Eng | Рус | Буряад
 На главную 
 Новости 
 Районы Бурятии 
 О проекте 

Главная / Каталог книг / Электронная библиотека / Экология

Разделы сайта

Запомнить меня на этом компьютере
  Забыли свой пароль?
  Регистрация

Погода

 

Законодательство


КонсультантПлюс

Гарант

Кодекс

Российская газета: Документы



Не менее полезные ссылки 


НОЦ Байкал

Галазий Г. Байкал в вопросах и ответах

Природа Байкала

Природа России: национальный портал

Министерство природных ресурсов РФ


Рейтинг@Mail.ru

  

Яндекс цитирования Яндекс.Метрика

Экология

Автор:  Иметхенов А.Б. Экология, охрана природы и природопользование: Учеб. для вузов / А.Б. Иметхенов, А.И. Куликов, А.А. Атутов. – Улан-Удэ: Изд-во ВСГТУ, 2001. – С. 6-26

 

В настоящее время экология стала общепринятым по­нятием, что вызвало к жизни такие понятия-мутанты, как экология духа, экология ума и др. Если исключить крайние примитивизмы, то нет никаких причин для возражений про­тив связывания под эгидой экологии естественных и гумани­тарных наук, как это трактуется таким авторитетом совре­менности, как американский ученый-эколог Юджин Одум. Интеграция наук - это один из путей развития научного по­знания. Более того, современная экология претендует на роль общенаучной дисциплины или особого мировоззрения. Так или иначе несомненно одно - начиная со второй половины XX столетия происходит неуклонная экологизация совре­менной науки.

Возрастание особого интереса к экологии вызвано оза­боченностью широкой общественности проблемами все ухудшающегося качества природной среды. В настоящее время не осталось ни одного участка земной поверхности, так или иначе не испытавшего влияния загрязнителей. Мож­но говорить только о разной степени чистоты и естественно­сти этих участков. В результате современная экология теряет свою биологическую сущность, последняя остается прерога­тивой только, так называемой, биоэкологии. Экология все больше относится к негативам взаимодействия общества и природы, перед ней ставятся задачи изучения не только есте­ственных, но и социальных, экономических и технических проблем.

 

Понятие об экологии. Разделы экологии

 

Понятие об экологии было дано в 1869 г. немецким зоологом-эволюционистом Эрнстом Геккелем. Слово «экология» образовано от греческого «ойкос» - дом, жилище, «логос» - наука. В широком смысле под домом следует понимать среду обитания живого объекта, в том числе человека. А буквально экология - это наука об организмах в среде своего «дома».

В настоящее время существует множество определений, порою небезупречных. В этой связи примечательна бытующая в среде экологов следующая шутка: «...экология - это то, чем занимаюсь я, но не занимаешься ты». Этот пример указывает на все больше расширяющееся содержание современной экологии.

Одна из непротиворечивых дефиниций следующая: Экология - это наука о закономерностях соотношения живых систем на всех уровнях интеграции, а также человека и общества, с одной стороны, и окружающей среды, с другой.

Здесь имеется в виду, что соотношение двустороннее. Окружающая природная среда не пассивный приемник воздействий, она активно влияет на жизнь организмов и общества. Под уровнями интеграции понимается способность организмов образовывать сообщества и выступать как новое единство. Живые системы функционируют на двух качественно неравноценных уровнях интеграции - организменном и надорганизменном.

В этой связи экологию принято делить на аутоэкологию - экологию отдельных видов животных или растений, и синэкологию - экологию многовидовых сообществ - биоценозов. В рамках аутоэкологического направления получила развитие теория эволюции видов Ч.Дарвина,      а     также      физиологических     механизмов  адаптации. Синэкологические исследования привели к определению понятий экологической ниши, трофических цепей и экологических пирамид. В синэкологии широко используются количественные методы, в связи с чем появилось понятие о количественной экологии. Были получены математические модели соотношения хищник-жертва. Исследования в экосистемном направлении, т.е. на надорганизменном уровне, в настоящее время получают все большее развитие.

Особенно интенсивно проводятся исследования в рамках популяционной экологии (демэкологии), которая изучает межпопуляционные связи и связь популяций со средой. При этом популяция рассматривается как сложная авторегулируемая моновидовая система. По иерархической соподчиненности объектов исследования популяционная экология лежит между ауто- и синэкологией.

Законы функционирования   многовидовых совокупностей живых организмов являются предметом науки, которую нередко называют экологией экосистем. Близко к экологии экосистем находится ландшафтная экология (геоэкология), предмет которой - формирование и функционирование биокомплексов разных ландшафтов, выяснение роль биокомплексов в формировании разных ландшафтов. Введение данного термина К. Троллем в 1939 г. вызвано стремлением объединить ландшафтные подходы с экологическими.

Бурными темпами идет развитие глобальной экологии, изучающей глобальные изменения, в том числе климатические, в биосфере Земли, возникающие под антропогенным влиянием или в силу естественных причин. Также важно изучить влияние на человека и общество глобальных изменений.

Исторический путь экологии таков, что она из биологической    становится    социальной    наукой.    Так,  в последнее время все чаще говорят о социальной экологии и экологии человека как социумообразователя. Предметом социальной экологии является система общество-природа. Человеческое общество ввиду больших технических возможностей становится все более действенной геологической силой, способной коренным образом преобразовать биосферу.

Неотъемлемой часть современной экологии являются такие ее прикладные направления, как инженерная (промышленная) экология и сельскохозяйственная экология (агроэкология). Инженерная экология рассматривает закономерности функционирования особых гибридных структурно-территориальных образований - техноэкосистем или природно-промышленных систем во взаимодействии с окружающей природной средой. Агроэкология рассматривает закономерности  взаимодействия агроэкосистем с природной средой. В отличие от техноэкосистем агроэкосистемы - системы достаточно близкие природным, поэтому обычно степень их преобразования не столь большая. Они также различаются и по характеру преобразования и приоритетных загрязняющих веществ.

Экология своими корнями уходит в биологию и первоначально развивалась как чисто биологическая наука (до 1970 г., по Одуму). Однако с восприятием экологии другими науками и их экологизацией в настоящее время она уже представляет собой интегративную науку, сохранив в себе классические биологические направления в рамках биоэкологии в виде экологии животных, экологии растений, экологии микроорганизмов и других далеко не как самую главную составляющую. В этом отношении ведущие экологи мира единодушны, что экология в классическом понимании (или биоэкология) - наука о взаимоотношении организмов и среды.   Тот неоспоримый факт, что в сферу экологии вовлечены процессы, протекающие в разных средах и компонентах природы и общества, ставят ее на уровень метанауки. Междисциплинарный общенаучный характер экологии трактуется и в справочных изданиях.

Одна из задач экологии - в установлении связей между комплексом разнородных явлений, что можно решить на основе только сквозного, метанаучного подхода. Содержательный аппарат и арсенал средств современной экологии позволяет делать это. Комплексность объектов внимания экологии лежит в основе метанаучного характера исследований.

 

Связь экологии с другими науками

 

Экология как метанаука с ее особым метанаучным подходом к изучению сложных процессов, протекающих в разных средах и компонентах природы, не могла бы стать таковой без тесного взаимодействия и взаимопроникновения с другими науками.

Биологические корни экологии содержатся в том, что она широко использует весь арсенал методов современной биологии, начиная от генно-инженерных на молекулярном уровне развития живого вещества, до описаний популяций и сообществ животных и растений на уровне географических биомов. Составной частью современной экологии являются такие самые ее ранние направления, как экология животных и экология растений. Кроме того, из биоэкологии переняты фундаментальные идеи всех современных направлений, главным из которых является биоцентрическо-системный подход.

Биологические методы являются едва ли не главными в прикладной экологии при нормировании доз и нагрузок. Для этого    используют    различные    биологические    тесты    и индикаторы.     Среди     них     особое     значение     имеют микробиологические тесты.

Современная экология - наука, широко использующая количественные методы, что традиционно, особенно для синэкологических исследований. Поэтому понятен ее тесный контакт с науками физико-математического профиля. Кроме того, некоторые экологические вопросы практически нельзя решить без создания моделей. Например, невозможно в натурных условиях проследить влияние вредных загрязняющих веществ. Для этого пришлось бы проводить искусственное загрязнение каким-либо экотоксикантом участка местности, что небезопасно. Без создания математических моделей невозможно изучить изменение глобальной климатической системы. Такого рода математическая модель была разработана для прогноза загрязнения экосистемы озера Байкал.

Развитие современной экологии сильно затормозилось бы, если не использовались достижения химической науки. Экологическое состояние водоемов, атмосферы, почв и биоты изучается современными химическими и физико-химическими методами. Изменения экологического статуса водоемов и внутрипочвенного раствора относительно легко прогнозируются расчетом равновесия карбонатно-кальциевой, сульфатно-кальциевой и других систем. Существуют достаточно глубоко теоретически продвинутые физико-химические модели определения скорости разбавления и самоочищения воды.

В связи с развитием социальной экологии осваиваются методы социологии, демографии, исторической и философской наук.

 

Исторические вехи и аксиоматика экологии

 

История становления экологии была достаточно длительной и на этом пути были отдельные редчайшие события и выдающиеся личности, которые оказали влияние на развитие научной парадигмы. Для характеристики исторических вех экологии удачной представляется попытка Г.С. Розенберга показать их в виде календаря экологических событий, который позже, в 1998 году, был изменен и дополнен К.М. Петровым (табл. 1).

В этой таблице нами сделан ряд дополнений. Так показана роль русского ученого Докучаева В.В., которому принадлежит честь основателя науки о почвах генетического почвоведения - перво из наук биосферного цикла. Кроме того, заслугой ученого является развитие сравнительно-географического анализа и комплексного

(системного) подхода к исследованию природы. Им же обоснована идея географической зональности и высотной поясности, которая, в отличие от воззрений Александра Гумбольдта, была значительно более полной и комплексно отражала закономерности широтного и высотного распределения всех природных явлений. Докучаев прозорливо предсказал грядущее развитие экологии, учения о биосфере и даже ноосфере. Он говорил, что эта наука еще очень юная, но «...исполненная чрезвычайного высшего научного интереса», «...уже недалеко то время, когда она по праву и великому для судеб человечества значению займет самостоятельное и вполне почетное место».

Другое дополнение касается Байкальского региона, который имеет важное значение для экологического мировоззрения. Глобальное значение Байкала отмечено международной общественностью, которая признала акваторию озера с прибрежными экосистемами Участком мирового природного наследия ЮНЕСКО, а бассейновую часть как модельную территорию устойчивого развития. После длительных проволочек, наконец-то, Государственной Думой принят закон «Об охране озера Байкал», подписанный Президентом РФ в мае 1999 г.

Законы    как    установленные    устойчивые    связи    и  правила, по которым происходит упорядоченное изменение явления,   присущи   также   и   экологии.   Известный   эколог Б.Коммонер в 1974 году, в присущем американцам поп-стиле, сформулировал 4 основных закона. В том изложении, как приведены эти «законы», они, скорее всего, являются аксиомами, т.е. исходными утверждениями, истинность которых не требует доказательства. Аксиомы формулируются не для объяснения, а ради выведения из них полезных следствий.

Итак, по Б.Коммонеру:

1.  Все   связано   со   всем.   Трактует   такое   свойство биосферы,     как     ее     пронизанность     сложной     сетью взаимодействия и взаимовлияния компонентов, особенно в системе  биота-среда.  Любое  воздействие  на какой-либо компонент   может   вызвать   негативные   непредсказуемые изменения во всей системе.

2.  Все    должно    куда-то    деваться.    Исходит    из фундаментального    принципа    сохранения.    В    условиях вполне замкнутой биосферы вещество не может исчезнуть бесследно.    Антропогенный    прессинг    на    экосистемы, конечный       по       последствиям,       человеком       должен регламентироваться    в    соответствии    с    экологической емкостью. При этом характер миграции веществ в биосфере, в том числе загрязняющих, таков, что всякая локализация вещества (в виде месторождения или очага загрязнения) стремится к рассеиванию, а всякое рассеянное состояние может    локализоваться     (по     Н.И.Сафронову    -    закон Вернадского-Кларка).

3.  Природа   знает   лучше.    Действительно,    все    в природе поразительно целесообразно и функционально. И это   можно   понять,   ведь   у   природы   было   достаточно времени,   чтобы   отбросить   все   неудачные   варианты   и оставить только выверенные. В ускорительном устремлении человека,   самого   имеющего,   впрочем,   очень   скромную эволюционную историю, видится причина современных его неудач.   Человеку надо научиться сначала управлять собой,

а потом природой. Трагический эгоцентризм в крайнем своем проявлении высказан известным селекционером 30-х годов В.И.Мичуриным: «Мы не можем ждать милостей у природы; взять их у нее - наша задача».

4. За все надо платить, или ничто не дается даром. Б.Коммонер считает, что это положение объединяет предшествующие три. Действительно, неразумная эксплуатация природных ресурсов и природных благ грозит расплатой, которая грядет рано или поздно. Человечество все яснее осознает конечность своего существования. Для исправления допущенных негативов неизбежны большие энергетические и экономические затраты.

Как можно заметить, «законы» Коммонера больше обращены к природопользованию, чем к собственно экологии, поэтому предпринимаются попытки их дополнения. В частности, Н.М. Мамедов, И.Т. Суравегина (1996) формулируют следующие принципы:

  человечество,   как  и  любая  популяция,   не  может расти беспредельно;

  общество в своем развитии должно учитывать меру биосферных явлений;

  устойчивое      развитие      общества      зависит      от своевременности  перехода к альтернативным  ресурсам и технологиям;

  любая     преобразующая     деятельность     общества должна основываться на экологическом прогнозе;

  освоение      природы      не      должно      уменьшать разнообразия биосферы и ухудшать качество жизни людей;

  устойчивое    развитие    цивилизации    зависит    от "паяственных качеств людей;

  каждый   несет   ответственность   за   свои   действия перед будущим:

  надо мыслить глобально, действовать локально;

■ единство природы обязывает человека к сотрудничеству с ней.

 

Системный подход в экологии

 

Экологии приходится иметь дело со сложными природными и природно-антропогенными объектами и явлениями, поведение которых не является жестко детерминированным, т.е. подчиняющимся функциональной (однозначной) зависимости. Случайный (вероятностный) характер обусловлен тем, что на экологические явления влияет множество факторов, сложно накладывающихся друг на друга, сами имеющие вероятностную природу и подчиняющиеся корреляционным функциям. В условиях такой хаосогенной среды важно уметь провести процедуру упорядочения объектов и явлений, вычленить главное и второстепенное.

Методология решения сложных проблем путем разделения совокупности разнородных явлений и объектов, образующих единство, на иерархически соподчиненные подсовокупности, каждая из которых на любой иерархической ступени также рассматривается как самостоятельное единство, называется системным анализом (подходом), или системной ориентацией. При этом под системой принимается любое организованное сложное целое, элементы которого объединены структурно-функциональными связями. Именно связи обусловливают единство системы, устойчивость ее структуры и характер функционирования. Связи также придают необходимую индивидуальность системе и отвечают за ее отличие от других систем. Тем самым, связи - это мера разнообразия систем.            

Часто системный анализ трактуют как искусство принятия решения в условиях, когда выбор альтернативы (стратегии) происходит в стохастической среде, требует анализа сложной информации. В этом случае системный анализ можно представить как последовательность основных этапов, которые можно представить в виде схемы (рис. 1).

Имея дело со сложными системами, понятно, необходимо при постановке задачи это учесть, причем не всегда уровень сложности системы соответствует уровню сложности задачи. Обычно строятся проблемы с учетом иерархичности систем, а затем ставятся и приоритеты целей и задач.

На этапе моделирования качественные представления воплощаются в количественной форме, и следует получить более ясное представление о сложном взаимодействии в системе. В имитационной системе просчитываются различные возможные варианты. Этому способствует появление ЭВМ третьего поколения с более совершенными периферийными и операционными устройствами. В заключение выбирается оптимальная стратегия управления системой.

Любая сложная система состоит из иерархически подчиненных подсистем. Обычно для этого случая говорят об уровнях организации. Система высокого уровня организации    состоит из систем более низкого уровня, а совокупность систем низких уровней организации образует систему более высокого уровня.

Рост сложности системы выражается в увеличении числа элементов, ее слагающих, и в умножении и усложнении взаимосвязей и взаимодействий. Принято считать простыми или малыми такие системы, в которых число взаимодействующих элементов примерно равно 10 -104. При этом связи и взаимодействия детерминированы, т.е. осуществляются по принципу «определенное воздействие - определенный исход». В сложной системе возрастает число составных подсистем или элементов до 104-106 и больше. Существенно возрастает неопределенность, стохастичность. Недетерминированность связей выражается схемой «определенное воздействие -несколько возможных исходов». В сверхсложной или большой системе число элементов значительно превышает 106, а связи происходят по схеме «определенное воздействие - непредсказуемый исход». Сложные системы не могут функционировать без самоорганизации. Для них характерен так называемый мультипликативный, т.е. системный, или кооперативный, эффект, вызывающий к жизни явление эмерджентности.

Подход с позиций разделения систем на .. иерархические уровни - эффективный исследовательский прием, проверенный всем ходом истории познания. Системный анализ во всей его полноте впервые был взят на вооружение В. В. Докучаевым - основателем генетического почвоведения. Его исследовательский подход по существу был экосистемным. Более того, он расширил биоцентрический подход классической экологии, поставив в центр влияния экофакторов (факторов почвообразования) не чисто биотический объект, а биокосное тело, каковым является почва. Таким образом, В.В. Докучаев не только стал «главным географом», по характеристике академика Л.С. Берга, разработав закон географической зональности, но и творчески развил основы экологии, расширив схему биота-среда до современного вида, сейчас известную как предмет-среда.

Систему нельзя представлять как простую сумму подсистем. Более сложно устроенные системы обладают новым качеством и новыми свойствами по сравнению с ее составными частями. Свойство целого не сводится к сумме его частей, а способность агрегации обретать качественно новые свойства можно назвать принципом несводимости, или принципом эмерджентности. Возникновение нового качества - одно из проявлений системного, или кооперативного, эффекта.

Эмерджентные свойства систем часто преподносят сюрпризы исследователям, т.к. изучая, даже детально, части системы, все-таки трудно предсказать свойства самой системы. Из нашего примера понятно, что изучение почв на атомарном и даже на ионно-молекулярном уровнях все еще мало что может дать для понимания почвы как естественноисторического тела. Равно как и то, что эти структурные уровни организации почв несводимы к уровню почвенных агрегатов, а последние - к почвенно-генетическому горизонту и т.д.

Большие и сложноорганизованные системы - трудный объект для натурного изучения, поэтому исследователи часто прибегают к их моделям. Модели в экологии - это некое упрощенное подобие оригиналу, имитирующее или описывающее изучаемое свойство или процесс и позволяющее разрабатывать более или менее достоверные прогнозы. Действительно, модели - мощное средство познания природы. Если объяснительная функция науки развита достаточно сильно, то предсказательная все еще оставляет желать лучшего. И прорыв на этом направлении возможен по пути моделирования. Модели непротиворечиво заключают в себе единство двух давних когда-то непримиримых научных школ - редукционизма и интегратизма (холизма), связанных соответственно с анализом и синтезом. Редукционизм проводит исследования путем разложения на части, а в рамках холистического подхода, наоборот, объединения элементов объекта исследования. Привлекательность моделей в том, что они позволяют отвлечься от частностей, заострив внимание на главном, поэтому о предмете исследования достаточно иметь общие представления.

В настоящее время установившейся классификации моделей пока не существует. Рассмотрим имеющиеся модели в динамике, как мы поступили бы, приступая к решению некой экологической проблемы.

Вначале строим мысленный образ объекта или экологического процесса, т.е. приступаем к построению вербальной модели (модели-образа) с необходимыми научными определениями и названиями. Еще такое моделирование носит название концептуального моделирования. Например, крылатое выражение (вербальная формула): почва - зеркало ландшафта, по утверждению B.C. Преображенского (1988), запоминается еще со студенческой скамьи в виде яркого образа. Важно, что при построении вербальной модели проводится систематизация знаний и синтез имеющегося экспериментального материала.

Графические модели представляют собой более высокий уровень осмысления и обобщения материала. Велика обучающая функция моделей в виде наглядных карт, схем, диаграмм. И в настоящей книге весь приведенный графический материал - суть модели, призванные облегчить восприятие излагаемого материала. Действительно, без наглядной демонстрации круговорота вещества и энергии в биосфере в виде блоковых моделей было бы трудно изложить и понять этот трудный вопрос.

Среди графических моделей особое место занимают карты, аэро- и космофотоснимки. Картографические модели содержат в свернутом виде огромное количество информации, поэтому по ним становится возможным конструктивно работать. Неудивительно, что исследователи часами изучают карты, каждый раз получая новую информацию о взаимосвязи природных объектов и явлений.

Исследователи пытаются в миниатюре воспроизвести физический образ оригинала и на нем изучить интересующее явление. Здесь речь идет об имитационном моделировании. Этот класс моделей широко применяется в естественных науках, в том числе в экологии. Так, известный немецкий ученый Р. Гудериан в 1979 году испытывал устойчивость растений к загрязнению воздушной среды, помещая их в камеры с регулируемым режимом подачи загрязненного воздуха.

Самым высшим этапом исследования является математическое моделирование. Класс математических моделей существенно повысил свои возможности в связи с появлением ЭВМ. Современные ЭВМ в состоянии учесть очень большое число переменных, а потому на выходе выдают вполне адекватные результаты. С их помощью сейчас удается обработать большой массив эмпирической информации. Именно за математическим моделированием - будущее экологии.

В такой близкой к экологии науке, как ландшафтоведение, все компоненты принимаются равнозначными (рис. 2А). С системным анализом как основным в экологии связан ее предмет исследования, который всецело стоит на биоцентризме. Предмет исследования экологии формулируется как биота-среда. В центр    системы    выносится     биотический     объект организменного или надорганизменного уровня (рис.2Б).

Другая особенность экологического подхода - в изучении вертикальных связей. Причем рассматривается в первую очередь движение вещества и энергии в трофических цепях, хотя в арсенале экологии разработаны методы изучения межбиогеоценотических связей. В географии, особенно   в  экспериментальном ландшафтоведении,   преимущественно    изучаются абиогенные потоки вещества и энергии. В соответствии с приоритетами в  Экологии объекты обычно фигурируют в виде трофических пирамид, когда пространственные границы не принимаются во внимание. Поэтому экосистемы считаются безранговыми понятиями, важнее понять их вертикальное членение на биогеогоризонты. В географии горизонтальные хорологические (пространственные) размеры и соотношения между объектами играют основополагающее значение.

Назад в раздел






СПРАВОЧНАЯ СЛУЖБА

Национальная библиотека Республики Бурятия

Научно-практический журнал Библиопанорама

Охрана озера Байкал 
Росгеолфонд. Сибирское отделение   
Туризм и отдых в Бурятии 
Официальный портал органов государственной власти Республики Бурятия 





Copyright 2006, Национальная библиотека Республики Бурятия
Информационный портал - Байкал-Lake