ОСНОВИ ЕКОЛОГІЇ

Електронний посібник

ГОЛОВНА	ТЕОРЕТИЧНІ ВІДОМОСТІ	АНОТАЦІЯ	ДОДАТКИ
СПИСОК ВИКОРИСТАНИХ ДЖЕРЕЛ		ГЛОСАРІЙ	УКЛАДАЧІ

1. ТЕОРЕТИЧНІ АСПЕКТИ ЗАГАЛЬНОЇ ЕКОЛОГІЇ

1.1. Екологія – теоретична основа раціонального природокористування

1.1.1. Еволюція взаємовідносин людини і природного середовища

1.1.2. Визначення, предмет, завдання екології

1.1.3. Історичний нарис, виникнення становлення та розвитку екології як науки

1.1.4. Сучасний стан, структура екології, її зв’язок з іншими дисциплінами

1.1.5. Екологія і сільське господарство

1.1. Екологія – теоретична основа раціонального природокористування

1.1.1. Еволюція взаємовідносин людини і природного середовища

Поняття «природа» і «навколишнє середовище» дуже подібні. Але поняття «природа» значно ширше.

Природа – це в широкому розумінні – Всесвіт, у вузькому – сукупність неорганічного й органічного світу на Землі.

Навколишнє середовище утворилось у результаті тривалої еволюції планети Земля під впливом людської діяльності, створення так званої «вторинної природи» тобто міст, фабрик, каналів, транспортних магістралей.

Довкілля – це та частина земної природи, з якою людське суспільство безпосередньо взаємодіє у своєму житті та виробничій діяльності.

В історії взаємодії людського суспільства і природи можна виділити 4 стадії.

Перша стадія тривала 2–3 млн років від появи на Землі перших людей примітивного виду до виникнення сучасного людського виду. Ця стадія визначалася органічним входженням людей у природу.

Друга стадія взаємодії суспільства й природи тривала 40 тис. років, до середини ХХ століття. На цій стадії інтенсивно розвивалось землеробство, скотарство, ремесло, розширювалось будівництво сіл, міст, фортець. Людство своєю діяльністю почало завдавати природі відчутної шкоди, завдяки розвитку промисловості та інших галузей народного господарства. Цей період можна назвати періодом активного використання людиною ресурсів, взаємодії з природою.

Третя стадія взаємодії суспільства та природи почалася в середині ХХ ст. після закінчення ІІ світової війни, яка стимулювала різкий стрибок у розвитку науки і техніки. Це період активного розвитку локальних і регіональних екологічних криз, протистояння природи та людського суспільства, хижацької експлуатації всіх природних ресурсів.

Він характеризується розвитком глобальної екологічної кризи, нарощуванням гонки озброєння. Це стадія широкої хімізації, виробництва пластиків, забруднення довкілля.

Отже, людина своєю діяльністю все більше впливає на природу, на жаль, переважно негативно.

Четверта стадія в еволюційному розвитку відносин людського суспільства з довкіллям розпочалася в кінці ХХст. й триває досі. Це період сталого розвитку. Його можна розглядати як перехідний на шляху побудови ноосферного суспільства.

На території України екологічна криза почала виявлятися ще з середини 50–х років ХХ ст. Саме цей час можна вважати початком безконтрольного періоду експлуатації природи та її забруднення. Щорічно в природний кругообіг вводилося близько 1,5 млрд тонн первинної сировини. Причина цього – недосконалість природоохоронних заходів та застарілі технології.

«Чорнобильська трагедія-біль України»

В Україні найбільша в світі розорантість земель, високе необгрунтоване використання мінеральних добрив і пестицидів, значне радіаційне забруднення після Чорнобильської катастрофи. Внаслідок цього помітно погіршився стан здоров’я населення України, порушились природні процеси. Наша держава проголошена зоною екологічного лиха.

Усе згадане змусило людину переосмислити ставлення до природи, почати глибоке вивчення походження та розвитку складних взаємозв’язків і процесів у довкіллі, шукає шляхи гармонізації взаємин людського суспільства та природи.

Екологічні проблеми набули глобального характеру. Вирішити їх можна лише за умови, коли всі люди оволодіють комплексною інтегральною наукою про довкілля, новою філософією виживання й подальшого збалансованого розвитку цивілізації.

1.1.2. Визначення, предмет, завдання екології

	Цікавинки із просторів інтернету Ернст Геккель
	«Краса форм в природі»

Ернст Геккель

Екологія – це наука про взаємовідносини живих організмів та їх угрупувань між собою та довкіллям. Термін «екологія» запропонував німецький природодослідник Ернст Геккель у 1866 р. Цей термін походить від давньогрецьких слів оікоϛ – що означає «дім», «житло», «місцеперебування» і λογοϛ – «вчення». Геккель визначив екологію, як «вчення про баланс між організмом та середовищем», предметом якого є зв’язки живих істот як з неорганічною так з органічною природою.

Об’єктами досліджень екології, науки про довкілля, є екосистеми планети та їхні елементи.

Головним предметом досліджень екології є взаємозв’язки живих організмів, їхніх груп різних рангів, живих і неживих компонентів екосистем, а також характер впливу природних і антропогенних факторів на функціонування екосистем і біосфери в цілому.

Основні завдання науки про довкілля:

вивчення загального стану сучасної біосфери, умов його формування та причин змін під впливом природних і антропогенних факторів;

прогнозування динаміки стану біосфери в часі і просторі;

розробка з урахуванням основних екологічних законів, шляхів гармонізації взаємовідносин людського суспільства й природи, збереження здатності біосфери до самоочищення, саморегулювання й самовідновлення.

Головним завданням екології на майбутнє більшість учених вважає вирішення таких найголовніших глобальних проблем сучасності:

розробка методів визначення екологічного стану природних та штучних екосистем;

спостереження за змінами в окремих екосистемах та в біосфері;

створення бази даних та розробка рекомендацій для екологічного безпечного планування господарської та соціальної діяльності людини;

«Біосфера»

застосування екологічних знань у справі охорони довкілля та раціонального використання природних ресурсів;

безпечне використання ядерних процесів та створення керованого ядерного синтезу;

створення замкнутих циклів в агротехніці;

вивчення теплового балансу Землі у зв’язку із забрудненням довкілля.

Баррі Коммонер

Суть цих завдань – це вирішення екологічної проблеми, яка носить глобальний характер – вижити. Для свого виживання людство має знати екологічні закони і діяти відповідно до них. Американський еколог, антрополог Пітер Фарб говорив «Людина опинилася за кермом біосфери, не знаючи правил навігації... Ці правила – екологічні закони світу, закони, що керують життям на Землі, людина їх відмінити не може. Вона мусить їм підкоритись аби вижити».

Закони екології належать до природничих, їх налічується 99. Це закони фізики, хімії, математики, біології, географії.

Американський еколог Баррі Коммонер у 1974 р. передав «дух» справжніх екологічних законів у спрощеному варіанті.

1. Усе пов’язане з усім – закон про біосферу і екосистеми, про взаємозв’язки між компонентами природи.

2. Усе має кудись діватися – закон господарської діяльності людини, відходи від якої неминучі, тому треба думати про зменшення цих відходів та вилучення їх із біосферних циклів речовин.

	Цікавинки із просторів інтернету Журналістські рослідування
	«Україна в смітті. Макухівка, Грибовичі та тисячі інших…»

3. Природа знає краще – найважливий закон природокористування – не можна намагатися підкорити природу, а треба співпрацювати з нею, використовуючи біологічні механізми і для очищення стоків, і для підвищення врожаїв культурних рослин, а також не забувати про те, що сама людина – біологічний вид, що вона – дитя природи, а не її господар.

4. Ніщо не дається даремно (за все треба платити) – загальний закон раціонального природокористування: платити треба енергією за додаткове очищення відходів, добривами – за підвищення врожаю, санаторіями і ліками – за погіршення здоров’я людини.

1.1.3. Історичний нарис виникнення, становлення та розвитку екології як науки

Чарльз Дарвін

Своїми коренями екологія сягає природничої історії. Як самостійна дисципліна вона виділилась лише з початку ХХ століття. Формування екології як науки почалося в ХХ ст.

Довгий час екологія існувала як розділ біології, як її складова частина.

А.Гумбольдт

Глобальність екологічної проблеми, екологічна криза деяких регіонів призвела до необхідності дослідження середовища проживання людини. Це призвело до «екологізації» багатьох галузей сучасної науки. Питаннями охорони середовища проживання людини, раціонального природокористування нині активно переймаються такі науки, як географія, економіка, геологія, хімія, фізика, математика та ін.

К.Рульє

Упродовж останнього століття екологія тричі змінювала свій предмет і принцип досліджень. На цій основі в розвитку екології можна виділити чотири етапи.

На першому етапі (до 30–х років ХХ ст.) екологія базувалась на визначних працях Чарльза Дарвіна, Александра фон Гумбольдта, Карла Францевича Рульє, Ернста Геккеля і концентрувалася на дослідження впливу чинників довкілля на життєдіяльність окремої особини чи цілого виду (наприклад, вплив мінеральних добрив на ріст рослин і обсяги врожаю).

Екологи тих часів були малопомітними представниками «чистої науки». Громадськість мало цікавилась їхніми дослідами. Екологи привернули увагу до себе, коли стали на захист природи, почали створювати заповідники та національні парки для порятунку рослин і тварин, яким загрожувало зникнення, екологія тимчасово звузилась до аутекології (екологія особини) – що вивчає взаємозв’язки представників виду з оточуючим середовищем.

Другий етап був порівняно коротким і стосувався дослідження великих груп організмів під кутом аналізу взаємодії окремих особин і популяцій різних видів істот.

В.І.Вернадський

Лідером стала популяційна екологія (демекологія), що вивчає структуру виду, описує коливання чисельності різних видів і встановлює їхні причини (наприклад, взаємовплив хижака і здобичі).

Третій етап розпочався після Другої світової війни, коли домінуючими стало уявлення про «пов’язаність усього з усім». Стало зрозумілим, що зміна одного з компонентів природи призводить до змін комплексу, до змін природного середовища. На необхідність такої сфери досліджень вказував академік Володимир Іванович Вернадський. Виникла синекологія – вчення про взаємодію популяцій між собою і найближчим довкіллям.

Четвертй етап – сучасний етап. Синекологія швидко поступилася першістю глобальній екології – вченню про всіх і про все.

1.1.4. Сучасний стан, структура екології, її зв’язок з іншими науками

Сучасна екологія – це нова комплексна наука про виживання в довкіллі, завдання якої – пізнання законів розвитку й функціонування біосфери, як цілісної системи під впливом природних і головне, антропогенних факторів, а також визначення шляхів ефективної коеволюції техносфери й біосфери.

На сучасному етапі екологія стала лідером наук, наукою про тактику і стратегію виживання людства. Вона має стати способом мислення, нормою поведінки, сучасною філософією. Ми мусимо сьогодні усвідомити: людина – це частина природи і вижити людство може лише за умови, що кожний дбатиме про захист й збереження природи.

Рис.1. Місце екології в системі наук (за Ю.П.Злобіним)

Специфіка сучасної екології полягає в тому, що вона із суто біологічної науки перетворилась на цілий цикл знань, увібравши в себе розділи географії, геології, хімії, фізики, соціології, економіки і навіть технології.

Екологія – це соціально-природнича наука, тому що в центрі всіх змін природного середовища стоїть діяльність людини, суспільства.

Як міждисциплінарна наука екологія опинилася на перехресті біологічних і гуманітарних наук (рис.1). Вона визначає місце людини в природі, формує її світогляд.

М.Ф.Реймерс

Вчений М.Ф.Реймерс вважав, що екологія пов’язана з 70 дисциплінами.

Екологія використовує в своїх дослідженнях найновіші методи природничих, технічних і соціальних наук, оскільки для ефективного вирішення сучасних екологічних проблем необхідно мати фактичний і науковий матеріал геохімічного, біохімічного, біологічного та іншого характеру, а також можливість статистичної обробки, програмування, моделювання різних процесів, синтезування й прогнозування.

Основними методами екології є: спостереження, експеримент, прогнозування, системний аналіз, математичне моделювання, картографічний, порівняльний, аерокосмічний.

Екологічні дослідження розвиваються в багатьох напрямках. Їх можна об’єднати за галузями. Сучасна екологія має досить складну структуру (рис.3).

Г.О.Білявський

Найвища за рангом – мегаекологія (загальна екологія) – наука про тактику і стратегію збереження та збалансованого розвитку життя на Землі. За думкою Г.О.Білявського вона об’єднує два напрями екологічних наук – екологія теоретична (класична) і прикладна екологія, які складаються з чотирьох основних блоків:

біоекологія;

техноекологія;

геоекологія;

соціоекологія.

Рис. 2. «Шаровий пиріг» екології

Теоретична екологія – найрозвиненіший і «найстарший» розділ мегаекології, материнський субстрат екологічних наук, який вбирає в себе всі розділи сучасної біоекології. Біоекологія – це частина біології що вивчає взаємовідносини організмів з довіллям та між собою.

Залежно від предмета й рівня досліджень кожна з екологій різних груп живих організмів (мікросвіту, рослин, тварин, грибів, людини) підрозділяється далі на аутекологію, демекологію й синекологію. Крім того, в блоці біоекологічних наук нині виділяють кілька таких спеціальних нових напрямів, як палеоекологія, біосферологія, теорія штучних екосистем, теорія заповідної справи, основи біоіндикації, радіоекологія, екологічна токсикологія, еволюційна екологія, рекреаційна екологія, тканинна й молекулярна екологія, екологічна генетика та ін.

«Людина і природа»

Рис. 3. Структура сучасної екології (за Г.О.Білявським)

У зв’язку з розширенням людської діяльності й посиленням її негативних впливів на природу останніми десятиліттями активно розвиваються різні напрями в сфері прикладної екології. Цих напрямів набагато більше, ніж у блоці класичних біоекологічних наук.

Прикладна екологія вивчає механізми руйнування біосфери, розробляє методи запобігання йому й способи раціонального природокористування.

Прикладна екологія складається з трьох основних блоків – геоекологічного, технологічного й соціоекологічного – кожен з яких, відповідно до диференціації галузевих напрямів, має десятки відгалужень.

Окрім того, в блоці прикладної екології виділено такі напрями, як стандартизація в галузі охорони довкілля та раціонального природокористування, екотехніка та ін.

Геоекологія вивчає специфіку взаємовідносин організмів і середовища, їх існування в різних географічних зонах.

Техноекологія – це найбільший за обсягом блок прикладної екології, який займається вивченням обсягів, механізмів і наслідків впливів на довкілля та здоров’я людини різних галузей і об’єктів діяльності, особливостей використання ними природних ресурсів, відтворенням зруйнованих екологічних систем, екологізацією виробництв.

Соціоекологія – це розділ сучасної екології, де вивчається специфічна роль людини в довкіллі та шляхи оптимізації взаємовідносин людського суспільства з природою.

Економіка природокористування – один із основних узагальнювальних розділів екології.

До геоекологічного розділу, крім зазначених на рис.3, входять такі напрями:

Рис. 4. Світовий океан

(проєкція Ван-дер Грінтена)

екологія гідробіонтів Світового океану, озер, штучних водосховищ, боліт та ін.;

екологія геоаномальних зон;

геоекоінформатика;

дистанційний геоекомоніторинг;

екологія та будівництво;

екологія й гірничодобувна промисловість;

ландшафтна екологія та ін.;

тропосферні екологічні дослідження;

стратосферні екологічні дослідження та ін.

Блок техноекологічних напрямів – найбільший (понад 50% усіх напрямів) і такий, що найактивніше розвивається.

Дуже важливим сьогодні є вирішення соціоекологічних проблем. Вони вивчаються низкою наук, об’єднаних у блоці «соціоекологія» (екологічне право, екологічна освіта, екологічна культура та ін.).

Кожен із напрямів екологічних наук має свою специфіку, своє коло питань, що їх слід вирішувати, свої особливості екологічного моніторингу, свої методи досліджень, але завдання в них одне: визначити характер забруднень довкілля, пов’язаних із тим чи іншим видом діяльності людини, об’єми цих забруднень, ступінь їхньої небезпечності, можливості нейтралізації завданої природі шкоди, а також – вирішити проблеми оптимальної екологізації технологій, охорони природи, збереження й відновлення природних ресурсів.

Фахівці різних напрямів використовують матеріали досліджень один одного під час розробки своїх моделей і прогнозів стосовно природного середовища, природних ресурсів, урбанізації, демографічних проблем.

Завершуються екологічні дослідження узагальненням усіх добутих матеріалів для складання планів і програм локальної, регіональної або міжнародної екополітики, розробки національних і міжнародних програм, законів, угод і договорів у сфері природокористування, охорони природи й екологічної освіти, визначення тактики й стратегії збалансованого розвитку людства, збереження біосфери й життя на Землі.

1.1.5. Екологія і сільське господарство

Екологія є теоретичною базою охорони природи. Фахівці аграрного сектору повинні бути озброєні екологічними знаннями, екологічними законами. Тому що, саме сільське господарство найбільше впливає на природні комплекси Землі, використовує найбільші площі земельних ресурсів, найбільше споживає прісної води, є великим забруднювачем ґрунту і водних ресурсів мінеральними добривами і отрутохімікатами. Також велике навантаження на природне середовище мають тваринницькі комплекси і ферми.

Екологія – це частина процесу виробництва сільськогосподарської продукції. Тому існує наука сільськогосподарська екологія (агроекологія), що є одним із головних підрозділів прикладної екології.

Агроекологія – це комплексна наукова дисципліна, об’єктом вивчення якої є агросфера планети, а предметом – взаємозв’язки людини з довкіллям у процесі сільськогосподарського виробництва, що вивчає вплив сільського господарства на природні комплекси, взаємозв’язки між компонентами агросистем і специфіки колообігу в них речовин, енергії та інформації під впливом техногенних навантажень.

Головна мета агроекології – це забезпечення сталого виробництва якісної біологічної продукції, збереження і відтворення природно–ресурсної бази аграрного сектора, ефективна екологізація всіх галузей сільськогосподарського виробництва.

Основним завданням агроекології є:

одержання максимального врожаю за найменшого впливу на довкілля;

забезпечення населення екологічно чистими продуктами харчування;

створення агроекосистем, співжиття в агроекосистемах і фактори стабілізації в агроекосистемах;

меліорація земель;

інтенсифікація сільського господарства;

розробка стратегії сільськогосподарського користування в ХХІ столітті.

Сільське господарство – одна з найважливіших галузей матеріального виробництва, що забезпечує нас продуктами харчування рослинного і тваринного походження, а багато галузей промисловості – сировиною.

Коли за часів неолітичної революції (7–8 тис. років до н.е.) землероби почали вирощувати перші окультурені рослини, населення Землі становило близько 4 млн осіб. Сьогодні така кількість людей народжується за 10 днів. Якщо подібні темпи зростання населення планети збережуться й у майбутньому, то, аби нагодувати його, працівникам сільського господарства треба буде лише упродовж перших двох десятиліть ХХІ ст. виробити стільки продуктів харчування, скільки їх було вироблено за всі попередні 10 тис. років історії цивілізації.

Інша небезпека, що чатує на людство – це збіднення генетичного фонду рослин і тварин.

Ще одна серйозна проблема полягає в перехімізації сучасного сільського господарства. Надмірне застосування мінеральних добрив, зокрема азотних, призводить до збільшення вмісту нітратів у продуктах харчування, а це небезпечно для здоров’я людини.

Для захисту врожаю від шкідників сучасне сільське господарство застосовує дедалі більше хімічних засобів боротьби – так званих пестицидів хлорорганічного, фосфорорганічного та іншого складу.

Величезна кількість речовин, які пропонує сучасна хімія сільському господарству, – мінеральні добрива, пестициди, антибіотики, гормони, стимулятори та інгібітори розвитку, кормові дріжджі і багато інших – урешті-решт потрапляють в організм людини й загрожують не лише нам, а й нашим нащадкам. До того ж комахи та інші шкідники сільського господарства швидко адаптуються до хімічних засобів боротьби з ними, з’являються різновиди шкідників, на які отрута вже не діє, тому доводиться збільшувати її дозу або застосувати нові, ще отруйніші засоби.

Розуміючи, що подальше нарощування хімізації й так уже перехімізованого сільськогосподарського виробництва завело в глухий кут, деякі аграрні організації, фермери як на Заході, так і в нас стають на шлях так званого органічного землеробства. Його прихильники мають намір домогтися вирішення таких завдань:

«екологізація» й «біологізація» сучасного землеробства, тобто воно має стати нешкідливим для природного середовища й забезпечувати споживача чистими продуктами харчування;

розвитку землеробства на основі максимальної утилізації всіх відходів, що утворюються в господарстві;

підвищення рентабельності господарства, забезпечення його виживання.

Суть альтернативного землеробства полягає в цілковитій або частковій відмові від синтетичних мінеральних добрив, пестицидів, регуляторів росту й харчових добавок.

Комплекс агротехнічних прийомів базується на строгому дотриманні сівозмін, уведенні в них бобових культур для збагачення ґрунту азотом, застосуванні гною, компостів і сидератів, проведенні механічних культивізацій і захисті рослин біологічними методами.

Незважаючи на нижчу врожайність і вищу трудомісткість альтернативного землеробства, його продукція має дедалі більший попит у населення: люди згодні доплачувати за гарантію високої якості й безпечності.

Питання для самоконтролю

1. Що означає термін «екологія»?

2. Що вивчає екологія?

3. Яка історія виникнення екології?

4. Які підрозділи екології ви знаєте?

5. З якими науками екологія має зв’язок?

6. Які основні завдання екології?

7. Що є об’єктом і предметом вивчення екології?

8. Чому екологічні знання у наш час потрібні працівникам усіх галузей народного господарства?

9. Розкрийте основні завдання агроекології ?

10. Яке значення має екологічне прогнозування змін в природі під впливом діяльності людини?

11. Чому проблемі «суспільство – природа» сьогодні приділяється першочергова увага світової науки?

12. Чому екологію називають наукою лідером ХХІ століття?

Попередня тема

На початок

Наступна тема