Географии и экологии

На протяжении XIX в. все естественные науки пережили бурный подъем. Достижения географии и биологии (экологии) были связаны прежде всего с именами Александра Гумбольдта и Чарльза Дарвина.

Александр Гумбольдт был человеком энциклопедических знаний. Человеком-академией назвал его Гете. В жизни и научной деятельности Гумбольдта можно выделить три главных периода: путешествие в Южную и Центральную Америку, обработка экспедиционных материалов, работа над обобщающим теоретическим трудом " Космос".

Путешествие в Южную и Центральную Америку (1799-1804) позволило Гумбольдту необычайно расширить свой географический кругозор, сделать наблюдения и собрать коллекции, послужившие фактической базой для теоретических обобщений.

Получить разрешение на научную экспедицию в заморские владения Испании в то время было делом необычайно трудным. Управление колониями осуществлялось методом жестокой военной диктатуры. Торговля была всецело в руках государства. Продажа товаров какому-либо иностранцу каралась смертной казнью. Въезд иностранцев в колонии был запрещен. Богатая и своеобразная природа Южной Америки оставалась поэтому мало изученной.

Гумбольдт, добившись аудиенции у испанского короля, сумел так очаровать его, что ему была предоставлена совершенно небывалая для иностранца свобода передвижения и исследования испанских владений в Америке.

Отправляясь в свою первую большую экспедицию, Гумбольдт задумал необычайно широкую программу работ: " Я буду собирать растения и окаменелости, производить прекрасными инструментами астрономические наблюдения, я буду химически анализировать состав воздуха... Но все это не главная цель моего путешествия. На взаимодействие сил, на влияние мертвой природы на животный и растительный мир, на эту гармонию должны быть неизменно направлены мои глаза", писал Гумбольдт накануне отплытия.

На обработку материалов экспедиции по Южной и Центральной Америке Гумбольдту потребовалось более 20 лет. Все эти годы (1804-1827 гг.) он жил в Париже -признанном центре европейской культуры в то время. Научные труды Гумбольдта, дар популяризатора, личное обаяние сделали его знаменитостью. Восхищение вызывали исключительные результаты, достигнутые в такой трудной экспедиции одним человеком. Отдавали должное личному героизму путешественника, не останавливавшегося ни перед какими опасностями для достижения своих целей.

Начало работы Гумбольдта в Париже совпало с триумфальным укреплением власти Наполеона. Великий император плохо разбирался в естественных науках. " Вы занимаетесь ботаникой? Моя жена также это делает". Это было все, что он нашелся сказать, когда ему представили знаменитого путешественника.

Итоги пятилетнего путешествия Гумбольдта по Южной Америке изложены в 30 томах. Результаты ни одной экспедиции не публиковались с такой полнотой и с такой роскошью. Прекрасные таблицы рисунков, гравированных на меди, раскрашивались в каждом экземпляре книги от руки. Гумбольдт истратил на путешествие и опубликование его результатов все свое состояние. " Все, что я унаследовал - я истратил, и так как я употребил эти средства на научные цели, то я высказываю это, не боясь порицания", - писал Гумбольдт. Достойный пример для подражания.

Гумбольдт как географ прославил себя открытием не новых земель, а новых законов. Именно благодаря трудам Гумбольдта география получила прочный теоретический фундамент. Он был выдающимся естествоиспытателем не только в горах и тропических лесах Южной Америки, но и за рабочим столом своего кабинета. Именно здесь полевые наблюдения соединял он в стройную географическую теорию.

Отправным пунктом для вывода главного закона - закона географической зональности — для Гумбольдта было детальное изучение распределения растительности. Начав искать связи между растительностью и климатом " под различными широтами, от экватора до полярного круга", ученый проанализировал все накопленные к тому времени измерения температуры в разных пунктах земного шара. Гумбольдт впервые использовал метод показа на карте линий равной температуры - изотерм.

Анализ карты изотерм показал, что их ход не всегда строго следует географическим широтам. Гумбольдт установил различия тепловых условий на западных и восточных окраинах материков, в глубине континентов и вблизи океанических побережий. Благодаря трудам Гумбольдта и его картографическому анализу идея географической зональности приобрела логическую стройность. Он сумел увязать климатические пояса и климатические аномалии с распределением растительности и животного мира на земном шаре. " География растений и животных зависит от сложных противоположностей в распределении моря и земли, от формы поверхности, от направления изометрических линий - поясов одинаковой средней годовой теплоты, " - писал Гумбольдт.

Последние годы своей жизни (1827-1859 гг.) Гумбольдт прожил в Берлине. Здесь он написал главный теоретический труд " Космос". В этом произведении изложены основы его натурфилософского мировоззрения. В трактовке окружающего мира Гумбольдт продолжает научно-эстетические взгляды Гете, мечтавшего слить воедино научные, философские и эстетические представления о природе. " Космос" посвящен, говоря словами самого Гумбольдта, истории физического мировоззрения, истории мышления об единстве явлений и взаимодействии сил во Вселенной, истории стремлений человечества понять гармоническую деятельность сил природы на земле и на небе.

Гумбольдт высказывает и развивает теоретические положения, которые легли в основу современной физической географии. Прежде всего он различает основные геосферы - твердую внешнюю кору, океан и атмосферу. Особое внимание он уделяет сфере жизни: "...там, где миросозерцание стремится подняться до более возвышенной точки зрения, эта картина была бы лишена своей наиболее очаровательной прелести, если бы она не представила нам и сферу органической жизни..." Вопреки тогдашним представлениям Гумбольдт считал необходимым включить в свое физическое описание мира и законы, управляющие живыми организмами, т. е. то, что позже назвали экологией.

" Космос" Гумбольдта был произведением, которое пробудило в широких слоях населения различных стран, еще совершенно чуждых естественным знаниям, интерес и стремление к познанию законов природы. Переведенный почти на все европейские языки " Космос" был одной из самых популярных книг, которые открывали перед читателями новый для них мир.

Чарльз Дарвин (1809-1882) открыл новую эпоху в естествознании. Знаменательно, что перед отправлением в кругосветное плавание, с которого началась его научная деятельность, Дарвин был глубоко верующим человеком. По этому поводу он сам писал: " Во время путешествия на " Бигле" я был настоящим ортодоксальным христианином; вспоминаю, как несколько офицеров (хотя сами и были верующими) от всей души смеялись надо мной, когда я по какому-то вопросу нравственности цитировал библию в качестве неопровержимого авторитета". В целом у Дарвина в начале плавания не было сомнений в справедливости библейских догм. За пять лет путешествия мировоззрение Дарвина резко меняется: " Старому завету нельзя верить больше, чем священным книгам индусов", - заявляет он по возвращении.

Занятия в Кембриджском университете не мешали Дарвину увлекаться охотой. Природная наблюдательность сочеталась со стремлением точно фиксировать и документировать свои наблюдения. Первым свидетельством пробуждающегося интереса к естественным наукам было коллекционирование жуков. Тяга к естественным наукам свела Дарвина с профессором ботаники Кембриджского университета Дж. Генсло. Совместные экскурсии расширили знания Дарвина по зоологии, ботанике, геологии.

В борьбе религиозного рвения и интереса к естествознанию решающим оказалось впечатление, которое произвело на Дарвина чтение " Путешествия" Гумбольдта. Голова Дарвина теперь была заполнена мечтами о плавании в тропические страны. Судьба была благосклонна к нему: именно в это время на английский бриг " Бигль" (в переводе - " Ищейка") требовался естествоиспытатель. Профессор Генсло рекомендовал Дарвина в состав экспедиции. " Бигль" уходил в плавание на пять лет к берегам Южной Америки; далее корабль проследовал к берегам южной Австралии, пересек Индийский океан, обогнул с юга Африку и через Атлантический океан вернулся в Англию (рис. 5.1).

Как и Гумбольдт, Дарвин вернулся из далекого путешествия обогащенный впечатлениями, научными наблюдениями. Начались долгие годы осмысления и обобщения обширного фактического материала. В этой работе Дарвин руководствовался новой открытой им теорией. Весьма поучителен следующий совет Дарвина молодым ученым: " Собирать факты, не имея предварительных гипотез, все равно, что пересчитывать камешки в гравийном карьере. Пусть теория руководит Вашими наблюдениями, но пока Ваша репутация не утвердилась, не спешите публиковать теорию, это заставит людей усомниться в Ваших наблюдениях".

Приближаясь к своему пятидесятилетию, Дарвин все еще медлил с публикацией новых теоретических воззрений. К публикации книги его подтолкнула присланная ему рукопись А. Уоллеса, в которой излагались мысли, очень сходные с основными положениями его теории. Будучи человеком деликатным, Дарвин даже хотел отказаться от своего приоритета, но по настоянию друзей статья Уоллеса и извлечения из трудов Дарвина были опубликованы одновременно в 1858 г. в трудах Линнеевского общества. Знаменитая книга " Происхождение видов путем естественного отбора или сохранение благоприятных рас в борьбе за жизнь" вышла в свет 24 ноября 1859 г. Весь тираж книги, более 1000 экземпляров, был распродан в первый же день.

Ключевое положение в учении, созданном Дарвином, занимает теория естественного отбора в результате борьбы за существование: " Путешествуя на корабле ее величества " Бигль" в качестве натуралиста, - писал Дарвин, - я был поражен некоторыми фактами, касавшимися распределения органических существ в Южной Америке, и геологическими отношениями между прежними и современными обитателями этого континента. Факты эти, кажется, освещают до некоторой степени происхождение видов - эту тайну из тайн". Так начинается главный труд Дарвина " Происхождение видов".

" Борьба за существование неизбежно вытекает из большой скорости, с которой все органические существа имеют тенденцию увеличивать свою численность", - пишет Дарвин. Для десятого поколения одного семени одуванчика потребовалась бы площадь в 15 раз более поверхности всей суши на Земле. О. Е. Агаханянц (1986) приводит таблицу, в которой показана скорость заселения поверхности нашей планеты разными организмами (табл. 5.1).

Способность размножаться в геометрической прогрессии - это закон, подчеркивает Дарвин, открытый Мальтусом. Поскольку в животном и растительном мире, пишет Дарвин, невозможно " благоразумное воздержание от брака", увеличение численности всех видов невозможно, ибо Земля не смогла бы вместить их. Поэтому, так как производится более особей, чем может выжить, в каждом случае должна вестись борьба за существование либо между особями того же вида, либо между особями различных видов, либо с физическими условиями жизни.

Таблица 5.1. Скорость заселения поверхности Земли

Дарвин специально останавливается на полном и доходчивом толковании термина " борьба за существование": " Я должен предупредить, что применяю этот термин в широком и метафорическом смысле, включая сюда зависимость одного существа от другого, а также включая (что еще важнее) не только жизнь особи, но и успех в оставлении потомства. Про двух животных из рода Canis (собак -К. П.) можно совершенно верно сказать, что они во время голода борются друг с другом за пищу и жизнь. Но также говорят, что растение на окраине пустыни ведет борьбу за жизнь против засухи, хотя правильнее было бы сказать, что оно зависит от влажности... Так как омела рассеивается птицами, ее существование зависит от них и, выражаясь метафорически, можно сказать, что она борется с другими растениями, приносящими плоды, тем, что привлекает птиц пожирать ее плоды и таким путем разносить ее семена."

Учение Дарвина, преодолев волны критики, легло в основание всех естественных наук. Дарвин отмечал, что каждый организм имеет постоянные связи не только с условиями местообитания, но и со всеми окружающими его существами. На него как бы ложится отпечаток всей окружающей среды. Из этой двоякой зависимости организмов вытекают два вида приспособления - к абиотическим условиям (характеру почвы, климата и т. п.) и к биотическим (сосуществованию с другими организмами). Естественный отбор направлен на сохранение организмов, в которых произошли изменения, дающие им преимущества для существования в данной местности в данное время или дающие им защиту от врагов, приспособления для добывания пищи, делающие их более привлекательными при выборе брачной пары и т. п.

Такой ход рассуждений Дарвина дал повод его современнику и последователю немецкому ученому Эрнсту Геккелю (Haeckel, 1866) заявить о целесообразности выделения новой науки - экологии - науки о взаимоотношениях живых организмов и образуемых ими сообществ друг с другом и с окружающей средой.

В предыдущих главах было показано, что экологический подход к изучению природы был свойствен человеку с древнейших времен, однако слово " экология" не было известно. Заслуга Геккеля в том, что он первым предложил название новой науки и определил предмет ее исследования. Как самостоятельная наука экология сформировалась к началу XX в., когда Е. Варминг (1901) впервые использовал этот термин в современном смысле в книге " Ойкологическая география растений".

Учение Дарвина не только объясняет механизм происхождения новых видов, но имеет глубокий эволюционный смысл, указывая на возможность происхождения высокоорганизованных растений и животных от простейших форм: "...представляется вероятным, что от какой-нибудь низкоорганизованной и промежуточной формы могли развиться как животные, так и растения; а если мы допустим это, мы должны допустить, что и все органические существа, когда-либо жившие на Земле, могли произойти от одной первобытной формы". В этом отношении Дарвин не делает исключения даже для человека. Так, сходный набор костей руки, крыла летучей мыши, плавника дельфина и ноги лошади, по его заключению, говорит о том, что все эти животные произошли от одного общего предка.

" По мере своего разумения, - пишет Дарвин, - я привел свидетельства, которые, на мой взгляд, вынуждают нас прийти к заключению, что человек, при всех его благородных и высоких качествах, его готовности сочувствовать самым униженным, его доброте, простирающейся не только на других людей, но и на низшие существа, при его богоподобном разуме, проникшем в тайну строения и движения Солнечной системы, человек в своей телесной оболочке, несет неизгладимую печать своего низкого происхождения".

Наглядным приемом для изображения увеличения разнообразия (дивергенции) видов в процессе эволюции и вместе с тем наличия у видов общих предков является построение филогенетического древа (рис. 5.2).

Вот что пишет по этому поводу Дарвин: " Родство всех существ одного класса иногда изображают в форме большого дерева. Я думаю, что это сравнение очень близко к истине. Зеленые ветви с распускающимися почками представляют существующие виды, а ветви предшествующих лет соответствуют длинному ряду вымерших видов... Разветвления ствола, делящиеся на своих концах сначала на большие ветви, а затем на более и более мелкие веточки, были сами когда-то, когда дерево еще было молодо, побегами, усеянными почками; и эта связь прежних и современных почек через посредство разветвляющихся ветвей прекрасно представляет нам классификацию всех современных и вымерших видов, соединяющую их в соподчиненные друг другу группы".

Общий смысл своего учения Дарвин формулирует в Заключении своей книги. " Любопытно созерцать, - пишет он, - густо заросший берег, покрытый многочисленными, разнообразными растениями с поющими в кустах птицами, порхающими вокруг насекомыми, ползающими в сырой земле червями и думать, что все эти прекрасно построенные формы, столь отличающиеся одна от другой и так сложно одна от другой зависящие, были созданы благодаря законам, еще и теперь действующим вокруг нас". Эти законы в самом широком смысле, по формулировке Дарвина, следующие: " Рост и Воспроизведение, Наследственность, почти необходимо вытекающая из Воспроизведения, Изменчивость, зависящая от прямого или косвенного действия жизненных условий и от употребления или неупотребления (имеется в виду концепция Ламарка об употреблении или неупотреблении органов - К. П.), Прогрессия возрастания численности - столь высокая, что она ведет к Борьбе за жизнь и ее последствию - Естественному Отбору, влекущему за собою Дивергенцию признаков и Вымирание менее улучшенных форм. Таким образом, из борьбы в природе, из голода и смерти непосредственно вытекает самый высокий результат, какой ум в состоянии представить, - образование высших животных".

Мы считаем Дарвина материалистом, хотя он в значительной мере оставался приверженцем английской традиции и верил в гармонию природы, предусмотренную Творцом. Дарвин завершает свою книгу фразой, которая на протяжении многих лет приводит в смятение философов-материалистов: " Есть величие в этом воззрении, по которому жизнь с ее различными проявлениями Творец первоначально вдохнул в одну или ограниченное число форм; и между тем как наша планета продолжает вращаться согласно неизменным законам тяготения, из такого простого начала развилось и продолжает развиваться бесконечное число самых прекрасных и самых изумительных форм". Это высказывание напрямую связано с дуализмом Канта и Ламарка. Что это? Духовные вериги прошлой эпохи или слова мудреца, предвидевшего, что ответа на таинство живого не будет найдено и в наши дни?