Предмет и задачи экологии

Пути предупреждения и решения проблем

Один из путей предупреждения и решения проблем – использование научных исследований в области экологии для организации жизнедеятельности на Земле.

Решение глобальных проблем возможно только при наличии альтернативных способов осуществления экономической деятельности населения. Применение безопасных для окружающей среды методов приводит к убыткам у пользователей, поэтому ими используются более доступные и вредные средства.

Другой способ, позволяющий достичь положительного экономического эффекта за счет альтернативных средств, – развитие науки и технологий. Данное направление оказывается под давлением представителей действующих отраслей, получающих прибыль от применения собственных технологий. Например, нефтегазовое лобби сдерживает развитие альтернативных источников энергии.

Современные экологические проблемы

Разделение проблем, относящихся к экологии, происходит аналогично проводимым исследованиям: по уровням, объектам. Некоторые проблемы глобальные, другие – локальные. На глобальном уровне необходима кооперация всего мирового сообщества для решения. На локальном уровне местные власти должны взять лидерство в решении на себя.

Территория земной поверхности отличается неравномерностью климата, рельефа, а с ними – экологических проблем.

Некоторые негативные факторы, влияющие на окружающую среду, непосредственно связаны с жизнедеятельностью. Резкий рост численности населения, рост промышленности и потребления, глобализация производства, экономический разрыв между странами – эти причины влияют на экологическое состояние планеты.

В мире

В мировом масштабе выделяются глобальные проблемы, оказывающие воздействие на климат на всей Земле:

• глобальное потепление;
• смена уровня Мирового океана;
• загрязнение отходами производства и жизнедеятельности;
• разрушение озонового слоя;
• расточительная трата ресурсов;
• уничтожение флоры и фауны.

Указанные причины связаны между собой и влияют друг на друга. Например, разрушение озонового слоя увеличивает степень проникновения солнечных лучей на земную поверхность, что приводит к нагреву. При повышении температуры начинают таять вечные льды, поднимая уровень Мирового океана. На повышение температуры влияют выбросы в атмосферу в результате промышленной деятельности, при производстве электроэнергии, сельскохозяйственной деятельности, движения транспорта.

В России

Для некоторых стран характерны специфические экологические проблемы, возникающие из-за особенностей рельефа, расположения, климата, населения, экологической ситуации. В России целый ряд проблем с экологией на уровне всей страны:

• загрязнение воздуха, воды, почвы;
• лесная вырубка;
• скопление бытовых отходов;
• радиоактивные источники загрязнения;
• уничтожение защищаемых заповедников;
• проблемы Арктики и Байкала.

Например, в России до сих пор отсутствует система по раздельному сбору отходов и последующей переработке. Проблемы Арктики относятся к глобальным – таяние ледников. Кроме того, в Арктической зоне на архипелаге Новая Земля расположен источник радиоактивного загрязнения: бывший испытательный полигон для ядерного оружия, могильник.

Предмет экологии

Известно, что сообщества, популяции, организмы, органы, ткани, клетки, органеллы и гены являются главными уровнями организации жизни. Их размещение представлено в иерархическом порядке — от больших систем к малым. Взаимодействие с физической средой на каждом уровне обеспечивает существование определенных функциональных систем — упорядоченных взаимодействующих и взаимосвязанных компонентов, образующих единое целое.

Таким образом, предмет изучения экологии преимущественно представлен иерархически размещенными выше уровня организмов системами — сообществами и популяциями.

Варианты определения термина экология

Описание термина было предложено в 1866 немецким биологом Эрнстом Геккелем. Новая наука с тех пор составляла один из разделов общей биологии, постепенно взаимодействуя и с другими направлениями: химией, физикой, математикой, философией. Термин образован от двух древнегреческих слов:

• οἶκος (ойкос) – дом, место жительства;
• λόγος (логос) – наука.

С постепенным развитием научной мысли, ростом численности населения, увеличением темпа жизнедеятельности на планете, менялось и восприятие термина. Значение разделилось два основных направления:

• научная деятельность;
• защита окружающей среды.

В связи с разграничением понятия в 1990-м году была предпринята попытка обновить определение для сохранения первоначального научного смысла. Новая трактовка не стала массовой, а, кроме этого, не учитывала один из видов экологической науки.

Задачи экологии

Экология как наука имеет перечень специальных задач. Л.В. Передельский предлагает перечень основных задач, которые он делит на теоретические и прикладные. К теоретическим задачам он относит:

• разработка общей теории устойчивости экологических систем;
• изучение экологических механизмов адаптации к среде;
• исследование регуляция численности популяций;
• изучение биологического разнообразия и механизмов его поддержания;
• исследование продукционных процессов;
• исследование процессов, протекающих в биосфере с целью поддержания ее устойчивости;
• моделирование состояния экосистем и глобальных биосферных процессов.

Основные прикладные задачи, которые экология должна решать в настоящее время следующие:

• прогнозирование и оценка возможных отрицательных последствий в окружающей природной среде под влиянием деятельности человека;
• улучшение качества окружающей среды;
• оптимизация инженерных, экономических, организационно-правовых, социальных или иных решений для обеспечения экологически безопасного устойчивого развития, в первую очередь в экологически наиболее угрожаемых районах .

Литература

1. Дерябин В. А. Экология – Екатеринбург: Изд-во Урал. ун-та, 2016.
2. Дроздов В.В. Общая экология. Учебное пособие. – СПб.: РГГМУ, 2011
3. Криксунов Е. А. Экология / Е. А. Криксунов, В. В. Пасечник. – М.: Дрофа, 2002.
4. Передельский Л.В., Коробкин В.И., Приходченко О.Е. Экология: электронный учебник. – М.: Издательство: КноРус, 2009

Что такое экология?

Экология, если дословно перевести с греческого языка, – наука о доме. В широком смысле это наука, которая изучает условия окружающей среды и взаимосвязь биосферы с живыми организмами и организмами между собой. Термин «экология» был введен в научную литературу в 1866 году, это слово предложил немецкий ученый Эрнест Геккель. В его понимании экология представляла сбой совокупность научных знаний о природе.

Основой любой экологической дисциплины называют общую экологию, изучающую особенности отношений между всеми живыми организмами и средой, в которой они обитают. Общая экология изучает все уровни организации: организменный, популяционно-видовой, биоценотический, биосферный, и отношения всех этих уровней с окружающей средой.

Методы экологии

Будучи серьезной наукой, экология оперирует как системой общих, так и специальных методов. В целом существующие методы экологии принято делить на пять групп, представленных на рисунке ниже.

Группы методов исследования экологии как науки

Однако не все авторы придерживаются подобной систематизации методов исследования экологии. Ряд авторов делят методы на: основные и второстепенные. К основным относят наблюдения, эксперименты и моделирование, так как они используются в Национальной системе мониторинга окружающей среды.

В.В. Дроздов выделяет методы исследования в экологии с опорой на особенности решаемых задач, а именно решение прикладных задач и решение теоретических задач. Соответственно методы уделяться на:

• полевые методы;
• дистанционные методы;
• экспериментальные методы;
• методы теоретического обобщения;
• методы моделирования.

Полевые методы составляют основу практических изысканий в области экологии. Одним из важнейших полевых экологических методов является биоиндикация.

К специфическим экологическим методам исследования фитоценозов, представляющих соответствующие ассоциации, относятся закладка и описание пробных площадей и учетных площадок .

Дистанционные методы исследования позволяют изучать явления на расстоянии с использованием специального оборудования и привлечением сторонних ресурсов.

Экспериментальные методы экологии сложны и требуют дополнительного обоснования. Они используются в тех случаях, когда полевые методы не эффективны или неприменимы. Эксперимент как метод организуется по заранее подготовленной программе которая включает в себя наблюдения и точную регистрацию параметров жизнедеятельности особей в зависимости от количественных значений одного или нескольких факторов среды.

Методы теоретического обобщения в экологии многогранны. Они распространены на любом этапе изучения того или иного явления.

Моделирование в рамках экологии не может существовать в отрыве от математических методов. Модель представляет собой абстрактное упрощённое подобие реальности. Примером модели может служить географическая карта. Экологические модели строятся на основании теоретических обобщений совокупности сведений, полученных в результате полевых наблюдений и экспериментов .

Связь с другими науками

Первое время экология была тесно связана с биологий, считаясь одним из ее разделов. Увеличение числа научных открытий и успехи в изучении наук в XX веке произошли при тесной интеграции различных видов. Смежные дисциплины позволяли решить задачи, по которым невозможно найти ответ силами одного научного направления.

Среди направлений биологии большее число связей с экологией у эпидемиологии, физиологии, этологией, ботаникой и биохимией. Каждое направление затрагивает взаимоотношения между живыми организмами, их связь с воздействием среды, процессы окружающего мира.

• химия;
• физика;
• математика;
• география.

Каждая из указанных наук описывает экологические законы или подчиняется им. С развитием капиталистических отношений актуальна связь экологии и экономики, между которыми должен соблюдаться баланс.

Понятие и предмет экологии

Экология как научный термин была упомянута в XIX столетии немецким ученым Эрнстом Геккелем. Как самостоятельная область знаний экология появилась лишь XX веке. Сам термин состоит из двух греческих слов: «oikos» – дом, жилище, местопребывание и «logos» – учение . На заре своего развития экология занималась взаимодействием флоры и фауны. Современная экология занимается тем, что изучает влияние человека на окружающую среду.

Экология находится в тесной связи с другими науками, такими как биология, геология, география и др. С опорой на эту связь, можно смело сформулировать предмет экологии как науки. Однако существует несколько трактовок как предмета экологии, так и её понятия. Так В.В. Дроздов обозначил классическую формулировку предмета экологии: «Предмет экологии – взаимодействие живых систем (организмов, популяций, биоценозов различного масштаба) с неживой средой обитания и между собой» .

Однако существует иной подход к понятию предмета экологии. Он состоит в том, что предмет экологии – это человек и последствия его действий

Важное место в формировании предмета науки экологии отдано предмету экологии человека. Однако он ограничен четким рамками и в этой связи из общей канвы формирования предмета выпадают такие важные аспекты как вопросы общей теории жизни, что чревато отрывом от понимания глобальных процессов и замыканием на относительно узком круге вопросов, не выходящих за пределы типичных потребностей человека

Дело в том, что в восприятии обывателей экология представляет собой науку о проблемах окружающей среды и способах её охраны. Однако экология как наука намного шире.

В настоящее время общая экология включает в себя несколько ключевых разделов. Они представлены на рисунке ниже.

Разделы экологии

Каждый раздел экологии призван изучать выживание живых существ в окружающей среде. Каждый раздел направлен на изучение закономерности адаптации организмов и их сообществ к окружающей среде, саморегуляции, устойчивости экосистем и биосферы и так далее .

Науку экологию принято делить на:

• практическую экологию
• теоретическую экологию.

Практическая экология занимается изучением механизмов разрушения биосферы человеком. Её занимают способы предотвращения данного губительного процесса и разработка принципов рационального использования природных ресурсов. Теоретическая экология вскрывает общие закономерности организации жизни.

Задачи экологии

Одно из центральных мест в экологии занимает проблема динамики и численности популяций и механизмов их регулирования. Исходя из этого выделяют следующие задачи экологии:

• изучение особенностей организации жизни, в том числе с антропогенным, являющимся результатом человеческой деятельности, воздействием на природные системы;
• исследование структуры и функционирования сообществ организмов;
• создание научной основы рациональной эксплуатации биоресурсов;
• прогнозирование изменений в природных системах под влиянием человеческой деятельности;
• сохранение среды обитания человека.

Помимо этого важной задачей экологии является исследование высших уровней интеграции живой материи и в процессе познания переходит от изучения популяций одного вида к биосфере в целом. Экология, будучи фундаментальной наукой, является составной частью каждого таксономического подразделения биологических наук, занимается изучением, например, экологии гриба, птицы или же комара

Такой подход является полезным хотя бы тем, что позволяет выработать методы исследования относительно разных групп организмов. Так, например, изучение экологии зайца, волка или комара или же всего населяющего ими пространства, требует соответствующих методов и методик. Именно их поиском и апробацией и занимается экология

Экология, будучи фундаментальной наукой, является составной частью каждого таксономического подразделения биологических наук, занимается изучением, например, экологии гриба, птицы или же комара. Такой подход является полезным хотя бы тем, что позволяет выработать методы исследования относительно разных групп организмов. Так, например, изучение экологии зайца, волка или комара или же всего населяющего ими пространства, требует соответствующих методов и методик. Именно их поиском и апробацией и занимается экология.

Замечание 1

Экология, занимающаяся исследованием взаимоотношений человека и природы, способствует интеграции природных, экономических и даже социальных наук.

Экология в системе наук

В настоящее время экология представляет собой разветвленную систему наук, предмет которой заключается в изучении разнообразия и структуры связей между организмами, их сообществами и средой обитания, а также состава и функционирования сообществ организмов: популяций, биогеоценозов и биосферы в целом.

Для лучшего понимания предмета и задач экологии, по версии американского эколога Ю.Одума, очень важным является рассмотрение отношения этой науки к иным разделам биологии.

Сегодня, в эпоху специализации человеческой деятельности, связи между различными научными дисциплинами исчезают из нашего поля зрения вследствие огромного потока информации в границах каждой дисциплины. Однако экологии как науке повезло больше, интерес к которой, особенно в последние десятилетия, открыл ей, так называемые границы к смежным научным дисциплинам, а им в свою очередь — границы экологии.

Для определения предмета экологии первостепенной задачей является определение её положения в системе биологических наук. Для этого структуру экологии можно представить в виде «слоёного пирога» Одума:

Если представить данный «пирог» в виде конгломерата биологических наук и разрезать его по горизонтали, то можно выделить фундаментальные науки, изучающие основные — фундаментальные свойства жизни. К ним относится молекулярная биология, эмбриология, генетика, экология и т.д. Вертикальный разрез отображает таксономические разделы: бактериологию, орнитологию и т.д.

Основные задачи и цели

Основные задачи экологии в качестве науки неизменны с момента образования направления – изучение закономерностей отношений организмов и среды. Для этого проводятся исследования биосферы и влияющих элементов: популяций, биоты, естественных и антропогенных воздействий. Изучение взаимодействия частей биологической системы проводится в целях разработки модели рационального взаимодействия человека в данной среде.

Применение термина экология в работе по защите окружающей среды определило дополнительные задачи:

• выработка методов управления экологической безопасностью планеты;
• формирование принципов взаимодействия человека и окружающей среды;
• снижение негативного воздействия на природу.

Основная цель изучения – предотвращение глобального экологического кризиса. Для этого человечество должно гармонично взаимодействовать с окружающей средой, сохраняя природный баланс.

Методология

В экологических исследованиях используются разные методики для выполнения поставленных задач. В качестве объекта изучения выступают элементы биосферы: от организмов до всей системы в целом. Анализируются происходящие процессы, организационная структура, функционирование составляющих частей биосферы. По результатам исследования разрабатываются рекомендации по рациональному взаимодействию человека с природой.

Выполнение поставленных задач зависит от выбранных способов изучения среды. Исследования проводятся дистанционно и с выездом в анализируемую область.

Объекты исследования

Выбор исследуемых объектов для изучения экологии отличается масштабам, в котором выделяются 5 уровней:

• отдельные живые организмы;
• группы (популяция);
• несколько групп (сообщество);
• взаимосвязанные сообщества (экосистема);
• совокупность экологических систем (биосфера) – вся планета.

На каждом уровне изучается взаимодействие объекта с окружающей средой, меньшими и большими уровнями. Например, отдельные живые организмы в качестве объекта не имеют взаимодействия с уровнями меньшего порядка, поэтому экологами рассматривается их адаптация в популяции и окружающей среде.

Методы исследования

В экологии используются 3 метода исследования:

• Полевые наблюдения. Наблюдение в натуральной среде жизнедеятельности за живыми организмами. Могут проводиться в виде экспедиций, прохождения маршрутов, организованных стационарных постов.
• Полевые или лабораторные эксперименты. Целенаправленное воздействие на биосферу в естественных или лабораторных условиях.

• Моделирование. Использование специального программного оборудования для построения и расчета моделей поведения при разных вариантах взаимодействия между живыми организмами, средой.