь же высоком месте в мире, как и генетика при Н.И. Вавилове и, так же, как и генетика, экология была разгромлена в 1948 г. Идеолог лысенковщины И. Презент выдвинул спекулятивный лозунг о том, что нелепо охранять природу от советского человека, и вся прекрасная система заповедников была разрушена. Площадь заповедников с 0,56 % территории страны сократилось до 0,06 % - остались лишь 40 из 128 заповедников. Вплоть до 1967 г. в школах биология была заменена псевдонаукой Лысенко. Канонизировались слова И.В. Мичурина о необходимости брать милости у природы Прогресс ассоциировался с дымящимися трубами, тоннами извлеченного угля, выплавленной стали, миллионами киловатт электроэнергии.

Культ урбанизма и технократии, который возник в годы первых пятилеток, остается живучим и по сию пору, но все же можно с уверенностью сказать, что значение проблем охраны среды обитания осознано нашим обществом. Это видно и по общественным движениям, и по печати и др. Экология остро задевает интересы всех, поскольку связана с охраной здоровья нынешнего и последующих поколений.

Дальнейшее развитие цивилизации не может ориентироваться только на естественный ход событий и природную стихийную изобретательность человека. Знания, коллективный разум человечества и его целенаправленная воля становятся основными факторами, от которых будет зависеть будущее человека. Принцип покорения человеком природы должен быть заменен принципом их коэволюции (согласования). Иначе, если человек не сменит образ жизни, защитные силы биосферы уничтожат ее разрушителя.

Биосфера в своей истории выходила из кризисных состояний. В ее составе уже возникали агрессивные формы жизни с избыточным энергетическим потенциалом, который вдруг начинал работать вразнос, разрушая среду обитания. Типичный пример - позднемезозойские рептилии. К концу мезозоя они захватили все стихии биосферы (летающие, бегающие, лазающие, плавающие). Интенсивное разрушение среды обитания, в свою очередь, привело к их масштабному сокращению. Те из них, что сохранились и дожили до современности (крокодилы, черепахи, змеи, ящерицы) - жалкая тень их былого разнообразия и могущества.

До самого последнего времени человеческая активность приводила к таким изменениям природной среды, которые проявлялись в характере жизни общества лишь на длительных отрезках времени - на протяжении десятков поколений люди жили практически в одних и тех же природных условиях.

Отрицательные воздействия человека на природу могли, конечно, накапливаться и приводить однажды к взрывным катастрофам. Классический пример - засоление почв в Месопотамии вследствие неумелого орошения, которое однажды, после тысячелетнего процветания, привело к гибели цивилизации Шумера. Катастрофа была столь неожиданной и носила столь всеуничтожающий характер, что даже существование этой древней цивилизации на тысячелетия было стерто из памяти человечества.

В конце неолита, т.е. на заре истории, человечество тоже пережило глобальный экологический кризис и оказалось на грани небытия - численность населения планеты сократилась, вероятно, раз в 10. Человечество спасло озарение - оно сумело выжить благодаря земледелию и скотоводству. Переход от кочевых охотничьих и собирательских общин к общинам оседлых земледельцев впервые произошел на территории современного Ближнего Востока около 12 тыс. лет назад. Это первый переломный момент в истории человечества, коренным образом изменивший характер антропогенного воздействия на природу. Вторым переломным моментом было начало использования ископаемых видов топлива и последовавшая вслед за этим индустриальная революция, которая началась в Англии в ХYIII веке.

Деятельность человека стала наносить природе все больший ущерб по мере совершенствования орудий труда и роста производства.

В ХХ веке соотношение роли общественных и природных факторов стало особенно стремительно меняться. Глобальные изменения окружающей среды, которые мы сейчас начали осознавать - изменения, происходящие в почве, воде и атмосфере, - являются, в основном, следствием двух веков индустриализации, а также современных потребностей и устремлений 7 млрд. людей. В последние годы, то есть практически за 60 лет, отделяющих нас от окончания самой кровопролитной войны, которую знало человечество, наука и техника внесли в жизнь планеты поистине удивительные изменения. Выход в космос, овладение ядерной энергией, создание мировой компьютерной сети. Каждое из этих событий могло бы составить целую эпоху в истории цивилизации, но они далеко не исчерпывают всего того, что произошло за последние 60 лет. Полимерные материалы, скоростные реактивные лайнеры, невиданный рост производительности труда и многое другое, что совершенно изменило характер нашей жизни - все это также плоды научно-технической революции.

Сразу после войны невиданными темпами началась перестройка всей технологической основы нашей цивилизации. Общество перешло в новое состояние, характеризующееся всевозрастающей скоростью появления новых научных открытий, создания новых технологий и невиданных темпов развития производительных сил. За время жизни одного поколения, условия обитания популяции меняются весьма существенно. Сейчас даже два соседних поколения в развитых странах начинают жить в условиях, существенно отличных. И темпы научно-технического прогресса не проявляют тенденции к снижению, жизнь не стремится вернуться в русло спокойного, умеренного развития.

Мы сейчас не можем представить себе нашу жизнь без всего того, что дают нам современные научные знания и инженерное мастерство. Никогда еще цивилизация не обеспечивала человечество таким количеством благ, как теперь. Можно говорить об их неравномерном распределении, и тем не менее никогда за всю историю человечества среднестатистический земной житель не потреблял столько, сколько он потребляет сейчас, никогда не был он обеспечен таким количеством услуг, каким он обеспечен сейчас.

Однако рост могущества цивилизации привел к многократному увеличению интенсивности антропогенного воздействия на биосферу. Судьбы человечества и природы становятся все более переплетенными. Взрывы атомных бомб в Нагасаки и Хиросиме показали, что человек в состоянии уничтожить не только города и страны, но и основу основ нашего бытия - Природу.

Взаимодействие общества и природы можно представить в виде схемы социального обмена веществ и энергии рис.1.1..

Схема отражает изъятие из природы веществ и энергии, переработку веществ, усвоение обществом переработанных элементов природы, сброс в окружающую среду отходов. На всех этапах взаимодействия общества и природы происходит загрязнение окружающей природной среды, которая, в свою очередь, воздействует на общество.

Ядерная война - это не единственное проявление мощности современной цивилизации, способной поставить человечество на грань катастрофы. Есть и другие действия людей, могущие привести к изменениям условий жизни на нашей планете, которые исключат всякую возможность дальнейшего существования цивилизации.

Так, например, уменьшение испарения с поверхности океана вследствие его загрязнения резко уменьшит количество осадков, а их и так недостает большинству районов планеты. А вода - это жизнь, ее уменьшение означает, что люди будут обладать меньшим количеством пищевых ресурсов. Их уменьшение на 20 - 30 % при непрерывном росте населения будет иметь катастрофические последствия, которые трудно даже оценить.

Задумаемся еще над одним фактом. Все великолепие современной цивилизации - следствие того огромного количества искусственной энергии, которое стало теперь производить человечество. Мы живем не энергией Солнца, как растения и животные, а расходуем запасы нефти, угля, газа, сланцев, которые накопила биосфера за сотни миллионов лет. Эти невозобновимые запасы расходуются стремительно и, если завтра источники нефти и угля иссякнут, то остановятся поезда и автомобили, прекратится подача энергии. Остановится не только промышленное производство, но и резко сократится производство сельскохозяйственных продуктов.

Опасность таится и в самом количестве производимой человеком энергии. Земля получает от Солнца огромное количество энергии и сохраняет при этом примерно постоянную температуру, следовательно, приход и расход количества энергии должны быть сбалансированы, иначе система однажды потеряет устойчивость.

Земледелие полностью зависит от хрупкого теплового баланса нашей планеты. Жизнь на Земле веками поддерживалась за счет незначительного дисбаланса между поступающей из космоса солнечной энергией и теплом, отражаемым планетой в космос. Сегодня это равновесие нарушается из-за активного высвобождения энергии органического и ядерного топлива, что ведет к постепенному нагреванию суши, океана и атмосферы.

• Повышение средней температуры Земли — на 4–5 °C
• Повышение уровня мирового океана — на многие десятки метров

Изменение теплового баланса уже началось, и его последствия напрямую влияют на условия работы в поле. Производимая человечеством энергия рассеивается в окружающей среде, ускоряя глобальное потепление. Без учета этих изменений и без понимания запретных экологических границ невозможно строить долгосрочные планы развития растениеводства.

Кризис плодородия и экологические ограничения

Современные отношения между человечеством и природой зашли в тупик, который называют глобальным экологическим кризисом. Ресурсно-экологические возможности биосферы больше не успевают за развитием производства. Практическое растениеводство одним из первых принимает на себя удар этих изменений, а признаки общепланетарного кризиса уже видны каждому агроному.

• постепенное глобальное потепление климата;
• химическое и промышленное загрязнение окружающей среды;
• стремительное снижение естественного плодородия пахотных полей;
• общее истощение доступных ископаемых природных ресурсов.

Время вседозволенности в природопользовании безвозвратно ушло. Сегодня нельзя развивать производство и решать экономические проблемы хозяйства, игнорируя глубокую взаимосвязь природных и общественных процессов. Выживание аграрного сектора и сохранение биосферы возможны только через поиск оптимальных решений, основанных на фундаментальных экологических знаниях.