В 20-е годы XX столетия вышла работа Вернадского «Биосфера». Это послужило отправной точкой появления новой науки о природе и ее взаимодействии с человеком. В своем труде ученый показал, что биосфера – это целостная динамическая система, управление которой осуществляет живое вещество планеты. Ученый высказывал мысль о тесной взаимосвязи биосферы с деятельностью человека и заявил, что сохранность равновесия состава биосферы зависит от человека.

В. И. Вернадский

Вернадский считал, что вещество биосферы состоит из:

1) живого вещества (то есть биомассы современных живых организмов);

2) биогенного вещества (то есть остатков разложившихся животных, растений и грибов вместе с содержащимися в них бактериями, осевших на дно водоема или взвешенных в толще воды, а также нефти, газа биогенного происхождения, торфа и т. д.);

3) биокосного вещества (то есть смеси биогенных веществ и минеральных пород небиогенного происхождения);

4) косного вещества (то есть минералов, осадков, горных пород).

Благодаря Вернадскому появилось новое понятие – ноосфера. Таким термином ученый обозначал «мыслящую оболочку», сферу разума. Ученый говорил о том, что все человечество в целом является мощной геологической силой. И именно перед человечеством, «перед его мыслью и трудом возникает вопрос о перестройке биосферы в интересах свободного мыслящего человечества как единого целого. Это новое состояние биосферы, к которому мы, не замечая этого, приближаемся, и есть ноосфера».

В 30–40-е годы XX века выделилось новое направление – экология популяций, или демэкология, основателем которого является английский зоолог Чарлз Элтон (1900–1991). На развитие экологии популяций оказали влияние такие ученые, как Н. П. Наумов, С. С. Шварц, Д. Н. Кашкарев, В. В. Догель и др. Одновременно появился новый принцип исследования природных сообществ во взаимодействии со средой обитания. В 1935 году английский ученый Артур Тенсли (1871–1955) впервые использовал термин «экосистема».

Артур Тенсли

Экосистема (от греч. oikos – «дом, местообитание» и systema – «сочетание, объединение») – сообщество живых организмов, обитающих на одной территории при определенных условиях. Это сложная система, способная к самостоятельной организации, регуляции и обновлению. В данном случае подразумевалось единство, ограниченное во времени и пространстве, природный комплекс, который был образован живыми организмами и средой обитания.

В 1942 году советский ученый В. Н. Сукачев (1880–1967) впервые использовал термин «биогеоценоз». Биогеоценоз – элементарная единица биосферы, то есть простейшая экосистема и геосистема.

В. Н. Сукачев

С середины XX века началось быстрое и интенсивное развитие экологии. Она стала взаимодействовать с самыми разными науками и сферами человеческой деятельности. Один из известных современных ученых-экологов Юджин Одум (1913–2002, США) считал экологию междисциплинарной областью знания, наукой об устройстве многоуровневых систем в природе, обществе, а также их взаимосвязи.

Экология – это уникальная, многогранная наука со сложной структурой. Известный советский ученый и теоретик экологии Н. Ф. Реймерс (1931–1993) утверждал, что экология – это цикл знаний, в который входят элементы геологии, географии, физики, химии, социологии, экономики, теории культуры.

Современная экология изучает не только биологические явления, но и антропосферу. Антропосфера – это часть биосферы, которая постоянно используется и видоизменяется человеком; практически то же, что ноосфера. Этот термин впервые применил географ и этнограф Д. Н. Анучин в 1902 году.

Д. Н. Анучин

Существуют различные классификации разделов и направлений экологии. Единого мнения в этом вопросе ученые пока не достигли. Классический подход выделяет общую и частную экологию. Общая экология исследует какие-либо явления окружающей среды в их взаимосвязи, например, то, как приспосабливаются к природным условиям целые популяции. Объект изучения частной экологии – это конкретные классы живых существ или даже отдельные виды животных и растений, например экология соснового бора, экология морей и океанов.

Общая и частная экология подразделяются на несколько разделов. Каждый раздел экологии, в свою очередь, включает в себя несколько направлений. Каждое направление состоит из частных наук (дисциплин).

Общая экология подразделяется на следующие разделы: биоэкология, геоэкология, экология человека, прикладная экология. Общая экология находится в тесной взаимосвязи со всеми частными науками. Формирование общей экологии как науки продолжается по сей день, и каждая из частных дисциплин способствует этому.

Как правило, частную экологию делят на два больших раздела – экология растений и экология животных. Экология растений изучает взаимодействие и взаимозависимость между растительными организмами и средой их обитания. В центре внимания экологии животных – взаимодействие животного мира и живой и неживой среды.

Также применяется более подробное деление частной экологии – это экология млекопитающих, экология беспозвоночных, экология насекомых, экология зайца-беляка и др. Экология микроорганизмов исследует места обитания микроорганизмов, а также их экологические связи. Основное положение экологии микроорганизмов – концепция о доминировании микробов в создании биосферы Земли и дальнейшем поддержании ее экологического баланса.

Помимо частных дисциплин, в структуру экологии входят комплексные науки. Специфика частных наук заключается в том, что они исследуют конкретные объекты окружающего мира, то есть отдельные организмы или совокупность организмов одного вида.

Комплексные науки исследуют определенные условия среды, например воду, почву, леса, а также взаимоотношения живых организмов и этих условий. К частным наукам можно отнести экологию человека, микробиологию, экологию растений, экологию животных и др. К комплексным наукам относят ландшафтоведение, почвоведение, биоценологию и многие другие.

Столь сложное разделение науки экологии связано с тем, что каждый ученый стремится заниматься теми вопросами изучения окружающей среды, которые ему наиболее интересны. Экология настолько разнообразна, что любому специалисту легко выбрать для себя самую близкую и увлекательную сферу работы.

Экологам подвластно изучение практически всего живого мира. Существует даже такая наука, как глобальная экология, или мегаэкология.

Книгу под названием «Глобальная экология» в 1977 году выпустил известный советский ученый-климатолог М. И. Будыко (1920–2001), сформулировав в ней основную проблему – круговорот веществ в биосфере.