Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Развитие системных представлений в экологии 9
1.1. Представления об экологии в XIX веке 10
1.2. Понимание экологии в XX веке 17
Глава 2. Идеи первых российских биоэкологов XIX века 29
2.1. Экологические взгляды К.Ф.Рулье 29
2.1.1. Первые высказывания К.Ф.Рулье о необходимости экологического изучения животного мира 29
2.1.2. Связь развития органического мира с изменениями во внешней среде 30
2.1.3. Зависимость жизни животных от условий внешней среды 32
2.2 Экологические взгляды Н.А.Северцова 37
2.2.1. История изучения животного мира по оценке Н.А.Северцова 37
2.2.2. Образование различных биотопов и характер связей природных элементов в них 40
2.2.3. Взгляд на передвижение и расселение животных 42
2.2.4. Туркестанская вертикальная зональность и зональное деление Палеарктики 47
Выводы по главе 2 50
Глава 3. Вклад географической науки в развитие экологических знаний в XIX в. (по работам П.П.Семенова-Тян Шанского) 55
3.1. Влияние условий на характер флоры и распределение растений 55
3.2. Вертикальная зональность природы 57
3.3. Определение и употребление термина "степь" 59
3.4. Отношения человека и природы 61
Выводы по главе 3 61
Глава 4. Химический аспект знаний в экологии (по трудам Д.И.Менделеева) 65
4.1. Знания об атмосфере и проблемах ее загрязнения 65
4.1.1. Знания о составе атмосферного воздуха 65
4.1.2. Происхождение дыма 68
4.1.3. Охранные мероприятия по отношению к воздуху 70
4.2. Знания о воде в природе и проблемах ее загрязнения 71
4.2.1. Виды воды в природе и их чистота 71
4.2.2. Химическая чистота и способы очистки воды 73 з
4.2.3. Физические и химические свойства воды 74
4.2.4. Сточные воды 76
4.3.Требования к производственным процессам 78
4.4.Переработка остатков (отбросов) производства 81
Выводы по главе 4 83
Глава 5. Экологические взгляды В.В.Докучаева 87
5.1. Закономерные взаимодействия элементов природы в
географических зонах 87
5.2. Условия выветривания и изменение грунтов 94
5.3. Процесс образования и свойства чернозема 95
5.4. Формирование современных степей и их проблемы 97
5.5. Значение почвоведения 102
Выводы по главе 5 105
Глава 6. Экологические взгляды Г.Н.Высоцкого 108
6.1. Знания о составе и структуре горизонтов почвы и грунта и факторах, влияющих на них 108
6.2. О взаимных влияниях лесной растительности и влаги в степях 111
6.3. Типы степей и факторы, влияющие на их формирование 114
6.4. Условия для лесопроизрастания и лесоразведения 115
6.5. Сущность рационального водного хозяйства 119
Выводы по главе 6 121
Глава 7. Взгляды П.А.Кропоткина на взаимоотношения природы и человеческого общества 124
7.1. Понятие "борьба за существование" 124
7.2. Взаимопомощь среди животных 126
7.3. Взаимопомощь среди людей 129
7.4. Взаимопомощь в современном обществе 132
Выводы по главе 7 134
Глава 8. Экологические взгляды В.И.Вернадского 137
8.1. Биосфера как среда обитания человека 137
8.2. Роль химических элементов в земной коре 138
8.3. "Живое вещество" и его роль в биосфере 1 8.3.1. Сущность понятия "живое вещество" и его свойства 142
8.3.2. Роль "живого вещества" в создании почв 147
8.3.3. Роль "живого вещества" вхимии моря 149
8.4. Человечество - новая геологическая сила в биосфере 151
Выводы по главе 8 157
Глава 9. Вклад В.Н.Сукачева в создание нового направления изучения биосферы Земли-биогеоценологии 160
9.1. Развитие биоценотического покрова, его законы и движущие силы 160
9.2. История формирования биогеоценологии и ее терминов-понятий 164
9.3. Основные черты биогеоценозов и методы их исследования 167
9.4. Лесной биогеоценоз, его свойства и принципы классификации 171
Выводы по главе 9 175
Глава 10. Экологические взгляды Н.В.Тимофеева Ресовского 179
10.1. Структура биосферы и взаимоотношения ее составляющих 179
10.2. Содержание понятия "среда" и взаимоотношения организмов в ней 185
10.3. Радиационная биогеоценология и ее применение 188
Выводы по главе 10 193
Глава 11. Экологические взгляды С.С.Шварца 196
11.1. Принципы и методы современной экологии 196
11.2. Экологический анализ эволюционного процесса 1
11.2.1. Механизм процесса видообразования 198
11.2.2. Влияние внешних условий на морфофизио-логические особенности животных 201
11.2.3. Экологические механизмы влияния на
генетическую структуру популяции 202
11.3. Проблемы экологии человека 207
11.4. Эволюция биосферы и экологическое прогнозирование 210
Выводы по главе 11 213
Глава 12. Взгляды Л.Н.Гумилева на взаимоотношения природы и человеческого общества 216
12.1. Человек в социуме и этносе 216
12.2. Этническая систематика и взаимодействие этносов 219
12.3. Антропогенный фактор ландшафтообразования с учетом деления человечества на этносы 222
12.4. Пассионарность в этногенезе 225
12.5. Этническое поле 227
12.6. Социопсихологические особенности смены стадий в процессе развития этноса 230
Выводы по главе 12 233
Глава 13. Экологические взгляды Н.Н.Моисеева 235
13.1. Эколого-математическое моделирование 235
13.1.1. Моделирование природных процессов 236
13.1.2. Модели научно-технического прогресса 238
13.1.3. Моделирование эволюции биосферы 240
13.2. Проблемы глобальной экологии и социально экологические концепции 243
Выводы по главе 13 246
Глава 14. Парадигмы экологических воззрений 249
Общие выводы 268
Список литературы 271
- Первые высказывания К.Ф.Рулье о необходимости экологического изучения животного мира
- Определение и употребление термина "степь"
- Знания о воде в природе и проблемах ее загрязнения
- Формирование современных степей и их проблемы
Первые высказывания К.Ф.Рулье о необходимости экологического изучения животного мира
До середины XIX в. самого термина "экология" еще не существовало, но характер проводимых исследований и вводимых новых понятий для объяснения природных взаимоотношений в России и других странах имел такое содержание, которое позднее было определено Э.Геккелем термином "экология".
Например, А. Гумбольдт в 1826 г. при втором издании своей книги "Картины природы" ввел в науку понятие "жизнесфера" (die Lebensspare), т. е. аналог "биосферы", который был им повторен в книге "Космос" в 1848 г. Под "жизнесферой" он понимал взаимосвязанную систему живых организмов. А.Гумбольдта интересовали также взаимоотношения человека с природой. Он рассматривал роль природы в жизни людей, зависимость человека от нее, но одновременно показал и влияние человека на природу. По его мнению, "человек не может действовать на природу, не может завладеть ни какой из ее сил, если не знает этих естественных сил, не умеет измерять и вычислять их."[93],.Он не противопоставлял человека природе, а показывал их единство. v-и В 1830-1833 г.г. Ч.Лайель в своем классическом труде "Принципы геологии" провел анализ проблем взаимодействия организмов с геолого-географической средой. Он исследовал законы, управляющие распределением видов, показал строгую зависимость каждого вида животных и растений от известных физических условий на земной поверхности и от числа и свойств других органических существ, населяющих одну и ту же область, а также непрерывную изменяемость этих условий. Ученый употреблял термин "стация" (в тогдашнем русском переводе "станция"), о котором писал: "Станции заключают в себя все те условия как в органическом, так и в неорганическом мире, которые определяют, может ли Жданное растение или животное, существовать в данном месте"4Т/М]/Другой употребляемый термин -е "местообитание - обозначал страну, в которой растение растет вл диком состоянии.
Присутствовала в его работах и тема взаимодействия человека с природой. Он оценивал деятельность человека как геологического и биологического фактора, вмешивающегося в изменения естественной системы, хотя старался несколько преуменьшить последствия воздействия человека на природу.
В 1841 г. российский ученый К.Ф.Рулье в статье "Сомнения в зоологии как науке", опубликованной в "Отечественных записках" [274], отметил, что внешность животного и его образ жизни неразрывно связаны между собой. В других своих работах (1845 г., 1852 г.) он показал зависимость жизни и изменений в животных от условий внешней среды, влияние человека на жизнь животных. Условия, влияющие на животных, он разделял на две группы: "ближайшие, непосредственно влияющие на животных, или физические, и на такие, которые определяются сами географическими y-rv терминамиД2791, Поэтому говорят о двух видах размещения животных земной "поверхности: физическом, или местопребывании, и географическом, или местообитании. Влияние человека на жизнь животных, по мнению К.Ф.Рулье, можно рассматривать с двух сторон: изменения физических условий жизни животного или перенесение животного в новые условия ("искусственные").
Если К.Ф.Рулье рассматривал взаимоотношения животных и природной среды, то П.П.Семенов в 1851 г. в работе "Придонская флора в ее отношениях с географическим распределением растений в Европейской России"[290] связывал с природными условиями характер флоры и распределение растений. Эти условия жизни, "все многоразличные обстоятельства" П.П.Семенов разделил на общие и местные. По его мнению, местные условия определяют местонахождение (statio) растений и из-за них каждое растение распределено не непрерывно на поверхности земли, а оазисами, общие условия (обстоятельства) определяют местообитание (Habitatio) растений и приводят к тому, что каждое растение имеет свою площадь распространения, за пределы которой оно не заходит само собою. В статье "О важности ботанико-географических исследований в России" (1851г.) П.П.Семенов отмечал: "Различие обстоятельств климата и почвы и вида внешней поверхности различных частей земного шара очень велико и составляет географическую особенность каждой страны. Все эти обстоятельства всего яснее выражаются в живом растительном покрове земной поверхности"[289].
На подобном понимании растительного покрова, как критерия для установления общих географических различий территорий, была построена его схема вертикальной зональности Заилийского Алатау, произведенная им в 1858 г. Выделяя различия растительности в качестве главного признака зонального деления, П.П.Семенов , однако, не рассматривал это деление только как ботанико-географическое. Каждая из зон для него представляла собой единый комплекс со своим внутренним содержанием, внешним обликом и значением для жизни населения.
В 1855 г. Н.А.Северцов - ученик и последователь К.Ф.Рулье, завершив исследования в Воронежской губернии, в работе "Периодические явления в жизни зверей, птиц и гад Воронежской губернии" [283], определил сущность науки, называемой им "общей зоологией": "Животное названо этим именем, а не другим, потому что оно живет, изучение этой жизни составляет сущность зоологии, но, чтобы оно было успешно, необходимы приготовительные познания". Н.А.Северцов изучал жизнедеятельность организмов как единого целого в условиях природной среды. Больше всего он интересовался влиянием условий среды на жизнь животных в разное время года, на процессы их передвижения и расселения, на видовой состав животных.
Н.А.Северцов закладывал начала экологии, которая затем получила название "популяционной".
В 1863 г. И.Лоренц определил так называемый ареал организма (его местообитания), ввел понятие "органической области" совокупности органической жизни между двумя ближайшими границами, где физические условия для органической жизни испытывают существенное изменение и значительное число видов находит пределы своего распространения.[240] Это понятие было близко к современному понятию биоценоза. Он также определил факторы, влияющие на распределение животных в море.
Таким образом, на данном этапе исследования российских и зарубежных ученых складывались в определенную систему, утверждающую изучение взаимоотношений с окружающей средой отдельных видов животных и растений и закладывающую начало изучению взаимоотношений с ней отдельных популяций, и достигли такого уровня развития, которое должно быть обозначено определенным термином. Такой термин ввел Э.Геккель.
Определение и употребление термина "степь"
Следующее важное положение, высказанное В.В.Докучаевым, заключается в том,что почвы, как и все важнейшие их почвообразователи, располагаются по земной поверхности зонально. "Так как все названные стихии, вода, земля, огонь (тепло и свет), воздух, а равно растительный и животный миры...несут на своем общем характере явные, резкие и неизгладимые черты закона мировой зональности, то не только вполне понятно, но и совершенно неизбежно, что и в географическом распространении этих вековечных почвообразователей как по широте, так и долготе должны наблюдаться постоянные, и в сущности всем и каждому известные, строго закономерные изменения, особенно резко выраженные с севера на юг, в природе стран полярных, умеренных, экваториальных и пр. А раз это так, раз все важнейшие почвообразователи располагаются на земной поверхности в виде поясов или зон, вытянутых более или менее параллельно широтам, то неизбежно, что и почвы - наши черноземы, подзолы и пр. - должны располагаться по земной поверхности зонально, в строжайшей зависимости от климата, растительности и пр."- писал он. Выделив пять главных почвенных зон: бореальная (или тундровая), таежная (или лесная), черноземная, аэральная и красноземная (или латеритная), он показал их характерные черты, особенности процессов почвообразования, преобладающих грунтов, климата, растительности, животного мира, а также пригодность для сельского хозяйства.
В.В.Докучаев отметил, что по мере увеличения тепла и света от полюсов к экватору меняется и делается интенсивнее окраска почв: "начиная от белоземов (подзолы) на севере, переходя в серые земли, черноземы и каштановые почвы в умеренно-теплых широтах и кончая желтоземами и кармино-красными латеритами (красноземы) в субтропических и экваториальных широтах".
Кроме названного горизонтального распределения почвенных зон (от полюсов к экватору), ученый высказал убеждение о существовании еще вертикальной почвенной зональности: "Так как вместе с поднятием местности всегда закономерно изменяются и климат, и растительный и животный мир - эти важнейшие почвообразователи -то само собой разумеется, что также закономерно должны изменяться и почвы, по мере поднятия от подошвы гор, например Казбека и Арарата, к их снежным вершинам, располагаясь в виде тех же последовательных, но уже не горизонтальных, а вертикальных зон".
По его словам, еще во время оценочных работ в Полтавской губернии, в 1885-1889 годах изменение характера чернозема с высотой местности навело его "на мысль, что должны существовать еще зоны вертикальные". Обращаясь к литературе, В.В.Докучаев находил "и там указания на существование вертикальных зон. Так, известный ботаник проф.Краснов встретил чернозем на Гиндукуше, на высоте 1800-2100 м, и на возвышенности Ергеней...". Заключение о существовании не только горизонтальных, но и вертикальных почвенных зон для В.В.Докучаева "казалось настолько верным и не подлежащим спору", что он в 1896 г. включил "вертикальные почвенные зоны в свою классификацию почв, помещенную в объяснительном каталоге почвенной выставки в Нижнем Новгороде". В 1898 г. он считал "окончательно установленным не только нахождение типичного чернозема на Кавказе, но и существование здесь ряда вертикальных почвенных зон, теснейшим образом связанных с известными климатическими и растительными особенностями местных горных возвышенностей".
При характеристике природных зон ученый отмечал их особенности. [Приложение N 57 ] Учение о зонах природы В.В.Докучаев связывал непосредственно с практическими вопросами сельского хозяйства. Он считал, что "для отдельных почвенных зон России необходимо выработать свои агрономические приемы и методы, строжайшим образом приспособленные к местным условиям, как почвенным и климатическим, так и бытовым и экономическим". Он был противником некритического перенесения западноевропейской агрономии на русскую почву: "К стыду нашему мы взяли эту агрономию у немцев и применяли ее в России, не считаясь ни с климатическими, ни с растительными, ни с почвенными условиями местности, применяли даже на нашем настоящем черноземе...К счастью, на последнем Киевском съезде естествоиспытателей, как передают газеты, было постановлено (что уже давно было высказываемо нашими лучшими почвоведами), что немецкая агрономия для России не годится".(Ученый имел в виду съезд русских естествоиспытателей, проходивший в г.Киеве в 1898 г.).
В Западной Европе научная агрономия начала складываться еще с начала XIX в. Немецкий ученый А.Тэер (1752-1828) смотрел на почву только как на пахотный слой, от состава и свойств которого зависит урожай. С его именем связывают так называемую "гумусовую теорию" питания растений, согласно которой плодородие почвы определяется только перегноем, или гумусом. в 40-х годах XIX в. "гумусовую теорию" сменила "минеральная теория", выдвинутая немецким химиком Ю.Либихом, согласно которой плодородие почвы зависит от наличия в ней минеральных элементов пищи растений. Она способствовала, с одной стороны, развитию агрикультурхимического направления в изучении почв, придававшего большое значение химическим исследованиям почв в сочетании с химическим анализом растений и удобрений, и агрогеологического направления, с другой стороны. Немецкие агрогеологи рассматривали почву как кору выветривания современной земной поверхности и как горную породу, находящуюся в стадии перехода в другую горную породу. В соответствии с таким взглядом и с господствующей "минеральной теорией" агрогеологи ограничивались изучением главным образом одной минеральной части почвы и не принимали во внимание биологические процессы и органическую часть почвы.[БСЭ, второе изд., 1955]
В.В.Докучаев о каждой зоне он говорил с точки зрения сельскохозяйственного производства. Так, тундровая зона "в настоящее время почти совсем не обитаема человеком, но, может быть, и она со временем потребуется сельскому хозяину"... "при условии усиленной аэрации почв и внесении в них некоторых видов микроорганизмов ". Почвы таежной зоны очень бедны и поэтому для земледельческой культуры нуждаются в удобрении - минерализации и отчасти в аэрации. Черноземная зона обладает идеальными почвами-черноземными . "Чернозем может и должен быть назван "царем почв" -писал В.В.Докучаев. Он считал, что чернозем "для России дороже всякой нефти, всякого каменного угля, дороже золотых и железных руд, в нем - вековечное, неистощимое русское богатство". Аэральная зона - "это типичный край пастбищ, коневодства, овцеводства и т.д., край хлопка, гранатов, фисташек, высокосортного табака и т.д." Земледелие в ней возможно только при усиленном искусственном орошении. В красноземной зоне тропические условия (большое количество осадков, экваториальная теплота, воздух и свет) позволяют производить многократные посевы в течение всего года. Эта зона является родиной "высших культур: чая, кофе, какао и пр., -вообще огромного большинства сильно действующих и ядовитых лекарственных растений ".
Обращает на себя внимание связь научных работ В.В.Докучаева с практикой.Он производил оценку земель и рекомендации "для правильной организации" сельскохозяйственных культур. Он наметил основные задачи земледелия и агротехники для различных почв и природных зон, высказал положение о рациональном направлении развития земледелия в каждой зоне.
Знания о воде в природе и проблемах ее загрязнения
По определению, "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 другими явлениями природы и представляющая собой внутренне противоречивое диалектическое единство, находящееся в постоянном движении, развитии".[ 238 ]
Раскрывая характерные черты биогеоценоза, В.Н.Сукачев обратил внимание на некоторые их особенности.
В.Н.Сукачев считал неправильным говорить о биогеоценозе как о целостной биологической системе так же, как об организме в целом. Он объяснял это тем, что у целостной биологической системы слагающие ее части не имеют самостоятельного значения, не могут самостоятельно существовать и выполнять свои функции вне данной системы. Такая черта свойственна организму, но она отсутствует у биогеоценоза. Многие слагающие биогеоценоз части, будучи выделены, могут, как правило, существовать и выполнять свои основные жизненные функции, хотя и изменяют их в зависимости от свойств окружающей среды существования. Биогеоценозы представляют собой типичные диалектические, внутрипротиворечивые единства. В представлении В.Н.Сукачева, биогеоценоз - более единое целое, чем ландшафт. В то же время взаимное приспособление его компонентов не является основной чертой биогеоценоза. Биогеоценоз характеризуется сложностью своего состава, в которую входят части литосферы, атмосферы, гидросферы, фитоценоз, зооценоз, и своеобразием, сложностью внутренней структуры, отдельные части которой также слагаются из всех или части названных компонентов, но живут своей особой жизнью.
Структурные части биогеоценоза В.Н.Сукачев называл "синузиями". Первоначально термин "синузия" был предложен Г.Гамсом (1918) для структурных частей фитоценоза. В.Н.Сукачев дал следующее определение синузии: "Биогеоценотической синузией является каждая структурная часть биогеоценоза, которая характеризуется особым составом и свойствами составляющих его компонентов и их особыми внутренними взаимоотношениями при сохранении все же единства биогеоценоза, общности взаимодействия его компонентов и обмена веществом и энергией между ними и его окружением"[238] Он выделял синузии двух категорий: хоросинузии (стратосинузии и др.) и хроносинузии (смены сезонных аспектов и сезонного развития растений). Кроме того, он различал макро- и микросинузии разных порядков (например, ярус может состоять из синузии разного порядка). Он отмечал также, что в течение сезона в биогеоценозе сменяются не только хроносинузии, но и хоросинузии, например, микробное население меняется по мере разложения листьев и других органических остатков.
Биогеоценозы непрестанно изменяются. По мнению В.Н.Сукачева, к сменам биогеоценозов во времени можно применить термин "сукцессии", которые сначала относили к сменам фитоценозов. Причины сукцессии бывают различные.
Состояние постоянного изменения биогеоценозов выражается, как писал В.Н.Сукачев, не только тем, что среда их существования, их окружение все время изменяются, но и тем, что не прекращается взаимодействие между его компонентами. Эти взаимодействия носят противоречивый характер. Например, воздействие атмосферы на горную породу или образовавшуюся на ней почву меняет свойства последних. Приспособленный ранее к определенным свойствам почвы биогеоценоз теперь вырабатывает новые формы приспособления и тем самым начинает влиять по-новому и на почву, и на атмосферу. Так же взаимодействуют и другие компоненты.
Но этот процесс, как указывал В.Н.Сукачев, осложняется тем, что каждый компонент биогеоценоза является частью общего природного явления (за исключением почвы и подстилки), которое само развивается по своим закономерностям из-за свойственных ему внутренних противоречивых взаимодействий составляющих его элементов. Так, свойства атмосферы, входящей в состав биогеоценоза, изменяются благодаря развитию всей атмосферы Земли. Так же и горная порода, воздействующая на почву, сама испытывает изменения из-за развития литосферы Земли. Органический мир и образуемые им фито-, зоо- и микробоценозы развиваются по своим закономерностям.
В.Н.Сукачев заключал, что "каждый биогеоценоз представляет собой арену в высшей степени сложных и разнообразных внутренне противоречивых процессов, которые и являются источником, движущей силой биогеоценотического процесса ".[ 238 ] Эти процессы никогда не приостанавливаются и ведут к сукцессиям одних биогеоценозов другими. В.Н.Сукачев называл сукцессии трех категорий. [312] [Приложение N133] По его мнению, новый тип биогеоценоза возникает в том случае, когда изменения всех или большинства его компонентов стали столь значительны, что биогеоценоз стал качественно другим, что существенно изменился и характер обмена веществом и энергией как внутри биогеоценоза (между его компонентами), так и между ними и другими явлениями природы.
В.Н.Сукачев определил основную задачу биогеоценологии: "Хотя биогеоценология должна изучать биогеоценозы во всех отношениях, но основной задачей является всестороннее выяснение обмена веществом и энергией между всеми компонентами биогеоценоза и между ним и окружающей средой".[312] Изучение этих процессов, чтобы управлять ими для пользы человека, по его мнению, требует совместной комплексной работы ботаников, зоологов, почвоведов, климатологов, геологов, геоморфологов и гидрологов по исследованию режимов компонентов, слагающих биогеоценоз и режима биогеоценоза в целом.
В.Н.Сукачев отмечал, что одним из методов биогеоценологии является экспериментальный метод. Эксперимент может проводиться непосредственно в естественных биогеоценозах, внося изменения в их состав, структуру и изучая свойства его компонентов и их взаимодействия, а может заключаться в создании новых, составленных по особому специальному плану биогеоценозов.
В последние годы, по его словам, проводилось много исследований по влиянию организмов друг на друга через химические выделения при их совместном произрастании. Г.Ф.Гаузе предложил назвать это направление химической биоценологией, но еще раньше Г.Молиш назвал его аллелопатией. В.Н.Сукачев поддерживал Г.Б.Гортинского, считавшего аллелопатию отделом биогеоценологии, изучающим "формы и степень специфического биохимического обмена веществом внутри биогеоценозов, с учетом влияния этих веществ на компоненты биогеоценоза".[ 238 ]
Формирование современных степей и их проблемы
Общая направленность исследований В. В. Докучаева (1846-1903) состояла в изучении соотношения, генетической, вековечной и всегда закономерной связи, "какая существует между силами, телами и явлениями, между мертвой и живой природой, между растительным, животным и минеральным царствами с одной стороны, человеком, его бытом и даже духовным миром - с другой".
В центре нового направления познания природы В. В. Докучаев поставил почвоведение - ядро учения об этих отношениях, взаимодействиях и законах, упраляющих вековыми их изменениями. Включив почвы в число элементов природы, он рассматривал их как самостоятельные, подчиненные известным законам естественно-исторические тела, свойства и распространение которых определены их происхождением и строением. При изучении В. В. Докучаевым почв наглядно выявилась роль химических процессов в них. Используя новые химические знания, ученый установил законы, по которым происходит образование и развитие почв. Не следуя рабски за так называемой "минеральной теорией" Ю. Либиха, согласно которой плодородие почвы зависит от наличия в ней минеральных элементов пищи растений, В. В. Докучаев не ограничивался изучением только минеральной составляющей почвы, а принимал во внимание также биологические процессы и органическую часть почвы. Почва, по В. В. Докучаеву, -сложная система, находящаяся во взаимодействии с рядом других систем, например, биологических и геграфических, и являющаяся одновременно связующей системой.
В составленной В. В. Докучаевым в 1896 г. почвенной классификации главным, по его словам, было то, что "почвенные генетические типы и почвенные пояса были приурочены и соспоставлены с поясами и зонами растительными, климатическими и вообще естественно-историческими, что для верного и цельного понимания и оценки природы и ее многообразных и крайне сложных явлений черезвычайно важно". Суть заключалась не в выделении самих природных зон как таковых, а в выявлении существующих в них закономерностей развития и последствий. Историко-генетическое изучение природных зон заложило основы деления фауны и флоры на относительно экологически замкнутые области. Этот подход к описанию природы привел впоследствии к становлению понятия биогеоценоза.
Высоцкого, П. А. Кропоткина и А. А. Богданова (Малиновского), четвертый "этаж" - работы В. И. Вернадского, пятый "этаж" - работы В. Н. Сукачева и Н. В. Тимофеева-Ресовского.
Г. Н. Высоцкий (1865-1940), вслед за В. В. Докучаевым, продолжал изучение биосистем не только на уровне растительных формаций, но и на уровне типов леса, типов древесно-кустарниковых насаждений, лесного растительного сообщества. Базируясь на принципах изучения географических зон, заложенных В. В. Докучаевым, и применив их к своим исследованиям, Г. Н. Высоцкий выделил элементарные ландшафты, из которых состоят географические зоны , и дал им детальную характеристику.
Новые направления в исследованиях Г. Н. Высоцкого, по сравнению с В. В. Докучаевым, основывались на знаниях физики и химии почвы и заключались в изучении: закономерностей водного режима почв- грунтов и его влияния на строение, химический состав горизонтов и на характер растительности; распределение влаги по различным природным зонам, причин ее перемещения и целесообразного круговорота; связи структуры почв-грунтов с деятельностью животных-землероев, с растительностью и деятельностью человека; закономерных условий для естественного лесопроизрастания и для степного лесоразведения и др.
К этому же времени относятся работы П. А. Кропоткина (1842-1921), в основе био- и социологической концепции которого лежала мысль об особой роли в эволюции живой природы и человеческого общества отношений кооперации, солидарности и взаимопомощи. Объектами изучения П. А. Кропоткина были биосистемы на уровне животного сообщества в аспекте взаимоотношений для своего выживания и социосистемы на уровне человеческого общества в аспекте отношений сотрудничества и кооперации.
В качестве основы своих рассуждений П. А. Кропоткин выбрал понятие "борьбы за существование", внесенное в науку Дарвином и Уоллесом. По П. А. Кропоткину, если между различными видами животных, растений и т. п. действительно имеет место борьба за существование не на жизнь, а на смерть, то внутри одного вида повсеместно наблюдаются явления сотрудничества и кооперации с целью обеспечить наилучшие условия для выживания всего вида в борьбе за существование.
Наибольшие способности для развития и проявления сложных форм совместного поведения П. А. Кропоткин отмечал у человека. По его словам, первобытный человек отождествлял свое существование с жизнью всего рода, в пределах которого действовало правило "каждый
за всех", в то время как междуродовое право допускало войну и жестокость. У так называемых "варваров" семьи, не связанные узами родства, выработали новое образование - деревенскую общину, с помощью которой осуществлялась совместная обработка земли, защита от постороннего врага, строительство дорог и борьба с враждебной природой. В дальнейшем с возникновением рынков и городов появился новый уклад жизни : цехи, гильдии, союзы гильдий, в которые происходило объединение людей по профессиональному признаку для совместной работы и взаимной поддержки.
П. А. Кропоткин акцентировал внимание на том, что отчуждение городов от земли явилось фактором перехода к цивилизации нового времени с выраженными отрицательными социальными чертами. Он был уверен, что лишь общинное владение обеспечивает оптимальное землепользование и уравновешенное взаимодействие человека с природой. П. А. Кропоткин называл те формы, в которые перешла деревенская община в некоторых современных государствах. Он предвидел коллективные антропогенные воздействия.
А. А. Богданов (Малиновский) (1873-1928) выработал оригинальные взгляды на процесс взаимодействия человека и животных с природой, на человеческую деятельность и задачи человечества. В книге "Общая наука об организации или тектология" [22] он заложил идеи современной теории систем. Задачей человечества А. А. Богданов считал организационную деятельность. Смысл организации состоит в группировании людей для достижения какой-либо цели, в регулировании их действий "в духе целесообразного единства". Он считал, что "весь процесс борьбы человека с природой, подчинения и эксплуатации стихийных ее сил есть не что иное, как процесс организации мира для человека, в интересах его жизни и развития".
А. А. Богданов (Малиновский) дал определение понятию "среда", обратив внимание на то, что "в одном и том же месте, в одно и то же время для несхожих между собой комплексов среда может быть весьма различна - для одних консервативна, для других изменчива, поскольку они по-разному к ней относятся". Для сохранения или развития данного комплекса в данной среде необходимо, чтобы была благоприятна вся совокупность условий среды, в то время как для дезорганизации данного комплекса достаточно одного неблагоприятного условия среды.
