О чем наука экология?

В последнее время все озабочены вопросами экологии. Кто-то всерьез, кто-то «по принуждению». Из каждого «утюга» то и дело слышно: «Во всем виновата плохая экология» или «Экология улучшилась за время пандемии коронавируса». Оба эти утверждения в корне не верны.

Почему? Потому что экология – это наука. Использовать этот термин как синоним словосочетанию «окружающая среда» некорректно. 

Согласно учебнику по «Общей экологии», определение экологии звучит так: «Экология – это наука, изучающая отношения живых организмов между собой и с окружающей средой».

Иными словами, эта наука изучает, что происходит с живыми организмами, во взаимодействии их с другими и с неживой частью окружающей среды (воздухом, водой и почвой) с течением времени. Человек в данном случае – один из видов живых организмов.

Как и другие области знания, экология развивалась на протяжении истории человечества непрерывно, но неравномерно. Дошедшие до нас наскальные рисунки, зафиксировавшие представления древних людей о повадках животных, образе их жизни, о сроках сбора растений и местах их произрастания подтверждают, что человек изучал окружающую природу и накапливал эти знания.

Египтяне, к примеру, еще за 4000 лет до н.э. описали применяемые лекарственные растения. В китайских хрониках IV-II вв. до н.э. составлены описания условий произрастания различных сортов культурных растений. На территории нашей страны, в бухте Сага-Заба Прибайкальского национального парка сохранились фрагменты рисунков, которые относят к концу II тыс. до н.э. 

Всесторонний мыслитель Древней Греции Аристотель впервые обобщил накопленные человеком биологические знания и разработал систематику животного мира. Всех животных существ он разделил на две группы: животные с кровью и бескровные (в настоящее время это позвоночные и беспозвоночные). В своей «Истории животных», Аристотель описал более 500 видов животных, рассказал об их поведении. 

С течением времени, экологические знания накапливались и систематизировались. В средние века интерес к изучению природы был ослаблен господством схоластики и богословия. Активное развитие экологические знания получили в XVIII в. Сам термин «экология» впервые употребил Э.Геккель в 1866 г. Как признанная самостоятельная научная дисциплина экология оформилась около 1900 г.

Значительное влияние на развитие экологии оказали работы знаменитого русского ученого В.И. Вернадского, благодаря которому появилось учение о биосфере (области активной жизни, охватывающей нижнюю часть атмосферы, гидросферу и верхнюю часть литосферы). Это стало новой вехой в естествознании, изучении взаимодействия между живой природой и неживой (косной) частью планеты.

Возникшая в «недрах» биологических научных направлений, сейчас экология – это многопрофильная наука, расширившая рамки использования ряда концепций и научных понятий, которые раньше входили в арсенал лишь отдельных научных дисциплин. Экология стимулирует развитие научной деятельности на стыке естественных, технических и общественных направлений. Она способствует развитию новых областей научных знаний. Главное – она ориентирует все науки на «совместные» поиски гармонии человечества и природы. Основываясь на эволюционном понимании живой природы, современная экология учитывает специфику антропогенного воздействия на биосферу, беспрецедентного по масштабам и характеру.

Резюмируя выше сказанное, можно сказать, что экология – это наука, изучающая взаимоотношения организмов между собой и с окружающей их средой, а также исследующая структуру и функционирование биологических систем различного уровня. 

К слову об уровнях организации живого. Это удивительно, как похоже строение атома на строение Солнечной системы. А 3D-видео, демонстрирующие процессы внутри живой клетки, напоминают кадры из фантастических фильмов! Поиском ответов на вопрос, почему в нашем мире все устроено именно так, – заняты, по сути, все естественные науки: от биологии до физики, «расщепляясь» на узкие направления, такие как молекулярная биология или квантовая физика, например.

Экология – не исключение. У этой науки так же есть направления, концентрирующиеся на «своем» уровне организации живой материи.

Существует множество схем, отражающих эту соподчиненность уровней живого. И еще сравнительно недавно считалось, что организм – это наивысший уровень организации живого. Сейчас же вся планета рассматривается как единство взаимосвязанных и взаимовлияющих элементов – экологических систем.

Чаще всего выделяют такие уровни организации живой материи:

• Молекулярно-генетический
• Органоидно-клеточный
• Тканевый
• Органный
• Организменный
• Популяционно-видовой
• Биоценотический
• Экосистемный (биогеоценотический)
• Биосферный

Молекулярно-генетический уровень – наименьший по размеру, но чрезвычайно сложный по организации. Любая живая система состоит из биологических макромолекул: ДНК и РНК, белков, полисахаридов, а также других важных органических соединений. Именно на молекулярном уровне протекают такие сложные, но чрезвычайно важные процессы, как кодирование, передача и реализация наследственной информации.

Структурной единицей органоидно-клеточного уровня организации жизни служит клетка. Которая, в свою очередь, состоит из органоидов — внутриклеточных структур из молекул органических и неорганических веществ. Клетка может выступать как составная часть живого организма, так и в качестве самостоятельной, автономной живой системы. На этом уровне протекают важнейшие процессы жизнедеятельности: обмен веществ и превращение энергии в клетке, ее рост, развитие и деление. 

Тканевый уровень характерен только для многоклеточных организмов. В них совокупность сходных по происхождению, строению и функциям клеток и межклеточных веществ образует ткань, которая не может являться самостоятельным целостным организмом. Объединение нескольких одинаковых тканей образует органный уровень. В составе каждого органа встречается несколько тканей, но среди них одна наиболее значительная. Отдельный орган также не может существовать как целостный организм. Несколько органов, сходных по строению и функциям, объединяясь, составляют систему органов, например, пищеварения, дыхания, кровообращения и т. д.

Следующий уровень – организменный. Организм может быть одноклеточным, многоклеточным, или представлять из себя колонию. На этом уровне протекают процессы жизнедеятельности, обеспечивающие существование каждой особи как самостоятельной живой системы — питание, дыхание, выделение, размножение, рост, развитие и др. Целостность организма поддерживается взаимосвязью образующих его частей, выполняющих различные функции. Взаимодействие со средой приводит к появлению у организмов изменчивости. Размножение организмов, осуществляющееся разными путями, обеспечивает не только самовоспроизведение жизни на этом уровне, но и комбинирует признаки родительских особей, участвовавших в размножении, в соответствии с законами наследственности. 

Структурной единицей популяционно-видового уровня организации жизни служит группа особей одного вида, объединенная общим местом обитания — популяция. В популяциях на основе наследственной изменчивости выживают наиболее приспособленные особи, обладающие полезными при определенных условиях признаками, то есть осуществляются элементарные эволюционные преобразования.

Популяции разных видов растений, животных, грибов и микроорганизмов образуют биоценотический уровень (биоценоз – это совокупность всего живого на определенном месте обитания). Важнейшим свойством сообщества является способность к самоподдержанию своих природных свойств и видового состава при внешних воздействиях (устойчивость). А вместе с условиями неживой среды, например, светом, влагой, воздухом, биоценоз составляет биогеоценоз. В нем между живыми организмами и неживой природой устанавливаются различные взаимосвязи. При этом и живая, и неживая составляющие могут в равной степени влиять и изменять друг друга. В результате этих изменений, постепенно одни биогеоценозы превращаются в другие.

Все биогеоценозы нашей планеты образуют — биосферу, т. е. оболочку Земли, населенную и активно преобразуемую организмами. В ней происходят глобальные биогеохимические циклы (круговороты веществ и потоки энергии), а также изменения, связанные с эволюцией живой природы и вызванные деятельностью человека.

Таким образом, жизнь на нашей планете представляет собой открытые для веществ, энергии и информации саморегулирующиеся и самовоспроизводящиеся системы различного уровня (ген, клетка, организм, вид, популяция, биогеоценоз, биосфера), объединенные происходящими в них процессами жизнедеятельности и развития. Каждая из них является объектом исследования для отдельных направлений «больших» наук, в том числе экологии.

Так, изучением действия различных природных факторов на отдельно взятые организмы занимается аутэкология (экология особи). Объектом исследования демэкологии (популяционной экологии) является популяция: причины происходящих в ней в результате внутренних и внешних воздействий изменений. Изучением сообществ занимается синэкология (экология сообществ). Сложнейшим разделом экологии, который рассматривает всю совокупность экосистем планеты является мегаэкология (глобальная экология).

Но это еще не все. Учитывая, что человек – особый биологический вид, отличающийся развитой социальной структурой, существуют такие отдельные направления экологии, как экология человека и социальная экология. Первая, по сути, человеческий «аналог» экологии особи, а вторая – экологии популяции, с той лишь разницей, что человечество в связи со своей средой имеет доминанту социальной организации.

По средам и компонентам различают экологию суши, пресных водоемов, морскую, высокогорий, Крайнего Севера. В зависимости от методов изучения различают химическую медицинскую, геохимическую, биохимическую, экономическую экологию и др. По подходам к предмету – аналитическую и динамическую экологии. С точки зрения фактора времени различают историческую и эволюционную экологии.

То есть, как вы видите, современная экология – это никак не окружающая среда. Это сложная многопрофильная наука, тесно переплетающаяся с ботаникой, зоологией, географией, геологией, физикой, химией, генетикой, медициной, социологией, анатомией, экономикой и проч. Признавая важную роль экологии в современном мире, следует научиться правильно применять ее законы, понятия, термины. 

Человек для природы – всего лишь один из многочисленных созданных ею живых существ. Возраст Земли ~ 4,567 млрд лет, а человечество возникло ~ 100 000 лет назад. Для сравнения, при современной средней продолжительности жизни человека 80 лет, пропорционально такой же период существования другого организма будет чуть более 15 часов!

Гораздо бОльшую часть периода своего существования планета была без человека. И в целом, если в одночасье человека не станет, она «справится». Даже с учетом оставления «без присмотра» большого числа промышленных предприятий, опасных производств и прочего. Планета придет в равновесие и продолжится жизнь. Но хотелось бы, чтобы в этом будущем были и мы. Поэтому стратегическая задача экологии – через постижение законов природы, дать практические рекомендации для гармонизации взаимоотношений человечества с природой, со всей планетой. 

Источники информации

• Общая экология. Курс лекций: Учебное пособие / В.В. Маврищев. – 3-e изд., стер. – М.: НИЦ ИНФРА-М; Мн.: Нов. знание, 2013
• Общая и ветеринарная экология: учебник / В.Н. Кисленко, Н.А. Калиненко. — М.: ИНФРА-М, 2018.