Екологія - відносно молода наука, ще не так давно нею цікавилося невелике коло спеціалістів. Останніми десятиріччями вона почала швидко розвиватись. Цьому сприяла необхідність вирішення таких важливих проблем сучасності, як раціональне використання природних ресурсів, профілактика забруднення середовища промисловими відходами та транспортом, запобігання знищенню природних угруповань, збереження генофонду рослинного і тваринного світу. Екологія дає уявлення про те, яким чином досягти симбіозу техніки, виробництва і природи.

Екологія - це міждисциплінарна наука, яка базується, крім біологічних основ, на основах географічних, технічних, економічних та соціальних наук.

Головні завдання екології:

• встановлення закономірностей взаємозв'язків між організмами, їхніми угрупованнями та умовами довкілля;

• дослідження структури та функціонування угруповань організмів; розробка методів визначення екологічного стану природних і штучних угруповань;

• спостереження за змінами в окремих екосистемах та біосфері в цілому, прогнозування їхніх наслідків;

• створення бази даних та розроблення рекомендацій для екологічно безпечного планування господарської і соціальної діяльності людини;

• застосування екологічних знань у справі охорони навколишнього середовища та раціонального використання природних ресурсів.

Об'єкти дослідження в екології - організми, тіла і речовини - матеріальні, а процеси з їх участю підкоряються законам фізики, хімії, біології та інших природничих наук. Природні об'єкти (у широкому розумінні - матерія) за розмірами й рівнем складності організації умовно поділяються на 20 рівнів.

• біологія займається рівнями 4-14;

• хімія - насамперед рівнями 2-4, але її застосування поширюються на інтервал 5-18;

• найзагальніші закони фізики стосуються всіх рівнів, хоча максимальна активність цієї науки спостерігається на обох кінцях цього ряду (1-4 і 14-20);

• у наш час екологія торкається насамперед рівнів 10-15, але в майбутньому, кооперуючись з іншими науками, може поширити свою увагу як на вищі (16, 17), так і на нижчі (6- 9).

2. Структура науки про довкілля, місце екології в системі наук

З виходом екології на глобальний - біосферний рівень, унаслідок появи нових практичних потреб, обумовлених розвитком технологій, йдеться про інтеграцію та диференціацію екологічних знань. Унаслідок цих двох протилежних, але взаємообумовлених процесів ускладнюється структура екології, з'являються нові підрозділи, а сама наука поширює свої межі пізнання за рамки біологічної науки.

Оскільки екологія сформувалася в принципово нову інтегровану дисципліну, то не дивно, що існує кілька класифікацій основних складових частин екології. Одні автори приділяють більше уваги загально-філософським і культурним аспектам, другі - соціальним, треті - еколого-економічним, четверті - біоекологічній деталізації.

Як міждисциплінарна наука екологія взяла на озброєння всі методи теорії систем та на цій основі опинилася на перехресті біологічних та гуманітарних наук. При цьому екологія залишилася точною біологічною наукою в тому розумінні, що вона досліджує живі об'єкти та їх сукупність, але вона стала й гуманітарною наукою, тому що визначає місце людини в природі, формує її світогляд та сприяє оптимізації розвитку соціальних та виробничих процесів.

До цього часу не вироблена єдина класифікація розділів, які входять в екологічну науку.

Сучасна екологія, по суті, розчленована на чотири взаємопов'язаних, але до певної міри самостійних, розділи, що логічно виходять один з одного, і поділяють екологію за розмірами об'єктів вивчення:

• Аутекологія (екологію організмів) вивчає взаємозв'язки представників виду з оточуючим їх середовищем. Цей розділ екології займається, головним чином, визначенням меж стійкості виду і його ставленням до різних екологічних факторів. Аутекологія вивчає також вплив середовища на морфологію, фізіологію та поведінку організмів.

• Демекологія (екологію популяцій) описує коливання чисельності різних видів і встановлює їх причини. Цей розділ ще називають динамікою популяцій, або популяційною екологією.

• Синекологія (екологію угруповань) аналізує стосунки між особинами, що належать до різних видів даного угруповання організмів, а також між ними і оточуючим середовищем.

• Біосферологія (глобальна екологія) вивчає біосферу як єдине планетарне ціле, з'ясовує закономірності еволюції біосфери.

• 3. Урбоеколо́гія (від лат. urbs — місто) — наука про взаємозв'язки та взаємодію у часі й просторі двох систем — міської (її соціальної, технічної, енергетичної, інформаційної, адміністративної підсистем) і природної, а також про ноосферне управління екосистемою. Урбоекологія є розділом екології. Об'єкт вивчення урбоекології — міські біогеоценози. Урбоекологія розглядає урбанізацію не лише як об'єктивний історичний процес зростання ролі міст у розвитку цивілізації, а й як процес перебудови всього середовища проживання людини, тобто спираючись на екологічний підхід, згідно з яким місто є складним організмом у системі зв'язків між елементами, які його утворюють, та «зовнішнім» соціальним і природним середовищем. Урбоекологія досліджує урболандшафти, зміни природно-просторових ресурсів міста, його ґрунтового покриву, повітряного басейну, поверхневих і підземних вод, рослинного і тваринного світу, різні види забруднень. В свою чергу, урбоекосистема — це природно-територіальний комплекс (геокомплекс) зі всією його ієрархічною структурою — від ландшафту до фації, який знаходиться під безпосереднім впливом (минулим, сучасним, майбутнім) міста. Основний напрям урбоекології — вивчення популяції людини, що хоч і є явищем соціальним, з погляду популяційної екології являє собою таку, яка протягом свого життя переміщується з однієї екологічної ніші в іншу (житло, місце роботи, транспорт, рекреація тощо). З розвитком процесів урбанізації та зростанням відчуження природного середовища міська людина повинна включати нові адаптивні (фізіологічні, психологічні, соціальні) механізми, які не є безмежними. Місто є середовищем не тільки для проживання людей, а й для існування різних видів рослин і тварин. Частково вони існують в одомашненому (окультуреному) стані, інші можуть існувати тільки, в специфічних домашніх умовах (оранжереях, теплицях, акваріумахтощо) зустрічаються також дикорослі рослини та дикі тварини. Усі живі організми міського середовища, що оточують людину, мають також пристосовуватися до зміни умов.[1] Урбоекологія включає також раціональне проектування та екологічно оптимальні варіанти будівництва міських структур. Вона спирається на багато галузей знань, предметом яких є дослідження різних аспектів взаємодії суспільства та природи — екологію, ботаніку, містобудування, географію, соціологію, санітарію, техніку тощо. Урбоекологія тісно пов'язана з проблемою збереження живої природи в умовах неминучого наступу міст на природне середовище та прогресуюче погіршення його якості.

Радіоекологія — розділ екології, що вивчає концентрацію і міграцію радіоактивнихнуклідів в біосфері і вплив іонізуючих випромінювань на організми, їх популяції і угруповань — біоценози. Також, радіоекологія — це розділ медицини, пов'язаний з медичною екологією, екологією людини, що вивчає дії радіоактивних випромінювань на організми — людей, тварин, рослин. Існує медична радіоекологія, яка досліджує впливи таких випромінювань на тканини, розробляє методи лікування онкологічних захворювань. Елементи радіоекології містяться в роботах по біогеохімії радіоактивних речовин І. Вернадського, в монографії чеських учених Ю. Стокласа і Ж. Пенкава «Біологія радію і урану» (1932). Остаточно радіоекологія сформувалася до середини 50-х рр. ХХ ст у зв'язку зі створенням атомної промисловості і експериментальними вибухами ядерних бомб, що викликали глобальне забруднення довкілля радіонуклідамистронцію, цезію, плутонію, вуглецю.. Радіоекологія зазвичай має справу з вельми малими потужностями хронічного зовнішнього і внутрішнього опроміненняорганізму. У природних умовах організмипіддаються опроміненню за рахунок природного радіоактивного фону(космічні промені, випромінювання природних радіонуклідів U, Ra, Th й ін.), а також за рахунок радіоактивного забруднення біосфери штучними радіонуклідами. Проте багато рослин і тварин здатні нагромаджувати в життєво важливих органах і тканинах радіонукліди, що впливає на їх міграцію в біосфері і приводить до значного посилення внутрішнього опромінення. Підвищені дози опромінення, впливаючи на генетичний апарат клітин, приводять до зростання темпів спадкової мінливості. Вищі дози опромінення знижують життєздатність організмів (аж до вимирання найбільш чутливих до іонізуючих випромінювань популяцій) і тим самим викликають зміну структури біоценозів і збіднення їх міжвидових взаємин. Виявлення закономірностей, лежачих в основі цих процесів, має велике значення для ряду галузей народного господарства.

4. У другій половині 20-го в. завершується становлення екології як самостійної науки, що має власну теорію й методологію, свій коло проблем, і свої підходи до їхнього рішення. Математичні моделі поступово стають більше реалістичними: їхні пророкування можуть бути перевірені в експерименті або спостереженнями в природі. Самі ж експерименти й спостереження вс

і частіше плануються й проводяться так, щоб отримані результати дозволяли прийняти або спростувати заздалегідь висунуту гіпотезу. Помітний внесок у становлення методології сучасної екології внесли роботи американського дослідника Роберта Макартура ( 1930-1972), що вдало сполучило в собі таланти математика й біолога-натураліста. Макартур досліджував закономірності співвідношення різних видів, що входять в одне співтовариство, вибір хижаком найбільш оптимальної жертви, залежність числа видів, що населяють острів, від його розміру й далекості від материка, ступінь припустимого перекривання екологічних ніш співіснуючих видів і ряд інших завдань. Констатуючи наявність у природі якоїсь повторюваної регулярності («паттерна»), Макартур пропонував одну або кілька альтернативних гіпотез, що пояснюють механізм виникнення даної регулярності, будував відповідні математичні моделі, а потім зіставляв їх з емпіричними даними. Свою точку зору Макартур дуже чітко сформулював у книзі «Географічна екологія» (1972), написаної їм, коли він був невигойно хворий, за кілька місяців до своєї передчасної кончини.

Підхід, що розвивали Макартур і його послідовники, був орієнтований насамперед на з'ясування загальних принципів устрою (структури) будь-яких співтовариств. Однак, у рамках підходу, що одержав поширення трохи пізніше, в 1980-х рр., основне увага була перенесена на процеси й механізми, у результаті яких відбувалося формування цієї структури. Наприклад, при вивченні конкурентного витиснення одного виду іншим, екологи стали цікавитися насамперед механізмами цього витиснення й тих особливостей видів, які визначають результат їхньої взаємодії. З'ясувалося, наприклад, що при конкуренції різних видів рослин за елементи мінерального харчування (азот або фосфор) переможцем часто виявляється не той вид, що у принципі (при відсутності дефіциту ресурсів) може рости швидше, а той, котрий здатний підтримувати хоча б мінімальний ріст при більше низькій концентрації в середовищі цього елемента.

Особлива увага дослідники стали приділяти еволюції життєвого циклу й різних стратегій виживання. Оскільки можливості організмів завжди обмежені, а за кожне еволюційне придбання організмам доводиться чимсь розплачуватися, то між окремими ознаками неминуче виникають чітко виражені негативні кореляції (так звані «трейдофи»). Не можна, наприклад, рослині дуже швидко рости й у той же час утворювати надійні засоби захисту від травоїдних тварин. Вивчення подібних кореляцій дозволяє з'ясувати, як у принципі досягається сама можливість існування організмів у тих або інших умовах.

У сучасній екології як і раніше зберігають свою актуальність деякі проблеми, що мають уже давню історію досліджень: наприклад, установлення загальних закономірностей динаміки достатку організмів, оцінка ролі різних факторів, що обмежують ріст популяцій, з'ясування причин циклічних (регулярних) коливань чисельності. У цій області досягнуть значний прогрес - для багатьох конкретних популяцій виявлені механізми регуляції їхньої чисельності, у тому числі й тих, які породжують циклічні зміни чисельності. Новим напрямком останнього років є так звана, макроекологія - порівняльне вивчення різних видів у масштабах більших просторів (порівнянних з розмірами континентів).

Величезний прогрес наприкінці 20-го сторіччя досягнуть у вивченні круговороту речовин і потоку енергії. Насамперед, це пов'язане з удосконалюванням кількісних методів оцінки інтенсивності тих або інших процесів, а також зі зростаючими можливостями широкомасштабного застосування цих методів. Прикладом може бути дистанційне (із супутників) визначення втримування хлорофілу в поверхневих водах моря, що дозволяє скласти карти розподілу фітопланктону для всього Світового океану й оцінити сезонні зміни його продукції.