Екологія як наука. Основні завдання сучасної екології

Люди загинуть від невміння користуватись силами природи і від незнання істинного світу”.

Із надпису на піраміді Хеопса

Термін екологія походить від грецьких слів “ ойкос ” (житло, місце існування) та “ логос ” (вчення, слово). Цей термін введений німецьким зоологом Ернстом Геккелем у 1866 році. За Геккелем “Екологія – це наука про економію, домашній побут тваринних організмів. Вона покликана вивчати загальні взаємовідносини тварин як в органічному, так і в неорганічному середовищах, їх дружні відношення до інших тварин і рослин, з якими вони вступають у прямі чи непрямі контакти”.

Отже, за Геккелем екологія – це пізнання економіки природи.

Хоча термін екологія введений тільки в 1866 році, історія становлення екології як науки налічує кілька тисяч років. Вже в ті далекі часи люди замислювались над явищами природи і розуміли, що людина лише маленька її частинка.

На думку Лук’янової Л.Б. (2000), історія становлення екології починається з Геракліта (~ 544/540 - 483 р.р. до н.е.), який стверджував про існування загального зв’язку в живій природі, підкреслюючи її рухомість і мінливість. Філософ Емпедокл (~490-430 р.р. до н.е.) із Агрігента висловив думку про еволюційний розвиток природи. На його думку “Потвори, які раніше заселяли Землю, загинули через те, що не змогли пристосуватись до умов середовища, які змінювались”. В результаті еволюції збереглись тільки найбільш життєздатні види, що пояснюється доцільністю будови їх тіл.

Серед античних грецьких філософів і вчених Платон (428-347 р.р. до н.е.) вперше відобразив складність відношення природи і людини, хоча і природа і людина, на думку Платона, є результатом надприродних сил. Саме Платону належить теорія “золотого віку” людства. За Платоном, природа керується Богом, але поступово відходить від нього і людина починає втручатись в керування природою, що є причиною катастроф. Тому період, коли людина не втручалась в природу і отримувала від неї все в готовому вигляді, Платон назвав “золотим віком” людства.

Тільки на межі нашої ери, видатний мислитель Стародавнього Риму Тіт Лукрецій Кар (99/95-55 р.р. до н.е.) в творі “Про природу речей” з глибоким сумом констатував, що виспівуваного багатьма філософами “золотого віку” людства не було і не могло бути. Чим глибше в пітьму віків, зазначав Лукрецій Кар, тим більш безпомічними були люди проти природи. Злидні, холод і голод супроводжував людей.

Аристотелем (384-322 р.р. до н.е.), який є учнем Платона, описано понад 500 видів відомих йому тварин та особливості їхньої поведінки (перельоти птахів, міграцію тварин, зимову сплячку деяких тварин тощо). Великого значення Аристотель надавав взаємодії людини (суспільства) з природою. Він вважав, що як тваринний світ, так і людина постійно пристосовуються до навколишнього середовища і тому не можна ігнорувати природу з її законами.

Учень Аристотеля, “батько ботаніки” Теофраст (327-287 р.р. до н.е.) писав про вплив топографічних і географічних умов на рослинність і навпаки. У нього є типово екологічні роздуми про вплив клімату і погоди на ріст і тривалість життя рослин, про вплив навколишнього середовища на аромат плодів та квітів.

Мислителі античного світу були переконані, що гармонія у взаємодії людини з природою досягається тоді, коли людина наслідує закони природи і не порушує їх. Слід зауважити, що вони не закликали не втручатись в природу, а лише наголошували на тому, що таке втручання повинно базуватись на законах природи. Турбота про природу, як сферу діяльності і життя людини, в античності є турботою про саму людину і тому впроваджуються перші “екологічні” заходи.

Отже, вже тоді, в давні часи, мислителі розглядали взаємодію живих організмів з навколишнім середовищем як єдине ціле, хоча це були лише роздуми.

В період від початку нашої ери і до епохи Відродження, включаючи Середньовіччя, основний внесок у вивчення природи вносить церква. Хоча християнська церква протиставляє людину, як подобу Бога, природі, християнські теологи свідчать, що в монастирях вперше почали раціонально використовували природні багатства і пропагувалось бережливе ставлення до довкілля. При монастирях створювались заповідні території та ботанічні сади, в яких зберігались рідкісні представники рослинного і тваринного світу.

В епоху Середньовіччя проблема взаємовідносин людини і природи також розглядалась багатьма мислителями. Свідченням цього є твір Іоанна Скота Еріугени (810-877 р.р.) “Про розділення природи”. Він писав, що природа розвивається за своїми законами, які визначені Богом. Якщо людина шанує Бога, то вона повинна шанувати і її створіння. Ті, хто пізнає природні процеси, наближається до Бога, адже саме таким шляхом ми пізнаємо його накреслення.

Отже, в період Середньовіччя, на вивчення природних процесів значного впливу мала церква і предмет екології переноситься на людину як Боже творіння.

В той же час, саме в цей період починається тотальне зростання впливу людини на природу. Розвиток алхімії, а згодом хімії, дає поштовх до створення перших хімічних виробництв, що стало однією з причин погіршення екологічного стану довкілля.

В період Відродження вивчення питання взаємодії людини та природи поступово відійшло від теології. Леонардо да Вінчі (1452-1519 р.р.), відомий вчений і митець епохи Відродження, говорить про те, що людина і природа складають єдине ціле, проте, на відміну від природи, людина є дійовим началом і тому між ними йде постійна боротьба. Попри всю свою активність людина завжди програє в цій боротьбі. “О капризна природо! – пише Леонардо да Вінчі, – чому ти для одних своїх дітей буваєш милосердною і доброю матір’ю, а для інших – немилосердною мачухою?”. За рахунок такої боротьби у людини формуються риси воїна, який в природі бачить свого супротивника. Такі риси, зазначає Леонардо да Вінчі, слід змінити на риси дбайливого господаря і спільника природи.

В період Відродження і на початку періоду Нового часу в Росії, в період правління Петра І, вперше вводяться заходи по охороні природи. Створюються лісові управління та система їх охорони, вперше в історії країни вводиться посада обервальдмайстера – лісового міністра. Укази про охорону природи регламентують мисливство, забороняють хижацькі способи рибальства, передбачають охорону водойм. Покарання за порушення цих указів було вкрай суворим – аж до смертної кари.

В період Нового часу вивчення природи і ставлення до неї було неоднозначним. Цьому сприяли відкриття в природничих науках, зокрема в фізиці, хімії, біології. Так, Френсіс Бекон (1561-1626 р.р.) в своєму творі “Новий Органон” порівнював природу з книгою, яку необхідно правильно читати. На думку Ф.Бекона, людина повинна ушляхетнити природу.

Противником підходу Ф.Бекона до гармонізації відносин людини і природи є відомий представник французького Просвітництва Жан-Жак Руссо (1712-1778 р.р.). Він вважав, що в далекому минулому люди жили в повній гармонії з природою, яка давала їм все необхідне для існування. Змістом праць Ж.-Ж. Руссо є повернення до життя на лоні природи в первісному його вигляді. “До тих пір, – писав Ж.-Ж. Руссо, – поки люди зберігали свою первісну невинність, їм непотрібно було ніяке керівництво окрім голосу природи...”. Згодом виник навіть напрямок в екології, гаслом якого було “Назад до природи!”. В літературі цей напрямок одержав назву руссоїзму.

Автор першого еволюційного вчення Ж.-Б. Ламарк (1744-1829 р.р.) вважав, що вплив зовнішніх обставин – одна з найважливіших причин пристосувальних змін організмів, еволюції тварин і рослин.

На початок XIX століття людством було накопичено великий об’єм знань в природничих науках (закони фізики і хімії, явище фотосинтезу тощо), що дозволило зробити ті чи інші висновки і припущення. Карл Лінней висловив думку про існування “економії” природи під якою він розумів “взаємозв’язки усіх природних тіл, на яких ґрунтується рівновага у природі”. Його спостереження були по суті екологічними, хоча від давав їм теологічне пояснення.

Значного вкладу у вивчення природних явищ внесено французьким дослідником Юстасом Лібіхом (1803-1873 р.р.), який займався, окрім органічної хімії, вивченням впливу зовнішніх факторів на рослини. Саме Ю. Лібіхом сформульований закон мінімуму.

Отже, багато вчених займались практичною екологією, не називаючи її так. Тільки у 1866 році завдяки Е.Геккелю ця нова галузь знань одержала свою назву.

Наступний етап становлення екології пов’язаний з перемогою дарвінізму. Чарльз Дарвін у своїй праці “Походження видів шляхом природного відбору” (1859) зазначив, що вплив навколишнього середовища на живі організми і їх пристосувальні реакції є основними рушійними силами еволюції. Видатний російський вчений, прихильник “дарвінізму” В.В. Докучаєв (1846-1903 р.р.), що є засновником наукового ґрунтознавства, обґрунтував взаємозв’язок рослинності і ґрунту. Він показав вплив ґрунтів, як зовнішніх обставин, на рослини і зворотній вплив рослин на процес ґрунтоутворення.

Але основний розвиток екології, як окремої галузі знань, відбувся у XX столітті. На початку XX століття в результаті діяльності багатьох вчених сформувались школи гідробіологів, фітоценологів, зоологів тощо, кожна з яких відігравала певну роль у становленні науки. В 1910 році у Брюсселі відбувся ІІІ ботанічний конгрес, на якому відокремили екологію рослин (ботанічну) та екологію тварин (зоологічну) і виділено перші основні розділи загальної екології – екологію організмів (аутекологію) і екологію угруповань (синекологію).

У 30-х роках сформувався новий розділ загальної екології – популяційна екологія (демекологія). Засновником її став англійський зоолог Чарльз Ельтон, який у своїй книзі “Екологія тварин” (1927) перевів увагу з окремого організму на популяцію організмів як одиницю, що слід вивчати самостійно. Саме на рівні популяцій виявляються особливості екологічних адаптацій і регуляцій

Наступний крок у становлення екології як науки зроблений англійським ученим А. Тенслі, який у 1935 році увів поняття екосистема, та російським ученим В.М. Сукачовим, який у 1942 році обґрунтував уявлення про біогеоценоз. У цих поняттях дістала відображення ідея про єдність сукупності організмів з абіотичним оточенням, про закономірності, які лежать в основі зв’язку всього угрупування і довкілля, про кругообіг речовин і перетворення енергії.

Розвиток екосистемного аналізу привів до відродження на новій екологічній основі вчення про біосферу Землі – найбільшої екосистеми, яке обґрунтував і розвинув видатний український вчений В.І. Вернадський ще в першій половині ХХ століття. У цьому вченні відображена складність взаємозв’язків у навколишньому природному середовищі, показана єдність всього живого на Землі та роль живої речовини у формуванні зовнішнього вигляду планети Земля.

У 50-80-х роках XX століття Ю.Одум формує школу математичного моделювання в екології. В зв’язку з тим, що кількість експериментів по вивченню процесів у природному середовищі є обмеженою, роль математичного моделювання в екології є вельми високою. Воно дозволяє прогнозувати напрямки розвитку екосистем та виявляти різноманітні тенденції в їх розвитку без постановки будь-якого експерименту.

У 90-ті роки ХХ століття існувало кілька визначень терміну “екологія”, що зумовлено різноманітністю підходів до екологічних досліджень, а найбільш вдале визначення екології як науки належить М.Ф.Реймерсу та М.М.Мойсеєву:

Реймерс М.Ф. (1994)

“Современная экология – новый раздел знания, наука о выживании в окружающей среде, фундаментальная основа для природоохранного и средоохранного знания… Для экологии характерен широкий, системный межотраслевой взгляд, она из строго биологической науки превратилась в значительный цикл знания, вобрав в себя разделы географии, геологии, химии, физики, социологии, теории культуры, экономики, даже теологии…”

Мойсеєв М.М. (1995)

“Перед человечеством во весь рост поднимается проблема выживания – центральная проблема современной науки. Дисциплина, которая ее изучает, и носит название экология”.

Основними завданнями екології як науки є:

- дослідження особливостей функціонування екосистем, взаємозв’язків компонентів природи і виявлення змін, що викликані антропогенним навантаженням;

- створення наукової основи раціонального використання природних ресурсів;

- прогнозування змін природи під впливом діяльності людини та виявлення меж трансформації природних екосистем людиною;

- розробка теоретичних основ охорони середовища існування людини та природи, збереження природного біорізноманіття тощо.

Предметом дослідження екології є детальне вивчення за допомогою кількісних методів основ структури та функціонування природних, природно-антропогенних та антропогенних екосистем, з метою розробки теоретичних основ їх охорони. Тому, будь-яка зміна середовища існування є компетенцією екології.

Методологічну основу екології складають поєднання системного підходу, спостереження, експерименту, оцінки та моделювання. Методи екології прийнято поділяти на такі групи:

· методи збору інформації;

· методи обробки інформації;

· методи інтерпретації отриманих результатів;

· методи прогнозування та математичного моделювання.

Кожний із етапів є надзвичайно важливим і має свої складності. Зупинимось на деяких з них.

Методи збору інформації, це і спостереження, і біоіндикація, і експеримент, і вимірювання параметрів стану довкілля. Вони є вкрай різноманітними і базуються на комплексній системі спостереження за станом навколишнього середовища, яку називають моніторингом. Принципи моніторингу довкілля систематизовано Клименко М.О., Прищепа А.М., Вознюк Н.М (2004).

Методи збору інформації повинні забезпечувати оперативність, достовірність і повноту первинної інформації про стан об’єктів спостереження, тому слід дотримуватись двох основних принципи: принципу системності і принципу переважності.

Принцип системності полягає в тому, що в природі все взаємопов’язане і необхідно розглядати будь-яке явище як систему, на яку діють різні фактори. Для забезпечення системного підходу необхідна єдина методологія збору первинної інформації, всі стадії якої повинні бути стандартизовані.

Принцип переважності полягає в тому, що кількість визначуваних параметрів довкілля повинна бути обмеженою, але вони повинні найбільш повно відображати реальний стан об’єктів спостереження і реакцію екосистем на зовнішній вплив.

Проблема обробки інформації, яку проводять методами математичної статистики, полягає в тому, що серед показників стану об’єктів природного середовища важко виявити екстремальні їх значення. Важко визначити, наскільки ці показники стану об’єктів виходять за межі природного коливання значення цих параметрів довкілля. Тому, особливого значення набуває достовірність даних екологічної інформації про стан об’єктів довкілля.

Проблема методів інтерпретації результатів є виявлення управляючих параметрів та змінних довкілля. Ця проблема є однією із найбільш складних для вирішення, адже потоки інформації в екосистемах надзвичайно потужні. Оцінку екологічного стану об’єктів довкілля проводять шляхом порівняння реальних значень параметрів довкілля з певними нормами, тому правильний вибір норми екологічного стану об’єктів довкілля є вкрай важливим.

Моделювання в екології має надзвичайно важливе значення, тому що, знаючи динаміку змін основних параметрів екосистем і біосфери в цілому, можна визначати їх стійкість до дії зовнішніх факторів тощо. Моделювання необхідне та доцільне і з тих міркувань, що кількість можливих поставлених експериментів є обмеженою, особливо що стосується великих екосистем. Моделювання є єдиним джерелом інформації про можливий перебіг процесів в екосистемах.

При моделюванні стану екосистем використовують концептуальну та математичну моделі. Концептуальна модель складається з наукового опису системи, який супроводжується блок-схемою системи та принциповими закономірностями, які покладені в основу її опису. Математична модель базується на сукупності певного кількості математичних рівнянь та нерівностей, розв’язок яких дозволяє передбачити зміни у поведінці моделі при зміні величин тих чи інших параметрів.

Рис. 1.1. Структура екології за М.Ф.Реймерсом (1990).

За середовищем і компонентам, М.Ф.Реймерс розрізняє екологію суходолу, прісних водойм, морську, Крайньої Півночі, високогір’я, хімічну (геохімічну, біогеохімічну) тощо. За підходами до предмету вивчення виділяють аналітичну і динамічну екологію.

Кожний підрозділ (напрямок) екології має свої завдання і свою структуру. За рівнем біотичних систем біоекологію поділяють на:

- аутекологію або екологію особин, яка вивчає взаємозв’язки представників виду з навколишнім їх природним середовищем. Вона, головним чином, вивчає межі стійкості виду і його ставлення до різних екологічних факторів, а також досліджує дію середовища на морфологію, фізіологію і поведінку організмів, розкриває загальні закономірності дії біотичних та абіотичних факторів довкілля на живі організми;

- демекологію або популяційну екологію, яка вивчає структуру популяцій, описує коливання їх чисельності і виявляє причини цих явищ. Популяційна екологія має велике значення для господарської діяльності людини;

- синекологію або екологію спільнот, яка вивчає стосунки між особинами, що належать до різних видів даного угрупування організмів, а також між ними і навколишнім середовищем. Вивчає, головним чином, умови формування угрупувань та особливості їх функціонування, формування та функціонування екологічних систем, особливості кругообігу речовини та енергії в їх межах, встановлює основні закони цих явищ;

- глобальну екологію (Вчення про біосферу Землі), яка вивчає особливості функціонування біосфери в цілому, виявлення механізмів гомеостазу цієї глобальної системи, тощо.

Геоекологія або ландшафтна екологія вивчає особливості функціонування екологічних систем, в залежності від їх географічного положення. Об’єктами вивчення геоекології є геосистеми, що представляють собою контрольовані людиною територіальні системи – ділянки ландшафтів з характерними для них процесами тепло- та вологообміну, біохімічним кругообігом, видами господарської діяльності людини та соціально-економічними відносинами.

Прикладна екологія займається вивченням меж впливу господарської діяльності людини на довкілля. Важливе значення тут має вирішення проблем охорони природи і довкілля людин.

Ці галузі екології особливо бурхливого розвитку набули протягом останніх десяти років і частина їх складових за М.Ф.Реймерсом (див. рис. 1.1.) сьогодні виділилися в окремі галузі екології, зокрема, екологія міста, екологічна культура, тощо.

Екологія – це наукова дисципліна, а охорона природи та охорона довкілля – це комплекс знань і дій. М.Ф.Реймерс (1994) зазначає: «.. почти все стали называть экологией, в том числе и охрану природы, и охрану окружающей человека среды. При этом начисто были смешаны и два последних понятия…». На думку М.Ф.Реймерса кінцева мета охорони природи і охорони довкілля єдина – збереження всієї природи Землі і оточення людини задля здоров’я і життя людини. Екологія є фундаментальна основа охорони природи та охорони довкілля.

Взаємозв’язок екології з охороною природи чи охороною довкілля є очевидним, проте з точки зору систематизації інформації їх слід розмежовувати зазначаючи, що ця межа між ними є умовною, адже, на думку М.Ф.Реймерса, екологія є невід’ємною і необхідною основою природоохоронної діяльності та охорони довкілля.

Якщо ж ці поняття об’єднати в термін природоохоронна діяльність, стає очевидним взаємозв’язок природи і людини. Отже, природоохоронна діяльність – це система заходів, скерованих на підтримку взаємодії суспільства та природного середовища, що забезпечують збереження та відновлення природних багатств, раціональне використання природних ресурсів, попередження безпосереднього або опосередкованого впливу результатів діяльності суспільства на природу та здоров’я людини.

В останній час спостерігається бурхлива екологізація різних галузей діяльності людини, під якою слід розуміти процес неухильного та послідовного впровадження системи технологічних, управлінських та інших рішень, які дозволять підвищувати ефективність використання природних процесів поряд з поліпшенням, або хоча б зі збереженням якості природного середовища.

Започаткувались найрізноманітніші напрямки екологічних досліджень, які можна об’єднати за ознаками галузевої належності, пріоритетності, теоретичного та практичного значення. Саме за останнє десятиліття кардинально змінилась структура екології, чому сприяли розвиток таких галузей знань як екологічний менеджмент, економіка природокористування, екологічне право, екологічна культура, екологічна освіта тощо. Тому, екологія як наука, за В.Ю.Некосом трансформувалась в неоекологію.

В.Ю.Некос (2001)

“Неоэкология – это комплекс (семейство) наук, изучающих развитие, функционирование и прогнозирование развития антропосферы, разрабатывающих возможности управления взаимоотношениями и связями в системе «природа – общество» с целью их гармонизации и обеспечения экологически безопасного существования”.

Структура сучасного вчення про довкілля наведена на рис. 1.2.

Дата добавления: 2015-05-26