Структура науки про довкілля, місце екології в системі наук

Сьогодні екологія, в широкому значенні, визначається як комплексна інтегральна наука, яка досліджує навколишнє середовище (екосферу планети), його вплив на суспільство та зворотну реакцію природи на діяльність людства.

Екологія– це міждисциплінарна наука, яка базується, крім біологічних основ, на основах географічних, технічних, економічних та соціальних наук (рис. 1).

Рис. 1. Міждисциплінарний характер екологічної науки

Об'єкти дослідження в екології - планетарні екосистеми всіх рівнів та їх елементи (від субелементарних части­нок типу кварків аж до Всесвіту в цілому).

Предметом вивчення екології є переважно системи, розміщені вище рівня організмів, - популяції і угруповання. Іншими словами, -

екологія вивчає сукупність живих організмів, які взаємодіють між собою, утворюючи із оточуючим середовищем певну єдність (тобто систему), в межах якої здійснюється процес трансформації енергії й органічної речовини.

На сучасному етапі розвитку продуктивних сил завдання екологічної науки конкретизуються за наступними напрямками:

- розробка основних принципів взаємодії людини з природою, що засновані на засадах раціонального природокористування;

- пошук методів господарювання, які збережуть рівновагу навколишнього середовища і покращать природний потенціал;

- розробка і впровадження в господарську діяльність екологічного законодавства, стандартів, нормативів тощо;

- перехід на міжнародні екологічні стандарти якості навколишнього середовища, технологічних процесів та продукції;

-  формування ефективної системи державного та регіонального управління природокористуванням.

Завданням екології для економістів є ознайомлення зі специфікою впливу економіки в цілому та окремих її галузей на навколишнє середовище; вивчення господарського механізму управління процесом природокористування та охорони довкілля; вивчення економічних методів управління процесом природокористування та вміння їх практичного застосування.

Для вирішення вище зазначених завдань екологія використовує широкий арсенал методів, як традиційних, так і нових. Серед них:

- метод спостереження;

- статистичний метод, який дозволяє вивчити певні об’єкти та явища у їхньому взаємозв’язку й динаміці;

- порівняльний метод, котрий передбачає вивчення об’єктів через порівняння з іншими об’єктами, тощо;

- метод прогнозування дозволяє розрахувати зміни, які можуть бути в майбутньому через нинішнє забруднення навколишнього середовища та нераціональне використання природних ресурсів;

- метод кількісного та якісного аналізу;

- метод математичного моделювання, за допомогою математичних символів дозволяє збудувати спрощену систему дослідження для отримання потрібних результатів;

- метод екологічного районування дозволяє згрупувати області (регіони) в групи за їх екологічним станом;

- картографічний метод, дозволяє скласти карту екологічної ситуації для аналізу і пізнання явищ;

- балансовий метод, що дає можливість зіставити наявність природних ресурсів з їхнім використанням;

- аерокосмічні методи дослідження, які дозволяють оцінити в динаміці всі процеси, що відбуваються на локальному, регіональному чи глобальному рівнях.

Структура науки про довкілля, місце екології в системі наук

        З виходом екології на глобальний – біосферний рівень, унаслідок появи нових практичних потреб, обумовлених роз­витком технологій, йдеться про інтеграцію та диференціацію еколо­гічних знань. Унаслідок цих двох протилежних, але взаємо-обумовлених процесів ускладнюється структура екології, з’яв­ляються нові підрозділи, а сама наука поширює свої межі пі­знання за рамки біологічної науки.

До 2000р. сформувалося біля 100 напрямків екологічної діяльності, які можна об’єднати за принципами їхньої галузевої приналежності, взаємозв’язків, взаємопідпорядкованості, пріоритетності, загально людського і практичного значення. Найбільш детальною й обґрунтованою є структура екології, запропонована відомим екологом М.Ф. Реймерсом, її ми і розглянемо.

Найвищім за рангом поняттям, що використовується в класифікації, є “загальна екологія”. Вона узагальнює всю екологічну інформацію, що надходить з інших підрозділів і на підставі їх аналізу і моделювання розвитку екологічної ситуації на планеті, сприяє прийняттю науково і логічно обґрунтованих рішень по реалізації стратегічних планів розвитку цивілізації Загальній екології підпорядковані два великих блоки екологічних досліджень: теоретична екологіяі прикладна екологія.

  Теоретична екологія включає біоекологію з усіма її підрозділами.

  До блока практичної екологіївідносять: біосферологію, геоекологію, соціоекологію, інженерну екологію з усіма їхніми підрозділами.

   Біоекологія- екологія живих організмів, у тому числі людини як біологічного об’єкта. До блока біоекології належать: екологія людини, екологія мікроорганізмів, екологія тварин, екологія рослин і інші (див.рис.1.2).

   Геоекологію і біосферологію об’єднують у єдиний блок - наука про охорону і раціональне використання природних ресурсів.

  До цього блоку належать: ландшафтна екологія, екологія атмосфери, екологія гідросфери, екологія літосфери, екологія глибинних надр землі та інші (див.рис1.2).

   Соціоекологія - наука про соціально-економічні чинники впливу на навколишнє середовище. Вона об’єднує: екологічну освіту, екологічне право, урбоекологію, екологію і демографію, екологічний менеджмент, екологічний маркетинг, національну екополітику і інші (див.рис.1.2).

   Інженерна екологія - наука про техногенні чинники забруднення навколишнього середовища. Інженерна екологія (техноекологія) об’єднує такі підрозділи: екологія енергетики, екологія транспорту, екологія військової справи, екологія промисловості, екологія сільського господарства, екологічна експертиза, космічна екологія і інші (див.рис.1.2)

Кожний із розглянутих розділів екології закликає до вирішення свого кола проблем, але усі вони тісно пов’язані між собою, та кожний використовує матеріали іншого.

        

Рис. 4. Місце екології в системі наук

3. Вчення В.І.Вернадського про біосферу і ноосферу

Однією з найголовніших рис планети Земля є існування на ній життя. Цим вона відрізняється від усіх планет Сонячної системи, бо ні на знімках інших планет, ні в пробах місячного чи марсіанського ґрунту жодних ознак присутності живих істот не виявлено. Більше того, наукові дані свідчать, що та форма життя, яка є на Землі (єдина відома форма), а саме – білково-нуклеїнова, існує завдяки поєднанню кількох сприятливих астрономічних факторів. До них належать такі: сталість світності нашої зірки – Сонця (3,9 – 10²⁰ МВт), що істотно не змінювалась протягом 4,5 млрд. років існування Землі; велика маса Землі (6-10²¹ т), достатня для того, щоб тримати навколо себе досить щільну атмосферу, велику кількість води тощо. Серед цих сприятливих факторів чи не найбільшим є орбіта Землі. Американський вчений М.Харт довів, що якби відстань між Землею та Сонцем була на 5% меншою або на 1% більшою життя на ній було б неможливим – у першому випадку на Землі було б занадто жарко (як на Венері), в другому – занадто холодно, і Земля постійно знаходилась би в умовах глобального льодовикового періоду (як на Марсі).

Біосфера (від грец. “bios” – життя, “sphasra” - куля) – оболонка Землі, в межах якої існує життя (сфера життя).

Термін “біосфера” був запропонований в 1875 році відомим австрійським гідробіологом Едуардом Зюссом. Перші уявлення про біосферу як “зону життя” належать французькому натуралісту Жану-Батісту Ламарку. Свої ідеї стосовно біосфери Ламарк вперше виклав в своїх лекціях у 1800 році, а згодом - у книзі “Гідрогеологія” (1802 р.). Науково обґрунтував учення про біосферу видатний вітчизняний вчений, перший президент Академії наук України Володимир Іванович Вернадський (“Біосфера” 1926), який одним із перших усвідомив величезний перетворюючий вплив живих організмів на усі процеси, що відбуваються на Землі, тісну взаємодію і взаємозалежність усіх форм життя. Він визначив, що саме життєдіяльністю живих організмів зумовлюється хімічний склад атмосфери, концентрація солей у гідросфері, утворення й руйнування гірських порід, ґрунтів тощо. “Якби на Землі не було життя, - писав учений, обличчя її було б таким же незмінним і хімічно інертним, як нерухоме обличчя Місяця, як інертні уламки небесних світил”.

До складу біосфери входить:

- верхня частина атмосфери до висоти 25-30 км (до озонового екрану), в якій існує активне життя;

- вся гідросфера, в якій життя проникає на глибини більше 11 км (Маріанська впадина в Тихому океані – 1130 м);

- верхня частина літосфери до температури 100 ⁰ С.

Для біосфери є притаманним безперервний процес кругообігуречовин у трьох агрегатних станах (твердому, рідкому та газоподібному) і потоків енергії за участю в ньому живих організмів. Угрупування живих організмів тісно пов’язані з неорганічним середовищем за допомогою речовинно-енергетичних зв’язків.

В.І. Вернадський визначив структуру природного середовища, яке включає шість типів речовини:

1. Жива речовина, представлена організмами різних видів. Згідно з сучасними оцінками загальна маса живої речовини в біосфері становить 18 ∙10¹¹ т. К.М. Ситник і С.П. Вассер (1992) вважають, що на Землі виявлено 1 447 609 видів живих організмів, фактично їх набагато більше, можливо 80 млн.

2. Біогенна речовина - є продуктом життєдіяльності організмів (кам’яне вугілля, торф);

3.Нежива речовина - речовина, у формуванні якої живі організми не брали участі (вода, гірські породи і мінерали);

4. Біокосна речовина - утворилась внаслідок взаємодії живої і неживої речовини (ґрунт);

5. Радіоактивна речовина (радіоактивні нукліди хімічних елементів);

6. Космічна речовина (метеорити, космічний пил тощо).

Вчений визначив суттєві ознаки біосфери, основні з них:

- біосфера – загально планетна оболонка;

- структура біосфери: нижні шари атмосфери, гідросфера, верхні шари літосфери;

- склад і будова біосфери зумовлені сучасною і минулою життєдіяльністю всієї сукупності живих організмів;

- біосфера є наслідком взаємодії живих і неживих компонентів, акумуляції і перерозподілу в ній величезної кількості енергії;

- біосфера є термодинамічно відкритою, самоорганізованою, саморегульованою, динамічно зрівноваженою, стійкою системою.

Вернадському належить відкриття такого основного закону біосфери: “Кількість живої речовини є планетною константою з часів архейської ери, тобто за весь геологічний час”. Протягом цього періоду живий світ морфологічно змінився невпізнанно, але такі зміни помітно не вплинули ні на кількість живої речовини, ні на її середній валовий склад. Справа тут у тому, як вважає Вернадський, що “в складі організованості біосфери відбувались в межах живої речовини лише перегрупування хімічних елементів, а не докорінні зміни їх складу й кількості”.

На думку вченого, єдиним правильним підходом до біосфери повинен бути підхід, як до цілісної глобальної екологічної системи, яка володіє певною структурою та стійкістю, властивими їй особливостями формування і розвитку. Таке поняття біосфери особливо важливе тепер, коли техногенний вплив людини на природу досягнув небувалих масштабів та може викликати планетарні зміни в середовищі існування людини.

В.І Вернадський зазначав, що можливості людини такі значні, що вона може втручатись в хід геолого-хімічних процесів Землі і навіть змінювати їх природний напрямок. Людство має усвідомити свою силу і роль у біосфері і тоді настане новий етап її розвитку. Вчений передбачав перехід біосфери в новий стан, так звану сферу розуму – ноосферу (“noos” – давньогрецька назва людського розуму), в якій людина стане основною геологічною силою. За Вернадським зміни, перетворення в біосфері пов’язані як із свідомою, так і несвідомою діяльністю людей, а під впливом розвитку науки і техніки ноосфера розширюється швидкими темпами, охоплюючи все більшу частину природного середовища. Поступово біосфера повинна стати ноосферою, тобто центром розуму, де панують закони мудрості та гармонії.

 Ноосфера – це сфера гармонійної взаємодії природи і суспільства, у межах якої розумна діяльність стає головним, вирішальним фактором розвитку біосферних процесів. Це новий етап розвитку біосфери, у якому людина, свідомо використовуючи свої знання, буде підтримувати існування біосфери та сприяти її розвитку.

Концепцію біосфери В.І. Вернадський виклав у роботі “Декілька слів про ноосферу” (1944 р.), у якій він розкрив бачення еволюційно-історичного процесу, перспективи майбуття людства як космічного феномену. Зміст його концепції такий: впливати на природу, змінювати біосферу слід особливо раціонально, думаючи не про сьогоднішні вигоди, а про майбутні наслідки. Біосфера має бути збережена на благо людей. Саме в цьому полягає сенс ноосфери – не стихійне руйнівне втручання в природу, а науково обґрунтоване збереження на Землі умов для життя людей. Володимир Іванович визначив кілька загальних умов, які необхідні для створення ноосфери: