Биология сохранения направлена на то, чтобы понять, какие факторы предрасполагают к исчезновению видов и что люди могут сделать с целью предотвращения исчезновения. Виды, находящиеся под угрозой исчезновения, часто сочетаются с наименьшими географическими диапазонами или наименьшими численностями популяций, но с исчезновением видов также связаны и другие экологические факторы.
Экосистемная экология рассматривает широкомасштабные экологические проблемы, которые часто формулируются не по видам, а скорее по таким мерам, как биомасса, поток энергии и кругооборот питательных веществ. Вопросы, которые изучает экосистемная экология включают:
– сколько углерода поглощается из атмосферы наземными растениями и морским фитопланктоном во время фотосинтеза, и сколько из них потребляют травоядные животные, хищники травоядных и т.д. по пищевой цепи. Углерод – это основа жизни, поэтому эти вопросы могут быть сформулированы с точки зрения энергии.
– сколько пищи, которую нужно есть каждый день и как можно измерять её размер: с точки зрения ее сухого веса или содержания калорий.
То же самое относится к способам и методам измерения производительности для всех растений в экосистеме или для разных трофических уровней экосистемы.
Основным вопросом в экосистемной экологии является объем производства и факторы, которые влияют на него.
Неудивительно, что теплые, влажные места, такие как тропические леса, производят больше, чем исключительно холодные или сухие места, но важны и другие факторы.
Питательные вещества необходимы и могут быть ограничены. Доступность фосфора и азота часто определяет производительность – именно поэтому эти вещества добавляются в удобрения при выращивании культурных и газонных растений. Наличие этих элементов особенно важно в водных системах.
С другой стороны, питательные вещества могут представлять собой слишком много хорошего. Деятельность человека изменила глобальные экосистемы такими способами, которые увеличивают атмосферный углекислый газ, источник углерода, а также парниковый газ и вызывают чрезмерный сток удобрений в реки, а затем в океан, где он убивает виды, которые живут там.
Поскольку экологи работают с живыми системами, обладающими множеством переменных, научные методы, используемые физиками, химиками, математиками и инженерами, требуют модификации для использования в экологии.
Более того, эти методы не так легко применить в экологии, и результаты их применения не бывают столь точны, как те, которые получены в других науках. Сравнительно просто, например, физику измерять нагрев и потерю тепла от металлов или других неодушевленных объектов, которые обладают определенными константами проводимости, расширения, поверхностных характеристик и тому подобного. Однако для определения теплообмена между животным и его средой физиологический эколог сталкивается с множеством почти не поддающихся количественной оценке переменных и с огромной задачей собрать многочисленные данные и проанализировать их. Экологические измерения никогда не могут быть такими же точными или подверженными той же легкости анализа, что и измерения в физике, химии или некоторых количественных областях биологии.
Несмотря на эти проблемы, различные аспекты окружающей среды могут определяться физическими и химическими средствами, начиная от простых химических идентификаций и физических измерений до использования сложного механического аппарата.
Разработка биостатистики (статистики, применяемой для анализа биологических данных), разработка надлежащего экспериментального проекта и совершенствование методов выборки теперь позволяют получить количественный статистический подход к изучению экологии.
Из-за чрезвычайных трудностей управления переменными окружающей среды в полевых условиях, исследования, связанные с использованием экспериментального проектирования, в основном ограничиваются лабораторными и контролируемыми полевыми экспериментами, предназначенными для проверки влияния только одной переменной или нескольких переменных.
Использование статистических процедур и компьютерных моделей на основе данных, полученных на местах, дает представление о взаимодействиях популяции и функциях экосистем. Модели математического программирования становятся все более важными в прикладной экологии, особенно в управлении природными ресурсами и сельскохозяйственными проблемами, имеющими экологическую основу.
Контролируемые окружающие камеры позволяют экспериментаторам поддерживать растения и животных в известных условиях света, температуры, влажности и продолжительности дня, чтобы можно было изучить влияние каждой переменной (или комбинации переменных) на организм.
Биотелеметрия и другое электронное следящее оборудование, позволяющее дистанционно управлять движениями и поведением свободных организмов, могут обеспечить быструю выборку популяций.
Радиоизотопы используются для отслеживания путей питательных веществ через экосистемы, определения времени и объема передачи энергии и питательных веществ через различные компоненты экосистемы, а также для определения пищевых цепей.
Использование лабораторных микрокосм – водных и почвенных микроэкосистем, состоящих из биотического и небиотического материала из природных экосистем, проводимых в условиях, аналогичных тем, которые встречаются на местах, полезно при определении скоростей кругооборота питательных веществ, развития экосистем и других функциональных аспектов экосистем. Микрокосмы позволяют экологу дублировать эксперименты и выполнять экспериментальные манипуляции с ними.
Авторы статьи: Роберт Лев Смит, Стюард Л.Пимм».9
Конечно же, при упоминании Экологии нельзя обойти вниманием одно из центральных понятий этой науки, а именно понятие экосистемы10, где учеными наблюдаются и изучаются относительно устойчивые сообщества организмов в их взаимосвязи, взаимодействии, кругообороты вещества и энергии в Природе. Я не буду пересказывать или цитировать специалистов, описавших это понятие и продолжающих им заниматься, желающие сами могут с этим ознакомиться из первоисточников. Отмечу лишь, что в «экологии общества» это понятие также имеет свою аналогию.
Познакомившись со всем выше изложенным и другими доступными сведениями об исследуемом предмете, мне пришлось констатировать, что сформулированное когда-то Э.Геккелем и подхваченное другими учеными определение экологии, существующее до сих пор, по моему мнению, неполное и даже не вполне верное.
Почему я так думаю? Потому что исходные предпосылки для определения сути и смысла экологии, по моему мнению, следующие:
1. На планете (как и вне её) нет, и не было никакой изначальной «окружающей среды», есть и всегда была Природа, а она живая во всей её полноте и разнообразии (несмотря на то, что про жизнь и живое думают ученые). То есть, в окружающем людей мире происходило и происходит взаимодействие живого с живым, окруженным живым. Имеет место живое в живом, в самых разнообразных и причудливых формах сосуществования. Я думаю, что «окружающая среда» – это искусственно созданная человеком система обитания, предназначенная только и исключительно для людей (и то не для всех). Специально омертвленная человеком часть живого (природного) субъекта, переведенного в объект;
2. Нет борьбы за существование между видами, есть взаимодействие и сбалансированные пространственно-временные области для такого взаимодействия, области разного масштаба, вложенные друг в друга по принципу роста масштаба – меньшие в большие11. И тем более нет борьбы между человеком и природой за существование;
3. Люди взаимодействуют друг с другом по различным аспектам и вопросам взаимодействия с Природой и в соответствии с, раработанной мною и группой единомышленников «Теорией институтов»12, предметом экологии является уточнение правил для ролей, выполняемых людьми при взаимодействии с другими живыми субъектами, именуемые в общем виде Природой;
Когда говорят о воздействии человека на природу, то имеют в виду, прежде всего, не какого-то одного конкретного человека (хотя и один может много чего натворить, в основном негативного), а сообщество людей, осуществляющих коллективные действия, приводящие, чаще всего, к негативным последствиям для Природы.
Таким образом, мое собственное определение для экологии следующее:
Экология – это институт взаимодействия между людьми по вопросам Природы, какими бы ни были эти вопросы, и по вопросам создания окружающей людей среды, взаимодействие этой окружающей среды с Природой (не созданной людьми) и взаимодействия людей с Природой через посредство, созданной людьми, окружающей среды.
[9] Энциклопедия Британика: https://www.britannica.com/science/ecology
[10] Кратко ознакомиться с этим понятием можно здесь: http://bse.sci-lib.com/article125674.html, здесь: https://www.britannica.com/science/ecosystem или хотя бы здесь: https://ru.wikipedia.org/wiki/Экосистема
[11] Модель такой вложенности любой может представить, поиграв с классической русской матрёшкой.
[12] См. книгу С.Ю. Градов, А.М.Анисимов, О.С.Горбатых. «Научно-образовательная модель Человек Сознательный. Теория институтов, Теория Наблюдателя, Теория сознательности». СПб.: СИНЭЛ, 2018.