Развитие человеческого общества – часть эволюции природы, где действуют законы экологических пределов, необратимости и отбора.

Возникновение проблем окружающей среды обусловлено не просто ее загрязнением, но превышением порога выносливости биосферы, нарушением ее регуляторных функций.Последние (регуляторные функции) не могут быть восстановлены или изменены только технологическим путем.

В рамках экоцентрического подхода прогресс человеческой цивилизации ограничен – его (её – цивилизации) безусловной зависимостью от состояния живой природы и ее законов.

В последние десятилетия угроза глобального экологического кризиса заставила рассматривать человеческую деятельность на планете с позиций живой природы.

Произошло расширение предмета экологии как науки. Экология стала рассматривать проблемы окружающей среды с позиций достижений как биологии, так и других наук о земле, физики, химии, различных инженерных наук, предъявляет новые требования к информатике и вычислительной технике, находить приложение в экономике, политике, социологии, этике.

Этот процесс проникновения экологии в другие области знания получил название экологизации, а экология как наука в настоящее время трактуется как: «Междисциплинарная область знания об устройстве и функционировании многоуровневых систем в природе и обществе в их взаимосвязи».

Структура науки экологии

В настоящее время экология превратилась из частного раздела биологии, знакомого узкому кругу специалистов, в обширный и еще окончательно не сформировавшийся комплекс фундаментальных и прикладных дисциплин, который часто называют мегаэкологией,т.е. «большой экологией», или макроэкологией. Сейчас выделяют несколько разделов «большой экологии»:

Общая экология объединяет разнообразные экологические знания на едином научном фундаменте. Ее ядро – теоретическая экология, которая устанавливает общие закономерности функционирования экологических систем, в том числе эколого-экономических и природно-хозяйственных систем.

Биологическая экология – основа экологии. Главные ее части:

1) Экология естественных биологических систем:

— особей как представителей определенных видов (аутоэкология);

— популяций (популяционная экология, или демэкология);

— многовидовых сообществ, биоценозов (синэкология), экологических систем (биогеоценология, учение об экосистемах).

2) Экология таксономических групп организмов — царств бактерий, грибов, растений, животных, а также более мелких систематических единиц: типов, классов, отрядов и т. п.

3) Эволюционная экология — учение о роли экологических факторов в эволюции и о смене экологических условий в истории Земли.

Именно биоэкология на основе изучения роли потоков веществ, энергии и информации в жизни сообществ организмов изучает взаимодействие биологических структур с окружающей средой. Биологические структуры – разного уровня, от отдельной живой клетки до биосферы в целом.

Геоэкология – изучает взаимоотношения организмов и среды с точки зрения их географической принадлежности и влияния географических факторов. В нее входят:

1) Экология обитателей разных сред (наземной, почвенной, пресноводной, морской, преобразованной человеком);

2) Экология природно-климатических зон (тундры, тайги, степи, пустынь, тропических лесов и др.);

3) Экология ландшафтов (речных долин, морских берегов, болот, островов, гор, коралловых рифов и т.п.);

4) Экологическое описание различных географических областей, регионов, стран, континентов.

Экология человека и социальная экология – изучает взаимодействие человека с окружающей средой его жизни и хозяйственной деятельности – природной, техногенной, социально-экономической, культурной (по существу – изучает экологические ниши и потребности человека). Экология человека – комплекс дисциплин, исследующих взаимодействие человека как индивида (биологической особи) и личности (социального субъекта) с окружающей его природной и социальной средой.

Глобальная экология – сформировалась на стыке биоэкологии и геохимии Земли, на основе изучения роли живых организмов в планетарной трансформации солнечной энергии и в круговороте химических элементов. Глобальная экология включает в себя учение о биосфере — глобальной экологической системе, и ее взаимодействию с техносферой.

Охрана природы – комплексная межотраслевая дисциплина, которая разрабатывает принципы и методы сохранения и восстановления природных ресурсов, сохранения качества природной среды.

Охрана окружающей среды – комплексная межотраслевая дисциплина, которая разрабатывает принципы и методы обеспечения оптимального для здоровья и жизни человека состояния окружающей его среды – природной, техногенной, социально-экономической, культурной.

Основная практическая значимость экологии – осуществление научного контроля природопользования, в основе которого должны лежать законы экологии и экономики природы (не только природные биоресурсы, но и пространства территорий и акваторий, земля, вода, воздух, солнечный свет, агроресурсы, продукты недр – все, что участвует в природных и антропогенных трансформациях энергии и круговоротах веществ).

Экология ≠ Охрана окружающей среды(соотносятся как общая и частная – прикладная дисциплины).

Экология ≠ состояние окружающей среды(даже на бытовом уровне не стоит приписывать название большой науки категориям элементарной чистоплотности).

Экология нужна на более раннем этапе – для обоснования технических условий и санитарно-гигиенических требований к процессам и устройствам (экологическое нормирование).

Охрана окружающей среды ≠ Охрана природы

(для человека) (от человека)

Сохранить качество окружающей человека среды невозможно без участия природных экологических механизмов.

Проблемы экологии

Объем антропогенного воздействия на биосферу в 20-м веке приблизился к пределу ее устойчивости, а по некоторым параметрам его превзошёл, о чем свидетельствует:

- Резкое сокращение площади ненарушенных экосистем, их деградация, необратимое количественное и качественное обеднение биосферы.

- Потребление возобновимых природных ресурсов (вода, почва, биомасса растений и животных) достигло или превысило темпы их естественного прироста.

- Химическая деформация среды как результат загрязнения отходами человеческого хозяйства, угроза здоровью людей.

- Разомкнутость антропогенного круговорота веществ (отходы содержат много веществ и материалов, не утилизируемых в естественных круговоротах – ксенобиотиков).

- Резкое сокращение запасов невозобновимых (минеральных и топливных) ресурсов.

Природа отвечает на антропогенное давление часто непредвиденными изменениями, создающими экологическую опасность:

- Антропогенное преобразование ландшафтов и их загрязнение имеют неконтролируемое последствие в виде зон экологического риска, экологических бедствий, экономических потерь.

- Избирательное воздействие на отдельные виды микроорганизмов, растений, животных вызывает неконтролируемые цепные реакции нарушают устойчивость экосистем, ведут к их разрушению.

- Мутации живых организмов под действием химического и радиационного загрязнения среды (повышенная устойчивость, адаптивность, иногда – опасные для человека свойства мутантов).

Человек оказался в ловушке противоречия между своей консервативной биологической природой и нарастающим его отчуждением от природы.

С одной стороны – человек существо биологическое, приспособленное в процессе эволюции к определенным условиям среды, температурному режиму, смене дня и ночи, химическому составу атмосферы, воды, продуктов питания и т.д.

С другой стороны, человек использует изобретенные им технологии и средство жизнеобеспечения, что позволяет ему в большой степени освободиться от давления естественного отбора и межвидовой конкуренции. Все это привело к следующим последствиям:

Огромное увеличение и продолжение роста численности людей, не связанное с повышением их биологического качества.

Для человека характерны совершенно немыслимые в природе:

- наследственные заболевания;

- наследственная предрасположенность к болезням;

- низкий иммунобиологический статус;

- возрастная хронизация болезней.

Человечество приобрело черты цивилизации потребления, экономика ее поддерживается преимущественно за счет провокации большого числа вторичных, факультативных потребностей, удовлетворение которых ведет к избыточной технологической нагрузке на природу и окружающую человека среду.

Задачи экологии:

1) Главная задача – консолидация ее различных разделов и огромного фактического материала на единой теоретической платформе для создания системы реальных взаимоотношений природы и человеческого общества.

2) Научно-практические задачи:

— Диагностика состояния природы планеты, определение порога выносливости биосферы и степени обратимости ее изменений.

— Прогнозирование регионального и глобального состояния окружающей среды при разных сценариях экономического и социального развития стран, регионов и человечества в целом.

— Отказ от природопокорительской идеологии и создание новой, направленной на экологизацию экономики, производства, техники, политики, образования.

— Формирование экологического мировоззрения, которое приведет масштабы и характер хозяйственной деятельности в соответствие с экологической выносливостью природы и предотвратят глобальный экологический кризис.

Методы экологии

Методическая основа современной экологии – сочетание системного подхода, натурных наблюдений, эксперимента и моделирования.

Системный подход присутствует во всех экологических исследованиях, так как любой объект экологии представляет собой систему или часть системы в силу всеобщей связи элементов живой природы.

Методы регистрации и оценки состояния среды являются необходимой частью любого экологического исследования. К ним относятся метеорологические наблюдения; измерения температуры, прозрачности, солености и химического состава воды; определение характеристик почвенной среды, измерения освещенности, радиационного фона, напряженности физических полей, определение химической и бактериальной загрязненности среды и т.п.

Экологический мониторинг — периодическое или непрерывное слежение за состоянием экологических объектов и за качеством среды. В настоящее время техника экологического мониторинга быстро развивается, используя новейшие методы физико-химического экспресс-анализа, дистанционного зондирования, телеметрии и компьютерной обработки данных.

Методы количественного учета организмов и методы оценки биомассы и продуктивности растений и животных лежат в основе изучения природных сообществ. Для этого применяются подсчеты особей на контрольных площадках, в объемах воды или почвы, маршрутные учеты, отлов и мечение животных, наблюдения за их перемещениями с помощью телеметрии и другие средства вплоть до аэрокосмической регистрации численности стад, скоплений рыбы, густоты древостоя, состояния посевов и урожайности полей.

Исследования влияния факторов среды на жизнедеятельность организмов составляют наиболее разнообразную группу методов экологии. В их число входят различные, подчас сложные и длительные наблюдения в природе, различные экспериментальные подходы, когда в лабораторных условиях регистрируется воздействие строго контролируемого фактора на те или иные функции растений или животных, а также анализируется применимость полученных на животных результатов к экологии человека.

Группу методов изучения взаимоотношений между организмами в многовидовых сообществах составляют натурные наблюдения и лабораторные исследования пищевых отношений, пищевого поведения, опыты с переносом «меток», например радиоактивных изотопов, с помощью которых можно определить, сколько органического вещества и энергии переходит от одного звена пищевой Цепи к другому: от растений к травоядным животным, от травоядных к хищникам.

Методы математического моделирования. Потребность в них для целей управления и прогнозирования очень велика. В свое время были получены обобщенные аналитические модели многих экологических процессов. Но реальные объекты экологии столь сложны, что с трудом поддаются строгому математическому описанию даже при значительном упрощении задач. Поскольку в большинстве случаев речь идет о многоуровневых нелинейных задачах с большим числом переменных, аналитические решения практически невозможны, и на первое место выдвигаются численные методы имитационного моделирования, глобального моделирования, основанные на применении современной вычислительной техники. Они позволяют рассматривать варианты сценариев и строить обоснованные прогнозы глобального развития.

«Законы» экологии Коммонера:

Основные законы экологии были сформулированы американским экологом Коммонером в 1971 г.

1) Все связано со всем (обращает внимание на всеобщую связь процессов и явлений в природе и близок по смыслу к закону внутреннего динамического равновесия: изменение одного из показателей системы вызывает функционально-структурные количественные и качественные перемены, при этом сама система сохраняет общую сумму вещественно-энергетических качеств).

2) Все должно куда-то деваться (любая природная система может развиваться только за счет использования энергетических и информационных возможностей окружающей среды).

3) Природа «знает» лучше(пока нет абсолютно достоверной информации о механизмах и функциях природы, мы вредим природным системам, пытаясь их улучшить). Закон призывает к предельной осторожности.

4) Ничто не дается даром (касается тех проблем, которые обобщает закон внутреннего динамического равновесия и закон развития природной системы за счет окружающей ее среды. Коммонер так разъясняет свой четвертый «3.» «...глобальная экосистема представляет собой единое целое, в рамках которого ничего не может быть выиграно или потеряно и которое не может являться объектом всеобщего улучшения: все, что было извлечено из нее человеческим трудом, должно быть возмещено. Платежа по этому векселю нельзя избежать: он может быть только отсрочен»).

Принципы и правила экологии:

1. вещество, энергия, информация и качество отдельных природных систем взаимосвязаны настолько, что любое изменение одного из этих факторов вызывает функциональные, структурные, качественные и количественные перемены всех систем и иерархий.

2. слабое воздействие может не вызывать ответных реакций природной системы, но, накопившись, они приведут к развитию бурного, непредсказуемого, динамического процесса.

3. жизненные процессы лимитируются экологическими факторами, количество и качество которых близки к необходимому экосистеме минимуму, снижение их ведет к гибели организма или деструкции экосистемы.

4. экосистема, потерявшая часть своих элементов, не может вернуться в первоначальное состояние.

5. сокращение естественной биоты (биологической среды) в объеме, превышающем пороговое значение, лишают окружающую среду устойчивости, которая не может быть восстановлена путем создания очистных сооружений и перехода к безотходному производству.

6. лимитирующим фактором процветания организма может быть как минимум, так и максимум экологического воздействия, диапазон между которыми определяет величину выносливости («толерантности») организма по отношению к данному фактору.

7. любая природная система может развиваться только за счет использования материально-энергетических и информационных возможностей окружающей среды. Абсолютно изолированное развитие невозможно – абсолютно безотходное производство невозможно. Идеально создание циклического производства (отходы процесса служат сырьем для другого процесса), а также организация разумного депонирования (захоронения) неминуемых остатков и нейтрализация неустраняемых энергетических отходов.

8. при внешнем воздействии, выводящем систему из состояния устойчивого равновесия, равновесие смещается в том направлении, в котором эффект воздействия ослабляется.

9. неожиданное усиление болезнетворности возникает при мутации нездорового организма, при введении нового болезнетворного организма в экосистему, где нет механизмов численности, для нее изменяется среда жизни.

10. вид организма может существовать до тех пор и постольку, поскольку окружающая его природная среда соответствует генетическим возможностям приспособления этого вида к ее колебаниям и изменениям.

11. экологическая ниша (место вида в природе) обязательно заполняется.

12. в ходе эксплуатации природных систем нельзя переходить пределы, позволяющие этим системам сохранять свойства самоподдержания, т.е. самоорганизация и саморегуляция.

13. «жестокое», как правило, техническое управление природными процессами чревато цепными реакциями, значительная часть которых оказывается экологически, социально и экономически неприемлема.