Биологическое разнообразие

Изучение разнообразия форм живой материи (т. е. биологического разнообразия) является давней научной и практически значимой проблемой, исследуемой фактически с момента зарождения науки биологии.

Описательный период изучения видов

Развитие теоретических вопросов ботаники и зоологии в древние времена было тесно связано с философией античного мира. Занимаясь изучением растений или животных как части окружающей природы, философы Древней Греции пытались определить их сущность, то есть раскрыть причины наблюдаемых явлений и как-то систематизировать их. Многое из их представлений было «натурфилософскими догадками», нередко далекими от истины. Например, Анаксагор (ок. 500-428 до н. э.) считал, что растения — это животные, имеющие корни в земле.

Великий ученый античного мира Аристотель (IV в. до н. э.), оставивший большое научное наследие (около 300 сочинений), наряду с изложением своих взглядов на общие вопросы строения, размножения животных и растений, функционирования их отдельных органов отмечал большое разнообразие организмов, преимущественно животных, по способам питания, размножения и местам обитания. Им была сделана первая сводка зоологических сведений того времени, в которой характеризовались многие (около 500) виды животных Средиземноморья, и создана певая система (классификация) животных, в силу чего его по праву называют «отцом зоологии».

Ученик Аристотеля Теофраст (III в. до н. э.) считается «отцом ботаники» - ботаники как самостоятельной науки. Наряду с описанием применения растений в хозяйстве и медицине он рассматривал вопросы теоретического характера (строение, физиологию растений, географическое распространение, влияние почвенных и климатических условий на их рост и развитие), сделал первую попытку систематизировать растения. В десятитомном труде «Естественная история растений» он называет около 500 различных видов. Всех их Теофраст классифицирует по жизненным формам: деревья, кустарники, полукустарники и травы, при этом уделяя большое внимание разнообразию трав, которые разделяет на группы: огородные овощи, декоративные, злаки и бобовые.

Многое в трактатах древних ученых в сравнении с нынешним уровнем знаний выглядит наивным и нередко ненаучным, поскольку в то время еще не было высокой техники исследования, открытия делались путем умозрительного описания. Но в их трудах упомянуто и описано колоссальное количество представителей живого мира, дается характеристика среды их обитания.

Например, Плиний Старший (23-79 н. э.) в своем труде «Естественная история» описывает около 1000 растений и классифицирует их по принципу хозяйственной значимости, называя следующие группы: злаки, овощи, плодовые, декоративные и медицинские. С I века н. э. И вплоть до эпохи Возрождения такой же широкой известностью и авторитетом, как и труд Плиния, у медиков и ботаников пользовалось фармакологическое сочинение грека Диоскорида (I в. н. э.) «Materia medica», в котором он описал около 600 растений, преимущественно с точки зрения их использования в медицине. В агрономических трудах римлянина Колумеллы (I в. н. э.) также упомянуто и описано много растений (более 400), при этом большинство их них относится к различным культурным сортам.

Примечательно, что во всех своих трудах ученые описывали преимущественно культурные формы растений, а дикорастущие рассматривались ими лишь в медицинских целях. В зоологических трактатах в основном излагались описания позвоночных и лишь немногих беспозвоночных животных, с которыми люди непосредственно соприкасались в своей жизни.

Несомненно, вклад древнегреческих ученых в становлении биологии был особенно значимым, и именно их взгляды оказали наибольшее воздействие на мировоззрение ученых современной эпохи.

Таким образом, ученые-натурфилософы древности в своих трудах стремились перечислить и описать известные им виды растений и животных. Данный период исследования проблемы разнообразия живого мира в биологии характеризуется как описательный и инвентаризационный. Он длился, как свидетельствует история естествознания, очень долго — с древних времен и почти до конца XVIII века.

Начало систематизации видов

Накопившийся в науке фактический материал о разнообразии растений и животных привел к необходимости его упорядочения, систематизации. Эта проблема биологии решалась на протяжении длительного периода времени начиная с XVII вплоть до середины XX века. XVIII век характеризуется как период систематизации биологического разнообразия и его классификации.

Великие географические открытия (начиная со второй половины XV века) обогатили биологию сведениями о совершенно новом, необычном, «заморском» мире животных и растений вновь открытых стран. В Европу было завезено множество новых полевых, овощных, плодовых и декоративных растений, которые начали возделываться и стали предметом торговли. Экзотические животные, привезенные путешественниками из отдаленных стран, наполняли музеи и зверинцы.

В начале XVI века итальянский ученый Лука Гини изобрел способ сохранения растений путем их засушивания между листами бумаги, тем самым положив начало гербаризации растений. Это открытие, позволившее сохранять цветущие в различное время года растения в течение многих лет и сравнивать их виды из разных стран, стимулировало целый ряд исследовательских ботанических работ и создание крупных коллекций гербариев.

Началось активное изучение дикорастущей флоры и фауны. В Италии в конце XVI века создаются первые ботанические сады, и многие города соревнуются между собой в их устройстве и богатстве ассортимента выращиваемых растений. В России первый ботанический сад под названием «Аптекарский огород» был основан в 1714 году в Петербурге по указу Петра I.

Открытия, которые принесли с собой путешествия в отдаленные страны, вызвали интерес к образу жизни и повадками экзотических животных, а проводимые исследования послужили базой для таких отраслей биологии, как экология, сравнительная морфология, физиология, этология, микробиология и цитология.

Так, в 1670 году Р. Бойль опубликовал результаты изучения влияния низкого атмосферного давления на различных животных. Знаменитый голландский микроскопист Антони ван Левенгук в 1674 году открыл мир одноклеточных организмов. В 1718 году Р. Брэдли отметил роль воробьиных птиц в истреблении вредных насекомых. Р. Реомюр в своем труде «Мемуары по естественной истории насекомых» (1742) опубликовал массу разносторонних сведений о насекомых. В 1749 году К. Линней в сочинении «Экономия природы» описал многообразие видов. Ж. Бюффон в 13-томном труде «Естественная история», изучая многообразие видов, накопленных в музеях с 1749 по 1769 год, отметил влияние среды на существование растений и животных.

Одновременно с описанием и коллекционированием различных представителей живого мира ученые делали попытки классифицировать виды растительного и животного царств.

Итальянский ботаник и мыслитель Андреа Цезальпино в конце XVI века создал первую в науке систему растительного царства. Основываясь на строении семян и плодов, он распределил известные ему 840 видов цветковых растений в 16 классах. Особые «системы» живого мира создавали многие ученые.

Наиболее известной была система шведского ученого К. Линнея, построенная им по внешним признакам животных и растений в 1735 году.

Например, систематизацию растений он осуществлял, основываясь на особенностях органов размножения растений (на числе, размерах и расположении тычинок и пестиков в цветке), а систематизацию животных — на строении конечностей, общей конфигурации тела, наружных покровов и пр. Система К. Линнея была общепринятой в естествознании XVIII — начала XIX века. Однако позже ее признали искусственной, так как она не отражала родственных связей между видами, несмотря на то, что обозначила проблемы изменяемости видов и эволюции живого мира.

Система Линнея оказала большое влияние на развитие работ по исследованию многообразия видов и определила два разных направления в изучении живой природы. Большинство учеников и последователей Линнея, пользуясь его системой, продолжали собирать и описывать виды и роды растений и животных, не помышляя строить новые системы. Другие ученые пошли по пути создания естественных систем, направляя свое внимание на выяснение сходства признаков у видов, объединяемых в роды, отряды, классы, и родства (то есть филогенетических связей) между ними.