Приоритеты и задачи экологии

Методы, задачи, подходы в экологии

 

Методы экологии

Методическую основу современной  экологии составляет сочетание системного подхода, натурных наблюдений, эксперимента и моделирования. Системный подход используется в экологии, поскольку любой ее предмет представляет собой систему или часть системы в силу всеобщей связи элементов живой природы.

Методы регистрации  и оценки состояния среды являются необходимой частью любого экологического исследования. К ним относятся: метеорологические наблюдения, измерения температуры, прозрачности, солености и химического состава воды; определение характеристик почвенной среды, измерения освещенности, радиационного фона, определение химической и бактериальной загрязненности среды и т.п. 

К этой же группе методов следует  отнести мониторинг – периодическое или непрерывное слежение за состоянием экологических объектов и за качеством среды.

Методы количественного  учета организмов и методы оценки биомассы и продуктивности растений и животных лежат в основе изучения природных сообществ. Для этого применяются подсчеты особей на контрольных площадках, в объемах воды или почвы, маршрутные учеты, наблюдения за перемещениями животных и т.д.

Исследования влияния  факторов среды на жизнедеятельность  организмов составляют наиболее разнообразную группу методов экологии. В их сило входят различные сложные и длительные наблюдения в природе. Но чаще применяют экспериментальные подходы, когда в лабораториях регистрируется воздействие строго контролируемого фактора на те или иные функции растений или животных, а также исследуется применимость полученных на животных результатов к экологии человека. Этим путем устанавливаются оптимальные или критические условия существования организмов, нормы их реакции на факторы среды.

Методы изучения взаимоотношений между организмами во многовидовых сообществах составляют важную часть системной экологии. Здесь также важны наблюдения и лабораторные исследования пищевых отношений, пищевого поведения. Особо следует упомянуть экспериментальную методику создания и исследования искусственных сообществ и экосистем, т.е. по существу лабораторное натурное моделирование взаимодействий организмов друг с другом и с окружающей средой.

Методы математического  моделирования приобретают все большее значение в экологии. Потребность в них для целей управления и прогнозирования очень велика. Существуют близкие к реальным процессам модели техногенных эмиссий, распространения загрязнителей в атмосфере. Намного сложнее моделирование экосистем.

Методы прикладной экологии быстро развиваются. Ее важными средствами становятся: 

► Создание геоинформационных систем и банков экологической информации, относящихся к различным регионам, территориям, ландшафтам, промышленным центрам и городам; 

► Комплексный эколого-экономический анализ состояния территорий для целей экологической диагностики и оздоровления экологической обстановки; 

► Методы инженерно-экологических изысканий, необходимых для оптимального размещения, проектирования, строительства и реконструкции гражданских и хозяйственных объектов; 

► Методы экологически ориентированного проектирования объектов, основанные на принципах и расчетах экологического соответствия; 

► Методы снижения коэффициентов вредного действия производственных комплексов, процессов, устройств и изделий; 

► Методы оценки влияния техногенных загрязнений и деградации окружающей среды на здоровье людей; 

► Методы контроля экологической регламентации хозяйственной деятельности: экологический мониторинг, экологическая аттестация и паспортизация объектов, предприятий, территорий; экологическая экспертиза; оценка ожидаемых воздействий проектируемых и строящихся объектов на окружающую среду.

Приоритеты и задачи экологии

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 реальных взаимоотношений природы и человеческого общества. Это необходимо для понимания современных экологических проблем, выработки новой экологической идеологии и методологии, правильной организации практической деятельности в области природопользования.

Приоритеты в области прикладной экологии связаны с глобальными  и национальными проблемами и  разработкой мер по их решению.

Важнейшие общие задачи современной  экологии сводятся к следующим:

• Раскрытие места и роли человека, цивилизации, техносферы в существовании экосферы планеты с позиций экологических законов. Нахождение и уточнение критериев, определяющих экологическую совместимость человека и биосферы и количественные пределы развития техносферы.
• Экологизация сознания людей: формирование новой идеологии и методологии экоцентризма, направленной на переход от экологически ориентированной постиндустриальной цивилизации на экологизацию экономики, производства, политики.
• Всеобъемлющая диагностика состояния природы планеты и ее ресурсов; определение порога выносливости живой природы по отношению к антропогенной нагрузке, т.е. к изъятию биологических ресурсов, загрязнению среды, изменению климата, которые наносятся человеческой деятельностью, и выяснение степени обратимости этих изменений.
• Разработка прогнозов изменения биосферы и состояния окружающей среды при разных сценариях экономического и социального развития человечества. Выработка критериев оптимизации – выбора наиболее согласованного с экологическим императивом и экологически ориентированного социально-экономического развития общества.
• Формирование такой стратегии поведения общества, такой экономики и таких технологий, которые приведут масштабы и характер хозяйственной деятельности в соответствие с экологической выносливостью природы и остановят глобальный экологический кризис.

Системный подход в экологии

Понятие системы лежит в основе экологии, поскольку экологическая  система является главным объектом данной науки.

Согласно  общей теории систем, система – это реальная или мыслимая совокупность частей, целостные свойства которой определяются взаимодействием между частями (элементами) системы. Каждая система имеет определенную структуру, определяемую формой пространственно- временных связей или взаимодействий между элементами системы.

Некоторые свойства систем: 1. Систему можно назвать организованной, если ее существование либо необходимо для поддержания некоторой функциональной (выполняющей определенную работу) структуры, либо, напротив, зависит от деятельности такой структуры.

2. Согласно принципу необходимого  разнообразия система не может  состоять из элементов, лишенных  индивидуальности.

3. Свойства системы невозможно  постичь лишь на основании  свойств ее частей. Решающее значение имеет именно взаимодействие между элементами. Несводимость свойств системы к сумме свойств отдельных ее элементов называется эмерджентность.

4. Преобладание внутренних взаимодействий  в системе над внешними и  лабильность системы по отношению  к внешним воздействиям определяют ее способность к самосохранению. Внешнее воздействие на систему, превосходящее силу и гибкость ее внутренних взаимодействий, приводит к необратимым изменениям и гибели системы.

5. Действие системы во времени  называют ее поведением. Вызванное внешними факторами изменение поведения системы называют реакцией системы, а качественное изменение реакции системы, связанное с изменением структуры и направленное на стабилизацию поведения - ее приспособление или адаптация.

В мире действует закон всеобщей связи вещей и явлений в природе и обществе, то есть природа и общество находятся в одной сети системных взаимодействий.

Экосистема – это пространственно определенная совокупность живых организмов и среды их обитания, объединенных вещественно-энергетическими и информационными взаимодействиями.

Понятие экосистемы приложимо как  к относительно простым искусственным (аквариум, теплица и т.д), та к и к сложным естественным комплексам организмов и среды их обитания (озеро, лес, океан, экосфера).

Переходя от общих свойств сложных  систем к свойствам экологических  систем, следует остановиться на основных системных постулатах, отражающих причины и закономерности организации и поведения экологических систем.

1. в мире действует закон всеобщей связи явлений в природе и обществе, преломляемый в экологии в виде принципа целостности. В живой природе тотальность связей проявляется особенно ярко, потому что живые системы характеризуются наиболее разнообразными и интенсивными превращениями вещества, энергии и информации.  

Динамичная сеть связей и зависимостей характерна и для человеческого  общества, для всех характеристик  общественного производства. В экономике  все связано, любая оценка зависит  от других экономических оценок и  в свою очередь влияет на них. То есть природа и обществ находятся в одной сети системных взаимодействий.

2. При внешнем воздействии, выводящим  систему из состояния устойчивого  равновесия, это равновесие смещается  в направлении, при котором  эффект внешнего воздействия  уменьшается. На биологическом уровне этот принцип реализуется в виде способности к саморегуляции и относительного постоянства важных параметров состояния организма или сообщества организмов. В масштабе биосферы действие этого принципа основано на глобальной биотической регуляции окружающей среды.

3. Закон сохранения массы вещества одновременно является и основным требованием рационального природопользования. Ведь в отличие от человеческого производства и быта живая природа практически безотходна – в ней нет мусора: все засохшие листья, стебли, трупы и экскременты животных становятся пищей для других организмов ( насекомых, червей, грибов, бактерий и т.д.). При этом в целом для биосферы при количественном балансе масс всегда соблюдается равенство синтеза и распада. Это означает высокую степень замкнутости круговорота веществ в биосфере.

Деятельность человека привела  к нарушению этой замкнутости, и  следовательно в пространстве появились  необычайно высокие концентрации некоторых  элементов и синтетических соединений. Существующие способы изоляции конечных продуктов не гарантируют от дальнейшего загрязнения, а лишь растягивают его во времени.

Антропогенное воздействие на природу  не ограничивается загрязнением. Не меньшее  значение имеет эксплуатация природных  ресурсов и обусловленные ею нарушения экологических систем.

4. Закон развития системы за счет окружающей среды подразумевает, что любая система может развиваться только за счет использования материально-энергетических и информационных возможностей окружающей ее среды, абсолютно изолированное саморазвитие невозможно. Это означает, что существенное увеличение числа или массы каких-либо организмов за относительно короткий срок может происходить только за счет уменьшения числа или массы других организмов.

5. В живой природе действует правило максимального «давления жизни»: организмы размножаются с интенсивностью, обеспечивающей максимально возможное их число. Однако оно ограничено емкостью среды, конечными количествами пищи и пространства, межвидовыми отношениями и другими факторами.

6. Закон толерантности гласит: благополучие популяции или вида организмов в определенной среде зависит от комплекса экологических факторов, для каждого из которых существует определенный порог выносливости или толерантности (терпения) организма. Совмещение этих зон толерантности образует экологическое пространство существования популяции или вида – его экологическую нишу.

7. Существуют законы экодинамики: закон сохранения структуры биосферы, закон стремления к достижению экологической зрелости и равновесности экосистем.

Экосфера

Современные глобальные экологические  проблемы возникли на почве столкновения между техносферой и биосферой, в котором техносфера играет агрессивную  роль.

Согласно Вернадскому биосфера слагается из трех категорий субстанции:

1. Живое вещестов – совокупность всех живых организмов: микроорганизмов, грибов, растений и животных.
2. Биогенное вещество – мертвая органика.
3. Биокосное вещество – смеси живого вещества и биогенных веществ с минеральными породами небиогенного происхождения (почва, илы, природные воды и т.д.)

Техносферу можно определить как планетарное пространство, находящееся под воздействием инструментальной и технической производственной деятельности людей и занятое продуктами этой деятельности.

Поскольку биосфера и техносфера находятся  в постоянном взаимодействии, их сумму можно представить как единую систему – экосферу. Экосфера – это совокупность всего живого на Земле вместе с его окружением и ресурсами. 

Модель взаимодействия между биосферой  и техносферой можно представить  в виде прямых и обратных связей.

 

Экосистема — это функциональное единство живых организмов и среды их обитания. Основные характерные особенности экосистемы — ее безразмерность и безранговость. Замещение одних биоценозов другими в течение длительного периода времени называется сукцессией. Сукцессия, протекающая на вновь образовавшемся субстрате, называется первичной. Сукцессия на территории, уже занятой растительностью, называется вторичной.

Единицей классификации экосистем  является биом — природная зона или область с определенными  климатическими условиями и соответствующим  набором доминирующих видов растений и животных.

Особая экосистема — биогеоценоз  — участок земной поверхности с однородными природными явлениями. Составными частями биогеоценоза являются климатоп, эдафотоп, гидротоп (биотоп), а также фитоценоз, зооценоз и микробоценоз (биоценоз).

С целью получения продуктов  питания человек искусственно создает  агроэкосистемы. Они отличаются от естественных малой устойчивостью и стабильностью, однако более высокой продуктивностью.

Экосистемы — основные структурные  единицы биосферы

Экологическая система, или экосистема, — основная функциональная единица  в экологии, так как в нее входят организмы и

неживая среда — компоненты, взаимно  влияющие на свойства друг друга, и  необходимые условия для поддержания  жизни в той ее форме, которая  существует на Земле. Термин экосистема впервые был предложен в 1935 г. английским экологом А. Тенсли.