1. Роль экологии в современном обществе

1.1 Экология как наука: предмет и задачи, история её развития, методологическая основа

Существование человека неразрывно связано с определенными условиями среды (температура, влажность, состав воздуха, качество воды, состав пищи и другие). Эти требования вырабатывались в течение многих тысячелетий существования человека. Понятно, что при резком изменении этих факторов или отклонении от нормы, требуемой организму, возможны нарушение обмена веществ и как крайний случай – несовместимость с жизнью человека. Невозможно охранять природу, пользоваться ею, не зная, как она устроена, по каким законам существует и развивается, как реагирует на воздействие человека. Всё это и является предметом экологии.

В настоящее время существует много определений экологии как науки. Одно из них: «Экология – это наука о взаимных связях и взаимном влиянии живых организмов и окружающей их среды» [1].

Термин «экология» предложен в 1869г. Эрнстом Геккелем (немецкий естествоиспытатель). От греческого «ойкос» – дом, «логос» – наука. Как научная дисциплина экология имеет более чем вековую историю. Систематические экологические исследования ведутся приблизительно с 1900г. Основы экологии можно найти в научных трудах ученых прошлого века (Гумбольт, Ламарк, Северцев и др.). В развитие экологии значительный вклад внесли русские ученые Вавилов, Сукачев, Павловский, Шварц, Колесников и др. Особая заслуга принадлежит В. И. Вернадскому.

Сам Э. Геккель дал такое определение экологии: «Экология – это познание экономики природы, одновременное исследование взаимоотношений всего живого с органическими и неорганическими компонентами среды, включая непременно неантагонистические и антагонистические взаимоотношения животных и растений, контактирующих друг с другом» [8]. Одним словом, экология – наука, изучающая все сложные взаимосвязи и взаимоотношения в природе, рассматриваемые Ч. Дарвином как условия борьбы за существование.

В современном же понимании экология – наука о взаимоотношениях между живыми организмами и средой их обитания.

Ввиду сложности и глобальности предмета изучения, на который претендует экология, некоторыми учеными высказывались сомнения: а является ли экология самостоятельной наукой? Не есть ли она лишь искусственный синтез других отраслей знания?

На этот вопрос можно ответить с позиций науковедения. Область знаний может претендовать на роль самостоятельной науки, если имеет самостоятельные, присущие только этой науке: 1) предмет изучения; 2) цели и задачи; 3) набор методов и средств исследования, т.е. методологию.

По этим признакам на вопрос о самостоятельности науки «экология» следует ответить положительно. Т.к. ответ основывается на самом важном следствии иерархической организованности живой природы: при переходе от низших подсистем к более крупным системам, у последних возникают принципиально новые качества, свойства и законы их функционирования, которых не было на предыдущем уровне и которые не могут быть предсказаны на основании свойств подсистем низшего порядка [9].

При каждом объединении подмножеств в новое множество возникает, по крайней мере, одно новое качество или свойство [8].

Этот принцип в экологии называется принципом эмерджентности (от англ. emerdgent – неожиданно возникающий). Например, свойства воды не могут быть предсказаны на основании свойств кислорода и водорода. Применительно к живой природе принцип эмерджентности заключается в том, что биологические системы обладают свойствами, которые нельзя свести к сумме свойств составляющих их подсистем. Из принципа эмерджентности вытекает выбор подхода в изучении экологических систем.

Науке известны два различных подхода и способа мышления в изучении сложных систем [8]:

1. холистический (от гр. holos – весь, целый), при котором система изучается в ее целостности, исследуются общие для системы, системные функции и законы;

2. редукционистский (от лат. reductio – сведение сложного к простому) или мерологический (от гр. meros – часть), при котором система изучается путем детального анализа все более и более мелких подсистем, их функций и законов.

Человек от природы обладает склонностью к редукционному складу мышления, т.е. человеку свойственно выявление единичных, простых причинно-следственных связей и простых функциональных зависимостей типа «причина – следствие». Этим, в частности, объясняется сложность изучения процессов в биосфере, где имеют место многопараметрические процессы, многоуровневые обратные связи, замкнутые циклы, круговороты вещества и энергии, где следствие является одновременно и причиной многих явлений.

Следовательно, каждый уровень организации живой материи требует самостоятельного изучения. Организация и функционирование надорганизменных биологических систем: популяционных, сообществ, экосистем и биосферы – суть и являются предметом изучения экологии.

Таким образом, предметом изучения экологии в широкой постановке вопроса является система «организмы плюс среда их обитания», причем среда, преобразованная самими организмами и, в частности, человеком.

В последние десятилетие, когда угроза глобального экологического кризиса коснулась всего человечества, произошел взрывообразный рост обеспокоенности и общественного интереса к экологической проблематике. Если до 60-х годов прошлого столетия на экологию смотрели, главным образом, как на один из разделов биологии, то сейчас она вышла за ее рамки, переросла в новую интегрированную дисциплину, связанную с естественными, инженерно-техническими и гуманитарными науками. Важность и актуальность экологических проблем для судеб человечества столь велика, что для их решения необходима мобилизация всех отраслей знаний, накопленных человечеством. Происходит взаимопроникновение и взаимообогащение целями, идеями и методами между такими науками, как: науки о Земле, математика, физика, химия, классическая экология, вычислительная техника, теория больших систем, экономика, социология, политология, юриспруденция, этика, философия, медицина и др.

Этот процесс проникновения идей и задач экологии в другие области знания получил название экологизации. Экология становится интегральной гипернаукой («природа не знает факультетов») [9].

Расширение предмета экологии привело к появлению новых ее определений. Авторитетный американский эколог Юджин Одум даёт такое определение (1986 г.): «Экология – междисциплинарная область знания об устройстве и функционировании многоуровневых систем в природе и обществе в их взаимосвязи» [16]. Это очень широкое определение, но оно больше других соответствует современному широкому пониманию экологии. Экология приобретает роль всеобъемлющего мировоззрения и превращается в учение о выборе путей выживания человечества.

Целью изучения экологии является изучение законов функционирования экологических систем всех уровней и биосферы в целом в условиях природопреобразующей деятельности человечества и выработка тактики и стратегии поведения человечества в целях оптимизации функционирования этих систем [11].

Задачи экологии прямо вытекают из цели и существующих на планете проблем:

1) всеобъемлющая диагностика состояния природы планеты и ее ресурсов;

2) определение порогов выносливости экологических систем по отношению к антропогенной нагрузке;

3) выработка критериев оптимальности функционирования экологических систем;

4) изучение обратимости и путей восстановления антропогенных нарушений экологических систем;

5) разработка прогнозов изменений в биосфере и состояний окружающей человека среды при разных сценариях политического, экономического и социального развития человечества;

6) отказ от дискредитировавшей себя природопокорительной идеологии и формирование идеологии и методологии экоцентризма, направленной на экологизацию экономики, производства, политики и образования.

Методологическую основу современной экологии составляет сочетание:

1) системного анализа;

2) натурных наблюдений и измерений;

3) эксперимента;

4) моделирования.

Признание экологических систем предметом экологии, принцип эмерджентности и холистический подход к изучению неизбежно приводят к необходимости использования в качестве методологической основы науки экологии системного анализа. Системный анализ – это направление научного познания и социальной практики, в основе которого лежит исследование объекта как системы [6].

Системный подход в экологии состоит в определении составных частей экологической системы (подсистем) и взаимодействующих с ней объектов внешней среды, установлении совокупности внутренних и внешних связей, нахождении законов функционирования и их изменений в результате различных воздействий [10]. Экологические системы как объект изучения имеют ряд особенностей по сравнению с искусственными кибернетическими системами, созданными человеком:

а) беспрецедентная структурная сложность;

б) многоуровневость и перекрестность связей;

в) управляющие функции и обратные связи экологических систем диффузны и формируются внутри нее, а не направлены извне;

г) законы функционирования многофакторны, сложны и всегда нелинейны.

Системный анализ завоевал признание лишь во второй половине прошлого века, что связано, прежде всего, с развитием инструментальных и дистанционных методов наблюдений и измерений, вычислительной техники, давших возможность изучать природные системы как целостные системы на количественном уровне, а также с проникновением в экологию идей кибернетики.

Натурные наблюдения – исторически первый метод экологического исследования. Современная система наблюдений включает космические, атмосферные, наземные подземные, наводные, подводные измерительные комплексы [12]. В настоящее время действуют международная (глобальная) и национальная системы мониторинга – т.е. система контроля, оценки и прогноза качества природной среды, включающая исследование антропогенных воздействий.

Эксперименты широко применяются в экологии, как и в других естественных и технических науках. Отличие эксперимента от наблюдения состоит в том, что при эксперименте сознательно организуется определенное воздействие на экологическую систему и затем изучается реакция системы на это воздействие. Эксперименты делятся на: лабораторные и натурные.

Лабораторные эксперименты позволяют обеспечить контроль большого числа факторов, исключив воздействие неконтролируемых. Классической схемой проведения лабораторных исследований является однофакторный эксперимент, когда изучается влияние избранного фактора при фиксированных значениях всех остальных.

Натурные эксперименты позволяют исследовать влияние одного или нескольких факторов в реальных условиях.

Особое место в изучении экологических систем занимают непреднамеренные эксперименты, которые явились следствием естественных процессов (извержение вулканов, образование и исчезновение островов и т.п.) или деятельности человека [12]. По существу непреднамеренные антропогенные эксперименты — это вся история развития цивилизации, в процессе которой человечество постоянно «экспериментирует» с природой.

Моделирование – это изучение экологических закономерностей с помощью лабораторных, натурных или математических моделей. Под моделью понимается имитация того или иного явления реального мира, позволяющая делать прогнозы.