3. Структура екології

СПЕЦИФІКА СТРУКТУРИ

М. Ф. Реймерс “Сучасна екологія із суто біологічної науки перетворилася на цикл знань, увібравши знання з географії, геології, хімії, фізики, соціології, теорії культури, економіки й навіть теології”.

Екологія в широкому розумінні об’єднує десятки наукових напрямів, стала філософією виживання людства (екологічною філософією). Вона є основою для вивчення усіх складників сучасних екологічних проблем, установлення прямих і зворотних зв’язків між процесами, які формують екоумови, визначення шляхів виходу з екокризи, розроблення для цього конкретних планів та програм сучасна наука про довкілля залучає знання практично з усіх інших наук.

Нині об’єднавчим центром екології є глобальна екологія, яка системно вивчає та прогнозує стан і зміни всієї Землі та її біосфери, рекомендує шляхи гармонізації відносин людства та довкілля. Інші блоки оточують центральний і взаємодіють як з ним, так і між собою, але мають вужчі завдання і вивчають різні об’єкти, що й відображено в їхніх назвах.

Основні блоки глобальної екології

БІОЕКОЛОГІЯ

Вивчає загальні закономірності взаємовідносин організмів та їх угруповань із зовнішнім середовищем у природних умовах, формує уявлення про екологію як економіку природи на основі вивчення потоків речовини, енергії та інформації в біосистемах.

Саме біоекологію вважають материнським субстратом і головним складником сучасної екології. Вона налічує десятки дисциплін (галузей), як старих (аутекологія, популяційна екологія, синекологія тощо), так і порівняно нових: біоекомоніторинг, експериментальна екологія, біоіндикація та інші.

Так, біоіндикація – нова екологічна галузь, яка здійснює оцінку стану природного середовища та його окремих компонентів за реакціями живих організмів, тобто вивчає наслідки антропогенного впливу на фізіологію та біохімію різних організмів, динаміку популяцій тощо.

ГЕОЕКОЛОГІЯ Термін "геоекологія« увів німецький географ Карл Тролль у 1939 році і цим ознаменував народження нового наукового напряму на стику географії та екології. Нині геоекологію розглядають як науковий напрям, що синтезує закони екології з досягненнями всіх наук про Землю: географії (екологічна географія, екологічне ландшафтознавство, екологічна метеорологія, екологічна кліматологія, екологічна палеогеографія та ін.); геології (екологічна геологія, екологічна геодинаміка, екологічна геохімія, екологічна геофізика, екологічна мінералогія тощо); ґрунтознавства (екологічне ґрунтознавство, агроекологія, екологічне землезнавство тощо).

Цей науковий напрям вивчає екосферу як взаємопов’язану систему геосфер в процесі її інтеграції з суспільством. Предметом геоекології є дослідження екосфери та її змін під впливом діяльності людини. Головна мета досліджень полягає в оптимізації природокористування. Об'єктами геоекології є геоекосистеми – територіальні системи, які управляються або контролюються людиною, є ділянками ландшафтної сфери з характерними для них процесами тепло- та вологообміну, біогеохімічними кругообігами, певними видами господарської діяльності та соціокультурних відносин.

23

МІСЦЕ СУЧАСНОЇ ЕКОЛОГІЇ В СИСТЕМІ НАУК

3. ЗАВДАННЯ ЕКОЛОГІЇ ТА МЕТОДИ ЇЇ ДОСЛІДЖЕНЬ

25

НАПРЯМИ РОЗВИТКУ ГАЛУЗІ

 науковий: вивчення законів і закономірностей взаємодії суспільства і природи; розробка теоретико-методологічного і методичного апарату, який допоможе вирішувати конкретні практичні проблеми ліквідації негативних наслідків антропогенного впливу на природу;

 освітній: створення відповідного екологічного світогляду і екологічної свідомості, виховання екологічної етики і культури людини, надбання конкретних екологічних знань у сфері своєї майбутньої професійної діяльності;

 практичний: збереження життя на Землі, вирішення глобальних екологічних проблем людства, розробка раціональних шляхів природокористування, конкретних методів охорони природи і захисту людини від негативних антропогенних і природних явищ; пошук нових і удосконалення старих технологій, виробництво екологічно чистих товарів і продуктів, утилізація відходів; розробка методів контролю за станом довкілля управління природозахисною діяльністю та інші.

26

ЗАВДАННЯ ЕКОЛОГІЇ ЯК НАУКИ

 дослідження закономірностей функціонування екосистем, взаємозв'язків між організмами, їхніми угрупованнями та умовами довкілля;  дослідження структури та функціонування угруповань організмів, розробка методів визначення екостану природних і штучних угруповань;  спостереження за змінами в окремих екосистемах та біосфері в цілому;  прогнозування змін природи під впливом діяльності людини та виявлення меж трансформації природних екосистем людиною;  створення бази даних та розроблення рекомендацій для екологічно безпечного планування господарської і соціальної діяльності людини;  створення наукової основи раціонального використання природних ресурсів;  розробка теоретичних основ охорони середовища існування людини та природи, збереження біорізноманіття тощо.  застосування екологічних знань у справі охорони навколишнього середовища та раціонального використання природних ресурсів.

27

УЗАГАЛЬНЕНІ ЗАВДАННЯ ГАЛУЗІ

Наукові дослідження (структурні, динамічні, моніторингові, прогностичні)

Практичне прогнозування (короткотермінове, довготермінове)

Екологічний менеджмент (встановлення режимів використання та збереження)

Екологічна експертиза (на основі наукових оцінок, рекомендацій, експрес-аналізу).

Екологічний контроль (державний, громадський)

Екологічна освіта та екопросвіта

28

СИСТЕМНИЙ ПІДХІД

Підхід – це сукупність методологічних принципів і положень, що дають можливість розглядати систему як єдине ціле з узгодженням функціонування всіх її елементів.

Система (від грецького systema – складене з частин, поєднання) – це множина елементів, які перебувають у відношеннях і зв’язках між собою, завдяки чому утворюється певна цілісність, єдність. Поняття про систему ґрунтується на трьох основних положеннях:  система утворюється сукупністю (множиною) елементів, що мають зв’язки між собою;  ця сукупність утворює єдине ціле, тобто видалення одного з елементів сукупності порушить властивість цілісності;  утворене сукупністю елементів єдине ціле має певну мету або призначення, властиве всій сукупності елементів, а не якійсь їх комбінації.

Системний підхід – спосіб теоретичного та практичного дослідження, при якому кожний об’єкт розглядається як система.

29

ГРУПИ МЕТОДІВ ТА ЕТАПИ ДОСЛІДЖЕНЬ Системний підхід до вивчення екосистеми полягає, по-перше, у визначенні її складових частин і взаємодіючих із нею об’єктів довкілля; по-друге, – у визначенні структури екосистеми, тобто сукупності внутрішніх зв’язків і відносин, а також зв’язків між екосистемою і зовнішнім середовищем; по-третє, необхідно знайти закон функціонування екосистеми, що визначає характер змін компонентів екосистеми та зв’язків між ними під дією зовнішніх чинників. Для вирішення цих трьох завдань у сучасній екології використовують три основні групи методів: польові спостереження; польові й лабораторні експериментальні дослідження; моделювання (реальне і математичне). Екологічні дослідження потребують дотримання такої послідовності: спостереження; формування і перевірка гіпотези; формування і перевірка теорії. Загальна схема вивчення екосистем має такі етапи: 1) постановка завдання, 2) концептуалізація, 3) специфікація, 4) спостереження, 5) ідентифікація (систематизація), 6) експеримент, 7) реалізація, перевірка й аналіз моделі, 8) оптимізація, 9) заключний синтез.

30

ВИТОКИ УКРАЇНСЬКОЇ ЕКОЛОГІЇ

Екологічні дослідження в Україні беруть свої витоки від: Де Боплана – “Опис України” з ХVІІ століття О. С. Пушкіна – “Нарис історії України” В. В. Докучаєва “Російський чорнозем” Г. Ф. Морозова – вчення про ліс.

Основоположниками теорії екології лісів в Україні були: лісової типології (Алєксєєв, Погребняк, Воробйов) лісової геоботаніки (Черняєв, Талієв, Клеопов) степового лісознавства (Висоцький, Бельгардт) дендрохронології (Коліщук) созології лісів (Лавренко, Погребняк, Стойко).

31

МЕТОДИ СУЧАСНОЇ ЕКОЛОГІЇ

У сучасних екологічних дослідженнях широко використовують методи хімії, фізики, геології, біології, математики та інших наук:

* реєстрація та оцінка якості довкілля, насамперед, різні типи екомоніторингу, в тому числі біоіндикація; * кількісний облік організмів і оцінка біомаси та біопродуктивності; * вивчення особливостей впливу різних екочинників на життєдіяльність організмів (токсикологічні, біохімічні, біофізичні, фізіологічні тощо); * з᾿ясування взаємозв’язків між організмами в багатовидових угрупованнях; * математичне моделювання екоявищ і процесів в екосистемах; * створення геоінформаційних систем і технологій; * комплексний еколого-економічний аналіз стану різних об’єктів, територій, галузей виробництва; * технологічні методи екологізації різних виробництв з метою зменшення їх негативного впливу на довкілля; * медико-екологічні методи вивчення впливу різних чинників на здоров’я людей; * екоконтроль: екоекспертиза, екоаудит, екопаспортизація.

5. ПОНЯТТЯ ПРО ЕКОЛОГІЧНІ ЗАКОНИ

33

КЛАСИФІКАЦІЯ ЗАКОНІВ М. Ф. Реймерс (1994) нарахував понад 30 “екологічних законів”, принципів і правил, які відображають об’єктивну дійсність будови, функціонування, еволюції й динаміки екосистем тощо. Я. І. Бедрій та інші (1999) нараховують 64 закони. Розвиток екології ґрунтується на таких законах: загальних загальнонаукових та окремих наук: філософії, кібернетики, біології, геології, географії, фізики, хімії та інших спеціальних - обмеженості природних ресурсів – необмеженість сонячної енергії обмежується особливостями її використання; - неможливості абсолютно ізольованого саморозвитку природних систем – одна система мусить бути взаємозв’язаною з іншою; - сукцесійного уповільнення – процеси у стиглих екосистемах з часом виявляють тенденцію уповільнювати свою дію. нормативних Закон України “Про охорону навколишнього природного середовища” Закон України “Про екологічну експертизу” Закон України “Про природно-заповідний фонд України”

34

БІОЛОГІЧНІ ЗАКОНИ ЕКОЛОГІЇ Закон незворотності еволюції Еволюція незворотна; організм (популяція, вид) не може повернутися до попереднього стану.

Закон константності (В. І. Вернадського)

Кількість живої речовини біосфери за біочас є величиною постійною. Будь яка зміна кількості живої речовини в одному з регіонів біосфери неминуче призводить до таких же за обсягом змін речовини в іншому регіоні, але з протилежним знаком.

Закон послідовності фаз розвитку

Для природної екосистеми фази розвитку можуть проходити лише в еволюційно закріпленому порядку, звичайно, від простого до складного.

Закон кореляції (Ж. Кьювє)

В організмі, як в цілісній системі всі частини відповідають один одному як за будовою, так і за функціями. Зміни однієї частини неминуче викликають зміни в інших.

Закон конкурентного виключення

Два види, які займають одну еконішу, не можуть співіснувати там нескінченно довго. Важливою для перемоги обставиною є швидкість росту популяції. Нездатність виду до біотичної конкуренції призводить до його витіснення.

35

ПРАВИЛА ЕКОЛОГІЇ Правило одного відсотка: зміна енергетики природних систем у межах 1 % виводить їх з рівноважного (квазістаціонарного) стану. Перехід величини сумарної енергії за 1 % від енергії сонячного випромінювання призводить до суттєвих аномалій: різкої зміни клімату, рослинності, катастроф, великих пожеж. Правило згасання процесів: із зростанням ступеня зрівноваженості відкритої екосистеми з довкіллям, або внутрішнього гомеостазу в ізольованій екосистемі, динамічні процеси в них згасають. Правило Вант-Гоффа—Арреніуса: зростання температури на 10 °С призводить до 2-3-кратного прискорення хімічних процесів в природних системах. Звідси випливає небезпека підвищення температури внаслідок господарської діяльності людини. Правило С. С. Шварца: кожна зміна умов існування прямо або опосередковано викликає відповідні зміни способів реалізації енергетичного балансу організму. Правило А. Уоллеса: в міру просування з півночі на південь рівень видової різноманітності зростає. Причина полягає в тому, що північні біоценози історично молодші і знаходяться в умовах меншого надходження енергії від Сонця. Правило крайового ефекту: на межі біоценозів зростає число видів та особин, оскільки зростає й число еконіш внаслідок виникнення нових екосистемних властивостей.

36

АКСІОМИ КОММОНЕНА Перша аксіома («все пов’язано з усім») підтверджує всезагальність зв’язків, об’єктів і явищ у природі та в людському суспільстві поокремо та разом. Друга аксіома («все має кудись діватися») свідчить про закони збереження в природі. На відміну від людської діяльності в природі все доцільне, тобто не буває «сміття». Завжди спостерігається кількісний баланс синтезу живої речовини та її розкладання, що свідчить про високий ступінь замкненості кругообігу речовини в біосфері. Третя аксіома («ніщо не дається даром» або «за будь-які втручання та збитки природі треба платити», або «природа за все віддячить») свідчить про те, яку ціну сплачує людство за науково-технічний прогрес. В економіці природи, як і в економіці людини, не існує безплатних ресурсів. Все, що було взято людиною у природи, мусить бути їй повернуто, компенсовано. Четверта аксіома («природа знає краще») свідчить про незрівнянні перемоги природних конструкцій над людськими. Все, створене природою, пройшло надзвичайно жорсткий конкурс на місце в біосфері протягом тисяч і мільйонів років природного добору й адаптацій. При цьому головним критерієм добору була вписаність у глобальний біотичний кругообіг, підвищення його ефективності, заповнення всіх еконіш, виключення «мертвих зон» із мережі природних взаємозв’язків.

37

ПИТАННЯ ДЛЯ САМОСТІЙНОЇ РОБОТИ

1. Поняття про екоявища.

2. „Листковий пиріг” біології Ю. Одума.

3. Історія екології як науки в Україні.

4. Принципи екології.

5. 10 законів України в галузі екоправа.

Дякую за увагу!

ЗМІСТ АУТЕКОЛОГІЇ Термін “аутекологія” був уведений К. Шретером у 1896 році. Визначення: аутекологія (від древньогрецького αὐτός – «сам»), або екологія видів – розділ загальної екології, що вивчає взаємовідносини окремих видів організмів з довкіллям та вплив екофакторів на окремі організми і види (рослин, тварин, грибів, бактерій). Тому її часто називають факторіальною екологією. Об’єктом аутекології є моноцен, а її предметом – вивчення взаємозв’язків організмів виду з оточуючим їх середовищем, визначення меж стійкості, впливу середовища на морфологію, фізіологію та поведінку організмів, взаємовідношення організмів між собою та чинниками довкілля. Взаємовідношення – це взаємний вплив на організм екофакторів. Моноцен – найпростіша екосистема, утворена одним організмом та оточуючим його середовищем (монотопом). Завдання аутекології – виявлення фізіологічних, морфологічних й інших пристосувань видів до різних екоумов: режиму зволоження, високих і низьких температур, засолення ґрунтів тощо. Останніми роками в аутекології з’явилося нове завдання – це вивчення механізмів реагування організмів на різні варіанти хімічного, фізичного і радіоактивного забруднення середовища. Раніше аутекологія складалася з екології виду та екології популяції. Нині вона охоплює генетичну та індивідну аутекології, але розвивається переважно лише екологія особин окремого виду, тому не може мати загальнобіологічний зміст.