Становление и развитие экологии неразрывно связано с возникновением и развитием человеческого общества. Биотическое начало на планете послужило и будет в дальнейшем служить предпосылкой для формирования социальных свойств сегодняшнего и будущего поколений людей. Как писал К. Маркс: «До тех пор, пока существуют люди, история природы и история людей взаимообусловливают друг друга». С процессом формирования человеческой популяции одновременно развивался процесс освоения природных ресурсов, которые являются важными источниками жизнеобеспечения. По мере роста масштабов и совершенствования способов изъятия природного вещества у людей объективно вырабатывалось осознание своей связи с внешней окружающей природной средой и зависимость от неё, в результате чего человек приобретал навыки целесообразного отношения к природе. И в то же время подсознательно формировались у людей ростки естественно-научных знаний, в том числе экологических. Древний человек, который занимался охотой и собирательством, составлял с природой практически единое целое, он знал повадки многих зверей, сроки плодоношения полезных для него растений, время наступления холодных, сухих и влажных сезонов года.
Много сведений по этому поводу встречается в древних египетских, китайских, тибетских, индусских и европейских письменах. Очень любопытны некоторые нормы, существовавшие в Эфиопии в IV в. н.э., согласно которым речную рыбу, птицу, степных и лесных млекопитающих запрещено было продавать и покупать под страхом жестокого наказания, вплоть до смерти.
Высокогорные жители этой страны освобождались от обработки земли и выпаса скота, но за это они должны были держать в чистоте водный сток, уходящий в нижележащие места.
Большой вклад в развитие знаний о природной среде внесли античные ученые. Древнегреческому философу Эмпедоклу из Акрагата (490 - 430 гг. до н.э.) принадлежит догадка об эволюции животных в результате естественного отбора. Аристотель (484 - 322 гг. до н.э.) в своем сочинении «О возникновении животных» предложил их классификацию по имеющимся у них экологическим окраскам, приспособленности животных к определенным условиям мест обитания, зависимости их морфологических особенностей от условий внешней среды, по сезонной и суточной активности, а также особенностям питания.
Ученик Аристотеля ─ Теофраст (372 - 287 гг. до н.э.) в труде «Исследования о растениях» дал описание порядка 500 видов растений. С учетом местопроизрастания он выделил их в естественные группировки, заложив первые основы геоботаники. С наступлением эпохи средневековья в изучении природы наступил длительный застой, что было связано с инквизицией. С началом эпохи Возрождения заметно активизируется процесс изучения окружающего мира. Английский естествоиспытатель
Р. Бойль в 1670 г. провел первый экологический эксперимент. Он наблюдал влияние низкого атмосферного давления на состояние и поведение различных видов животных. В 1686 г. его соотечественник Дж. Рей рассмотрел биологические критерии выделения вида и тем самым заложил основы его концепции, которые потом развили К. Линней, Ж.Б. Ламарк, Ч. Дарвин и др.
Ж. Турнефору (1700 г.) принадлежит первое описание вертикальной поясности растительности в горной местности и сравнение её с горизонтальным распределением на равнинной территории. Первый основатель научной систематики К. Линней опубликовал две диссертации «Экономика природы» (1749 г.) и «Общественное устройство природы» (1760 г.).
Под экономией природы К. Линней подразумевал взаимоотношения всех естественных тел. Он считал, что необходимо не только размножение организмов, но и их разрушение, поскольку гибель одних организмов дает возможность существования для других. Этим явлением обеспечивается гомеостаз (равновесие) природы. Таким образом, К.Линней заложил основы понятия биотического круговорота.
Французскому естествоиспытателю Ж. Бюффону
(1749 – 1788) принадлежит 36-томная научная работа «Естественная история», в которой автор обосновал влияние среды, и, прежде всего, климата, а также характера местности на жизнь растений и животных. Он обратил внимание на рост численности животных, который при оптимальных условиях происходит в геометрической прогрессии. Затем эту теорию развили английский экономист А. Трюдо и священнослужитель Т. Мальтус. Они применили её для роста народонаселения (рост населения происходит, по их мнению, в геометрической прогрессии, а рост средств существования ─ в арифметической). С помощью этой теории они доказали иллюзорность всеобщего благоденствия человечества. Проблема, поставленная А. Трюдо и Т. Мальтусом два с лишним века назад, сегодня заметно обострилась и приобрела угрожающий характер. Всё очевиднее проявляется дисбаланс между растущими потребностями человеческого общества и оскудевающими запасами природных ресурсов.
В этот период не оставалась в стороне и российская наука. М.В. Ломоносов обосновал положение о влиянии внешней среды на организмы, которое до сих пор не утратило своего научного значения. Развитию и становлению экологического мышления в России способствовали в ХVII в. экспедиции по стране. Результаты путешествий и экспедиций были изложены в обстоятельных научных трудах. Так, например, отчет об экспедиции С.П. Крашенинникова на Камчатку (1756 г.) был изложен в труде «Описание земли Камчатки»; И.И. Лепехин издал в 1771 г. «Дневные записки путешествия адъюнкта академии наук Ивана Лепехина по разным провинциям Российского государства». Работа И.Лепехина содержит обширные сведения о видовом составе растений и животных, а также о его динамике в зависимости от изменения внешних условий природной среды и их местообитания. А.А. Коверзнев (1775 г.) в работе «О перерождении животных» обосновал зависимость изменчивости живых организмов от условий среды их обитания. В 1770 г. русский агроном И.Т. Болотов опубликовал свой трактат «Об удобрении полей», в котором высказал мысль о том, что растения состоят из простых вещей, принадлежащих к царству минералов. В целом же в XVII в. начала лишь формироваться экологическая точка зрения на изучаемые явления природы. В начале ХIХ в. (1802 г.) Ж.Б. Ламарк опубликовал свое сочинение «Гидрология», а в 1809 г. ─ многотомный труд «Философия экологии». В «Гидрологии» Ж.Б. Ламарк заложил основы учения о биосфере и предложил термин биология, вложив в него глубокое содержание. В «Философии экологии» получила обоснование концепция о развитии живой природы, раскрывающая сущность взаимодействия в системе «организм ─ среда» и основу эволюции.
Большое значение для развития экологии, особенно агроэкологии, имело издание Ю. Либихом (1840 г.) книги «Химия и приложения к земледелию и физиологии». Это издание произвело коренной переворот во взглядах на питание растений.
Ю. Либих одним из первых сформулировал «Закон возврата»и «Закон минимума», «Закон лимитирующих факторов» и обратил внимание на круговорот элементов питания растений. В этот период прослеживается тенденция комплексного подхода к изучению природной среды. Большое влияние на становление и развитие учения о растительных и животных организмах, а также некоторых явлений природы оказали научные труды немецкого естествоиспытателя А. Гумбольдта (1769 – 1859) и русского биолога К.Ф. Рулье (1814 – 1858). В многотомном труде «Космос» А. Гумбольдт отметил значение климата для жизни растений, здесь же ввел понятие изотермы и развил идею Ж. Турнефора о горизонтальной и вертикальной поясности в распространении растений и животных, тем самым предвосхитил понятие жизненных форм. Впервые в России К.Ф. Рулье обосновал закономерности воздействия среды на развитие органического мира и разработал систему изучения животных, в том числе в экологическом направлении. К.Ф. Рулье раскрыл значение биотических факторов в жизни растений и животных, утвердил понятие географической и экологической изменчивости видов.
А. Гумбольдт и К. Рулье, как считают многие экологи, являются основателями системного познания природы как единого целого, становления концепции биосферы как глобальной системы. Нельзя обойти стороной французского зоолога И.Ж. Сент-Илера, который в вышедшем в 1859 г. труде «Естественная история органического мира» использовал понятие «этология». По его понятию, этологии принадлежит изучение отношений между организмами, организованными в семьи и общества, в сборища и сообщества.
Событием мирового масштаба, способствующим дальнейшему развитию естественных наук, в том числе и экологии, явилась публикация в 1859 г. книги Ч. Дарвина «Происхождение видов путем естественного отбора». В работе раскрыта теория естественного отбора и происхождения видов. По сути, это глубоко обоснованная эволюционная теория как составная часть экологии. Ч. Дарвин, основываясь на огромном количестве наблюдений и глубоких обобщениях, убедительно продемонстрировал, что новые виды растений и животных возникают после прохождения длительного эволюционного развития, в результате постоянно происходящего из поколения в поколение естественного отбора особей, наиболее приспособленных к внешним условиям среды обитания.
Основными движущими силами естественного отбора
Ч. Дарвин считал изменчивость, наследственность, естественный отбор, а геометрическая прогрессия размножения обеспечивает богатый материал для проявления этой триады. Любой процесс развития связан именно с первыми тремя понятиями. Изменчивость определяет «поле возможности» адаптироваться меняющимся условиям. В изменчивости проявляется естественная стохастичность (случайность) нашего мира. Она заложена на уровне микрочастиц, движение которых описывается только стохастическими уравнениями. Они определяют динамику молекулярного уровня и проявляются с его помощью и на макроуровне. Так, интенсивность мутагенеза зависит, в частности, от абсолютной температуры, то есть от энергии случайного хаотического движения, в которой находятся молекулы. Когда не достаёт естественной стохастичности, то есть когда естественное «поле возможностей» оказывается слишком узким для обеспечения стабильности организма, то он сам создаёт условия, позволяющие вести поиск новых таких возможностей.
Наследственность – означает, что состояние системы или процесса в будущем зависит от его состояния в прошлом. Другими словами, особенности и свойства, которыми обладает система, не исчезают, они так или иначе проявляются в системе в более позднее время. В физических процессах наследственность реализуется в форме тех или иных физических законов. В биологических системах наследственность определяют законы генетики и другие формы памяти. В системе общественной природы возникли сложнейшие способы передачи информации в будущее, и, прежде всего, традиции, культура, различные способы хранения информации и т.д.
Естественный отбор – это основная движущая сила эволюционного процесса, происходит ли он в неживой материи, биоте или в человеческом обществе. В физике он осуществляется законами физики, которые выделяют те формы движения. которые только и могут существовать. Среди этих законов важнейшее место занимают законы сохранения. Они всегда допускают вариационную формулировку: реализоваться могут лишь те движения, те формы организации, которые обеспечивают некоторому функционалу экстремальное значение.
По мнению Ч. Дарвина, естественный отбор в биологической системе (или борьба за существование) является одним из важнейших экологических проблем. Согласно этой теории наиболее жёсткая борьба за существование происходит в пределах одного вида и между близкими видовыми формами. Не случайно основатель новой науки предложил объединить вопросы, связанные с борьбой за существование, влиянием абиотических и биотических условий на живые организмы, под одним термином – экология.