Определения. Структура науки. Модели

2.1. Соотношение науки Экология и прикладных аспектов

Профанация экологического знания привела к исчезновению осознания необходимости различать науку и прикладные аспекты этой науки. На современном этапе наблюдается подмена науки и прикладных отраслей. Раз все «экологи», то и почти всё стали называть «экологией», в том числе и охрану природы, и охрану окружающей человека среды. При этом начисто были смешаны и два последних понятия. Совершенно очевидно, что конечные цели этих двух областей знания идентичны: сохранение всей природы Земли и ближайшего окружения человека ради здоровья и жизни людей. Но охрана природы «заходит» со стороны биосферных процессов, естественных ресурсов, их сохранения для развития человечества, с позиций той самой «глубокой экологии», о которой говорилось выше. А охрана окружающей человека среды концентрирует свое внимание прежде всего на потребностях самого человека, идет от него и непосредственно окружающей его среды — природной, социальной и техногенной. Следовательно, охрана природы продвигается от Земли к человеку, а охрана окружающей человека среды — наоборот, от человека к глобальным процессам. Нет сомнения, что это единый комплекс прикладного знания экологического цикла. Но экология ли в собственном смысле слова? Очевидно, что нет.

Экология как таковая — фундаментальная основа для природоохранного и средоохранного знания, основа неотъемлемая и совершенно необходимая. Все остальное — прикладные ее сферы. Они могут иметь свои постулаты и теоретические обобщения, но базируются на экологическом фундаменте.

По этой причине в дальнейшем мы будем различать экологию в собственном смысле слова и экологические знания как область смежных дисциплин, базирующихся на ее понятиях и использующих ее терминологию.

Предмет натурологии – совокупности наук об охране природы и рациональном природопользовании – затруднительно определить на современном этапе. Бум развития этой области продолжается и не ясно насколько широко он охватит социальную деятельность человека.

На данном этапе можно привести самую общую рубрикацию включающихся сюда дисциплин (по Реймерсу, 1994):

1. Охрана природы

1.1. Воздействие человека на природу

1.2. Охрана сообществ

1.3. Использование, сохранение и воспроизводство природных ресурсов и условий жизни

1.4. Воспроизводство природных систем, уход за ландшафтами

1.5. Экологическое прогнозирование и планирование

1.6. Социально-экономические проблемы охраны природы

2. Формирование и охрана окружающей человека среды

2.1. Экология человека

2.2. Природная и материальная среда обитания человека и ее охрана

2.3. Культурная среда обитания человека и ее сохранение

2.4. Стихийные и случайные нарушения среды жизни. Теория риска

2.5. Загрязнение среды

2.6. Социально-экономические и политические вопросы охраны окружающей человека среды

2.2. Определение

Экология - наука о закономерностях формирования, развития и устойчивого функционирования биологических систем разного уровня организации в их взаимоотношениях с условиями среды.

Разделы, выделяемые в экологии:

· аутоэкология экология особей и организмов как представителей вида;

· демэкология - экология малых групп организмов (семья, стадо и т.п.);

· популяционная экология;

· синэкология - экология сообществ;

· учение о биосфере (биосферология);

2.3. Экология как общенаучное явление

В современном обществе экология вышла за рамки науки и вторглась в сферу мировоззрения, экологизации знания и даже идеологии.

Глобальная экология — учение об экосфере Земли как планеты, взаимодействующей с биосферой, явно выходит за рамки биологии. Этот выход в социальную область закрепился с появлением развитием социальной экологии.

Причисление к экологическому циклу наук об охране природы и охране окружающей человека среды сделало экологическое знание весьма обширной совокупностью дисциплин.

Политизация экологических проблем выдвинула понятия экоразвития, экополитики, экологической безопасности. Связь их с экономикой определила появление гибридных эколого-экономических дисциплин от близких к политэкономии (политэкология) до конкретной экономики природопользования. Само природопользование обрело экологическую окраску.

Вещественно-культурные и воззренческие ценности, воздействующие на человека, такие как архитектурная, ландшафтная и материальная среда, а также как аудиовизуальные, литературные и подобные им богатства, стали предметом экологии культуры (Д.С. Лихачев). Как научная дисциплина экология культуры призвана исследовать культурную среду обитания человека, ее формирование и воздействие на людей. Это влияние может распространяться на организм человека и на его личность. В последнем случае экология приобретает социальную, идеологическую окраску.

Экологическое знание проникает даже в идеологию. Особенно это заметно в области так называемой «экологии духа» - исследующей среду морали, воззрений, трудно уловимой духовности человека. Скорее всего, это сплав социальной психологии как учения о индивидуальном «Я» и социологии как науки об общественных отношениях с экологией человека и социальной экологией: человек как индивид и личность в среде широкого спектра движений мысли и духа. Здесь окончательно смыкается цикл естественнонаучных и гуманитарных знаний, происходит выход в философию и развивается общенаучный подход к проблеме.

В этом, безусловно, специфика современного экологического знания. Оно из строго биологической науки превратилось в значительный цикл знания, вобрав в себя разделы географии, геологии, химии, физики, социологии, теории культуры, экономики, даже теологии — по сути дела, всех известных научных дисциплин.

2.4. Модели в экологии

В науке упрощенные версии реального мира, охватывающие только самые важные, основные свойства и функции, называют моделями - абстрактными описаниями того или иного явления реального мира, позволяющее делать предсказания относительно этого явления. В своей простейшей форме модель может быть словесной или графической (неформализованной). Однако если мы хотим получить достаточно надежные количественные прогнозы, то модель должна быть статистической и строго математической (формализованной).

Например, все определения, с которыми мы будем знакомиться, являются фактически неформализованными словесными моделями, а математическое уравнение, описывающее изменения численности популяции насекомых и позволяющее предсказывать эту численность в любой момент времени, является формализованной моделью, полезной с биологической точки зрения. А если рассматриваемую популяцию составляет вид-вредитель, то эта модель приобретает еще и экономическое значение.

Компьютерные формализованные модели позволяют получать на выходе - искомые характеристики при изменении параметров модели, добавлении новых или исключении старых. Иными словами, возможна «настройка» математической модели с помощью ЭВМ, позволяющая усовершенствовать ее, приблизив к реальному явлению.

Модели так же очень полезны как средство интеграции всего того, что известно о моделируемой ситуации и, следовательно, для определения аспектов, нуждающихся в новых или уточненных исходных данных или же в новых теоретических подходах. Если модель не работает, т.е. плохо соответствует реальности, необходимые изменения или улучшения могут быть подсказаны ЭВМ. Если же оказывается, что модель точно имитирует действительность, то вы получаете неограниченные возможности для экспериментирования: в нее можно вводить новые факторы или возмущения, с тем чтобы выяснить их влияние на систему. Даже в случае не совсем точного соответствия модели реальному миру, что часто бывает на ранних стадиях ее разработки, модель все же остается крайне полезной для обучения и проведения исследовательских работ, поскольку она выделяет ключевые компоненты и взаимодействия, заслуживающие особого внимания.

Вопреки мнению многочисленных скептиков, с сомнением относящихся к моделированию сложной природы, можно утверждать, что информация даже об относительно небольшом числе переменных служит достаточной основой для построения эффективных моделей, поскольку каждое явление в значительной степени управляется или контролируется ключевыми факторами.

Моделирование обычно начинают с построения схемы, или графической модели, часто представляющей собой блок-схему (рис. 1.2). В работающей модели экологической ситуации имеется как минимум четыре компонента:

1) внешняя движущая сила (на рисунке - Е);

2) свойства или переменные состояния (Р);

3) направления потоков (F), связывающих свойства между собой и с действующими силами;

4) взаимодействия или функции взаимодействий (I) там, где взаимодействуют между собой силы и свойства, изменяя, усиливая или контролируя явления или создавая эмерджентные свойства.

Примеры. Блок-схема на рис. 1.2 может служить моделью образования смога. В этом случае P₁ изображает углеводороды, а Р₂ — окислы азота, два типа химических соединений, содержащихся в выхлопных газах автомобилей. Под действием движущей силы — энергии солнечного света Е — они реагируют между собой и дают смог Р₃. В этом случае взаимодействие оказывает синергический, усиливающий эффект, так как Р₃ более опасен для здоровья людей, чем Р₁ или Р₂, действующие порознь.

Схема на рис. 1.2 может представлять и лугопастбищную экосистему, в которой Р₁ — зеленые растения, превращающие солнечную энергию Е в пищу. В этом случае Р₂ обозначает растительноядное животное, поедающее растения, а Р₃ — всеядное животное, которое может питаться либо растительноядными, либо растениями. Тогда взаимодействие I может представлять несколько возможностей. Это может быть «случайный» переключатель, если наблюдения в реальном мире показали, что всеядное животное Р₃ питается P₁ и Р₂ без разбора в зависимости от их доступности. Или же I может иметь постоянное процентное значение, если обнаружено, что рацион Р₃ состоит, скажем, на 80% из растительной и на 20% из животной пищи независимо от того, каковы запасы P₁ и Р₂. Либо может быть «сезонным» переключателем в том случае, если Р₃ питается растениями в один сезон года и животными — в другой. Наконец может быть пороговым переключателем, если Р₃ сильно предпочитает животную пищу и переключается на растения только тогда, когда уровень Р₂ падает ниже определенного порога.

Как правило, природные экологические системы имеют не линейную, а кольцевую или петлеобразную структуру. На рис. 1.3 показана упрощенная схема системы с сильной обратной связью (или петлей управления), в которой выход компонента, находящегося «выше», или же часть этого выхода направляется обратно и влияет на «нижние» компоненты, управляет ими.

Например, обратную связь может оказывать «верхний» хищный организм С, уменьшающий численность «нижних» растительноядных животных (В) в пищевой цепи. Эта же схема может изображать идеальную экономическую систему, в которой ресурсы (A) превращаются в полезные товары и услуги (В), причем образуются также отходы (С), которые после переработки снова пускаются в производство, что уменьшает итоговое количество отходов.

При разработке моделей необходимо учитывать наличие двух типов регуляторных связей: внешних по отношению к системе и внутренних. В общем виде такая модель показана на рис. 1.4. Два типа входных сигналов, внешний (Z) и внутренний ( ZХ ), действуют на рассматриваемую единицу, поддерживая ее состояние или через какое-то время переводя ее к новое состояние и производя новые сигналы на выходе. Внутренняя петля имеет тенденцию поддерживать организованное состояние, несмотря на нарушающие внешние воздействия.

Характеристика хорошей модели должна включать три компонента:

1) анализируемое пространство (границы системы),

2) подсистемы (компоненты), считающиеся важными для общего функционирования,

3) рассматриваемый временной интервал.

После того как мы правильно определили систему, экологическую ситуацию или проблему и установили ее границы, мы выдвигаем доступную для проверки гипотезу или серию гипотез, которую можно принять или отвергнуть хотя бы предварительно, ожидая результатов дальнейших экспериментов или анализа.

Дата добавления: 2014-01-07