Логотип БСИ ДВО РАН
Курс лекций по биогеоценологии
Лекция 1. Введение в биогеоценологию
Лекция 2. История развития естественных наук и становления биогеоценологии.
Лекция 3. Фитоценоз как главная составляющая биогеоценоза: определение, призн...
Лекция 4. Структура биогеоценоза
Лекция 5. Эколого-географический анализ видов
Лекция 8. Пространственная структура растительного сообщества
Лекция 6. Жизненные формы как отражение условий среды и отношений в фитоценозе
Лекция 7. Эколого-морфологическая классификация жизненных форм растений Дальн...
Лекция 8. Пространственная структура растительного сообщества
Лекция 9 и 10. Взаимосвязи в ценозе, типы отношений между организмами. Сопряж...
Лекция 11. Динамика биоценозов: сукцессии и флуктуации
Лекция 12. Вторичные сукцессии и климаксовые сообщества. Подвижное равновесие
Лекция 13. Энергетика и бологическая продуктивность
Лекция 2. История развития естественных наук и становления биогеоценологии.

Лекция 2. ИСТОРИЯ РАЗВИТИЯ ЕСТЕСТВЕННЫХ НАУК И СТАНОВЛЕНИЯ БИОГЕОЦЕНОЛОГИИ

Москалюк Т.А.

Список литературы

Воронов А.Г. Геоботаника. Учеб. Пособие для ун-тов и пед. ин-тов. Изд. 2-е. М.: Высш. шк., 1973. 384 с.

Степановских А.С. Общая экология: Учебник для вузов. М.: ЮНИТИ, 2001. 510 с.

Зонн С.В. Владимир Николаевич Сукачев: 1880-1967. М.: Наука, 1987. 252 с.

Сукачев В.Н. Основы лесной типологии и биогеоценологии. Избр. тр. Л.: Наука, 1972. Т. 3. 543 с.

Программа и методика биогеоценологических исследований / Изучение лесных биогеоценозов / М.: Наука, 1974. С. 281-317.

Шилов И.А. Экология. М.: Высшая школа, 2003. 512 с.

Плавильщиков Н.Н. Гомункулус. М.: Детгиз, 1958. 431 с.

Вопросы

1. Период фактологии, «наивной экологии» – до середины XIX в. (1-4 этапы).

2. Период комплексной интеграции знаний, «факториальной экологии» (5 этап – с середины XIX в. до 40-х гг. XX в.)

а) зарождение биоценологии; доминирование аутэкологических исследований;

б) выдающиеся российские ученые-биоценологи.

3. Период биогеоценологических исследований – доминирование синэкологических исследований – с 1936 г. до наших дней (6 этап).

4. В.Н. Сукачев – создатель учения о биогеоценологии.

5. Современном направления и задачи биогеоценологии (7 этап).

Биогеоценология, как самостоятельная наука возникла в начале 20 столетия. Но зачатки следует искать гораздо раньше. Для этого надо обратиться к истории развития естественной науки, истории экологических идей, ибо ничто так не учит, как учит история. Эти науки – науки о природе – развивались непрерывно, но неравномерно на протяжении всей своей истории.

1. Период фактологии, «наивной экологии» – до середины XIX в. (1-4 этапы)

Первый этап – примитивные знания, накопление фактического материала. О том, что разные виды животных связаны с определенными условиями, что их численность зависит от урожая семян и плодов, наверняка знали древние охотники уже 100-150 тыс. лет назад. О зависимости растений от внешних условий хорошо знали и первые земледельцы за много веков до новой эры (10-15 тыс. лет назад).

Севооборот сельскохозяйственных культур применяли в Египте, Китае и Индии 5 тысячелетий назад. В древнеиндийских сказаниях «Махабхарата» (VI-II вв. до н.э.; сведения о повадках и образе жизни 50 животных), в рукописных книгах Китая и Вавилона (сроки посева и сбора диких и культурных растений, способы обработки земли, виды птиц и зверей).

Второй этап – продолжение накопления фактического материала античными учеными, средневековый застой. Древняя Греция: Гераклит (530-470 лет до н.э.), Гиппократ (460-370 лет), Аристотель (384-322 лет до н.э.).

Аристотель создал Ликей (школу) и при нем сад. В «Истории животных» он описал более 500 видов животных, классифицируя их по образу жизни, а его ученик, друг и преемник Теофраст (Парацельз, он же Тиртам, 287-372) описал 500 видов растений.

Теофраст сделал ботанику самостоятельной наукой, отделив ее от зоологии. Потому его и называют отцом ботаники. Самыми главными работами разностороннего ученого и философа стали "Исследования о ботанике" в 9 книгах (1 – о частях и морфологии растений, 2 – уход за садовыми деревьями, 3 – описание лесных деревьев, 4 – описание заморских растений и их болезней, 5 – о лесе и его пользе, 6 – о кустарниках и цветах, 7 – об огородных растениях и уходе за ними, 8 – о злаках, бобовых и о полеводстве, 9 – о лекарственных травах).

Большое внимание в своих трудах он уделял влиянию внешней среды на живые организмы, и именно он впервые разделил покрытосеменные растения на жизненные формы: деревья, кустарники, полукустарники и травы, с учетом зависимости от почвы и климата.

Но Теофраст был не только отцом ботаники (его труды: "О камнях", "Об огне", "О вкусах", "Об усталости", "О приметах погоды", "Характеры", "Учебник риторики" и др.). Умер он в возрасте 83 лет, имея ясный ум и память. Его последние слова: "Мы умираем тогда, когда начинаем жить!".

Древнегреческие философы во многом отождествляли растения и животных, считали, что растения могут радоваться и печалиться, органы животных отождествляли с органами растений: корни – рот и голова, стебли – ноги и живот, и т.д. Мечтали вырастить в колбе живое существо (гомункулуса – маленького человечка).

Древний Рим: Плиний старший (23-79 лет н.э.) в своей многотомной "Философии природы" многие явления природы рассматривал с подлинно экологических позиций. Древние ученые задумывались о многом, о чем задумываемся и мы с вами.

В средние века в Европе произошел откат человеческой мысли далеко назад, Церковь в течение нескольких веков явилась тормозом развития всех естественных наук. Связь строения организмов со средой всецело приписывалась воле бога. Научные сведения содержатся в единичных работах и имеют прикладной характер; заключаются в описании целебных трав, культивируемых растений и животных. Известные ученые этого периода: Разес (850—923), Авиценна (980-1037). Но уже в позднее средневековье стали появились новые веяния в науке – зачатки экологии. Альберт Великий (Альберт фон Больштедт, ~1193-1280 гг.) в трудах о растениях придает большое значение условиям произрастания, в частности световому фактору – "солнечному теплу", рассматривает причины "зимнего сна". Появилась информация о дальних странах (Марко Поло (XIII век), Афанасий Никитин (XV век) и его известное "Хождение за три моря").

Карл Линней - великий шведский ученый, создатель системы живых организмов, принципами которой мы пользуемся и сегодня

Третий этап – описание и систематизация колоссального фактического материала после средневекового застоя – начался с великими географическими открытиями XIV и XVI веков и колонизацией новых стран – с эпохой Возрождения. Новая географическая и биологическая информация, полученная в экспедициях, заставила переосмыслить многие религиозные догматы. Она не умещалась в той системе мира, которую проповедовала христианская религия. Путешественники из дальних стран привозили неведомых животных и семена неведомых растений. Чтобы разобраться во всем многообразии форм живых существ, необходимо было создать таксономическую систему и, таким образом, осмыслить это разнообразие. И такое осмысление произошло. В первой половине XVIII века Карл Линней создал таксономическую систему животных и растений, которой ботаники пользуются и поныне.

Заслуги этого ученого перед миром столь велики, что на их перечисление не хватит и целой лекции. Его считают реформатором ботаники. Помимо бинарной номенклатуры он разработал терминологию, введя в систематику более 1000 терминов для разных органов растений и их частей. Линней много путешествовал по разным странам, сам открыл и описал более 1500 видов. Ботанический "хаос" был приведен в систему! И именно с этого времени ведется отсчет при установлении первенства в названиях отдельных видов. В основу данной работы Линней положил свои данные и все доступные ему гербарные образцы и публикации других авторов. Кроме флоры, он прекрасно знал фауну ("Фауна Швеции" 1746 г.) почвы, минералы, человеческие расы, болезни (Линней был первоклассным врачом), открыл целебные и ядовитые свойства многих растений.

Современники знали его и как остроумного, веселого человека. Так в честь 3 братьев Коммелинов, двое из которых были известными ботаниками, а третий – ничем не примечательный человек, он назвал род Коммелина, у цветков которой 3 тычинки: две длинные и одна короткая. В.Л. Комаров сказал о К.Линнее: "Пока не стерта с лица Земли цивилизация, имя Линнея будет жить". Слова пророческие. Имя Линнея носят более 20 обществ, два города и гора в США, острова близ Гренландии, улицы и площади в европейских городах и др. географические объекты. В честь К. Линнея назван род – Линнея с единственным видом – «Л. северная».

Известный английский химик Р. Бойль (1627-1691) поставил первый экологический эксперимент по влиянию низкого атмосферного давления на развитие животных, а Ф. Реди экспериментально доказал, что самозарождених сложных животных невозможно. Антони ван Левенгук, изобретший микроскоп, был первым в изучении трофических цепей и регуляции численности организмов.

Большой вклад в развитие экологических представлений в это время внесли и российские ученые такие, как М.В. Ломоносов (1711-1765), его сподвижник С.П. Крашенинников (1711-1755), П.С. Паллас (1741-1811), И.И. Лепехин (1740-1802). И это не случайно, так как Россия в XVII веке сильно расширила свои границы, выйдя своими восточными рубежами на побережье Тихого океана.

Петр Симон Паллас в работе «Зоогеография» описал образ жизни 151 млекопитающих и 426 видов птиц и его считают одним из основателей «экологии животных».

Великий русский естествоиспытатель Михайло Ломоносов. В своих теоретических построениях на 100-200 лет опередил современнико

В 20 лет он защитил выдающуюся по тем временам докторскую диссертацию по гельминтам. Его пригласили в Петербург, и он сразу же – в 26 лет, стал академиком. Немец по происхождению, он более 40 лет посвятил российской науке, проводя по нескольку лет в полевых экспедициях (города Чита, Иркутск, Красноярск, Тамбов, озера Эльтон и Баскунчак, Крым). Основной специальностью Палласа была зоология. Он издал несколько монографий по млекопитающим, птицам, насекомым. При этом он обладал обширными знаниями во многих науках (сельское хоз-во, медицина, минералогия (на Енисее открыл "Палласов метеорит"), палеонтология (исследовал ископаемые остатки буйвола, мамонта, носорога), археология, этнография, филология и др.), особенно в ботанике. Он задумал издать многотомную сводку русской флоры с полным описанием и рисунками всех растений, но подготовить успел только 2 тома. Опубликовал около 170 работ. В честь Палласа назван вулкан на Курильских островах, риф у Новой Гвинеи, множество видов животных. На Дальнем Востоке его имя носят желтушник, мытник, лютик и аяния.

Сходный путь в науке прошел и Степан Петрович Крашенинников. После 9-летней экспедиции на Камчатку он опубликовал "Описание земли Камчатки", вошедшее в золотой фонд естественноисторической литературы.

М.В. Ломоносов рассматривал влияние среды на организм. Он в работе «О слоях земных» (1763) писал, что «…напрасно многие думают, что все, что мы видим, сначала создано творцом…».

Русский малоизвестный ученый А.А. Каверзнев (годы жизни неизвестны) издал в 1775 г. книгу «О перерождении животных», в которой рассматривал вопрос об изменениях животных с экологических позиций и сделал вывод об их едином происхождении. Другой русский исследователь – первый агроном России, А.Т. Болотов (1738-1833), изучая влияние минеральных солей на молодые яблони, разработал классификацию местообитаний растений.

Таким образом, к концу XVIII, по мере все большего накопления знаний, у естествоиспытателей начал складываться особый подход к изучению явлений природы, учитывающий зависимость изменения организмов от окружающих условий, и появилась предпосылка экологических идей.

Четвертый этап ознаменовал начало в становлении экологии. В начале XIX в. выделяются в самостоятельные отрасли экология растений и экология животных. Ученые этого времени анализировали закономерности организмов и среды, взаимоотношения между организмами, приспособляемость и приспособленность.

Профессор Московского университета Карл Францов Рулье (1814-1858) четко сформулировал мысль о том, что развитие органического мира обусловлено воздействием изменяющейся внешней среды. Считается, что К.Ф. Рулье в своих трудах (160 работ) заложил основы экологии животных, поставил проблемы адаптации, миграции, изменчивости, ввел понятие "стация". Он ближе всех подошел к эволюционной теории Дарвина, но прожил всего 44 года.

Огромную роль в развитии экологических идей сыграл – основоположник биогеографии и экологии растений немецкий ученый, заложивший основы биогеографии – А. Гумбольдт (1769-1859). Он изучал влияние климата (температурного фактора) на распространение растений. В книге «Идеи географии растений» (1807) ввел ряд научных понятий, которые используются экологами и сегодня (экобиоморфа растений, ассоциация видов, формация растительности и др.).

Появились работы, в которых авторы понимают среду обитания, как совокупность действующих экологических факторов. Это важно для развития комплексных наук.

Важнейшей вехой в развитии экологических представлений о природе явился выход знаменитой книги Ч. Дарвина (1809-1882) о происхождении видов путем естественного отбора, жесткой конкуренции.

(До этого – пять лет путешествия на корабль "Бигль". Изучил геологию Южной Америки и др. стран, изучил фауну островов, собрал большие коллекции фауны и флоры. Проблема – почему особи одного и того же вида на разных островах отличаются? Вплоть до вида – на каждом острове свой вид пересмешников, ящериц, черепах… Исследовал жуков, голубей, собак, лошадей, бурьян и огурцы, изучая росянку, установил, что насекомоядные растения питаются белковыми веществами для получения азота, на орхидеях изучил роль насекомых в опылении, и др. Все приспосабливаются. После смерти часть денег завещал на издание списка растений всего земного шара. Рукопись списка весила 1 т!).

Это великое открытие в биологии явилось мощным толчком для развития естествознания. У Дарвина было много последователей. Один из них – немецкий зоолог Эрнст Геккель (1834-1919). После выхода в свет учения Ч. Дарвина – в 1866 г. он предложил термин для новой науки – «экология», который впоследствии получил всеобщее признание.

Я докажу! – девиз Э. Геккеля. В 8 лет прочитал Робинзона Крузо, долго грезил дикарями, приключениями; пробивной, мечтавший и добившийся мировой славы много лет успешно изучал радиолярии, прекрасно рисовал, но мог делать выводы, не подкрепленные фактами и потому ошибочные; "Генеральная морфология", придумал много разных терминов для классификации отделов наук; много лет искал одноклеточный организм, давший начало всему живому; искал общий закон, который бы объяснил все явления.

В 1895 г. датский ученый Е. Варминг (1841-1924) ввел термин «экология» в ботанику для обозначения самостоятельной научной дисциплины экологии растений.

Таким образом, общим для периода наивной экологии, продолжавшегося с начала развития цивилизации до 1986 г., является накопление и описание колоссального фактического материала. При этом – отсутствие системного подхода в его анализе.

2. Период комплексной интеграции знаний, «факториальной экологии» (5 этап – с середины XIX в. до 40-х гг. XX в.)

Пятый этап – господствует аутэкологическоое направление, т.е. период факториальной аутэкологии – изучение естественной совокупности видов и популяций, непрерывно перестраивающихся применительно к изменению условий среды. Одновременно начали проводиться исследования по надорганизменным биосистемам. Этому способствовало формирование концепции биоценозов, как многовидовых сообществ.

а) зарождение биоценологии, доминирование аутэкологических исследований

В 1877 г. немецкий гидробиолог К. Мебиус (1825-1908) на основе изучения устричных банок в Северном море разработал учение о биоценозе, как сообществе организмов, которые через среду обитания теснейшим образом связаны друг с другом. Именно его труд "Устрицы и устричное хозяйство" положил начало биоценологическим – экосистемным, или синэкологическим исследованиям. Параллельно с зоологическим направлением в отдельную область обособилось Учение о растительных сообществах (фитосоциология, фитоценология, и далее – геоботаника) и, в какой-то мере, стало опережающим.

В 1910 году на III Ботаническом конгрессе в Брюсселе экология растений разделилась на экологию особей и экологию сообществ. По предложению швейцарского ботаника К. Шретера экология особей была названа аутэкологией (от греч. «autos» – сам и «экология»), а экология сообществ – синэкологией (от греческой приставки «syn», обозначающей «вместе»). Такое деление вскоре было принято и в зооэкологии.

В начале XX века – всплеск научной мысли! Развитие комплексных наук. В 1913–1920 гг. повсеместно стали создаваться разные научные общества и школы: ботаников, фитоценологов, гидробиологов, зоологов, и т.д., выпускаться журналы, в ряде университетов начали преподавать экологию. В это же время вышло много монографий и учебных пособий по географии растений, экологии животных и растений.

Первые сводки: руководство к изучению экологии животных Ч. Адамса (1913), книга В. Шелфорда о сообществах наземных животных (1913). 1916 г. – Ф. Клементс показал адаптивность биоценозов и адаптивный смысл этого, 1925 г. – А. Тинеманн ввел понятие "продукция", 1927 г. – Ч. Элтон выделил своеобразие биоценотических процессов, ввел понятие экологическая ниша, сформулировал правило экологических пирамид. К 30-ым годам XX столетия были созданы разные классификации растительности на основе морфологических, эколого-морфологических и динамических характеристик фитоценозов (К. Раункиер – Дания, Г. Ди Рюе – Швеция, И. Браун-Бланке – Швейцария); изучались структура, продуктивность сообществ, получены представления об экологических индикаторах (В.В. Алехин, Б.А. Келлер, А.П. Шенников). В 30-40-е годы составлены новые сводки по экологии животных (К. Фредерикс – 1930 г., Ф. Болденгеймер – 1938). Получило развитие количественное рассмотрение изучаемых явлений и процессов, связанных с именами А. Лотки (1925), В. Вольтерры (1926).

б) выдающиеся ученые-биоценологи России (5 этап)

Выдающуюся роль в развитии биогеоценологических идей сыграли Владимир Васильевич Докучаев (1846-1903) – основоположник научного почвоведения, Георгий Федорович Морозов (1867-1920) – классик лесоводства, и Владимир Иванович Вернадский (1863-1945) – создатель учения о биосфере.

I. Исключительно велики заслуги В.В. Докучаева. К концу XIX в. Он создал учение о природных зонах и учение о почве, как особом биокосном теле (системе). Показал, что почва – это неотъемлемый компонент практически всех экосистем суши нашей планеты. В своем труде "Учение о зонах природы" он писал, «…что ранее изучались отдельные тела, явления и стихии – вода, земля, но не их соотношения, не та генетическая вековечная и всегда закономерная связь, какая существует между силами, телами и явлениями, между мертвой и живой природой, между растительными, животными и минеральными царствами с одной стороны, человеком, его бытом и даже духовным миром…».

II. Идея В.В. Докучаева о необходимости изучения не отдельных компонентов биоценозов, а связей, существующих между телами, явлениями и средой (водой, землей), между мертвой и живой природой, между растениями, животными и минеральным "царством", т.е. закономерностей функционирования природных комплексов, получила развитие в "Учении о лесе" Г.Ф. Морозова. Г.Ф. Морозов дал первое научное определение леса, как географического фактора – глобального аккумулятора солнечной энергии, влияющего на климат, почвы, на уровень кислородного и углеродного баланса планеты и регионов.

III. В 1926 г. была опубликована книга В.И. Вернадского "Биосфера", в которой впервые показана планетарная роль биосферы как совокупности всех видов живых организмов. Особо важным оказался его постулат о том, что «…на земной поверхности нет химической силы более постоянно действующей, а потому и более могущественной по своим конечным последствиям, чем живые организмы, взятые в целом…». В.И. Вернадский намного опередил свое время

Открытие биосферы В.И. Вернадским в начале ХХ столетия принадлежит к величайшим научным открытиям человечества, соизмеримым с теорией видообразования, законом сохранения энергии, общей теорией относительности, открытием наследственного кода у живых организмов и теорией расширяющейся Вселенной. Он доказал, что жизнь на земле, что биосфера – это хорошо отрегулированная за много сотен миллионов лет эволюции общепланетарная вещественно-энергетическая (биогеохимическая) система, обеспечивающая биологический круговорот химических элементов и эволюцию всех живых организмов, включая и человека. Не только составом атмосферы и гидросферы обязаны мы работе биосферы, но и сама земная кора – это продукт биосферы.

Может показаться странным утверждение о том, что В.И. Вернадский открыл биосферу. Что ее открывать? Это не микроб какой-то. Биосфера огромна, и с ней постоянно имеет дело каждый из нас. Мы живем, мы постоянно обитаем в ней. Да, мы обитаем в ней, но очень мало задумываемся о том, что этот наш хрупкий дом уникален во Вселенной, что механизмы, его поддерживающие, очень тонкие, и могут легко сломаться не только от падения большого метеорита на Землю, но и от нашего неразумного поведения.

«Спички детям не игрушка», – говорят родители и прячут подальше спички от детей, чтобы они не сделали пожар и не сожгли дом, а вместе с домом и самих себя. Современное человечество в биосфере очень напоминает этих глупеньких шаловливых детей, которым в руки попали «спички» – мощные механизмы, прогрессивные технологии. Спрятать бы подальше от шалунов эти «спички», – да некому этого сделать. Нет родителей дома, дети предоставлены самим себе.

Создав учение о биосфере, В.И. Вернадский способствовал зарождению различных направлений в исследовании взаимодействий и взаимовлияний живых организмов с косными природными телами. Среди них наиболее ярко выделяются четыре направления в исследовании биосферных явлений и процессов.

1. Учение о ландшафтах, развитое Л.С. Бергом.

2. Учение о физико-географической оболочке, разработанное А.А. Григорьевым.

3. Учение о биогеохимии ландшафтов, предложенное Б.Б. Полыновым и развитое В. А. Ковдой.

4. Учение о биогеоценозе (биогеоценология), созданное В.Н. Сукачевым.

Леонтий Григорьевич Раменский - великий русский геоботаник, сформулировавший закон эеологической индивидуальности видов и создавший теорию экологического континуум

В развитие науки о биоценозах большой вклад внесли многие российские ученые. Д.Н. Кашкаров (1878-1941), автор первого в России учебника по основам экологии животных (1938), книг «Среда и общество», «Жизнь пустыни». По его инициативе регулярно издавался сборник «Вопросы экологии и биоценологии». Е.Н. Синская (1948) провела исследования по выявлению экологического и географического полиморфизма видов растений. И.Г. Серебряковым была создана новая, более глубокая классификация жизненных форм. М.С. Гиляров (1949) выдвинул предположение, что почва послужила переходной средой в завоевании членистоногими суши. Исследования С.С. Шварца эволюционной экологии позвоночных животных привели к возникновению палеоэкологии, задачей которой является восстановление картины образа жизни вымерших форм. Л.Г. Раменский разработал закон индивидуальности видов и теорию экологического континуума. Учение о растительных сообществах, благодаря русским ученым С.И. Коржинскому (1861-1900) и И.К. Пачоскому (1864-1942), выделилось в фитосоциологию, или фитоценологию, позднее в геоботанику.

Всех их объединяло развитие прозорливо провозглашенного В. В. Докучаевым положения о существовании постоянной связи «между почвами, с одной стороны, и обитающими на них растительными и животными (как высшими, так и особенно низшими) организмами, с другой…»

3. Период биогеоценологических исследований – доминирование синэкологических исследований – с 1936 г. до наших дней (6 этап)

Шестой этап – 40-70 гг. XX века, отражает новый – системный, подход к исследованиям природных систем – в основу его положено изучение процессов материально-энергетического обмена. Идет развитие количественных методов и математического моделирования.

Г. Гаузе в начале 40-х годов прошлого столетия указал на важность трофических связей, как основного пути для потоков энергии через природные системы. Вслед за Гаузе, в 1935 г. английский ботаник А. Тенсли ввел понятие экосистемы. Основное достижение А. Тенсли заключается в успешной попытке интегрировать биоценоз с биотопом на уровне новой функциональной единицы – экосистемы!

Английский геоботаник Тенсли - один из создателей науки об экосистема х

Почти одновременно с А. Тенсли, В.Н. Сукачев в 1942 г., следуя Г.Ф. Морозову, разработал систему понятий о лесном биогеоценозе, как о природной системе, однородной по всем параметрам. Биогеоценоз В.Н. Сукачева – практически полный аналог экосистемы А. Тенсли. Главное в его понятии – общая идея о единстве живой и неживой природы, общности круговорота веществ и превращениях энергии, которые можно выразить через объективные количественные характеристики. В том же 1942 г. американским ученым Р. Линдеманном были изложены основные методы расчета энергетического баланса экологических систем.

С этого времени экосистемные исследования являются одними из основных направлений в экологии, а количественные определения функций экосистем и их компонентов (запасы и фракционная структура растительной массы, пулы углерода и др. химических элементов, параметры трофических цепей, и др.) являются одним из основных методов, дающими возможность прогнозировать и моделировать биологические процессы.

4. В.Н. Сукачев – создатель учения о биогеоценологии

Среди целой плеяды блестящих ученых-натуралистов XIX и ХХ вв. (В.И. Вернадский, К.К. Гедройц, Б.Б. Полынов, И.П. Бородин, Н.И. Вавилов, Л.С. Берг, И.В. Тюрин, Г.Ф. Морозов, А.А. Григорьев и др.) Владимир Николаевич Сукачев занимает особое место. Е.М. Лавренко и В.Д. Александрова (1975 г.) писали, что «по размаху и, так сказать, накалу научной деятельности» В.Н. Сукачева можно сравнить только с В.В. Докучаевым и Н.И. Вавиловым.

Владимир Николаевич Сукачев один из создателей учения о биогеоценозах (экосистемах)

Каковы области интересов В.Н. Сукачева?

Большинство биографов и исследователей научной деятельности Сукачева склонны признавать его только выдающимся ботаником, создавшим отечественную школу фитоценологов или геоботаников. Вместе с тем у лесоводов Владимир Николаевич — признанный глава школы дендрологов и создатель лесной типологии и лесной биогеоценологии, всемирно известной и применяемой во многих странах мира.

Геологи-четвертичники считают его своим многолетним научным руководителем, президентом Четвертичной комиссии АН СССР. В.Н. Сукачев – авторитет в вопросах и определения возраста четвертичных отложений и реконструкции ландшафтов плейстоцена. Им созданы соответствующая школа палинологии.

Он создал научное болотоведение и впервые разработал методику определения возраста торфяных и сапропелевых отложений.

Генетики и селекционеры связывают с именем Владимира Николаевича развитие исследований по селекции в лесоводстве. Он впервые обратил внимание на преодоление времени в лесоводстве путем селекции древесных пород (Сукачев, 1933, 1934).

Разработкой основ биогеоценологии, этой новой науки географического цикла, В.Н. Сукачев, прежде всего, подтвердил свое географическое кредо. Он впервые применил экспериментальный метод для решения географических проблем, показал, что всю многогранную значимость взаимосвязей растительности со средой и разносторонние взаимодействия растений в фитоценозах следует изучать экспериментально и в географическом плане.

Можно утверждать, что создание биогеоценологии в значительной, если не решающей мере явилось результатом обобщения широких экспериментальных работ, осуществлявшихся В.Н. Сукачевым при стационарных и экспедиционных исследованиях. Все они в наибольшей степени были направлены на выявление механизмов взаимодействия растений друг с другом, с отдельными компонентами биогеоценоза как особой элементарной природной системы и проводились в течение долгого времени. Биогеоценотические аспекты В.Н. Сукачевым сформулированы в результате глубокого переосмысливания и переоценки исследований по большинству разделов естествознания.

Обобщение исследований по количественному выражению взаимодействий всех компонентов в биогеоценозах привело Сукачева к утверждению, что обмен веществом и энергией следует рассматривать как известный результирующий показатель жизнедеятельности каждого в отдельности и находящихся в сопряжении биогеоценозов.

Этот обмен в наибольшей степени в своих свойствах и составе отражают почвы. Почва в своих признаках и свойствах отражает развитие и эволюцию биоценозов. В почвах, как в зеркале, фокусируются и текущие моментальные (динамические), и вековые (эволюционные) изменения биогеоценозов (Сукачев, 1964). Введенное им биогеоценологическое понимание почвы оказало огромное влияние на выявление роли растительности, особенно лесной, в почвообразовании и эволюции почв.

Как удавалось заниматься всеми науками директору ведущего Института Леса АН, председателю Отделения биол. наук АН СССР?

Свою творческую деятельность Владимир Николаевич гармонично развивал во всех перечисленных направлениях.

С.В. Зонн, ученик и последователь В.Н. Сукачева в своей книге об учителе пробует объяснить, как состоялся В.Н. Сукачев. У него была своя, вероятно выработанная жизненным опытом, система работы, свое расписание занятий той или иной отраслью разрабатывавшихся им наук.

Вопросами четвертичной геологии, требовавшими выезда на обнажения и другие объекты вокруг Москвы и на подступах к ней, Владимир Николаевич занимался в Московский период. Большей частью тогда, когда уставал от текущей научной и особенно научно-организационной деятельности в Институте леса, Отделении биологических наук АН СССР и др. В таких случаях он садился в машину и уезжал на один-три дня в Ростов-Ярославский, на одинцовские и рублевские карьеры, а иногда и дальше.

Селекцией Владимир Николаевич занимался на опытной плантации в Серебряноборском лесничестве (Рублево), заезжая после посещения Института леса. Здесь В.Н. Сукачев выращивал ивы, собранные им самим, а также сотрудниками института по его просьбам в различных регионах страны.

В институте В.Н. Сукачев, как правило, сам работал с микроскопом в своей палинологической лаборатории. Рабочий день В.Н. Сукачева был расписан по часам. Он заключался, главным образом, в руководстве деятельностью института через своих заместителей, заведующих отделами и лабораториями и в беседах с сотрудниками, работам которых Владимир Николаевич почему-либо придавал особое значение.

Из личной жизни…

Творческую деятельность Владимир Николаевич концентрировал и дома и на даче, где трудился преимущественно рано утром и по вечерам. Но очень часто зимние вечера посвящались приему приезжавших ученых и друзей и обсуждению с ними научных проблем. Вечерние обсуждения всегда были интересны, и Владимир Николаевич часто любезно приглашал многих сотрудников Института леса к себе. Делалось это Сукачевым с особым подходом, подчеркивавшим дружеское, а отнюдь не официальное или «директорское» отношение.

Вот одно из подлинных его обращений-приглашений: «Когда приедете в Москву, то сейчас же дайте знать по телефону мне на дачу... Мне хочется скорее Вас повидать. Мы договоримся о нашей встрече: либо Вы приедете ко мне на дачу, либо я поеду в Успенское или в Москву. Представляю себе, как много интересного Вы мне сможете рассказать! Есть и у меня что Вам рассказать. Итак, до скорого свидания! Ваш В. Сукачев». Это приглашение было получено почвоведом С.В. Зонном после длительной поездки в КНР.

Сукачев обладал колоссальным трудолюбием и умением писать в любых условиях, не дожидаясь прихода вдохновения или настроя. Вместе с тем его научное творчество имело ряд особых черт. Для характеристики Сукачева, как самобытного ученого-энциклопедиста, обладавшего особым настроем, это очень важно. Целесообразность такого анализа ярко и образно сформулирована в коллективном труде «Человек науки».

В нем сказано: «Главное в биографии — это раскрытие импульсов научной деятельности, динамики и результатов творческого процесса, психологии свойственного тому или другому ученому образа мышления, целенаправленности его деятельности. Одержимость научной идеей у великих людей всегда сочетается с высокими критериями чести и совести, с пониманием гражданского и гуманистического долга».

Формированию высоких гражданских черт характера Владимира Николаевича, вероятно, способствовало общение с Г.Ф. Морозовым, Принципиальность в большом и малом, бескорыстность, отзывчивость, общительность и активно убеждающее, а не командующее воздействие на психологию молодежи, «заражение» своим трудолюбием других — вот черты, приобретенные В.Н. Сукачевым от своих учителей.

Каковы причины, побудившие В.Н. Сукачева избрать научный путь?

Ответить весьма трудно. В его семье не было ученых. Поэтому остается одно предположение, что вся его учеба в школе сопровождалась проявлением интереса к познанию неизвестного. Подобный настрой обычно создают выдающиеся педагоги средней школы. Было ли такое стечение обстоятельств у В.Н. Сукачева – неизвестно. Но в Лесном институте уже с первых курсов на него, несомненно, огромное влияние оказали такие выдающиеся институтские профессора того времени: зоолог Н.А. Холодковский, почвоведы П.С. Коссович, К.К. Гедройц, С.А. Захаров, И.В. Тюрин, климатолог А.И. Воейков и лесоведы И.П. Бородин, и особенно Г.Ф. Морозов. Владимир Николаевич сохранял последние рукописные сочинения Георгия Федоровича.

Слушание докладов В.В. Докучаева в Вольном Экономическом обществе, длительное выполнение обязанностей секретаря вначале ботанико-географической подкомиссии Почвенной комиссии при Вольном Экономическом обществе, а затем Геоботанической комиссии при Докучаевском почвенном Комитете, где бессменным председателем был И.П. Бородин – все это, несомненно, способствовали формированию Сукачева и как ученого.

Роль друзей в творчестве В.Н. Сукачева

Особая роль в жизни, научном становлении и творческом пути Владимира Николаевича принадлежит друзьям, трем выдающимся ученым: В.И. Эдельштейну, Л.А. Иванову и С.А. Яковлеву.

Виталий Иванович Эдельштейн — самый близкий друг и товарищ Владимира Николаевича. Это была трогательно добрая и чуткая дружба, продолжавшаяся с первого года студенческой учебы вплоть до кончины Эдельштейна. Владимир Николаевич и Виталий Иванович поступили в Лесной институт в один и тот же год. Вместе начали работать па Кафедре ботаники у проф. Бородина.

Они вместе были арестованы за политическую деятельность и в 1899 г., с 10.IV по 1.V (ст. стиль), находились в Крестах, в одной из наиболее строгих тюрем Петербурга. Затем они расстались: В.Н. Сукачев жил в Ленинграде, а В. И. Эдельштейн в Москве. Тем не менее, они всю жизнь делились своими научными проблемами и жизненными обстоятельствами. Такая светлая дружба на протяжении более 65 лет.

Леонид Алекасандрович Иванов, ботаник-экспериментатор, вначале был учителем Владимира Николаевича, но они были равноправными друзьями, несмотря на то что, по возрасту Л.А. Иванов был старше Владимира Николаевича. Дружба их была беспредельной, скрепленной временем, научными интересами и житейскими переживаниями, хорошими и плохими.

Сергей Александрович Яковлев был геологом и почвоведом, долгое время работал вместе с В.Н. Сукачевым в Лесном институте и жил в одном доме с ним, в так называемом директорском доме на территории Лесного института. Каждый занимал по половине дома. Соседство способствовало сближению семей, а интерес Владимира Николаевича к геологии, особенно к геологии четвертичного периода, предопределил дружбу и на этой основе. В то время четвертичная геология переживала период бурного расцвета, возникло много вопросов, требовавших обсуждения.

Вокруг Лесного было много торфяных болот, и среди них одно очень известное — Шуваловское, или Шуваловский торфяник, изучавшееся многими, в том числе и Сукачевым. Возраст болотной залежи, этапы формирования и отличия ее от других, несомненно, были предметом обсуждения Владимира Николаевича с С.А. Яковлевым. С.А. Яковлев в то время был известным ученым, и общение с ним, безусловно, было весьма интересным и важным для Владимира Николаевича — для подтверждения или утверждения разрабатывавшихся им проблем болотообразования, а также формирования, хронологии и эволюции растительного покрова в четвертичный период.

Как видно из вышеизложенного, В.Н. Сукачев был естествоиспытателем-энциклопедистом, но, будучи весьма организованным и стремящимся к глубокому познанию факторов и процессов, определяющих жизнь растений. Владимир Николаевич направленно ограничивал свои интересы теми сторонами изучения геологии, почвоведения, болотоведения, генетики, селекции, которые способствовали расширению и углублению знаний о взаимоотношениях растений друг с другом и с факторами среды их существования в прошлом и в настоящем. С тем чтобы делать прогнозные предположения и выводы. Именно это его качество логически привело к созданию биогеоценологии – комплексной науки, направленной на познание биогеоценозов и их взаимодействий, науки современности.

5. Современном направления и задачи биогеоценологии

Седьмой этап – со второй половины 20 века до наших дней. Смысл и сущность биогеоценологии раскрывается в самом определении центрального понятия, данном В. Н. Сукачевым: «Биогеоценоз – это совокупность на известном протяжении земной поверхности однородных природных явлений (атмосферы, горной породы, растительности, животного мира и мира микроорганизмов, почвы и гидрологических условий), имеющая свою особую специфику взаимодействий этих слагающих ее компонентов и определенный тип обмена веществом и энергией их между собой и с другими явлениями природы и представляющая собой внутреннее противоречивое диалектическое единство, находящееся в постоянном движении и развитии» [Основы лесной биогеоценологии, 1964, с. 23].

Таким образом, исходя из этого определения, можно видеть, что основными задачами исследования биогеоценоза должно быть изучение его компонентов, их взаимосвязи и связи со средой существования и одновременно изучение процессов обмена веществом и энергией между ними. Из конкретного содержания этого понятия также следует необходимость комплексного подхода к изучению биогеоценозов на базе организации стационарных, экспериментальных исследований.

В современной биосфере одним из наиболее значимых факторов, определяющих ее состояние, стала деятельность Человека. Наука биогеоценология становится все более востребованной.Почему именно она?

Лишь в конце XX произошло осознание того, что деятельность человека часто не только наносит вред окружающей среде, но и угрожает существованию самого человечества. При этом в изменении структуры и динамики экосистем резко возросла роль случайных факторов, нередко приводящих к катастрофам с многочисленными человеческими жертвами. Об этом впервые официально заявлено на Стокгольмской экологической конференции в 1972 г. и этим объясняется повальная экологизация, как самой науки, так и других направлений человеческой деятельности, экологизация всевозможных производств, связанных с потреблением природных ресурсов.

Возникающие в связи с этим проблемы выходят за рамки частных и многих комплексных биологических наук, приобретают направленный социальный и политический характер (движения "зеленых", борьба за охрану природы, постановка экологических вопросов в повестки дня политических организаций, и пр.). Решение их должно включать все естественные науки вкупе с хозяйственно-экономическими, социальными, политическими аспектами.

Почему же столь важно и необходимо изучение природы на уровне экосистем и в первую очередь биогеоценозов?

Только биогеоценотический подход, т.е. изучение количественных характеристик взаимосвязей в комплексах живых организмов, взаимоотношений организ­мов между собой, а также между живой составляющей природных ком­плексов и неживой природой, дает практически неограниченные возможности для системного видения вещественных и энергетических взаимосвязей.

Он позволяет сравнивать между собой разные типы биогеоценозов, разные ландшафты, разные системы, строить общие модели и выходить на самый высокий – биосферный уровень, решая задачи уже не регионального, а глобального масштаба.

Зная законы формирования и функционирования экосистем, можно влиять на них, можно предвидеть и предупредить их разрушение в результате воздействия на них негативных факторов, рационально использовать природные ресурсы и предусмотреть охранные мероприятия, а в итоге – сохранить среду обитания человека, как вида.

Примером таких исследований являются международные экологические программы МБП (Международная Биологическая Программа) и ЧиБ (Человек и Биосфера). Работа по МБП велась в 60-80-гг. XX в., в СССР – с середины 70-х гг.

Почему была необходима МБП?

- на это время пришлось бурное развитие научно-технического прогресса;

- началось усиление антропогенного пресса на природу, вызвавшее быстрое и необратимое разрушение природных систем (лунные ландшафты, черные бури, и др.);

- в сферу урбанизации, т.е. в хоз. деятельность, биологические ресурсы вовлекались в таких количествах, что это вызвало тревогу за их состояние;

- возникла необходимость в прогнозировании последствий влияния антропогенного фактора на природные комплексы в каждом регионе и в на планете в целом;

- главное! – отсутствовали даже примитивные оценки биологических ресурсов.

Цель МБП – накопление фактического материала по первичной продуктивности для разных типов экосистем в разных регионах и в биосфере в целом

Задачи:

1 – разработать единые методики (в СССР под руководством В.Н. Сукачева и Н.В. Дылиса составлена «Программа и методика биогеоценологических исследований», основное руководство и поныне», 1974);

3 – определение запасов, фракционной структуры растительной массы, как основы всех видов биоресурсов, конкретных биогеоценозов в разных регионах;

2 – последующая интеграция полученных данных (вышло очень много сводок, монографий по первичной продуктивности);

4 – построение моделей продукционных процессов.

На протяжении нескольких десятилетий ведутся исследования по программе ЧиБ – разные направления мониторинга, моделирование, расширяются стационарные исследования разного уровня и т.д.

Таким образом, мы выделили восемь этапов в становлении и развитии естественных наук, и биогеоценологии в частности:

Первый этап – отражает примитивные знания, накапливаемые людьми, в т.ч. первобытными, в процессе тесного общения с природой и ведения натурального хозяйства. Период начался за много веков до новой эры и завершился в первые века до новой веры.

Второй этап – накопление фактического материала, но уже античными учеными, средневековый застой. Период: I-III век до н.э. – XIV век н.э.

Третий этап – продолжение сбора и первые попытки систематизация колоссального фактического материала, накопленного с началом великих географических открытий и колонизацией новых стран – в эпоху Возрождения. Период: с IV по XVIII век включительно.

Четвертый этап – связан с крупными ботанико-географическими открытиями, способствовавшими развитию экологического мышления и углублению экологических исследований, систематизация накопленного материала начало изучения взаимосвязей; выделены экология растений и экология животных; определение понятия "экология" (1866). Период: с конца XVIII – до второй половины (1866 г.) XIX века.

Пятый этап – доминирование исследований аутэкологического направления – изучение естественной совокупности видов, непрерывно перестраивающихся применительно к изменению факторов среды, т.е. факториальной аутэкологии; определение понятия "биоценоз" (1877), "экосистема" (1936) и "биогеоценоз" (1942). Период: со второй половины (1866 г.) XIX до середины (1936 г.) XX века.

Шестой этап отражает новый – системный, подход к исследованиям природных систем, формирование биогеоценологии и общей экологии, как самостоятельных фундаментальных биологических наук, доминирование синэкологического направления; изучение процессов материально-энергетического обмена, развитие количественных методов и математического моделирования. Период: 40-70 гг. XX века.

Специфика этого этапа – мнение о примате конкурентных отношений в биоценозах и принижение значимости эволюционных факторов, господство парадигмы дискретности.

Седьмой этап – "экологизация" всех отраслей науки; становление экологических наук, учитывающих деятельность Человека, т.е. социальной и политической направленности. Возрастание интереса к изучению популяций (демэкология), динамики формирования биогеоценозов в связи с антропогенными нарушениями; сокращение описательных и расширение комплексных стационарных исследований. Одно из главных направлений – организация долговременного экологического мониторинга разных уровней (наземного, регионального, глобального и пр.). Период: с 80-х годов XX века по настоящее время.

Специфика 7 этапа – отказ от примата конкурентных взаимоотношений в ценозе; в фитоценологии смена парадигмы дискретности на парадигму континуальности; развитие методов и теории экологического мониторинга.

В последнее десятилетие произошло объединение ряда тенденций последних периодов. Учеными признается как континуальность, так и дискретность растительного покрова – в природе есть и то и это, формируется новая парадигма – биологического разнообразия.

Биосфера – верхняя оболочка планеты, обязанная свои происхождением живым организмам.


Русское ботаническое обществоBotanic Garden Conservation InternationalThe Plant ListPlantariumEast Asia Botanic Garden NetworkСовет ботанических садов РоссииRussian electronic libraryБиблиотека ШипуноваРоссийская Академия наукРейтинг@Mail.ru
Вверх