3й курс (Арх) / Лекции / Тема І. Екологія як природн.та гуманіт.наука

Тема І. Екологія як природнича та гуманітарна наука

План:

1.Визначення, об’єкт, предмет та завдання екології.

2.Місце екології в системі наукових знань. Структура екології.

3.Методи екологічних досліджень.

4.Людське суспільство та середовище його існування. Поняття про середовище існування.

5.Еволюція взаємовідносин людини й природного середовища

1.Визначення, об’єкт, предмет та завдання екології.

Термін екологія в наш час став широко відомим і загальновживаним. На початку століття його знали лише вчені-біологи, а в 60-х роках XX століття, коли розвинулася глобальна екологічна криза як криза у відносинах людини з середовищем існування, виник екологічний рух, що набуває все більшого розмаху. Екологію як навчальну дисципліну було введено в середній та вищій школі. Екологія стала для всього людства не лише наукою, але й способом мислення, поведінки, реальністю дій. Вона стала однією зі сторін гуманізму, що включає в себе духовність, розуміння єдності людини з природою, високу культуру та інтелект.

Е. Геккель терміном екологія визначив біологічну науку, що вивчає взаємовідносини організмів з оточуючим їх середовищем. У наш час цей термін став звичним, і з ним пов'язується екологізація сучасних наукових дисциплін. Будь-яка зміна середовища існування є компетенцією екології.

Екологія, постійно збільшуючи набір факторів зовнішнього середовища, вивчає їх вплив на особини, популяції, на людину. Звідси — прямий зв'язок екології з господарською діяльністю людини, особливо з такими масштабними виробництвами, як енергетика, паливота ресурсовидобувні комплекси, хімія, транспорт, лісове та сільське господарство тощо.

Термін екологія вперше вжив у 1866 році німецький вчений Е. Геккель. Він походить від грецьких слів oikos, що означає дім, помешкання, місце перебування та logos — наука. Так Геккель назвав науку, що вивчає організацію та функціонування надорганізмових систем різних рівнів: видів, популяцій, біоценозів (спільнот), екосистем (біогеоценозів) та біосфери.

Спочатку цей термін застосовувався тоді, коли йшлося про вивчення взаємозв'язків між рослинними та живими спільнотами, що входять до складу стійких та організованих систем, які склалися в процесі еволюції органічного світу та навколишнього середовища.

Сучасна екологія інтенсивно вивчає також взаємодію людини та біосфери, суспільного виробництва з навколишнім середовищем та інші проблеми.

Екологія є складовою частиною біології. Американський еколог Юджин Одум дав найбільш коротке і найменш спеціальне визначення екології — це біологія навколишнього середовища.

В наш час вона трансформувалась і стала наукою про структуру та функцію природи в цілому, наукою про біосферу, наукою, що вивчає місце людини на нашій

1

планеті, наукою про взаємозв’язки всього живого на нашій планеті між собою та з довкіллям.

Сучасна екологія – наука про стратегію і тактику збереження і стабільного розвитку життя на землі.

Екологічна діяльність нині є обов'язковою складовою, а здебільшого й одним із головних елементів будь-якої сфери людської активності — промислового виробництва, енергетики, сільського та лісового господарства, транспорту, наукових досліджень, культури, релігії тощо.

Усі рішення, пов'язані з використанням природних або людських ресурсів, із втручанням у процеси життєдіяльності біосфери, мають прийматися з урахуванням його найближчих і віддалених наслідків.

Об'єкти дослідження екології - є різні екологічні системи чи елементи екосистем планети (популяції, біоценози, екосистеми і їх елементи), а також вся біосфера.

Предмет вивчення — особливості і розвиток взаємозв'язків між живими організмами, угрупованням різних рангів, живою й неживою компонентами екосистем, а також характер впливу природних та антропогенних факторів на функціонування екосистем і біосфери в цілому.

Основним завданням екології:

l. Вивчення загального стану сучасної біосфери планети, його формування й особливості розвитку під впливом природних і антропогенних чинників.

2.Прогноз динаміки стану біосфери в часі і просторі, в залежності від впливу різноманітних чинників.

3.Збереження здатності біосфери до самовідновлення, самоочищення й саморегулювання з урахуванням основних екологічних законів.

4.Розробка шляхів гармонізації взаємодії суспільства і природи з метою зберігання самого життя на Землі.

Швидке посилення антропогенного навантаження на природне середовище привело до глобальної екологічної кризи, вихід з якої можливий тільки у випадку, якщо людина навчить правильно визначати допустимі межі антропогенних дій на природу і оцінювати викликані ними кількісні і якісні зміни природного середовища. На основі цих знань людство може виробити комплекс заходів, які дозволили б йому не перевищувати ці допустимі межі. Вивчення цих питань і є основним завданням екології.

2. Місце екології в системі наукових знань. Структура екології.

Як міждисциплінарна наука, екологія має у своєму арсеналі всі методи теорії систем і знаходиться немов на стику біологічних і гуманітарних наук (рис. 1).

З одного боку, екологія залишається точною біологічною наукою в тому розумінні, що вона досліджує живі об’єкти та їх сукупності, але водночас вона стала гуманітарною наукою, оскільки визначає місце людини в природі, формує її світогляд і сприяє оптимізації розвитку соціальних і виробничих процесів.

2

Екологія тісно переплітається з науками:

–природничі науки (біологія, географія, геологія, фізика, хімія, математика та ін.);

–суспільні науки (соціологія, економіка, управління та ін.);

–гуманітарні науки (філософія, історія, культура, психологія, етика і т.п.).

Структура екології

Екологія є міждисциплінарною наукою, оскільки екологічні проблеми в житті людства вийшли на перший план і їх розв’язанням почали займатися вчені практично всіх наукових напрямів - біології, геології, фізики, хімії, математики, соціології, економіки. Сьогодні існує близько 90 напрямів (розділів і підрозділів) сучасної екології, які сформувались впродовж останніх десятиліть в усіх галузях людської діяльності, де йдуть процеси екологізації.

До нових напрямів екології можна віднести :

•аудит екологічний - це екологічне обстеження підприємства, перевірка здатності виробничих систем до самоочищення й випуску екологічно чистої продукції;

•бізнес екологічний - будь-яка комерційна діяльність, що поліпшує екологічні умови, сприяє охороні навколишнього середовища, екологізації виробництва.

•менеджмент екологічний - це система ефективного управління природоохоронною діяльністю з використанням нових підходів, на базі адміністративних механізмів управління та економічного стимулювання;

•політика екологічна – система концепцій, принципів, заходів, що визначає вплив суспільства на навколишнє природне середовище, тактику й стратегію екологічно збалансованого розвитку (табл. 1).

3. Методи екологічних досліджень

Екологія - комплексна наука. Вона використовує широкий спектр різноманітних методів, які можна поділити на три основні групи:

1)методи, за допомогою яких збирається інформація про стан екологічних об’єктів: рослин, тварин, мікроорганізмів, екосистеми, біосфери.

2)методи обробки отриманої інформації, згортанні, ущільнення та узагальнення.

3)методи інтерпретації отриманих фактичних матеріалів.

Методичну основу сучасної екології складає поєднання системного підходу, натурних спостережень, експерименту та моделювання.

Система – сукупність взаємопов’язаних елементів, що утворюють єдність. Природа – це система, якій характерні структурно-функціональна єдність взаємозв’язаних компонентів і цілісність біотичної та абіотичної складових.

Системний підхід – головний методичний принцип в екології. Він передбачає вивчення елементів системи та взаємозв’язків між ними.

Системний підхід – це напрямок дослідження, вивчення світу, в основу якого покладний розгляд об’єктів як системи, орієнтація на розкриття цілісності об’єкта, виявлення різноманітності зв’язків у ньому і приведення їх до єдиної теоретичної картини.

Системний аналіз – це методологічна дисципліна, що базується на системному підході. Вона поєднує методи вивчення систем різної складності й призначення, розробляє ці методи, узагальнює їх, дає практичні рекомендації для їх використання. Системний аналіз застосовується для підготовки й обґрунтування шляхів вирішення складних проблем, зокрема еологічного характеру.

Головна процедура системного аналізу – побудова узагальнених моделей, в яких відображені закономірності реальної ситуації. Моделі системного аналізу відображають структуру, взаємозв’язки у складних системах, реальну ситуацію та проблеми, які в них виникають. За допомогою створених моделей досліджують системи й знаходять шляхи вирішення складних проблем практичної діяльності людини.

5

Технічна основа системного аналізу – інформаційні системи, обчислювальна техніка та сучасні методи керування.

Методи екології можна поділити на 5 груп:

1. Методи реєстрації параметрів і оцінки стану НС – необхідна частина будь-

якого екологічного дослідження. До цих методів належать: метеорологічні спостереження, вимірювання вологості, температури, освітленості, хімічного складу повітря, води та грунту, оцінка техногенного забруднення НС, рослинних і тваринних організмів, реєстрація показників води, вимірювання радіаційного фону, бактеріального забруднення та ін.

Сюди відносять моніторинг та біоіндикацію.

- Екологічний моніторинг - комплексна система спостережень, оцінки і прогнозу стану довкілля (на локальному, регіональному або глобальному рівні) для вироблення заходів на його захист, раціональну експлуатацію природних ресурсів, передбачення критичних екологічних ситуацій та запобігання їм, прогнозування можливих змін.

Види екологічного моніторингу:

•За напрямками і об‘єктами спостереження моніторинг поділяється на:

–сферний (об‘єктний) моніторинг – спостереження окремих об‘єктів природи (атмосфери, біосфери, екосистем, географічних природних комплексів та ін.). У свою чергу, він поділяється на моніторинги: атмосферного повітря, гідросфери, ґрунтовий, біологічний, сейсмічний, іоносферний, Сонця, гравіметричний, магнітометричний, ландшафтний та багато інших.

- господарський (галузевий, відомчий) моніторинг – спостереження впливу в галузях господарства і міжгалузевих комплексах, інших сферах господарської діяльності людини, окремих підприємствах.

- Окремо виділяють базовий, або фоновий моніторинг – це спостереження за “дикою”, “еталонною” природою, тобто природними об’єктами, не зміненими або слабо зміненими впливом людської діяльності.

- Біологічний моніторинг – орієнтується на реєстрацію чисельності, структури популяцій, характер розмноження та міграцій тварин і рослин.

- Геологічний моніторинг – досліджує стан літосфери, підземних вод, кріогенних зон, глибинних (до 15 км) шарів геологічної будови Землі.

- Гідрометеорологічний і геофізичний моніторинг – розглядає загальну циркуляцію і стан атмосфери, електромагнітних полів, іонізаційного випромінювання, озонового шару, гідрологічних процесів у світовому океані та інші подібні питання глобальних процесів на Земної кулі.

6

•За масштабами територій спостерігання виділяють:

-глобальний моніторинг – охоплює станції спостереження планетарного масштабу.

-імпактний (регіональний і локальний) моніторинг – екологічний контроль на території окремих країн, їх регіонів, міст, окремих природних і господарських об‘єктів.

•За специфікою методів дослідження виділяють також дистанційний моніторинг. Це спостереження на відстані з допомогою найновішої техніки –

аерофотознімки, космічні знімки з супутників.

Для розв‘язання складних екологічних проблем, наприклад, у результаті техногенних і природних катастроф, у випадках, коли потрібно отримати інформацію якомога швидше, організовують екстренний моніторинг.

Біоіндикація – оперативній моніторинг НС на основі спостережень за станом і поведінкою біологічних об’єктів. Застосовується в екологічних дослідженнях, як метод виявлення антропогенного навантаження на біоценоз.

Біоіндикація заснована на дослідженні впливу екологічних факторів, що змінюються, на різні характеристики біологічних об’єктів і систем. У якості біоіндикаторів вибирають найбільш чутливі до досліджуваних факторів біологічні системи або організми. Зміни в поводженні тест - об’єкта оцінюють у порівнянні з контрольними ситуаціями, прийнятими за еталон. Наприклад, при оцінці екологічного стану поверхневих вод у якості біоіндикаторів використовують спостереження за поводженням дафній, молюсків, деяких риб.

2.Методи кількісного обліку організмів, оцінки біомаси та продуктивності рослин і тварин. Ці методи лежать в основі вивчення природних угрупувань – біоценозів. Для цього застосовуються підрахунки кількості особин на контрольних ділянках, в об’ємах води, повітря, грунту; вилов тварин, спостереження за їх переміщенням; стану посіві, урожайності полів. Дана інформація необхідна для управління екосистемами, запобігання загибелі видів і зменшення біологічного різноманіття.

3.Методи дослідження впливу факторів середовища на життєдіяльність організмів – здійснюються за допомогою спостереження у природі та проведення експериментів у лабораторних умовах.

Спостереження – вивчення біологічної системи у природних умовах шляхом фіксації певних її ознак.

Експеримент – дослідження, коли об’єкт ставлять в умови, за яких можна Пвивчати дію певного фактора або групи факторів на систему. полягає в тому, що до екосистеми свідомо вноситься якась зміна, і через деякий час зіставляються результати спостережень на контрольній (вона обов’язкова) та експериментальній ділянках екосистеми.

7

4.Методи вивчення взаємин між організмами у багатовидових угрупуваннях

– передбачають натурні спостереження та лабораторні дослідження трофічних відносин.

5.Методи математичного та імітаційного моделювання.

Метод моделювання полягає в тому, що поряд із системою (оригіналом чи еталоном) розглядають її модель, якою виступає якась інша система, що являє собою образ (подобу) оригіналу у процесі моделюючого відображення. Головна мета – можливість прогнозування динаміки розвитку біосистем, що дозволяє передбачити та зменшити негативні фактори, вносити корективи у прийнятті рішень.

4. Людське суспільство та середовище його існування Поняття про середовище існування

Безперервність життя на Землі забезпечується унікальною здатністю живих істот створювати і підтримувати внутрішнє середовище, здійснювати обмін речовин з навколишнім середовищем і передавати ці властивості за спадковістю своїм нащадкам.

Розглядаючи екологію як науку про взаємозв'язки всіх живих організмів з навколишнім середовищем і їхню взаємозалежність, ми повинні розглянути поняття середовища, в якому вони взаємодіють.

Отже, природа — це об'єктивна реальність, результат еволюції розвитку матеріального світу, що існує незалежно від свідомості людини.

Поняття "природа" і "навколишнє середовище" дуже подібні. Але поняття

"природа" значно ширше.

Навколишнє середовище утворилося в результаті тривалої еволюції планети Земля під впливом людської діяльності, створення так званої "вторинної природи", тобто міст, заводів, каналів, транспортних магістралей тощо.

Навколишнім середовищем називають ту частину земної природи, з якою людське суспільство безпосередньо взаємодіє у своєму житті й виробничій діяльності.

Навколишнє середовище в науці пов'язане з поняттям географічного середовища. Воно — необхідна умова життя і діяльності суспільства.

Середовище — це і простір для проживання, і дуже важливе джерело ресурсів, воно справляє великий вплив на духовний світ людей, на їхнє здоров'я і їхній настрій.

Сучасне розуміння взаємовідносин між людиною і довкіллям є ширшим порівняно з традиційним розумінням відношенням "людина — природа" і "людина — навколишнє середовище", оскільки відображає реальне середовище, яке оточує нас.

Ми давно не живемо у природі, а мешкаємо у середовищі, антропогенно зміненому, трансформованому під впливом діяльності людини. Таким чином, відношення "людина — довкілля" дозволяє враховувати багатшу палітру людських зв'язків зі світом, аніж поєднання "людина — природа". Виникає також можливість задіяти і власне соціальні чинники оточення людини, щоправда в тій мірі, в якій вони впливають на людське середовище проживання і формують його.

Отже, географічне (навколишнє) середовище містить природне та техногенне середовища, які в наш час тісно переплелися.

Соціокультурне середовище — це створений людством духовний світ, що охоплює національні, соціальні, економічні, політичні та інші суспільні відносини і

8

вироблені людством протягом всієї історії духовні та культурні цінності, які впливають на людей, формують їхній світогляд, зокрема обумовлюють поведінку в сфері взаємовідносин з навколишнім середовищем (Бачинський, 1995).

Оскільки ми багато уваги приділяємо протиріччю між людським суспільством та середовищем його існування, виникає необхідність розглянути тлумачення терміна людське суспільство як спільноту людей, пов'язаних між собою матеріальними (зокрема виробничими) і духовними відносинами антропогенних та соціокультурних факторів, що прямо чи опосередковано впливають на життя і господарську діяльність суспільства. Воно складається з географічного (життєвого) та соціокультурного середовищ. Перше — це матеріальне довкілля, в якому поєднуються природні та антропогенні об'єкти, в якому суспільство існує, задовольняє свої потреби і яке перетворює. Друге — це створений людством духовний світ.

5. Еволюція взаємовідносин людини й природного середовища

Близько 5 млрд років тому сформувалася літосфера (вік найдавніших знайдених порід — 4,5 млрд років). Первинний океан (гідросфера) виник, можливо, близько 4 млрд років тому, оскільки найдавніші осадові породи, утворення яких можливе в той час тільки у воді, мають вік 3,9 млрд років.

Найдавніші рештки мікроорганізмів знайдено в гірських породах, датованих 3,2 млрд років тому. З млрд років тому температура повітря досягала 70*С, і за таких умов могли існувати лише бактерії та ціанеї (синьо-зелені водорості).

Бурхливий розвиток органічного світу на Землі, освоєння рослинами і тваринами континентів відбулося лише 0,5— 0,4 млрд років тому. Отже, географічна оболонка Землі тривалий час була абіотичною (неживою) геосистемою, в якій відбувався геологічний кругообіг речовин у вигляді взаємопов'язаних фізичних та хімічних процесів.

Розвиток земної рослинності зумовив збільшення вмісту кисню в атмосфері та поживних речовин в ґрунтах, а також появу великих тварин. Активно змінювався склад поверхні Землі, атмосфери, гідросфери, виникла біосфера. Величезне значення мав біологічний обмін речовин, в який включився і геологічний, що суттєво його трансформував.

Зрозвитком органічного світу абіотична геосистема поступово перетворилася на глобальну екосистему — біосферу, що складається з двох взаємодіючих підсистем — неживої (абіотичної) і живої (біотичної).

Обмінні речовинно-енергетичні процеси у цій новій системі були значно видозмінені. Для утворення біосфери вирішальне значення мала поява на землі рослинності, яка містить хлорофіл. Подальший процес еволюції живих організмів призвів до появи людини — найвищого біологічного виду, який, розвиваючись, дедалі більше впливав на природу.

Зпоявою людей на Землі почався вплив їхньої діяльності на кругообіг речовин та енергетичний обмін у біосфері. На відміну від інших організмів людина — це особливий біологічний вид, який впливає на природу не лише процесами обміну речовин у живій природі, тобто біологічним обміном, а й трудовою діяльністю. Вплив

9

її пов'язаний не тільки з ростом народонаселення, а з технічною оснащеністю та вмінням організовувати працю.

Аналіз результатів різноманітних наук, зокрема археології, антропології, історії, географії, дозволив проф. Г.О. Бачинському (1993) стверджувати, що з впливом людської діяльності глобальна екосистема почала поступово перетворюватися у трикомпонентну глобальну екосистему, у функціонуванні якої все більшу роль відігравало людське суспільство. В історії взаємодії людського суспільства і природи він виділяє три стадії, які по суті є різними етапами розвитку на нашій планеті глобальної соціоекосистеми, — незамкнену, частково замкнену, замкнену.

Перша стадія взаємодії суспільства та природи, а в цей час існувала незамкнена соціоекосистема — тривала близько 2—3 млн років від появи на Землі перших людей примітивного виду до виникнення близько 40 тис. років тому сучасного людського виду. Ця стадія відзначалася органічним входженням людей у природу. Відбувалося накопичення знань про природу, пристосування людини до природи. У цей час для людського суспільства природне довкілля було практично необмеженим, тому глобальна соціоекосистема виступала як функціонально незамкнена.

Друга стадія взаємодії суспільства та природи тривала близько 40 тис. років від початку палеоліту і до кінця другої світової війни, тобто до середини XX століття. На цій стадії інтенсивно розвивалося землеробство, скотарство, виникали ремесла, розширювалося будівництво сіл, міст, фортець. Людство своєю діяльністю почало завдавати природі відчутної шкоди, особливо після розвитку хімії та одержання перших кислот, пороху, фарб, мідного купоросу. Чисельність населення в XV—XVII ст. вже перевищувала 500 млн. Цей період можна назвати періодом активного використання людиною ресурсів, взаємодії з природою.

Глобальний тиск на довкілля був загалом ще незначним і локальним.

До втручання людини на кожній ділянці ландшафту існували динамічна рівновага і певний баланс речовин і, як правило, виключалась можливість ерозії та зберігалася родючість ґрунтів. Третя стадія взаємодії суспільства та природи почалася в середині XX ст. після закінчення другої світової війни, яка стимулювала різкий стрибок у розвитку науки і техніки. Це — період активного розвитку локальних і регіональних екологічних криз, протистояння природи та людського суспільства, хижацької експлуатації всіх природних ресурсів.

Він характеризується розвитком глобальної екологічної кризи, нарощуванням гонки озброєнь всіма розвиненими країнами світу. Це — стадія широкої хімізації, виробництва пластиків.

Людина своєю діяльністю на планеті все більше впливає на природу, на жаль, переважно негативно.

На території нашої держави екологічна криза почала виявлятися ще з середини 50-х років XX ст. Саме цей час умовно можна вважати початком безконтрольного періоду експлуатації природи, а отже, і її забруднення. Щорічно у природний обіг вводилося близько 1,5 млрд тонн первинної сировини. Це майже ЗО тонн на кожного громадянина України. У результаті цього обсяг накопичених відходів від добувної, енергетичної, металургійної та деяких інших галузей промисловості становить уже близько 15 млрд тонн. Набагато більше їх потрапило у воду та повітря, які є первинною основою життя. Причина цього — відсутність природоохоронних

10