25

МІНІСТЕРСТВО АГРАРНОЇ ПОЛІТИКИ УКРАЇНИ

БІЛОЦЕРКІВСЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ АГРАРНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

Екологічний факультет

Кафедра прикладної екології

Сучасні проблеми агроекології

Методичні вказівки до виконання практичних робіт для студентів агрономічного факультету.

Напрям підготовки (спеціальність) – «дослідник з агрономії

(спеціалізація агрономічний менеджмент)».

Освітньо-кваліфікаційний рівень – «магістр»

Біла Церква – 2011

УДК 574.2/.5

Рекомендовано до друку

радою екологічного факультету

(Протокол № від )

Укладач: В.В.Лавров, д-р с.-г. наук, професор

Сучасні проблеми агроекології: Методичні вказівки до виконання практичних робіт для студентів агрономічного факультету освітньо-кваліфікаційного рівня «магістр» / В.В.Лавров. – Біла Церква: БНАУ, 2011. – 46 с.

Методичні вказівки призначені для набути студентами навичків системної діагностики і оцінки стану природних екосистем, геосистем, агроекосистем, агроландшафтів, а також прогнозування їх змін у часі і просторі під впливом природних і антропогенних чинників і вироблення напрямів оптимізації природокористування, охорони і збереження природних ресурсів

Рецензент: О.М. Мельниченко, д-р с.-г. наук, професор, завідувач кафедри екології та біотехнології

БНАУ, 2011

ВСТУП

Природа – це система, якій властива структурно-функціональна єдність взаємозв’язаних компонентів та цілісність біотичної і абіотичної складових. Біотична складова навколишнього природного середовища (НПС) об’єднується у біосферу (глобальну екосистему), яка складається із ієрархічно пов’язаних між собою екосистем різних рівнів організації і великого числа різноманітних підсистем, між якими існують тісні матеріально-енергетичні та ієрархічні зв’язки. Ієрархічність будови біосфери зумовлює і ієрархічність систем регуляції рівноваги (гомеостазу) її підсистем. Гомеостатичні системи мають генетичну природу і еволюціонують разом зі структурно-функціональною організацією (тобто будовою) екосистем. Отже, вивчення природних систем, у т.ч. змінених людиною таких як агроекосистеми неможливе без використання системного підходу до якісної і кількісної оцінки наявних наслідків, прогнозу збільшення загроз та вчасного і адекватного реагування відповідними заходами, через розробку та реалізацію програм сталого природокористування, збалансованого розвитку територій, гармонізацію взаємовідношень у тріаді “людина – господарство – природа”.

Земля це один з найбільш універсальних природних ресурсів, необхідний для всіх галузей господарства. Розвиток сільського господарства як галузі, що забезпечує населення продуктами харчування, а промисловість сировиною, має пріоритетне значення. Аграрнопромисловий комплекс (АПК) економічно, технологічно та організаційно об’єднує різні галузі народного господарства. АПК знач­ною мірою визначає соціально-економічний розвиток країни. Проте земельним ресурсам завдають великої шкоди, знижують їх продуктивність надмірне застосування хімічних засобів захисту рослин, використання на полях недосконалої техніки, забруднення ґрунтів різними шкідливими викидами численних підприємств, ерозія, засолення тощо. Тому оптимізація використання природного потенціалу земель, впровадження у практику еколого-економічних (інтегрованих) методів управління земельними ресурсами є актуальною проблемою сьогодення.

Дисципліна «Сучасні проблеми агроекології» є важливим теоретичним і практичним фундаментом для засвоєння нормативних знань з підготовки магістрів–агрономів зі спеціальності «дослідник з агрономії (спеціалізація агрономічний менеджмент)». Аграрна екологія (агроекологія) є галуззю, розділом загальної екології. Як самостійна наука агроекологія сформувалася у другій половині ХХ ст. внаслідок різкого загострення екологічних проблем в аграрному виробництві. Біля її витоків стояли А.Т.Болотов і В.В.Вільямс. Через різке погіршення екологічної ситуації в агросфері агроекологія швидко розвивається в останні десятиліття. У «Словнику-довіднику з агроекології» (2006; ІАіП НААН України) агроекологію визначено як науку, що досліджує можливості раціонального використання сільськогосподарських земель для одержання рослинницької та тваринницької продукції при одночасному збереженні природних ресурсів (ґрунтів, природних вод, атмосферного повітря тощо), біологічного різноманіття і захисту середовища існування людини та виробленої продукції від сільськогосподарського забруднення. В.А.Черніков та ін. (підручник «Агроекологія» (2000) агроекологію називає комплексною науковою дисципліною, яка вивчає взаємодію людини з НПС у процесі сільськогосподарського виробництва, вплив сільського господарства на природні комплекси та їх компоненти, взаємодію між компонентами агроекосистем і специфіку колообігу в них речовин, перенесення енергії, характер функціонування агроекосистем в умовах техногенних навантажень.

Отже агроекологія вивчає вплив сільськогосподарського виробництва на стан НПС, виявляє і формулює закономірності екологічних процесів, встановлює причинно-наслідкові зв’язки, що виникають за різних технологій та їх елементів. Вона розвивається як самостійна наука на стику багатьох наук. Її основою, з одного боку, є природничі науки, що входять до комплексу загальної екології, а з другого – виробничі науки про вирощування культур і одержання високих врожаїв (землеробство, рослинництво, агрохімія, селекція, захист рослин тощо), з тваринництвом (зоогігієною тощо), а також у цілому з охороною природи і соціальною екологією.

Предметом агроекології є посіви і насадження сільськогосподарських культур (агроекосистеми), тваринницькі ферми і комплекси (штучні екосистеми), а також аграрні ландшафти (агроландшафти як екосистеми-середовища існування підсистем). Агроекологія розглядає системи землеробства і технології вирощування сільськогосподарських культур і тварин у світлі витрачання і відтворення природних ресурсів, оцінює екологічну обґрунтованість екологічних рішень. Вона направлена на розроблення теоретичних основ для екологічно безвідходного і нешкідливого виробництва продуктів рослинництва, тваринництва, для формування агроландшафтів такої структурно-функціональної організації, яка забезпечувала б їх соціально-економічно-екологічну збалансованість і здатність їх зберігали гармонійну рівновагу природних процесів.

Завданням агроекології є розробка на еколого-економічних засадах напрямів удосконалення розвитку сільського господарства, розроблення альтернативних екологічно прийнятних моделей у землеробстві, рослинництві і тваринництві, знаходження шляхів гармонійного синтезу економічно ефективного господарювання і надійної охорони природи.

В результаті вивчення курсу студенти мають знати:

• основні поняття та загальні концепції прикладної екології;

• глобальні, регіональні та локальні проблеми негативного впливу діяльності людини на ландшафтну сферу;

• причини, види і наслідки негативного впливу сільського господарства на навколишнє природне середовище;

• суть основних процесів, які відбуваються у порушених агроландшафтах під впливом антропогенної діяльності;

– методи кількісного і якісного аналізу екологічних загроз, які формуються в процесі взаємодії людини, насамперед в агропромисловому комплексі з природним середовищем, контролю за його станом;

– заходи щодо збалансованого природокористування та збереження природних ресурсів.

Студенти мають вміти:

– системно мислити, володіти практичними навичками системної оцінки стану агроекосистем, агроландшафтів, а також прогнозування їх змін у часі і просторі під впливом природних і антропогенних чинників;

– здійснювати нагляд та контроль за станом навколишнього природного середовища агросфери;

– реалізувати обґрунтовані заходи з еколого-економічної оптимізації виробничої діяльності в агропромисловому комплексі.

Практична робота №1. Системний підхід до вивчення інформації щодо конкретної проблеми та формування бази даних

Мета роботи: сформувати уяву про цілісність та ієрархічну організацію природних екосистем, застосування системного аналізу. Виробити навички визначення суті, змістовних і просторових меж певної проблеми, концептуалізації та формалізації задачі та інформації, формування моделі системного дослідження при вирішенні конкретної задачі з використанням методів інформатики, моделювання, спостереження та експериментування.

Загальні теоретичні поняття

Системний підхід до вивчення природних систем. По відношенню до природних систем існує багато разів доказане ствердження, що жива природа в цілому і окремі її системи-об’єкти організовані ієрархічно. В основі функціональної ієрархії лежать розділення і інтеграція функцій, так що вищі рівні не є адитивним об’єднанням (тобто сумою) нижчих рівнів, це принципово інші утворення, при організації і функціонуванні яких спрацьовують синергізм і антагонізм факторів системоутворення, а також екологічних факторів, що впливають на розвиток даної системи. Це природне явище описується принципом емерджентності.

Емерджентність – наявність у системного цілого особливих властивостей, які не характерні його підсистемам та блокам, а також сумі елементів, не об’єднаних системоутворюючими зв’язками. Принцип емерджентності має важливе значення для формування екологічного мислення. Наприклад: 1) молекула має інші властивості, ніж атоми, з яких вона складається; 2) механічне поєднання необхідних для організму молекул, навіть окремих органів, не утворить організму; 3) ліс це не сукупність окремих дерев чи їх біогруп, він виникає лише при певних умовах – достатній густоті деревостану, відповідній флорі та фауні, сформованих ценозах та структурно-функціональних взаємозв’язках між ними. Тобто екосистема будь-якого виду зберігається лише при певному поєднанні екологічних компонентів.

Доказаним є також необхідність системного підходу до вивчення природних систем. При цьому система розуміється як цілісність, у якій елементам, що її утворюють, притаманні свої специфічні властивості, але не загальна властивість, яка виникла у новій системі при їх об’єднанні. В межах цієї системи, що є носієм загальних властивостей, елементи отримують нові (інтегративні) характеристики, які визначаються у контексті їх структурної та функціональної ролі у системі, що їх об’єднала. Тому принцип емерджентності доцільно застосовувати при екологічній експертизі та екологічному прогнозуванні. Досвід показав, що вузькогалузевий або однокомпонентний підхід до вивчення природних явищ та до вирішення екологічних проблем є неефективним, оскільки він неадекватно відображає стан ситуації у навколишньому природному середовищі і часто призводить до прийняття помилкових рішень управління.

При вивченні природних об’єктів або процесів взаємодії природи та суспільства розгляд певних рівнів організації екосистем набуває практичного значення, оскільки інформаційне забезпечення модельних побудов безпосередньо зв’язане з розмірністю, а значить, і з особливостями географічної організації природного об’єкта. Однією із проблем вивчення екосистем є визначення необхідної і достатньої кількості показників (та їх інформативності) для адекватного описання поведінки екосистем на кожному ієрархічному рівні. В цілому при вивченні геосистем (ландшафтний підхід) прийнято рахувати, що розмірність геосистем визначається «особливостями кругообігу субстанції» (тобто речовини).

Вивчення інформації з конкретної проблеми слід розпочинати з визначення концепції щодо цієї проблеми та розробки робочої гіпотези її суті. Після цього приступають до визначення рамок проблеми, концептуалізації та формалізації задачі, вивчення наявної інформації та формування бази даних.

Концепція – певний спосіб розуміння, трактування якогось предмету, явища, процесу, основна точка зору на предмет та ін., керівна ідея їх систематичного висвітлення.

Гіпотеза – наукове припущення або передбачення, істинне значення якого невизначене. Як метод розвитку наукового знання, гіпотеза включає висунення та наступну експериментальну перевірку передбачень.

Формалізація – відображення результатів мислення у точних поняттях або твердженнях.

Виділяють три етапи системного підходу до вивчення певної проблеми: