Екологія як наука, загальнонауковий підхід та методологія

Вперше термін "екологія" (грец. ойкос - місце проживання, логос - учення) ввів у науковий обіг видатний німецький біолог, природознавець, послідовник Ч. Дарвіна Е. Геккель (1866).

Його визначення: "Екологія - це пізнання економіки природи, одночасне дослідження всіх взаємовідносин живого з органічними і неорганічними компонентами середовища".

З часів Е. Геккеля поняття "екологія" доповнювалося, змінювалося, його значення то розширювалося, то звужувалося і до середини XX ст. екологія здобула статус науки про організацію і функціонування надорганізменних біологічних систем усіх рівнів. Проте в останні десятиріччя, коли під впливом агресивно- технократичної природопідкорювальної діяльності людини почала активно розвиватися глобальна екологічна криза й існування цивілізації опинилося під загрозою, екологія значно розширила коло своїх наукових і практичних завдань. Завдяки процесу проникнення проблем і ідей екології в інші науки і сфери діяльності людини широкого розвитку набуло явище екологізації, завданням якого стало відвернення глобальної екологічної кризи завдяки об'єднанню зусиль учених і практиків усіх галузей діяльності. Екологія перетворилася на комплекс фундаментальних і прикладних дисциплін, головним завданням яких стало збереження життя і цивілізації на планеті, на систему наук про Землю та її оточення, в центрі уваги якої залишаються живі організми та людина. На початку XXI ст. поняття "екологія" досягло найвищого політичного рівня і екологічний імператив став визначати розвиток матеріального виробництва та духовної культури.

Сучасна екологія - це одна з головних фундаментальних комплексних наук про виживання на планеті Земля, завданням якої є пізнання законів розвитку і функціонування біосфери як цілісної системи під впливом природної і, головне, антропогенної діяльності, а також про визначення шляхів і засобів еколога-економічно збалансованого співіснування техносфера і біосфери.

В цілому екологія XXI ст. представляє собою комплекс наук про будову, функціонування, взаємозв'язки багатокомпонентних і 8

багаторівневих систем у Природі й Суспільстві та засоби кореляції взаємного впливу техносферы і біосфери з метою збереження людства і біосфери.

Основним об'єктом досліджень сучасної екології є - екосистеми планети всіх рівнів та їх елементи.

Основним предметом досліджень - взаємозв'язки між живими організмами, їх групами різних рангів, живими і неживими компонентами екосистем, а також особливості впливу природних і антропогенних чинників на функціонування екосистем та біосфери в цілому.

Мета досліджень полягає у визначенні оптимальних шляхів координації гармонійного еколого-економічно збалансованого співіснування техносферы й біосфери, принципів і критеріїв ефективної локальної, регіональної та глобальної екополітики.

Основні завдання сучасної екології:

- вивчення загального стану сучасної біосфери (біологічних систем усіх рівнів), умов його формування, причин і обсягів змін під впливом різних природних і антропогенних чинників;

- прогнозування динаміки стану екосистем і біосфери в цілому в часі й просторі;

- розроблення шляхів гармонізації взаємовідносин людського Суспільства і Природи з урахуванням основних екологічних законів, збереження здатності біосфери до саморегуляції і самовідновлення.

Центральним завданням сучасної екології, як зазначалося вище, залишається дослідження живої компоненти біосфери, пізнання всіх процесів функціонування життя.

При цьому необхідно дотримуватись основних біоекологічних принципів:

• адаптація (здатність живих організмів пристосовуватися й існувати в певних умовах навколишнього середовища завдяки комплексу морфологічних, фізіологічних та популяційних особливостей);

• еволюція (полягає в незворотних змінах живих організмів);

• зворотні зв'язки (біосистеми самопідтримуються та саморегулюються завдяки наявності в них різноманітних зворотних зв'язків);

• біологічна ієрархія (полягає в наявності у біосистемах різних рангів та можливостей їхнього впорядкування в ієрархічні структури, де кожний вищий елемент ієрархії базується на нижчих);

• дискретність (жива матерія завжди існує в розчленованому на дискретні елементи вигляді - особини рослин і тварин);

• найпростіша конструкція (оптимальність), коли з усіх можливих конструкцій біосистем у природі реалізується найпростіший за організацією, що свідчить про прагнення екосистем до мінімізації витрат речовини та енергії;

• адекватність (біологічні системи відповідають за своєю конструкцією та функціями тому абіотичному середовищу, в якому вони існують).

Близько 90 напрямів і піднапрямів (розділів і підрозділів) сучасної екології, які сформувалися впродовж останніх десятиліть в усіх галузях людської діяльності, де відбуваються процеси екологізації, умовно об'єднані в чотири блоки: біоекологію, геоекологію, техноекологію та соціоекологію.

Деякі фахівці (Т. Акимова, В. Хаскін та ін.) серед інших підрозділів сучасної екології виокремлюють „загальну екологію” (більшість біологів ототожнюють біоекологію і загальну екологію) як таку, що об'єднує різні екологічні знання на ще й досі єдиному науковому фундаменті. Головною складовою загальної екології вважають теоретичну екологію, яка встановлює загальні закони функціонування екосистем. Цьому допомагають експериментальна та математична екології (моделювання екологічних процесів, обробка інформації та кількісний аналіз), що входять до складу загальної екології.

Кожен із напрямів екологічних наук має свою специфіку, своє коло вирішуваних екологічних питань, свої методи й масштаби досліджень, контролю та менеджменту, але завдання в усіх одне: визначити характер і обсяги забруднень довкілля, пов'язаних з конкретним видом діяльності людини, ступінь їх небезпечності, можливості нейтралізації, шляхи екологізації виробництва, підвищення ефективності охорони природи, економії та відтворення природних ресурсів. Це важливо для формування регіональної і національної екологічної політики, укладання міжнародних програм, угод, договорів у сфері природокористування, охорони довкілля та екологічної освіти, тобто визначення тактики і стратегії еколого-безпечного розвитку людства, збереження біосфери і життя на Землі.

Сьогодні налічується близько 100 різних галузей екології, в яких розглядаються відповідні кола питань.

Біоекологія є основою всієї сучасної екології. Її головна частина - екологія природних біологічних систем (аутекологія, демекологія, синекологія, біогеоценологія). Друга складова - екологія таксономічних груп; третя - еволюційна екологія.

Біоекологія займається формуванням уявлень про екологію як економіку природи на основі вивчення потоків речовини, енергії та інформації в життєдіяльності організмів, їх груп та біологічних систем.

Геоекологія вивчає специфіку взаємовідносин організмів і середовища їх існування в різних географічних зонах. В одних екосистемах дає екологічну характеристику різних географічних регіонів, областей, районів, ландшафтів; розглядає екологічні наслідки ендо- і екзогенних геологічних процесів, видобутку корисних копалин; займається екологічним картографуванням.

Екологія природних сфер досліджує екологічні процеси, що відбуваються на територіях, де вплив людини ще не відіграє вирішальної ролі у функціонуванні екосистем. Це заповідні території, позашельфові зони океанів і морів, пустелі, великі лісові масиви, гори, де антропогенні забруднення не перевищують допустимих для функціонування біоти норм.

Соціальна екологія - розділ сучасної екології, де вивчається специфічна роль людини в довкіллі не як біологічного виду, а як соціальної істоти, відмінності цієї ролі від ролі інших живих істот. Вона вивчає шляхи оптимізації взаємовідносин людського суспільства з природою. Тісно пов'язана з етнографією і соціологією.

Соціоекологія займається формуванням екологічної свідомості, екологічної культури за допомогою нових методів і підходів екологічної освіти та виховання, вивченням і формуванням законів про екологічне природокористування, визначенням принципів і критеріїв екологічного менеджменту, контролю й бізнесу, соціально-екологічним моніторингом, формуванням основ локальної, регіональної та глобальної екологічної політики.

Агроекологія представляє собою комплексну наукову дисципліну, об'єктом вивчення якої є агросфера, а предметом - взаємозв'язки людини з довкіллям у процесі сільськогосподарського виробництва, вплив сільського господарства на природні комплекси, взаємозв'язки між компонентами агроекосистем і специфіка кругообігу в них речовин, енергії та інформації під впливом техногенних навантажень.

Техноекологія - найбільший за обсягом блок прикладних екологічних напрямів, пов'язаних із такими об'єктами людської діяльності, як енергетика, промисловість, транспорт, військова справа, сільське господарство, космос.

За останнє десятиліття в техноекологічних розділах виокремилися галузеві підрозділи, кожен з яких має свої методи екологічних досліджень і контролю, свою специфіку впливу на довкілля, утилізації відходів та свої методи й шляхи екологізації.

Урбоекологія досліджує процеси урбанізованих і промислових територій, які формують екологічні умови та особливості функціонування екосистем під впливом енергетики, транспорту, будівництва, різних галузей промисловості. Це території найбільш техногенно навантажені.

Крім того, активно розвиваються такі напрями, як екологічна техніка, екологічна метрологія і стандартизація, економіка природокористування, екологічна політика.

Останнім часом набуває актуальності такий напрям, як „екологія людини’”. Об'єктом досліджень цієї науки є людина, але не як соціальний об'єкт, а як біологічний вид. Фактично, це - екологія біологічного виду Homo Sapiens. Але чітких, обґрунтованих розмежувань між соціальною екологією й екологією людини поки що не зроблено. Існують також певні неузгодженості з такими науками, як валеологія, безпека життєдіяльності, медична географія та медична екологія (щодо цілей, завдань, методів досліджень, підходів). М. Реймерс (1990) визначив екологію людини як екологію людської популяції, яка включає як соціально й психологічні і етнологічні стосунки людей між собою, так і ставлення людей до природи, тобто як комплексну еколого- соціально-економічну галузь знань.

Головною метою сучасної екології як науки є консолідація різних її розділів і фактичного матеріалу на єдиній теоретичній основі, зведення їх у систему, яка б відображала реальне співвідношення між природою і людським суспільством.

Це необхідно для:

- розуміння сучасних екологічних проблем планети;

- розробки нової екологічної ідеології і методології;

- правильної організації екологічної освіти;

- організації практичної діяльності у галузі

природокористування.

Серед глобальних проблем людства, які за своєю суттю є проблемами всієї природи Землі, є наступні:

- об'єм антропогенного впливу на природу і оточуюче середовище в XX ст. став занадто високим і наблизився до межі стійкості біосфери, а по деяких параметрах перебільшив його. Вплив людини на природу має тривалу історію, але ще ніколи зміни і порушення не мали такої якісної структури і не відбувалися з такою швидкістю, як у наші часи. Це означає наближення глобальної антропогенної екологічної кризи;

- природа відповідає на зростаючий антропогенний тиск непередбачуваними змінами, які створюють екологічну небезпеку;

- антропогенний вплив на ландшафти і забруднення середовища часто мають неконтрольовані наслідки, які викликають виникнення зон підвищеного екологічного ризику, екологічного лиха та економічних втрат;

- вибірковий вплив на окремі види мікроорганізмів, рослин або тварин, виключення цих організмів із природних спільнот викликає не контрольовані ланцюгові реакції, які зачіплюють багато видів, порушують стійкість екосистем і викликають руйнування багатьох з них;

- хімічне і радіаційне забруднення територій прискорює мутації і призводить до появи нових біологічних форм, які мають підвищену стійкість, адаптивність й іноді є небезпечними для людини.

Людина знаходиться у центрі протиріччя між своєю біологічною сутністю і постійно зростаючою відчуженістю від природи. Завдяки науково-технічному прогресу вона значно звільнилася від тиску природного відбору і міжвидової конкуренції. Людство на декілька порядків перебільшило свою біологічну видову чисельність і ще у десятки разів - об'єм використання речовин і енергії для задоволення надбіологічних потреб. Але збільшення чисельності людства не пов'язане з підвищенням його біологічної якості. Навпаки, для людей в цілому притаманний немислимий, неможливий для диких тварин у природі вантаж спадкових захворювань, низький імунобіологічний статус і величезна кількість інфекцій, віковий перехід хвороб до категорії хронічних. Проблеми екології людини все більше стають проблемами охорони здоров'я.

В зв’язку з цим найважливіші загальні задачі сучасної екології у широкому її розумінні зводяться до наступних:

- розкриття місця і ролі людини, цивілізації, техносфери в існуванні екосфери планети Земля з позицій екологічних законів;

- екологізація свідомості людей - формування нової ідеології і методології гуманістичного ексцентризму, спрямованої на перехід до екологічно орієнтованої постіндустріальної цивілізації, на екологізацію економіки виробництва, політики, освіти;

- діагностика стану природи планети і її ресурсів, встановлення межі витривалості живої природи по відношенню до антропогенного навантаження;

- розробка прогнозів змін біосфери і стану навколишнього природного середовища за різними сценаріями економічного і соціального розвитку людства;

- формування такої стратегії поведінки людства, такої економіки і таких технологій, які зможуть зупинити глобальну екологічну кризу.

Питання екологічно спрямованого розвитку суспільства (екорозвитку) хоча і ставляться на міжнародному рівні, можуть знайти конкретне втілення лише на національному рівні, тому що вони щільно пов’язані з особливостями громадського устрою та органів управління. Загострення екологічної кризи - руйнування озонового шару, забруднення Світового океану, повітряного басейну, посилення парникового ефекту, погіршення здоров’я населення, зменшення ресурсів планети і наближення їх до межі витривалості біосфери - змушує шукати відповідь на питання: як уникнути екологічної катастрофи.

Проблема екорозвитку ускладнюється за рахунок сучасної розрізненості екології, економіки та політики. У політиків та економістів екологія досі відходить на другий план. Але політичний вплив буде на боці тих країн, які є лідерами у сфері екології. Йдеться не тільки про екологічне управління, а й про нове управління світовою спільнотою.

Актуальними стають нові критерії оцінки рівня розвитку суспільства. Так, замість валового внутрішнього продукту пропонується індекс гуманітарного розвитку (індекс людського розвитку) суспільства.

Принципи екорозвитку суспільства наведені нижче:

- регіональні і локальні задачі мають відповідати глобальним і

національним цілям попередження екологічної кризи і оптимізації середовища проживання людини. Рівень відносного впливу якості навколишнього середовища на здоров’я населення зросте від 20­40% до 50-60%, а затрати на стабілізацію умов навколишнього середовища будуть найбільшою статтею економіки

перевищуватимуть 40 - 50% валового виробничого продукту;

- регіональний екорозвиток включає функцію попередження на ранішній стадії негативних екологічних тенденцій. Наростання антропогенного навантаження і зростання залежності здоров’я населення від стану довкілля вимагає більш точних екологічних прогнозів. Регламентація техногенних потоків на підставі врахування віддалених генетичних наслідків має велике принципове значення. Це стосується не тільки медико-біологічного аспекту, а й економічного та політичного;

- цілі екорозвитку первинні по відношенню до цілей економічного розвитку: тільки здорове навколишнє середовище є умовою задоволення основних життєвих потреб людини;

- розміщення і розвиток матеріального виробництва на певній території має здійснюватись у відповідності з її екологічною техноємністю. Вилучення місцевих природних ресурсів не має перевищувати швидкості їх відтворення, а надходження забруднень

- швидкості їх інактивації.

Методологічною засадою сучасної екології є комплексне використання натурних спостережень, вимірювань,

експериментальних лабораторних досліджень, екологічного картування і моделювання. Більшості екологічних досліджень притаманний системний підхід. У сучасних екологічних дослідженнях широко використовують методи інших наук: хімії, фізики, геології, біології, математики. Ці методи можна об'єднати в кілька груп:

- методи реєстрації та оцінки якості довкілля, насамперед різні типи екологічного моніторингу, зокрема біомоніторинг і біоіндикація, дистанційний аерокосмічний моніторинг;

- методи кількісного обліку організмів і методи оцінки біомаси та продуктивності рослин і тварин;

- вивчення особливостей впливу різних екологічних чинників на життєдіяльність організмів (як складні й тривалі спостереження в природі, так і, частіше, експерименти в лабораторних умовах — токсикологічні, біохімічні, біофізичні, фізіологічні та ін.);

- методи вивчення взаємозв'язків між організмами в

багатовидових угрупованнях;

- методи математичного моделювання екологічних явищ і процесів, та екосистем, імітаційне моделювання: моделювання від локальних до регіональних і глобальних екологічних процесів і ситуацій;

- створення геоінформаційних систем і технологій для розв'язання екологічних питань різних масштабів і в різних сферах діяльності;

- комплексний еколого-економічний аналіз стану різних об'єктів, територій, галузей виробництва;

- геоекологічні методи дослідження, геоекологічний моніторинг.

- технологічні методи екологізації різних виробництв з метою зменшення їх негативного впливу на довкілля;

- медико-екологічні методи вивчення впливу різних чинників на здоров'я людей;

- методи екологічного контролю стану довкілля: екологічна експертиза, екологічний аудит, екологічна паспортизація.

До особливої групи методів відносять біоіндикацію.

Біоіндикація - метод оцінки абіотичних і біотичних чинників середовища за допомогою біологічних систем.

Організми або їх угруповання, життєві функції яких тісно корелюють з певними чинниками середовища і можуть використовуватися для їх оцінки, називають біоіндикаторами. Ними можуть бути рослини, тварини, мікроорганізми, гриби.

Форми біоіндикації:

• неспецифічна — якщо різні чинники зумовлюють однакову реакцію;

• специфічна — зміна, що відбувається в біологічних системах, пов'язана лише з одним чинником;

• чутлива — коли біологічний об'єкт реагує значним відхиленням життєвих проявів від норм;

• акумулятивна — біоіндикатор накопичує дію чинника, тривалий час її не виявляючи:

• пряма — чинник діє безпосередньо на біологічний об'єкт;

• непряма — біоіндикація виявляється лише після зміни стану під впливом інших безпосередньо заторкнених елементів;

• рання — коли реакція організму помітна при низьких дозах і короткочасній дії чинника та відбувається в місці впливу чинника на елементарні молекулярні чи біологічні процеси.

Історія фітоіндикації сягає сивої давнини. Перші записи про рослини-індикатори є в працях Теофраста (IV— III ст. до н.е.). За видом рослин та їх зовнішнім виглядом люди навчилися визначати родючість ґрунтів, відшукувати воду, руди, отримувати інформацію про клімат минулих часів.

Залежно від мети, фітоіндикація такі наступні напрями: агроіндикація, біогеохімічна індикація (індикація корисних копалин), галоіндикація, гідроіндикація, геоіндикація, фітоіндикація кліматичних параметрів, природоохоронна (созоекологічна) індикація.

1.2.