ВЕСТНИК РОССИЙСКОЙ АКАДЕМИИ НАУК, 2012, том 82, № 5, с. 432-440
ПРОБЛЕМЫ ^^ ЭКОЛОГИИ
Современный человек, "властелин природы", обладатель мощнейших запасов смертоносного оружия, обязан наконец понять, что именно он оказался виновником экологических бедствий на планете. Постоянное стремление к жизненному комфорту привело нас к роковой черте глобального экологического кризиса, в котором к традиционному дефициту ресурсов жизнеобеспечения добавился гигантский избыток всевозможных отходов жизнедеятельности человека. Скопления этой массы образовали глобальный антропогенный тромб. Автор статьи призывает к кардинальному изменению образа жизни землян, он считает, что все люди должны относиться к природе как к главной хранительнице среды их обитания.
НОВОЕ ПЕРСПЕКТИВНОЕ НАУЧНОЕ НАПРАВЛЕНИЕ
А.С. Керженцев
Функциональная экология недавно заявила о себе как о самостоятельной области знания [1]. В Англии с 1997 г. начал выходить ежемесячный журнал "Functional Ecology". Однако некоторые теоретические положения этой новой дисциплины были подготовлены и сформулированы на разных этапах становления и развития экологии как фундаментальной науки.
Экологический подход к описанию биологических объектов применяли в своих трудах отечественные и зарубежные учёные ещё в XVII— XVIII вв.: И.И. Лепёхин, А.Ф. Миддендорф, С.П. Крашенинников, А. Реомюр, А. Трамбле, Ж. Бюффон, К. Линней, Г. Йегер. Тогда же Ж. Ла-марк и Т. Мальтус впервые предупредили человечество о возможном истощении природных ресурсов в результате перенаселения Земли. В России экологические тенденции особенно активно развивались во второй половине XIX в. в трудах Н.Ф. Рулье, Н.А. Северцова, В.В. Докучаева. Известный современный американский эколог Ю. Одум (1975) справедливо назвал В.В. Докучаева основателем экологии — один закон природной зональности стоит того.
КЕРЖЕНЦЕВ Анатолий Семёнович — доктор биологических наук, заведующий лабораторией функциональной экологии Института фундаментальных проблем биологии РАН, заведующий кафедрой ЮНЕСКО "Функциональная экология" Пущинского государственного университета.
Э. Геккель впервые выделил экологию как самостоятельный раздел биологии. В своей главной книге "Всеобщая морфология организмов" он писал: «Под экологией мы понимаем сумму знаний, относящихся к экономике природы (выделено мной. — А.К.): изучение всей совокупности взаимоотношений животного с окружающей его средой, как органической, так и неорганической, и прежде всего — его дружественных и враждебных отношений с теми животными и растениями, с которыми он прямо или косвенно вступает в контакт. Одним словом, экология — это изучение всех сложных взаимоотношений, которые Дарвин назвал "условиями, порождающими борьбу за существование"» [2, с. 8]. Если в этом тексте вместо двоеточия поставить точку, получится современное определение экологии. Однако, в соответствии с полным определением Э. Геккеля, экология стала разделом зоологии, изучающим экологию животных. Потом возникли другие разделы: в ботанике — экология растений, в микробиологии — экология микроорганизмов, в физиологии и медицине — экология человека. Именно экология человека стала стимулом дробления экологии на множество частных дисциплин, не всегда имеющих отношение к предмету экологии. Н.Ф. Реймерс насчитал 60 различных экологий, разобраться в назначении которых стало трудно даже для специалиста [3, с. 17].
К. Мебиус в 1877 г. ввёл понятие "биоценоз" — закономерное сочетание организмов в определённых условиях среды. Ч. Дарвин осветил основные принципы эволюции органического мира. В начале ХХ в. появились обобщающие экологические работы Ч. Адамса, В. Шелфорда, Р. Гессе, Ч. Элтона, К. Раункера, в которых подчёркивалась важная роль совокупности разных групп организмов. А. Тенсли в 1935 г. впервые дал опреде-
ление экосистемы как функциональной системы, включающей в себя сообщество живых организмов и среду их обитания. Но в его определении отсутствовали пространственные границы экосистемы, ею могла быть капля воды, лужа, океан, континент, тундра, тайга, степь.
В 1940 г. В.Н. Сукачёв предложил понятие "биогеоценоз", его вскоре стали называть экосистемой в границах фитоценоза. Поэтому легко произносимый на всех языках термин "экосистема" постепенно вытеснил из научного обихода "биогеоценоз", сохранив при этом его содержание. Последующие определения уточняли структуру и подчёркивали функциональную сущность экосистемы. Однако сам механизм её функционирования ещё долгое время оставался слабо освещённым.
Экологи тщательно изучали трофические цепи и сети, экологические ниши отдельных видов, биогеохимические циклы разных элементов, реакции организмов на воздействие конкретных факторов среды. Этим вопросам посвятили свои работы российские учёные Э.С. Бауэр, В.Н. Беклемишев, Г.Г. Гаузе, Д.Н. Кашкаров, В.В. Странчин-ский, А.Н. Формозов. Большой шаг вперёд сделала экология после разработки В. И. Вернадским учения о биосфере (1960).
Во второй половине ХХ в. экологическую проблематику активно развивали зарубежные учёные Э. Клементс, Дж.М. Андерсен, Э. Пианка, М. Би-гон, А. Швейцер, Дж. Харнер, Ю. Одум, Р. Уитек-кер, Н. Берлауг, Т. Миллер, Б. Небел. Из отечественных учёных весомый вклад в формирование современной экологии внесли В.Н. Сукачёв, Л.Г. Раменский, И.И. Шмальгаузен, Н.В. Тимофеев-Ресовский, В.А. Ковда, А.Л. Яншин, Н.Н. Моисеев, С.С. Шварц, Т.А. Работнов, Н.П. Наумов, Н.Ф. Реймерс, Н.Н. Воронцов,
Б.М. Миркин, В.Г. Горшков.
* * *
Во многих областях научной и практической деятельности постепенно появлялась потребность в информации, отражающей поведение экосистем как целостных природных объектов при совокупном воздействии множества естественных и антропогенных факторов. Именно это стало главным стимулом для зарождения и развития современной экологии как интегральной науки, изучающей экосистемы — новые природные объекты, обладающие относительной автономией, самостоятельными признаками и свойствами. Экология сконцентрировала в себе знания многих естественно-научных дисциплин: биологии, географии, климатологии, почвоведения, ботаники, зоологии, микробиологии, геоло-
гии, химии, физики, математики. Кроме того, экологи успешно используют опыт и научный арсенал, накопленный техническими и социально-экономическими науками [4, 5]. Это помогает, с одной стороны, объяснить поведение экосистемы, которая при любых изменениях факторов среды выбирает самую выгодную для себя линию поведения, а с другой стороны, значительно сокращает время и силы исследователей при разработке теории управления механизмом её функционирования.
Теория управления нужна для того, чтобы организовать рациональное природопользование в соответствии с законами природы. Например, ландшафтная экология изучает структуру экосистем, законы их изменчивости в пространстве методами картографирования. Объектом функциональной экологии служит механизм деятельности экосистем, законы их изменчивости во времени исследуются методами стационарных и дистанционных наблюдений, а также математического моделирования. Прикладная экология использует знания, полученные ландшафтной и функциональной экологией для решения практических задач в области рационального природопользования, охраны окружающей среды и экологической безопасности.
В центре внимания каждой из этих дисциплин — биологические, геохимические и геофизические аспекты экосистем локального, регионального и глобального масштаба. Важно, что главным объектом исследований экологии является экосистема — живая система надорганизменного уровня. Организмы и их популяции в экосистеме учитываются в рамках функциональных групп (продуценты, консументы, редуценты) и сообществ (фитоценоз, зооценоз, микробоценоз, педоценоз).
В химии при изучении конкретного вещества используются свойства составляющих его молекул как сочетаний определённых атомов, а внутренняя структура атомов как сочетаний элементарных частиц относится к области физики (квантовой, ядерной, элементарных частиц). Так и в экологии при изучении экосистемы используются свойства составляющих её биоценозов (фитоценоз, зооценоз, педоценоз) как сочетаний определённых организмов, а видовой состав, морфология и физиология организмов относятся к области биологии (ботаники, зоологии, микробиологии). Такой подход значительно упрощает понимание места экологии в научном ансамбле естествознания: она выросла из раздела биологии в самостоятельную область.
Функциональная экология сыграла роль ядра кристаллизации давно накопленных, но разобщённых знаний о взаимодействиях между разны-
ми биологическими сообществами и средой их совместного обитания, о реакциях этой сложной совокупности различных групп организмов на воздействия естественных и антропогенных факторов. Детальный учёт видового состава биоты в экосистеме ведёт к утрате объективности исследования экосистемы как самостоятельного объекта. Зоолог отдаёт предпочтение животным, ботаник — растениям, микробиолог — микробиоте. Остальную биоту каждый специалист относит к внешним факторам. А вот в функциональной экологии отдаётся предпочтение значениям эко-массы, соотношениям её компонентов и времени их полного обновления в процессе метаболизма экосистемы.
Устойчивость экосистемы обеспечивается циклическим режимом метаболизма. Поэтому главным предметом функциональной экологии является механизм функционирования экосистемы и поддержания её гомеостаза. Для его изучения выбраны три максимально интегрированных динамических показателя экосистемы: общая постоянно обновляемая масса её вещества (экомасса), характерная структура экомассы, характерное время обновления экомассы и её компонентов. Таким образом, функциональная экология оперирует динамикой масс функциональных групп биоты и их ценозов. Видовой состав учитывается в случае необходимости изучения конкретных свойств отдельных трофических цепей, сетей и экологических ниш, которые относятся к компетенции экологии растений, животных, микроорганизмов. Функциональную экологию можно назвать физиологией экосистем, поскольку она изучает механизм их жизнедеятельности.
* * *
Формирование экосис
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.