1.1. Предмет изучения экологии
Экология — это наука, которая изучает отношения организмов (особей, популяций, биоценозов и т.п.) между собой и с окружающей неорганічною природой, общие законы функционирования экосистем различного иерархического уровня, среду обитания живых существ (включая человека). Усиление влияния человека на природу оказывает все большую остроту экологическим проблемам взаимодействия человека и природы, человечества и биосферы.
Экология как наука сформировалась в середине ХІХ века, когда возникло понимание, что не только строение и развитие организмов, но и их взаимоотношения со средой обитания подчинены определенным закономерностям.
Понятие «экология» впервые употребил в 1866 году немецкий ученый Е. Геккель. Оно происходит от греческих слов oikos, что означает дом, жилище, место пребывания и logos — наука. «Под экологией мы понимаем сумму знаний, — писал Е. Геккель, — относящихся к экономике природы: изучение всей совокупности взаимоотношений животного с окружающей средой как органическим, так и неорганическим и прежде всего — его дружественных и враждебных отношений с теми животными и растениями, с которыми оно прямо или косвенно вступает в контакт. Одним словом, взаимоотношений, которые Дарвин называет условиями, порождающими борьбу за существование»[1].
Первоначально этот термин применялся тогда, когда речь шла об изучении взаимосвязей между растительными и живыми сообществами, которые входят в состав стойких и организованных систем, которые сложились в процессе эволюции органического мира и окружающей среды.
Американский эколог Юджин Одум дал самое краткое и наименее специальное определение экологии как биологии окружающей среды.
Формирование экологии как науки происходило в начале ХХ века, и долгое время она развивалась среди биологических наук. Важную роль в дифференциации экологической науки отыграл III Ботанический конгресс, который состоялся в 1910 году в Брюсселе. На нем было решено разделить экологию растений на экологию особей (аутекологію) и экологию сообществ (синекологію). Это деление распространилось также на экологию животных и общую экологию.
Общая экология занимается исследованием всех типов экосистем. Экология растений изучает связи растительных организмов со средой. Экология животных исследует динамику и организацию животного мира.
Кроме того, существует экология человека и экология микроорганизмов. С 70-х годов ХХ века складывается социальная экология, изучающая особенности взаимодействия общества и окружающей среды и ее охраны.
Однако высокие темпы роста населения на земном шаре, бурное развитие промышленности, транспорта, строительства сопровождались все большими объемами потребления природных ресурсов. Техногенный характер цивилизации западного типа с ее мощным потенциалом средств уничтожения всего живого на Земле, развитие научно-технологического прогресса обусловил под влиянием деятельности человека (антропогенной деятельности) большие изменения в окружающей среде.
Во многих странах мира — Северной Америки, Западной Европы, Японии — обострилась экологическая ситуация, возникли регионы экологического кризиса, где качество среды обитания не соответствовала нормальным условиям функционирования живых организмов. Во второй половине ХХ века. возникла необходимость исследовать среду обитания человека. А это, в свою очередь, обусловило «экологизацию» многих отраслей современной науки. Вопросами охраны среды обитания человека, рационального природопользования в настоящее время активно занимаются такие науки, как экономика, география, геология, химия, физика, математика и др. Сбылось предсказание В. И. Вернадского о том, что наши знания будут развиваться не по наукам, а по проблемам.
Экология значительно расширила предмет своего изучения. Более того, за короткое время, преимущественно с 60-70-х годов ХХ века. состоялась диверсификация науки. За М. Ф. Реймерсом, экология — это: 1) часть биологии (биоэкология), изучающая отношения (отношения) организмов (особей, популяций, биоценозов) между собой и окружающей средой, то есть имеет тот предмет изучения, что его очертил еще Е. Геккель; 2) дисциплина, изучающая общие законы функционирования экосистем различного иерархического уровня. Под иерархией понимают расположение элементов, регионов, систем ступенчатым рядом. На каждой ступени (или уровни) в результате взаимодействия с окружающей средой (энергией и веществом) возникают характерные функциональные системы; 3) комплексная наука, исследующая среду обитания живых существ, в том числе и человека; 4) область знаний, которая рассматривает некоторую совокупность предметов и явлений под углом зрения субъекта или объекта (в основном живого и с участием живого); 5) исследование положения человека как вида и общества в экосфере планеты, ее связи с экосистемами и величина воздействия на них[2].
Очень широк спектр подразделений экологии. В него входят специализированные экологические науки, которые различаются по объектом и предметом исследования.
Биоэкология — часть биологии, изучающая отношения организмов (особей, популяций, биоценозов и т. п) между собой и с окружающей средой. В ее состав включается экология особей (аутэкология), популяций (популяционная экология, демекологія) и сообществ (синекологія).
Аутэкология изучает взаимосвязи представителей вида с окружающей средой. Она, главным образом, изучает пределы устойчивости вида и его взаимодействие с различными экологическими факторами: теплом, светом, влагой, плодородием и др., а также исследует влияние среды на морфологию, физиологию и поведение организмов, раскрывает общие закономерности действия факторов среды на живые организмы.
Синекологія анализирует отношения между отдельными представителями определенной совокупности живых организмов, относящихся к разным популяциям, а также между ними и окружающей средой.
В тридцатые годы ХХ века сформировалась популяционная экология — демекологія. Она изучает структуру вида (биологическую, половую, возрастную, экологическую) и описывает колебания численности различных видов и устанавливает их причины.
На современном этапе развития общества экология решает круг проблем и пользуется методами, материалами, принципами, которые далеко выходят за пределы сугубо биологических наук. Несмотря на то, что отдельные ученые (преимущественно биологи) продолжают относить ее к биологическим наукам, большинство из них, в частности геоекологи, считают, что сейчас экология сформировалась в принципиально новую интегральную дисциплину, которая объединяет все естественные, точные, гуманитарные и социальные науки. Этого взгляда придерживаются Н. Реймерс, Г. Голубев, А. Яблоков, А. Яншин, Г. Ягодин, А. Лаптев, Д. Медоуз, Т. Миллер, К. Монтгомери и много других известных отечественных и зарубежных исследователей. 20 лет назад профессор-географ В. Алпатов отметил, что экологию в равной степени можно отнести как к биологической, так и к географической области знаний, и ее следует рассматривать как вполне самостоятельную науку. На долю экологии выпало задание разработать новые, научно обоснованные методы, исходят из идеи сохранения биосферы планеты.
Существует несколько определений современной экологии и несколько классификаций ее основных составляющих. Одни авторы главное внимание уделяют общефилософским и культурным аспектам, вторые — социальным, третьи — эколого-экономическим, четвертые — біоекологічній детализации.
Так, Г. Швебс в центре схемы классификации экологического знания ставит культуру как основу накопления человечеством знаний, богатства истории человечества, воплощенной в духовных и материальных ценностях, и как элемент творческой деятельности (культура производства, полеводства, поведения, природопользования и др). Он считает, что экологизация мышления будет естественной формой деятельности только после того, как станет неотъемлемым элементом культуры. А для этого необходима соответствующая подготовка и междисциплинарный подход, когда в центре стоит загальнофілософський направление — культура.
Г. Швебс считает нецелесообразным, классифицируя современные экологические знания, основное место отводить биоэкологии, технологии или геоэкологии, поскольку в этом случае предметный подход сужает проблему. Объясняя свое видение проблемы, он утверждает: «… ядром экологического образования должна стать социальная экология — междисциплинарная отрасль знания о взаимоотношениях в системе » природа — общество»[3]. То есть в основу положен все же не обобщающее понятие «культура», а один из разделов общей экологии — соціоекологію.
В схеме Г. Швебса заслуживает внимания справедливое выделение среди основных четырех уже известных, определенных большинством исследователей блоков экологических знаний (биоэкология, геоэкология, техноэкология, экология человека), разделов «экология души» и «экология культуры» (исследование вопросов экологической этики, экологизации искусства, дипломатии). Но предложение рассматривать всю экологию только в системе общественных наук вызывает сомнения.
В виде цветка с шестью лепестками — отраслевыми подразделениями — и «теоретической соціоекологією» внутри предложил свою структурную схему современной экологической науки Г. Бачинский. Он тоже придерживается мнения, что под воздействием больших антропогенных изменений окружающей среды на протяжении последних десятилетий на грани естественных, общественных и технических наук в большинстве развитых стран начала формироваться новая комплексная научная дисциплина — соціоекологія. Г. Бачинский является горячим сторонником этого термина и, излагая свое мнение относительно цели, задач и методов различных экологических подразделений, до многих широко известных ранее терминов добавляет префикс социо-: соціоекосистема, социоэкологической законы взаимодействия общества и природы, соціоекологічне право, социоэкологической научные учреждения и тому подобное, практически не изменяя сущности самих понятий.
Схема структуры экологии Г. Бачинского упрощенная и весьма неубедительно обосновывает целесообразность отведения центрального места соціоекології, которая «не просто механически суммирует результаты отраслевых соціоекологічних исследований, но и обобщает их на качественно новом системном уровне, изучая соціоекосистеми как целостные системные объекты». Автор утверждает, что «соціоекологія, как каждая самостоятельная наука, имеет свою теоретическую базу, четко очерченный круг задач, характерных только для нее, объект, предмет изучения и свои методы исследований». К сожалению, теоретический потенциал соціоекології сейчас очень слабый и «своих методов исследований» она не имеет, а использует методы, которые широко применяются в экономике, геологии, географии, биологии, математике и тому подобное. Схема Г. Бачинского не дает представления о характере взаимосвязей между отдельными подразделениями экологии, а также о их иерархию, не охватывает новейших подразделений экологической науки (глобальной экологии, космической, техноекологічної, урбоекології) и слишком соціологізована.
А. Лаптев предлагает свою диверсификацию современной экологии, где главное место отводит общей экологии, которая охватывает семь основных подразделений экологии биотических и біокосних систем, географическую (ландшафтную), градостроительную (инженерную), социальную, экономическую, промышленную и сельскохозяйственную экологию. Эта схема не детализирована, но четче и логичнее, чем схема Г. Бачинского. Новейших подразделений она также не охватывает.
Один из ведущих молдавских біоекологів И. Дедю в своем фундаментальном труде «Экологический энциклопедический словарь» много внимания уделил вопросам сущности структуры и задач современной экологии. Современную экологию он считает синтетической биологической наукой о взаимосвязи между живыми организмами и окружающей средой.
И. Дедю замечает, что современная теоретическая фундаментальная экология еще только развивается, но именно она должна стать биологической базой для трех основных наук об окружающей среде — глобальной экологии, экологии человека и охраны природы. Не отрицая необходимости выделения новых экологических подразделений в структуре современной экологии, объединенных им в блоке «прикладная экология», И. Дедю в основу схемы положил биологию, уменьшив значение географических, геологических и техногенных аспектов. Но важным является то, что, ставя в центр внимания современной экологии исследования всех аспектов взаимодействия энергии и вещества в экосистеме, ученый считает, что природные экосистемы образуют биотипы и биоценозы на всех их уровнях, которые являются главным объектом изучения экологии.
То есть в решении проблемы одинаково большое значение придается исследованию генезиса, динамики и взаимосвязей всех экологических факторов: биотических, абиотических и антропогенных.
Наиболее подробной и обоснованной является схема структуры современной экологии, предложенная российским экологом М. Реймерсом. Он приводит пять различных определений экологии (биоэкологии как, как комплексной науки, изучающая среду обитания живых существ и тому подобное).
Центральное место в схеме М. Реймерса занимает большая экология (общая, глобальная мегаекологія), которая делится на блоки, отделы и подотделы (всего 38 подразделений).
Основными блоками в схеме есть биоэкология, географическая, или ландшафтная экология, экология человека и прикладная экология (техноэкология). Отдельно выделены также динамичную, общую аналитическую и космическую экологию.
Несмотря на совершенство (по сравнению с другими схемами), схема Г. Реймерса, по мнению Г. А. Белявского, Н. М. Падун, Г. С. Фурдуй, имеет определенные недостатки.
Во-первых, схема и ее объяснения не дают четкого представления о том, какая разница между функциями экологии большой (глобальной) и общей, которую определено отдельным отделом. Не понятно, почему блоки «аналитическая экология» и «динамическая экология» оторваны от блока «биоэкология», а несколько подразделений «медицинской экологии» отделены от блока «экология человека» и помещены в блок «прикладная экология» совместно с «инженерным» и «сельскохозяйственной экологии».
Во-вторых, схема не охватывает такие важные новые подразделы, как экология культуры, военного дела, транспорта, энергетики, правовая экология.
В-третьих, в блоке географическая экология меньшие подразделения выделены по совершенно разным критериям — геоструктурним, зонально-ландшафтным, геохимическим, категорией природных вод. В схеме нет подразделений «экономика рационального природопользования» и «охрана ресурсов», не учтены геологические аспекты и тому подобное.
Этими авторами предложена новая схема классификации экологии, в которой для всех разделов современной экологии обобщающим понятием должно быть «большое», или «общая экология». Ее главными задачами являются следующие:
изучение с позиций системного подхода общего состояния современной биосферы планеты, причин его формирования и особенностей изменений под воздействием природных и антропогенных факторов (т. е. изучение закономерностей формирования, существования и функционирования биологических систем всех уровней во взаимосвязи с атмосферой, литосферой, гидросферой, техносферой);
прогноз динамики состояния биосферы во времени и пространстве;
разработка путей гармонизации взаимоотношений человеческого общества и природы, сохранение способности биосферы к самовосстановлению и саморегуляции с учетом основных экологических законов и общих законов оптимизации взаимосвязей общества и природы.
Схема состоит из шести блоков: центрального — общая (большая) экология и пяти основных (биоэкология, геоэкология, техноэкология, соціоекологія и космическая экология). Каждый блок имеет свои экологические отраслевые отделы и подотделы. Всего в схеме насчитывается более 80 экологических подразделений, которые охватывают практически все современные направления экологических исследований (рис. 1.1). С появлением новых направлений исследований и деятельности схему легко можно дополнить.
Самым развитым и самым «старым по возрасту» есть блок биоэкология — материнский субстрат экологической науки. Структура этого блока построена с учетом идей современных выдающихся біоекологів (Ю. Одум, Г. Дажо, Н. Ф. Реймерс, И. Дедю и др.). Но до уже известных подразделений блока биоэкологии добавляются еще такие, как основы биоиндикации, экспериментальная экология, заповедное дело, біоекомоніторинг, биосферная, экология человека.
Блок геоэкология состоит из семи основных разделов и девяти подразделений. Основными является ландшафтная экология, экономика природопользования и охрана окружающей среды (для решения их задач используются результаты исследований практически всех других геоэкологических подразделений, а также многих подразделений, структурно входящих в биоэкологии, техноэкологии и соціоекології), экология атмосферы, гидросферы и литосферы. В последних двух подразделах структурными элементами являются экология искусственных водоемов, Мирового океана, озер и болот, рек, почв, месторождений полезных ископаемых (или горного дела), геоінженерна экология, геологическое заповедное дело и др. Новейшие разделы блока — геоекоінформатика и экология геоенергоаномальних зон.
Основными структурными элементами блока техноэкология являются экология энергетики, промышленности, агроэкология, экология транспорта, военного дела. В частности, экология энергетики имеет такие подразделы: экология АЭС, ТЭС, ГЭС, нетрадиционных источников энергии (солнечная, геотермальная, ветровая, биоэнергетика, энергетика моря). Экология промышленности объединяет такие направления, как экология химической, металлургической, топливной, электроэнергетики, деревообрабатывающей промышленности, машиностроения и промышленности стройматериалов.
Агроэкология делится на почвозащитную, мелиоративную и агрохимическую экологию и экологию животноводства.
Блок соціоекологія имеет 12 подразделений, главные из которых — психоекологія, урбоэкология, экология народонаселения, природоохранное законодательство и международное сотрудничество в охране биосферы.
И, наконец, блок космическая экология — молодое направление экологических исследований, который имеет следующие подразделы: экология космических аппаратов, экология ближнего Космоса, экология планет солнечной системы, экология внешнего Космоса и глобальный космический екомоніторинг.
Каждый из указанных блоков общей экологии должен решать свой круг проблем, но все они тесно связаны между собой, и каждый пользуется материалами и результатами другого во время выполнения разработок, моделей и прогнозов относительно природной среды.
В наше время наблюдается бурная экологизация различных технических дисциплин, под которой следует понимать процесс неуклонного и последовательного внедрения технологических, управленческих и других решений, позволяющих повышать эффективность использования естественных ресурсов наряду с улучшением или хотя бы сохранением качества природной среды (или жизненной среды вообще) на локальном, региональном, национальном и глобальном уровнях. Существует и понятие экологизации технологий производства, суть которого состоит в применении мероприятий по предотвращению отрицательного воздействия производственных процессов на природную среду. Экологизация технологий достигается путем разработки современных технологий с минимумом вредных веществ на выход — безотходные или малоотходные технологии. В последнее время во всем мире начинают самые разнообразные направления экологических исследований, чтобы обеспечить специалистов необходимой экологической информацией из всех сфер человеческой деятельности. Сейчас сформировалось около ста направлений экологических исследований, которые можно объединить по принципу отраслевой принадлежности, взаимосвязей, взаємопідпорядкованості, приоритетности, теоретического и практического значения (рис. 1.2).
В связи с этим экология распалась на ряд новых отраслей и дисциплин, которые значительно отошли от первоначального определения экологии как науки об отношениях живых организмов с окружающей средой. Но в основе всех современных направлений экологии лежат фундаментальные идеи биоэкологии.
Экологию по размерам объектов изучения разделяют на географическую или ландшафтную, объектами изучения которой являются крупные геосистемы, географические процессы, и на глобальную экологию, предметом исследования которой являются биосфера и антропогенная деятельность
в ее пределах.
Глобальная экология. Как научная дисциплина изучает биосферу, то есть экосистему, охватывающую всю планету. Предметом исследования глобальной экологии является также экологические связи биосферы с процессами, происходящими в недрах Земли и в космосе.
Глобальная экология стала единственным учением о экологические взаимоотношения биосферы с факторами различного происхождения, пытаясь комплексно исследовать влияние на нее антропогенных, космических, географических, геохимических и других факторов. Основные задачи глобальной экологии заключаются в изучении антропогенных изменений природной среды, обоснования методов его сохранения и улучшения в интересах человечества, выяснения закономерностей эволюции биосферы. Первоочередной задачей является прогнозирование изменений биосферы в будущем.
Космическая экология — отрасль экологии, изучающая особенности жизнедеятельности человека и других организмов в практически полностью замкнутых микросистемах космических кораблей и станций. Она разрабатывает системы жизнеобеспечения, изучает возможности создания условий для длительных межпланетных полетов.
По отношению к предметам изучения экология подразделяется на экологию микроорганизмов, грибов, растений, животных, человека, сельскохозяйственную, прикладную, инженерную и общую экологию — теоретическую и обобщающую дисциплину.
За средой и компонентам различают экологию суши, пресных водоемов, морскую, высокогорную, химическую и тому подобное.
По подходам к предмету изучения выделяют аналитическую и динамическую экологию.
Во временном аспекте различают историческую и эволюционную экологию.
В системе экологии человека существует социальная экология, изучающая взаимоотношения элементарных социальных групп общества и человечества в целом с жизненной средой.
Прикладная экология — дисциплина, изучающая механизмы антропогенного воздействия на биосферу, способы предотвращения негативных процессов и разрабатывает принципы рационального использования природных ресурсов без деградации среды обитания. Прикладная экология базируется на системе законов, принципов и правил экономики природопользования.
Прикладная экология как наука базируется, прежде всего, на знаниях в различных областях биологии — физиологии, генетике, биофизике, но она также связана с другими естественными науками — физикой, химией, геологией, географией, математикой. Прикладная экология, кроме того, не может быть отделена от экономики, морали, права, поскольку только в союзе с ними может коренным образом изменить отношение человека к природе.
Прикладную экологию по научным направлениям разделяют на промышленную экологию, экологию энергетики, сельскохозяйственную, канцерогенеза и тому подобное.
Итак, современное толкование термина «экология» как области знаний заключается в рассмотрении и раскрытии закономерностей развития организмов, предметов, компонентов сообществ и сообществ в целом во взаимодействиях в системах биогеоценозов, нообіогеоценозів, биосфере с точки зрения субъекта или объекта (живого или с участием живого), который является центральным в этой системе.
В некоторых случаях к экологии относят смежные прикладные и напівприкладні области знаний, главным образом связанные с енваронментологією — комплексная дисциплина об окружающей человека, главным образом естественное, о его качестве и его охрану. Термин «экология» начинают отождествлять с дисциплиной «Охрана природы» или «Охрана окружающей среды». Однако эти дисциплины традиционно базируются на введении запретов и регламентаций, а не на общей рационализации природопользования.
Современные экологические исследования должны быть научной базой для разработки стратегии и тактики поведения человечества в природной среде, рационального природопользования, охраны и воспроизводства окружающей среды. Важнейшим выводом экологических исследований должно быть определение экологической емкости территорий, что полностью зависит от состояния их экосистем.
[1] Геккель Е. Естественная история миротворения: общедоступное научное изложение учения о развитии. — Спб.: Науч. мысль, 1909. — С. 247.
[2] Реймерс Н. Ф. Природопользование: Словарь-справочник. — М.: Мысль, 1990. — С. 592-594.
[3] Швебс Г. Ы. Контурное земледелие. Одесса: Маяк, 1985. — С. 17.