Главные проблемы и задачи экологии

Главнейшая цель экологии – вывести человечество из глобального экологического кризиса на путь устойчивого развития, при котором достигается удовлетворение жизненных потребностей нынешнего поколения без лишения такой возможности будущих поколений.

Безудержный экономический рост и техногенный тип мирового хозяйства привели к возникновению глобальных экологических проблем: опустыниванию, обезлесению, истощению природных ресурсов, разрушению озонового слоя, парниковому эффекту, кислотным дождям, дефициту пресной воды, загрязнению Мирового океана, исчезновению видов животных и растений, деградации земель и др. Все эти проблемы так или иначе связаны с будущим человеческой цивилизации.

Природа в целом сама по себе не знает экологических проблем. Если они и возникали у некоторых групп организмов, то решались, как правильно, медленным эволюционным путем на протяжении очень больших промежутков времени, когда замена одних форм другими для всей природы была почти незаметна. В отличие от этого экологические проблемы человека стали заметными проблемами всей природы на Земле.

1. Объем антропогенного воздействия на природу и окружающую человека среду в ХХ веке стал слишком велик и приблизился к пределу устойчивости биосферы, а по некоторым параметрам и превзошел его. Проявления и свидетельства этого многообразны.

В геологической истории Земли и раньше происходили значительные изменения растительного покрова, ландшафтной структуры суши, химического состава атмосферы и климата. Негативное воздействие человека на природу также имеет длительную историю. Но никогда еще эти изменения и нарушения не наступали с такой быстротой, как в наше время. Все это означает наступление глобального экологического кризиса.

2. Природа отвечает на возрастающее антропогенное давление часто непредвиденными изменениями, создающими экологическую опасность.

3. Человек оказался в ловушке противоречия между своей консервативной биологической сущностью и нарастающим отчуждением от природы. Используя изобретенные им технологии и средства жизнеобеспечения, человек в большой степени освободился от давления естественного отбора и межвидовой конкуренции. Он на несколько порядков превысил биологическую видовую численность и еще в десятки раз – объем использования веществ и энергии для удовлетворения надбиологических потребностей.

Экологические проблемы человечества тесно сопряжены с экономическими и социальными, Региональные экологические проблемы часто становятся прямым источником имущественного неравенства, социальных и геополитических коллизий.

Главной задачей современной экологии как науки является консолидация различных ее разделов и огромного фактического материала, на единой теоретической платформе, сведение их в систему, отражающую все стороны реальные взаимоотношений природы и человеческого общества.

Это необходимо для понимания современных экологических проблем планеты, выработки новой экологической идеологии и методологии, правильной организации экологического образования и практической деятельности в области природопользования.

Современные исследования являются научной базой для разработки стратегии и тактики поведения человечества в природной среде, рационального природопользования, охраны и восстановления окружающей среды.

Уровни биологической организации. Мир живого чрезвычайно сложен и разнообразен,он представлен и очень простыми одноклеточными организмами, и очень сложными многоклеточными организмами, обладающими высокой специализацией клеток. В начале 20 века была обоснована теория «структурных уровней» в биологии и медицине. Согласно этой теории структурные уровни организации живого отличаются не только сложностью и закономерностями функционирования, но и являются иерархически соподчиненными, т.е. каждый нижележащий биологический уровень входит в содержание вышележащего уровня, являясь базовой основой его формирования. Обычно выделяют шесть главных уровней организации живой материи, образующих формальную иерархию: молекулярно генетический, клеточный, организменный, популяционный (популяционно-видовой), экосистемный, биосферный (экосферный).

Все основные свойства живых систем реализуются уже на клеточном уровне. Однако полнота всех естественных проявлений жизни представлена только на двух последних – экосистемных уровнях (или даже только на экосферном), так как ни одна клетка, ни один организм, ни один вид не могут существовать без множества других клеток, организмов, видов и создаваемых ими условий среды. Каждая наука изучает определенный уровень организации живой материи : генетика – ген, цитология – клетку, гистология – ткани, анатомия – органы и т.д.

Содержание современной экологии наиболее точно определяется именно из концепции уровней организации, которые составляют своеобразный «биологический спектр». Ген, органелла, клетка, ткань, орган, организм, популяция, сообщество – основные уровни организации жизни. Теоретически этот спектр уровней может быть продолжен до бесконечности в обе стороны. Расположен этот спектр в иерархическом порядке. Иерархия – это расположение ступенчатым рядом. На каждой ступени, или уровне, в результате взаимодействия с окружающей физической средой (энергией и веществом) возникают характерные функциональные системы. Под системой подразумеваются «упорядоченно взаимодействующие и взаимозависимые компоненты, образующие единое целое».

Молекулярно- генетический уровень – именно с него начинают проявляться свойства живого вещества. Его системы представляют собой активные крупные молекулы : липиды, белки, углеводы, нуклеиновые кислоты, в которых идут процессы обмена веществ, связанные с фотосинтезом, формируются ДНК и РНК, отвечающие за наследственность. Предметом изучения на этом уровне являются законы передачи наследственности, а изучает их наука генетика. Сами по себе, вне органа и организма эти молекулы функционировать не могут.

Клеточный уровень. Молекулы объединяются в клетки, и только тогда в них формируются вещества, необходимые для жизнедеятельности органов и организмов. Законы превращения энергии и вещества внутри клеток изучает наука цитология. Однородные, одинакового происхождения клетки, взаимодействуя между собой, образуют ткани. Изучает ткана наука гистология.

Организменный уровень. На низшей ступени иерархии объектом экологии находится организм (особь, индивидуум) в качестве представителя биологического вида – генетически, морфологически и экологически однородной группы живых существ, обособленной от других видов по этим же критериям. Этот уровень представляет собой целостность функций, рост, онтогенетическое развитие. Отдельные организмы – представители разных видов используются в экспериментальных сравнительно-экологических исследованиях. При этом выявляют видовые особенности поведения и физиологических реакций организма при воздействии различных факторов среды, а на основе этих данных – видовые экологические потребности организма. Например, оптимальные значения и допустимые минимумы и максимумы температуры, влажности, освещенности, концентрации веществ в среде, взаимодействий с другими организмами и т.п. Раздел экологии, изучающий влияние различных факторов окружающей среды на живые организмы называется аутэкология. Формой существования жизни является вид.

Популяционный уровень. Каждый биологический вид в природе представлен почти всегда несколькими, часто многими популяциями. Популяция – элементарная форма существования вида в природе. Популяции эволюционируют и являются единицами эволюции и видообразования. Обладая всеми признаками биологической системы, популяция, тем не менее, представляет собой совокупность организмов, как бы выделенную из природной системы, так как в природе особи одного вида всегда сожительствуют с особями других видов. Только в искусственных условиях или в специальном эксперименте можно иметь дело с «чистой» популяцией, например, культурой микроорганизмов, посевом растений, приплодом животных и т.п. Раздел экологии, который изучает популяционный уровень организации живого, называется демэкологией.

Экология изучает фундаментальные свойства жизни надорганизменного уровня организации. Или, иными словами, экология изучает совокупность живых организмов, взаимодействующих друг с другом и образующих с окружающей средой обитания некое единство (т.е. систему), в пределах которого осуществляется трансформация энергии, органического вещества и информации. Что же такое система? Это любой реальный или мыслимый объект, целостные свойства которого могут быть представлены как результат взаимодействия слагающих его частей. Главной функциональной единицей экологии является экосистема. Основная область компетенции экологии – уровень экосистем, а также последующий и два предыдущих. Это уровень обеспечивает эволюцию, продолжительность существования, таксономические характеристики.

Экосистемный уровень. Основной объект экологии – экологическая система, или экосистема – пространственно определенная совокупность организмов разных видов и среды их обитания, объединенных вещественно-энергетическими и информационными взаимодействиями. Это – трофические, химические, энергетические связи круговорот химических элементов, преобразование энергии. Экосистема – это ограниченное во времени и пространстве единство, включающее все обитающие в нем организмы, климат, почвы, все взаимодействия между организмами и физическими условиями. Раздел экологии, изучающий экосистемы, называется синэкология.

Биосферный уровень – На высшей ступени иерархии биосистем находится глобальная экосистема – биосфера – совокупность всех живых организмов и их экологической среды в пределах планеты. Это форма жизни, которая вне биосферы не существует. Взаимодействие живого вещества ( материи) с другим веществом ( или энергией ) на каждом уровне организации обуславливает формирование и существование определенных упорядоченных систем. Все эти системы взаимозависимы одна от другой и между уровнями организации нет резких разрывов.