Хрестоматійно-довідникові матеріали

2.1. Загальна екологія

Екологія як наука

Екологія народилась як суто біологічна наука про взаємовідносини “організм – середовище”. Проте з посиленням антропогенного і техногенного тиску на навколишнє середовище стала очевидною недостатність такого підходу. Адже нині немає явищ, процесів, територій, які б не були зачеплені цим могутнім впливом. Інтереси сучасної екології вийшли далеко за біологічні межі. Об’єкт її дослідження еволюціонував від аналізу взаємовідносин “організм – середовище” до взаємовідносин “людина – природа”. Вийшовши з лона біології, вона перетворилася у розгалужену систему знань, яка охоплює широкий спектр проблем: від фізіологоморфологічної та топографічної характеристик видів до особливостей взаємодії людини з природним середовищем.

Улюбленим об’єктом досліджень Е. Геккеля були мікроскопічні морські організми радіолярії, і, створюючи нову науку, він, мабуть, уявляв собі ажурну кремнієву черепашку, що ширяє в голубій воді. Нині ж при слові “екологія” в нашій уяві постають труби, що випускають клуби диму, брудні стоки. Екологічними почали називати головним чином проблеми забруднення навколишнього середовища, утилізації відходів, безпечних технологій, демографії, проблеми харчування і охорони здоров’я, моралі і міжнародних відносин. У цілому таке зміщення акцентів закономірне: екологія як наука перетворюється на теоретичний фундамент широкої галузі виробничої і політико-управлінської діяльності.

Як же характеризувати і називати сучасну екологію? По-перше, очевидно, що це не одна наука, а міждисциплінарний комплекс. По-друге, стосовно його назви йдуть суперечки, висувають різні варіанти: велика екологія, загальна екологія, глобальна екологія, натурсоціологія, ноологія, геологія соціосфери, геотехнологія, природокористування, созологія, созіекології, геотехнія та багато інших. Назва комплексу ще не «встоялась». Певно, що найбільші шанси має термін соціальна екологія. Тому, вживаючи термін “екологія”, ми маємо на увазі саме соціальну екологію як екологію життя соціуму у певному довкіллі.

Про структуру сучасної екології

Використовуючи методи і досягнення практично усіх природничих наук екологія вийшла далеко за межі своєї «біологічної» колиски. Відгукуючись на потреби життя, вона вже стала найінтегральнішою наукою з усіх інших наук, яка об’єднує точні, соціальні та гуманітарні науки.

Об’єднуючим центром екології є глобальна екологія (мегаекологія), яка системно вивчає та прогнозує стан і зміни всієї Землі та її біосфери, рекомендує шляхи гармонізації відносин людини з довкіллям.

Найдовшу історію і чималі досягнення має біоекологія, налічуючи щонайменше 10 галузевих розділів як старих (аутекологія, популяційна екологія, синекологія та ін.), так і порівняно нових (біоекомоніторинг, заповідна справа, експериментальна біоекологія, біоіндикація та ін.). Ще більше «екологій»- підрозділів: мікроорганізмів, грибів, рослин, тварин, людини та ін. (флори і флори моря, прісних вод, замкнених підземель, «оаз життя» у точках виходу мантійних вод і газів у рифові тріщини дна океанів тощо).

Доцільно окремо розглянути досягнення кожного із цих блоків. Наприклад, експериментальна біоекологія починалася з вивчення найпростіших моделей біосфери місткістю 2-3 л, а в наш час у США (штат Арізона) вже другий «екіпаж» з кількох «біонавтів» працює у величезній скляній «Біосфері-2». До нього входять тропічний ліс, пустеля, саванна, болото і навіть мале солоне море глибиною 8 м! В ізольованому від довкілля об’ємі цієї чудової моделі майбутніх поселень людей на інших планетах у замкненому біоциклі взаємодіють 3800 видів земної фауни і флори. Хоча перша стадія цього цікавого експерименту зазнала певної критики, його важливість і перспективність безсумнівні, тому він триватиме з урахуванням нагромадженого досвіду.

Чималий набуток і геоекології з її основними підрозділами типу екологія ландшафтів, атмосфери, гідросфери, літосфери, з підрозділами екологія рік, озер, боліт, морів, океану, штучних водойм, ґрунтів, гірничої справи та ін.

Велике інтегруюче значення має блок екології Землі, завдання якого полягають як у поєднанні досягнень інших напрямів (економіки раціонального природокористування, охорони довкілля), так і у дослідженні слідів давніх екологічних катастроф, які не раз переживала Земля. Наслідки цих катастроф слід знати для того, щоб правильно прогнозувати майбутнє.

Дедалі більше реальних досягнень має техноекологія. Її підрозділами є екологія енергетики, промисловості, транспорту, військової справи, сільського господарства та ін.

Соціоекологія об’єднує щораз більше здобутків соціальних та гуманітарних наук, використовуючи методи й засоби точних наук. Особливо важливими стали психоекологія, екологія міст, екологія народонаселення, природоохоронне законодавство та ін.

На нашу думку, термін «екологія» і префікс «еко-« недоцільно використовувати тоді, коли явища чи події не стосуються живих організмів (або стосуються їх дуже опосередковано). Тому ми погано сприймаємо словосполучення «екологія електротранспорту», адже рухаючись в цьому напрямку, легко прийти до “екології кухонного начиння”.

О сновні завдання екології і методи екологічних досліджень

Перед екологією, як усеосяжною наукою, стоїть ряд завдань, від вирішення яких залежить доля людства:

• Всеосяжний аналіз стану природи планети та її ресурсів.

• Визначення порога витривалості живої природи планети стосовно забруднення довкілля, вилучення біологічних ресурсів, зміни клімату і навколишнього природного середовища, викликаних діяльністю людини, і з’ясування ступеня оборотності цих негативних процесів.

• Формування нової ідеології, спрямованої на екологізацію економіки, виробництва, політики й освіти, відмова від ідеології «підкорення» природи.

• Розробка різноманітних сценаріїв економічного, демографічного і соціального розвитку людства з метою забезпечення комфортного існування його на планеті Земля.

• Вироблення критеріїв оптимізації соціально-економічного розвитку людства з урахуванням екологічних вимог навколишнього природного середовища.

• Прогнозування зміни біосфери і середовища, що оточує людину, за різноманітних сценаріїв економічного і соціального розвитку людства.

• Формування такої стратегії розвитку людського суспільства, економіки, технологій, ідеології, що приведе масштаби і характер людської діяльності у відповідність з екологічною витривалістю природи.

Для вирішення глобальних екологічних проблем учені розробляють і використовують різноманітні методи наукових досліджень: спостереження, експеримент, моделювання і прогнозування.

Будь-який об’єкт екології являє собою систему або частину системи і розглядається вченими в загальному зв’язку з елементами живої природи, тому при узагальненні результатів досліджень екологи використовують системний підхід.

Необхідною частиною будь-якого екологічного дослідження є методи спостереження.

До методів спостереження належать:

• Реєстрація й оцінка стану середовища.

• Кількісний облік організмів і оцінка біомаси і продуктивності рослин і тварин.

• Реєстрація результатів впливу чинників середовища на життєдіяльність організмів.

Реєстрація й оцінка стану середовища проводиться шляхом метеорологічних спостережень, вимірів фізичних параметрів середовища, таких як температура, хімічний склад, рівень освітленості, радіаційний фон, напруга фізичних полів, бактеріальне забруднення і т.п. Велике практичне значення має реєстрація складу й кількості шкідливих домішок у воді, повітрі, ґрунті, рослинах у зонах антропогенного забруднення, а також дослідження переносу забруднювачів у різних середовищах.

Кількісний облік організмів і оцінка біомаси й продуктивності рослин і тварин застосовуються при вивченні природних угруповань. При цьому проводиться: підрахунок особин на контрольних площадках, в об’ємах води або ґрунту; маршрутні обліки; вилов й мічення тварин; спостереження за їхніми переміщеннями, чисельністю стад і косяків риб тощо.

Найскладніші і тривалі спостереження в природі доводиться робити для реєстрації результатів впливу чинників середовища на життєдіяльність організмів. При цьому визначається вплив окремих контрольованих чинників на ті або інші функції рослин чи тварин, встановлюються оптимальні або граничні умови їхнього існування, а також розглядається можливість застосування результатів, отриманих на тваринах, до екології людини.

Періодичне або постійне спостереження за станом екологічних об'єктів і за якістю середовища називається моніторинг.

Моніторинг включає новітні методи фізико-хімічного експрес-аналізу, дистанційного зондування, телеметрії і комп'ютерного опрацювання даних. Останнім часом одержали розвиток такі напрямки екологічного моніторингу як біомоніторинг і біоіндикація, тобто використання для контролю стану середовища деяких організмів, особливо вразливих щодо змін середовища і появи в ньому шкідливих домішок.

Експериментальні методи застосовуються частіше за все в лабораторних умовах. Цими методами визначаються харчова поведінка окремих видів, критичні або летальні дози хімічних і інших агентів, розраховуються гранично допустимі концентрації, встановлюються оптимальні або граничні умови існування.

Особливим видом експериментальних методів є створення і дослідження штучних угруповань і екосистем, тобто лабораторне природне моделювання взаємодій організмів один з одним і з навколишнім середовищем.

Набагато складнішим є моделювання природних екологічних систем. Узагальнення даних моніторингу і результатів експериментів дає змогу створити кількісну модель, наближену до реальних процесів, що відбуваються у навколишньому природному середовищі Кількісне моделювання фізичних процесів у біосфері досягло значних успіхів. Так, розроблені кількісні моделі атмосферних процесів, фізичних процесів, що відбуваються в океанах, моделі гідрологічного режиму рік і т.д. Кількісне ж моделювання біологічних процесів пов’язане з великими труднощами, оскільки в більшості випадків йдеться про багаторівневі нелінійні задачі з великим числом змінних.

Прогнозування дає змогу розглядати варіанти сценаріїв соціально-економічного розвитку людства і навколишнього природного середовища, окремих компонентів біосфери і глобального розвитку екосистеми в цілому.

В даний час найпоширенішими є прогностичні оцінки в економіці, демографії, енергетиці й охороні навколишнього середовища від антропогенного впливу. Проте прогнозування стану біосфери розроблено менш детально через складність моделювання природних процесів, бо для них необхідний незрівнянно більший обсяг інформації. За допомогою методів екологічних досліджень приймаються зважені рішення щодо керування екосистемами з метою запобігання глобальній екологічній кризі.

Уявлення давніх українців про природу

Язичництво наших предків було релігією гармонії людини та природи людини й всесвіту. У ті давні часи людина не відокремлювала себе від обожнюваної, а отже, недоторканої природи, не вважала себе її «царем», проте була переконана у власному значенні, в тому, що є частиною грандіозного цілого.

Тому й шанувалися сила природи, небесні світила – Сонце, Місяць, зорі. Божествами й духами заселено було землю та воду, рослинний світ. Не руйнуючи природи, давні слов’яни брали у неї все необхідне для існування – їжу, одяг, ліки. Треба було лише знати ті закони, за якими діється тайна життя.

Оранка, сівба, збір урожаю – всі ці, начебто прості, побутові процеси перетворилися на таємничі, урочисті й напрочуд поетичні ритуали. Фатальною помилкою людства стало моральне відлучення від природи, що почалося пізніше і набуло катастрофічних масштабів у двадцятому столітті. Сьогодні, на порозі страхітливих екологічних криз, варто знову звернутися до мудрості наших предків, щоб хоч трохи навчитися у них шанобливого ставлення до природи, втраченого нерозважливими нащадками.

Скарбниця народної мудрості українців багата на прислів’я та приказки про природу, її явища, рослинний і тваринний світ. Ці народні афоризми відображають взаємини людини з природою від найдавніших часів, коли ще формувалися початки словесного мистецтва. Природа виступала в них то як незрозуміла, ворожа сила, то як помічник людини. «Вогонь і вода добрі служити, але лихі панувати», «Вогнем не жартуй і воді не вір», «Тиха вода людей топить, а швидка тільки лякає», «Сонце – батько, місяць – вітчим».

Змінюючи природу навколо себе, людина змінювала і саму себе, свої уявлення про навколишній світ, накопичувала досвід для подальшого удосконалення взаємостосунків з довкіллям. Здавна в народі говорять: «Грім гримить – хліб буде родить», «Дощ у пору – золото».

За тривалу історію у людини не було кращого союзника, захисника і друга, ніж її земля. Почуття синівської відданості землі передається генетично з покоління до покоління. Земля в давніх приказках та прислів’ях називалася матір’ю, прославлялася її сила та щедрість.

Українська міфологія як сукупність уявлень та окремих переказів про об’єкти живої і неживої природи, людину та Всесвіт розвивалася на основі загальнослов’янської міфології. У міфах людина прагнула пояснити і упорядкувати навколишній світ. Наші предки багато уваги приділяли природним явищам і стихіям, окремим етапам життя та смерті людини, структурі навколишнього світу тощо.

Своєрідним культом у наших предків була вода. З давніх давен українці з особливою ретельністю охороняли й прикрашали джерела, вважаючи їх святими місцями. До води народ ставиться з повагою і вважає за гріх плювати в неї і говорити лайливі слова.

У наших предків панував культ дерева, лісу.

Етичні норми нашого народу забороняли нищити, вбивати з примхи. У той далекий час люди розуміли, наскільки вразливою є природа й застерігали байдужих. Високий рівень розуміння явищ природи, екологічне світосприйняття наших предків виявляється у народних прикметах, приказках та прислів’ях: було створено певний кодекс, який вимагав ставитися до природи як до святині.

П равила екологічні

Екологічні правила – це сукупність природних закономірностей, які визначають функціонування популяцій та екосистем; реакція живих організмів на стійкі зміни природного середовища. Існує значна кількість екологічних правил, які обумовлюють взаємозв’язок організмів з навколишнім середовищем. Однак наведемо лише найбільш важливі з них і такі, що мають прикладний характер для екології.

Правило Бергмана (1847) – у межах виду теплокровні тварини більших розмірів зустрічаються у більш холодних місцевостях (підтверджується у хребетних тварин у 50% випадків, із яких у птахів – по 75-90%). Воно відображає адаптацію тварин до підтримання сталої температури тіла у різних кліматичних умовах, тобто, чим більша тварина, тим легше їй зберегти тепло. Так, білий ведмідь Арктики має максимальну вагу до 1000 кг, бурий ведмідь - до 750 кг, а малайський ведмідь – всього 65 кг. Найбільший королівський пінгвін Антарктиди має ріст у середньому 117 см, а самий маленький пінгвін Антарктиди (вишиною до 40 см) – існую майже на екваторі (Галапагоські острови).

Часним випадком із цього правила є правило Алена (1877): виступаючі частини тіла теплокровних тварин (кінцівки, хвіст, вуха, тощо) є тим коротше, а тіло тим масивніше, чим холодніший клімат. Для прикладу доцільно навести лисицю: феньок Сахари має довгі кінцівки і великі вуха; лисиця помірної широти – більше приземкувата, а її вуха набагато коротші; і на кінець, у песця, який живе в Арктиці – дуже маленькі вуха і коротка мордочка.

Правило Дарлінгтона – зменшення площі острова у 10 разів зменшує кількість видів, які живуть тут вдвічі. Це правило необхідно враховувати при визначенні розмірів охороняємих природних територій.

Правило Уолеса (1859) – по мірі просування з півночі на південь спостерігається збільшення видового різноманіття угруповань організмів.

Правило Глогера (1833) – усі види тварин, які існують в холодних і вологих зонах, мають інтенсивнішу пігментацію тіла (як правило чорну або темно-коричневу), ніж мешканці теплих і сухих місцевостей, що дозволяє їм акумулювати достатню кількість тепла.

Правило Шелфорда-Парка (1929) – на організми, які існують в умовах помірного клімату, стимулюючий вплив здійснює зміна температуру середовища.

З акон обмеженості ресурсів