Основні поняття і закони сучасної екології

Размещено на http://www.allbest.ru/

1. Основні поняття і закони сучасної екології

біосфера екологічний природний

Вперше термін «екологія» запропонував у 1866 р. німецький природодослідник Е. Геккель, проте формування екології як науки почалось у ХХ ст. і продовжується нині.

Сучасна екологія - це системна наука, що має багатоярусну конструкцію, в якій кожний з поверхів спирається на велику кількість традиційних дисциплін.

Специфіка сучасної екології полягає в тому, що вона з чисто біологічної науки перетворилась у цикл знань, ввібравши і себе розділи географії, геології, хімії, фізики, соціології, теорії культури, економіки і навіть теології.

За думкою деяких вчених, екологія - це соціально - природнича наука, її можна віднести й до біологічної, й до географічної областей знань, та можна розглядати як самостійну науку, яка набула фундаментальності і глобальності.

Сучасна екологія з традиційної біоекології виросла у комплексну, складну, багатогранну інтегральну науку - лідера, стала філософією виживання людства - екологічною філософією. Вона, як і раніше, базується на біогеографічних знаннях, але для вивчення та усвідомлення всіх складових екологічних проблем, встановлення прямих та зворотних зв'язків між процесами, які формують екологічні умови, визначення шляхів виходу з екологічної кризи, розробка для цього конкретних локальних, регіональних і глобальних планів і програм сучасна наука про довкілля залучає знання практично по всім іншим наукам.

Сучасна екологія - це одна з головних фундаментальних наук про взаємовідносини живої та неживої природи, нова філософія людства, яка знаходиться на стадії формування. Це наука про середовище нашого існування, його живі на неживі компоненти, їх взаємозв'язок, формує умови життя та розвитку всіх екосистем. Це наука про узгодження Стратегії Природи і стратегії Людини, що повинно базуватися на ідеях самообмеження і самозбереження, розумної коеволюції техносфери і біосфери.

Нині екологічна діяльність є обов'язковою, а в основному - одна з основних складових будь - якої сфери людської діяльності: промислового виробництва, енергетики, сільського і лісового господарства, транспорту, наукових досліджень, військової справи, культури, релігії. Всі рішення, пов'язані з використанням природних і людських ресурсів, із втручанням в процеси життєдіяльності біосфери, слід приймати з врахуванням найближчих і віддалених наслідків.

Об'єкти досліджень науки про довкілля та її галузевих підрозділів - це екосистеми планети та їх елементи (залежно від рівня досліджень).

Головний предмет досліджень нової екології - взаємозв'язки (їх особливості та розвиток) живих організмів, їх груп різних рангів, живих та неживих компонентів екосистем, а також характер впливу природних і антропогенних факторів на функціонування екосистем та біосфери в цілому.

Основні задачі новітньої екології:

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

· прогнозування динаміки стану біосфери у часі та просторі;

· розробка з урахуванням основних екологічних законів шляхів гармонізації взаємовідносин людського суспільства і природи, збереження здатності біосфери до самоочищення, саморегулювання та самовідновлення;

Сучасні екологічні дослідження повинні стати науковою базою для розробки стратегії та тактики поведінки людства.

Оскільки для ефективного рішення екологічних проблем необхідно мати фактичний та науковий матеріал геохімічного, геофізичного, біохімічного, біологічного, медицинського, фізичного, хімічного, геологічного, соціального, економічного та іншого характеру, а також можливість статистичної обробки, програмування, моделювання різних процесів, синтезування і прогнозування, сучасна екологія використовує всі ефективні, в тому числі новітні методи і апаратуру цих наук - природних, технічних, соціальних.

В останні десятиліття у всьому світі почали розвиватися самі різні напрями екологічних досліджень, мета яких - забезпечити спеціалістів необхідною для прийняття рішень екологічною інформацією у всіх сферах людської діяльності. Нині вже сформувалось 90 напрямів екологічних досліджень, які можна умовно об'єднати за принципом галузевої належності, пріоритетності, належності до геосфер та їх компонентів, взаємопідпорядкованості, соціально - економічної значимості з урахуванням прямих та зворотних зв'язків.

Деякі спеціалісти серед розділів сучасної екології виділяють загальну екологію (прирівнюють до біоекології) так таку, що об'єднує різні екологічні знання на єдиному науковому фундаменті. Головною складовою загальної екології вважають теоретичну екологію, яка визначає загальні закони функціонування екосистем. Цьому допомагають експериментальна і математична екологія (моделювання екологічних процесів, обробка інформації і кількісний аналіз), які входять до складу загальної екології.

Загальну екологію відокремлюють від ряду прикладних екологічних наук як теоретичну, але за умови, що її основу складає біоекологія із всім колом сучасних проблем.

Біоекологія вивчає загальні закономірності взаємовідносин організмів та їх угруповань із зовнішнім середовищем в природних умовах, формує уявлення про екологію як економіку природи на основі вивчення потоків речовини, енергії та інформації в життєдіяльності організмів, їх груп і біологічних систем. Вона є материнським субстратом і головною складовою сучасної екології.

У зв'язку з розширенням людської діяльності та підсиленням її негативних впливів на природу активно розвиваються різні напрями у сфері прикладної екології. Цих напрямів значно більше, ніж у блоці класичних біоекологічних наук.

Прикладна екологія вивчає механізми руйнування біосфери, розроблює методи його попередження та способи раціонального природокористування.

Прикладна екологія складається з трьох основних блоків - геоекологічного, техноекологічного і соціоекологічного, кожний з яких, згідно диференціації галузевих напрямів, має десятки розгалужень.

Геоекологія вивчає специфіку взаємовідносин організмів та середовища їх існування в різних географічних зонах, на суходолі та в океані, в тундрі і тропіках, в горах та пустелях, дає екологічну характеристику різних географічних регіонів, областей, районів, ландшафтів, розглядає екологічні наслідки ендо - та екзогенних геологічних процесів, добування корисних копалин, здійснює екологічне картографування.

Техноекологія - найбільший блок прикладних екологічних напрямів (відновідно й дисциплін), пов'язаних з такими об'єктами людської діяльності, як енергетика, промисловість, сільське господарство, транспорт, військова справа, наука, космос. Вона визначає об'єми, механізми та наслідки впливів на довкілля і здоров'я людини різних галузей та об'єктів, особливості використання ними природних ресурсів, розробляє регламентації природокористування та технічні засоби охорони природи, займається проблемами утилізації відходів виробництва і відновлення зруйнованих екосистем, екологізації виробництва.

Соціальна екологія досліджує специфічну роль людини в довкіллі не як біологічного виду, а як соціальної істоти, відмінність цієї ролі від функції інших живих істот, вивчає шляхи оптимізації взаємовідносин людського суспільства з природою, формує екологічну свідомість, екологічну культуру за допомогою нових методів та підходів екологічної освіти та виховання, формулює закони про екологічне природокористування, принципи і критерії екологічного менеджменту, контролю і бізнесу, здійснює соціально - екологічний моніторинг, закладає основи локальної, регіональної і глобальної екологічної політики. Соціологія тісно пов'язана з етнографією і соціологією.

Кожен з напрямів екологічних наук має свою специфіку, своє коло питань, які слід вирішувати, свої особливості екологічного моніторингу, свої методи та масштаби досліджень, контролю та менеджменту, проте задача у них одна: визначити характер забруднень довкілля, пов'язані з певним видом діяльності людини, об'єми цих забруднень, ступінь їх небезпечності, можливості нейтралізації нанесеної природі шкоди, а також шляхи оптимальної екологізації технологій, підвищення ефективності охорони природи, збереження та відновлення природних ресурсів.

Завершуються різнопланові екологічні дослідження узагальненням всієї отриманої інформації для розробки та реалізації планів і програм раціонального природокористування на локальному, регіональному та глобальному рівнях, створення наукових основ економіки природокористування, а також для формування регіональної і національної екологічної політики, складання міжнародних угод, договорів у сфері природокористування, охорони довкілля і екологічної освіти, тобто визначення тактики і стратегії збалансованого розвитку людства, збереження біосфери та життя на Землі.

Сучасна екологія (неоекологія) - наука про довкілля, впливу на нього господарської діяльності та наслідки цього впливу. Розглядає практичні проблеми охорони середовища існування людини, включає різні філософські, соціальні, економічні, географічні та інші аспекти (наприклад, екологія міста, технічна екологія, екологічна етика)

Енвайронментологія (охорона довкілля, прикладна екологія) - комплекс заходів, призначених для обмеження негативного впливу людської діяльності на природу.

Основні поняття сучасної екології, системність екології

Сучасні екологічні уявлення спираються на широку понятійну базу, запозичену з біології, географії, економіки, соціології, філософії, а також ту, що виникла в процесі формування екології як науки.

Основним поняттям і основною таксономічною і функціональною одиницею в екології є екосистема (Тенслі, 1935 р.).

Екосистема - будь - яке угруповання живих істот та середовища їх існування, об'єднаних в єдине функціональне ціле.

Екосистема - складна система, що самоорганізується, саморегулюється і саморозвивається. Основною характеристикою екосистеми є наявність відносно замкнених, стабільних у просторі та часі потоків речовини і енергії між біотичною та абіотичною частинами екосистеми. З цього слідує, що не всяка біологічна система може називатися екосистемою. Наприклад, не є екосистемою акваріум та трухлявий пень, оскільки вони не є у достатньому ступені самодостатніми та саморегульованими (акваріум). Якщо перестати регулювати умови та підтримувати характеристики на одному рівні, акваріум як система достатньо швидко руйнується. Такі угруповання не формують самостійних замкнених циклів речовини і енергії (пень), а є лише частиною великої системи.

Екосистема є відкритою системою і характеризується вхідними та вихідними потоками речовини і енергії. Основа існування практично будь - якої екосистеми - потік енергії сонячного світла у прямому (фотосинтез) та опосередкованому (розкладання органічної речовини) вигляді, за виключенням глибоководних екосистем, джерелом енергії в яких є внутрішнє тепло Землі та енергія хімічних реакцій.

В екосистемі можна виділити 2 компоненти - біотичний та абіотичний. Біотичний поділяється на автотрофний (організми, що отримують первину енергію для існування шляхом фото - та хемосинтезу, або продуценти) і гетеротрофний (організми, що отримують енергію з процесів окислення органічної речовини - консументи і редуценти) компоненти, що формують трофічну структуру екосистеми. Єдиним джерелом енергії для існування екосистеми та підтримання в ній різних процесів є продуценти, які засвоюють енегію сонця з ефективністю 0,1 - 1%, рідко 3 - 4,5% від початкової кількості. Автотрофи являють собою перший трофічний рівень екосистеми. Наступні трофічні рівні екосистеми формуються за рахунок консументів (другий, третій, четвертий на наступні рівні) і замикаються редуцентами, які переводять неживу органічну речовину у мінеральні форму (абіотичний компонент), яка може бути засвоєна автотрофним елементом.

Основні властивості екосистеми - здатність здійснювати колообіг речовин, протистояти зовнішнім впливам, створювати біологічну продукцію.

Головна властивість екосистеми - взаємозв'язок та взаємозалежність всіх її компонентів.

Глобальна екосистема Землі - біосфера.

Близьким до поняття «екосистема» є поняття «біоценоз» (Сукачев). Його зазвичай застосовують тільки для сухопутних природних систем, в нього обов'язково входить рослинний покрив (наприклад, ділянка лісу, степи, луки).

Кожний біоценоз складається з багатьох видів, але види входять до нього не окремими особинами, а популяціями. Популяція - це частина виду (сукупність особин одного виду), що займає відносно однорідний простір і здатна до саморегулювання та підтримання певної чисельності.

Поняття «екосистема» можна застосовувати до об'єктів різного ступеня складності та величини. Прикладом екосистеми може слугувати тропічний ліс в певному місці та в конкретний момент часу, населений тисячами видів рослин, тварин і мікробів, що живуть разом і пов'язані взаємодіями. Екосистемами є такі природні утворення, як океан, море, озеро, лук, болото.

Кожна екосистема може характеризуватися певними границями (екосистеми ялинкового лісу, екосистема низинного болота). Проте саме поняття «екосистема» є безранговим. Воно володіє ознакою безрозмірності, їй не властиві територіальні обмеження. Зазвичай екосистеми розмежуються елементами абіотичного середовища, наприклад рельєфом, видовим різноманіттям, фізико - хімічними та трофічними умовами. Розмір екосистем не може бути виражений у фізичних одиницях виміру (площа, довжина, об'єм). Він виражається системною мірою, що враховує процеси обміну речовини і енергії. Тому під екосистемою зазвичай розуміють сукупність компонентів біотичного (живі організми) і абіотичного середовища, при взаємодії яких відбувається більш або менш повний біотичний обіг, в якому беруть участь продуценти, консументи і редуценти.

Особливості природних екосистем:

· сукупність живих та неживих компонентів;

· повний цикл обігу речовин, починаючи від створення органічної речовини і закінчуючи його розкладанням на неорганічні складові;

· збереження стійкості протягом певного часу

Термін «екосистема» застосовується й по відношенню до штучних утворень, наприклад, екосистема парку, сільськогосподарська екосистема (агроекосистема).

Штучна екосистема - екосистема, створена в результаті діяльності людини. Приклади штучних екосистем: парк, поле, сад, город.

Відмінності штучної екосистеми від природної:

· невелике число видів;

· домінування організмів одного або декількох видів (наприкла, пшениця в полі);

· короткі ланцюги живлення через невелику кількість видів;

· незамкнений колообіг речовин внаслідок значного виносу органічних речовин та вилучення їх з колообігу у вигляді урожаю;

· невисока стійкість та нездатність до самостійного існування без підтримки людини

Екосистемний підхід знайшов свою відображення в Конвенції стійкого розвитку (1992).

Екосистемний підхід являє собою стратегію комплексного управління земельними, водними і живими ресурсами, яка забезпечує їх збереження та стійке використання на справедливій основі. Основу екосистемного підходу складають застосування відповідної наукової методології, що охоплює в всі рівні біологічної організації, включаючи основні структури, процеси, функції та взаємозв'язки між організмом та довкіллям. Цей підхід визнає, що люди з усім культурним розмаїттям є невід'ємною частиною багатьох екосистем.

Екосистемний підхід вимагає гнучкого адаптивного управління, що враховує як комплексну і динамічну природу екосистем, так і відсутність повного розуміння механізмів їх функціонування. Процеси в екосистемах найчастіше носять нелінейний характер, а їх результати нерідко бувають відстроченими, в результаті чого відсутність строгих закономірностей може створювати певну неясність або призводити до неочікуваних результатів. Управління повинно бути достатньо гнучким, щоб вчасно реагувати на труднощі, що виникають, та використовувати у своїй тактиці елементи «навчання в процесі роботи» або зворотнього зв'язку з науково - дослідницькими працівниками. Прийняття заходів може бути необхідним навіть в тому випадку, коли кінцевий зв'язок причини і наслідків ще науково не встановлений повною мірою.

Екологія як наука розглядає екологічні системи, ланки та елементи яких знаходяться у тісній взаємодії та взаємозалежності, тобто в її основі лежить системна концепція. У відповідності із системною концепцією, весь світ, що нас оточує, матеріальний та нематеріальний, являє собою систему, що складається з множини систем різного порядку та зв'язків між ними. Системна парадигма домінує в сучасній науці.

Найпростіше визначення системи - сукупність взаємодіючих елементів, що складають деяку більш або менш обмежену цілісну єдність. Передбачається, що зв'язки взаємодії між елементами всередині системи сильніші за зовнішні по відношенню до системи навіть з абсолютно ідентичними елементами. У системи є межі - морфологічні або функціональні. Система саморозвивається і саморегулюється, є визначеним способом впорядкованою матеріально - енергетичною та інформаційною сукупністю, існує та управляється як єдине ціле за рахунок взаємодії, розподілу та перерозподілу речовини, енергії та інформації.

Зазвичай виділяють три типи систем:

1. Замкнені, які не обмінюються з сусідніми системами ні речовиною, ні енергією.

2. Закриті, які обмінюються з сусідніми енергією, але не речовиною (наприклад, космічний корабель).

3. Відкриті, які обмінюються з сусідніми і речовиною, і енергією. Практично всі природні (екологічні) системи відносяться до типу відкритих.

Існування системи є немислимою без зв'язків, які поділяють на прямі та зворотні. Прямим називають такий зв'язок, при якому один елемент (А) діє на інший (В) без реакції у відповідь. Наприклад, дія Сонця на земні процеси. При зворотньому зв'язку елемент В відповідає на дії елемента А. Зворотні зв'язки бувають позитивні та негативні. Зворотній позитивний зв'язок веде до підсилення процесу в одному напрямку. Зворотній негативний зв'язок діє таким чином, що у відповідь на підсилення дії елемента А збільшується протилежна за напрямком сила дії елемента В. Такий зв'язок дозволяє зберігатися системі в стані динамічної рівноваги. На них, перш за все, базується стійкість та стабільність екосистем. Це найбільш поширений і найважливіший вид зв'язків в природних системах «хижак - жертва», «паразит - хазяїн».

Людська діяльність в природі призводить до порушення цих зв'язків, що веде до руйнування екосистем або переходу їх в інший стан.

Важко виділити найбільш загальну закономірність складання систем. Такою може слугувати закон подібності частини та цілого, або біоголографічний закон - частина є мініатюрною копією цілого, атому всі частини одного рівня ієрархії систем схожі одна на одну. Приклади: модель атома і сонячної системи; органзм, що складається з багатьох клітин і одноклітинний, при цьому кожна клітина генетично являє собою модель цілого багатоклітинного організму. Закон подібності частини та цілого не є абсолютним. Електрон ніяк не може бути моделлю організму, а окремі гени аналогічні і навіть ідентичні у видів, які систематично дуже далекі.

Закон подібності чатини і цілого не означає їх абсолютної ідентичності. Навпаки, ще в античні часи була сформульована аксіома: ціле більше суми його частин, або аксіома емерджентності: ціле завжди має особливі властивості, відсутні у його частин - підсистем і не рівне сумі елементів, не об'єднаних системоутворюючими зв'язками. При складанні системного цілого інтеграція, що утворюється, підпорядковується іншим законам формування, функціонування і еволюції. Образно говорячи, одне дерево ще не ліс, як і група дерев, а механічне поєднання хімічних елементів, молекул органічних речовин, навіть тканин і органів, не дає організму. Для лісу необхідно поєднання всіх його екологічних компонентів, що складають саме його екосистему, утворення колообігів речовин, регуляція потоку енергії, в тому числі утворення власного біоклімату. При вісй очевидності аксіоми емерджентності її не завжди усвідомлюють в практичній діяльності.

Очевидно, що ніяка система не може сформуватися з абсолютно ідентичних елементів. Звідси витікає закон необхідної різноманітності. Навіть в кристалічні гратці положення атомів в ній робить їх функціонально різними. Сільськогосподарська монокультура взагалі лише метафоричне поняття, якщо це не стерильна гідро - або аеропоніка одного клону рослин. В будь - якій монокультурі беруть участь сотні видів мікроорганізмів, грибів, рослин (бур'яни) та тварин (грунтові, шкідники).

Для кожного типу систем необхідна різноманітність є кількісно різною і часто строго фіксованою. Нижня межа - не менше двох елементів (білки і нуклеїнові кислоти, самець і самка), верхня межа - нескінченність.

Системні утворення складаються з підсистем. Їх необхідне число та різноякість також більш або менш постійні. Закон (правило) повноти складових: число функціональних складових системи і зв'язків між ними повинно бути оптимальним - без нестачі або надлишку залежно від умов середовища та типу системи.

Чато системи мають більш фіксований (іноді абсолютно) ліміт складових. Наприклад, молекула речовини у будь - яких умовах, залишаючись сама собою, складена певним числом атомів. Строго говорячи, чіткі ліміти характерні для всіх систем, але екологічні їх модифікації часто не втрачають функціональних рис й за великого розкиду числа складових. Для них характерні природні коливання кількості видів, що входять до екосистеми. Розмах коливань обмежений законом необхідної різноманітності.

При всіх коливаннях числа складових воно підпорядковується дії закону надлишку ситемних елементів при мінімумі числа варіантів організації: більшість динамічних систем прагне до відносної надлишковості основних своїх складових при мінімумі варіантів організації. Надлишковість числа елементів нерідко слугує обов'язковою умовою існування системи, її якісно - кількісною саморегуляції та стабілізації надійності, забезпечує її квазірівноважний стан. В той самий час число варіантів організації жорстко лімітоване. Природа часто повторюється, її фантазія, якщо говорити не про число і різноманітності однотипних елементів, а про кількість самих типів організації, дуже обмежена. Звідси багаточисленні структурні аналогії і гомології, подібні форми організації суспільних процесів.

Прагнуть до надлишковості, наприклад, демографічні і економічні процеси, а також їх наслідки (наприклад, розорювання земель, урбанізація). Проте є в наявності і стратегія самообмеження, спрямована на заміну кількісного росту якісним удосконаленням: піклування про потомство, більша його життєвість, інтенсифікація виробництва. Принцип переходу надлишковості у самообмеження може бути сформульований у наступних словах: надлишковість системних елементів може бути замінена підвищенням якості цих складових (індивідуальної надійності) або їх агрегації, в тому числі у функціональні надсистеми. Факточно весь світ, починаючи від «Великого вибуху» пр формуванні нашої Галактики, підтверджує справедливість цього принципу.

Фіксоване число різноякісних елементів виникає під тиском об'єктивних причин. Рушійним механізмом слугує «вигода» більшої надійності при об'єднанні - дія правила конструктивної емерджентності: надійна система може бути складена з ненадійних елементів або з підсистем, не здатних до індивідуального існування. Приклади цього правила надзвичайно різноманітні. Це колоніальні організми (корали) і суспільні комахи, ієрархічна природа природних систем. Закон (правило) переходу в підсистему або принцип кооперативності: саморозвиток будь - якої взаємопов'язаної сукупності, її формування в систему призводять до включення її як підсистеми в надсистему, що утворюється або вже існує: відносно однорідні системні одиниці утворюють єдине ціле. «Кооперативний ефект» проявляється на всіх рівнях організації матерії, його часто називають системним або системоутворюючим, ефектом. Фундамент виникнення кооперативного ефекту - значний речовинно - -енергетичний виграш. Ця перевага поступово росте згідно закону (принципу) збільшення ступеня ідеальності або «ефекту чеширського кота»: гармонічність відносин між частинами системи історико - еволюційно зростає. Цей принцип практично не має виключень, буть до відносини типу хижак - жертва або господарь - паразит, морфолого - фізіологічна кореляція органів в індивиді, взаємовідносини держав у світовому суспільстві.

Ітоговим узагальненням і розвитком перерахованих закономірностей складання систем слугує закон оптимальності: з найбільшою ефективністю будь - яка система функціонує в деяких характерних для неї просторово - часових межах. Розмір системи повинен відповідати функціям, що нею виконуються. Наприклад, щоб народжувати живих дитинчат та годувати їх молоком, самка ссавця не повинна бути ні мікроскопічною, ні гігантською; щоб літати, птах не повинен бути надто великим. В будь - яку епоху розмір національних держав є строго обмеженим, імперії, що страждають «синдромом динозавра», приречені на розпад. В той же час, виходячи із закону переходу в підсистему, держави не можуть не кооперуватися, в тому числі у сфері природокористування. Це дає їм можливість користуватися перевагами конструктивної емерджентності.

Система «людина - природа» виступає по відношенню до людства як «споживач - ресурси». З точки зору характеру взаємовідносин людина виступає як «разумно - неразумний» паразит: по загрозам глобальних наслідків і результатам локальних екологічних катастроф, а також по загальному ходу процесу руйнування середовища існування вона нерозумна, але за декларованому прагненню до збереження цього середовища є розумною. Повне знищення окремих видів, екосистем і збільшення темпів опустелювання робить людину нерозумним споживачем. Одночасно теперішня швидкість росту його популяцій може бути характеризована як аномальна.

Хід історичних змін зв'язків між природою і людиною призводив до одночасним змінам в природі і формах господарства. Очевидно, що форми господарства мінялися внаслідок тих труднощів, які виникали від змін в природі. В свою чергу зміни в господарстві викликали ланцюгові реакції в природі. Цей постійний зворотній зв'язок отримав назву закону бумерангу, або закону зворотнього зв'язку взаємодії людина - біосфера П. Дансеро (1957), або четвертого закону Б. Комонера (1974): «ніщо не дається задарма».

Неминучість платежів підкреслюється також законом незамінності біосфери: скорочення природньої біоти в об'ємі, що перевищує порогове значення, лишає стійкості довкілля, яке не може бути відновлене за рахунок створення очисних споруд або переходу до безвідходного виробництва; біосфера являє собою єдину систему, що забезпечує стійкість середовища існування за буть - яких виникаючих збуреннях; необхідно зберегти природне середовище на більшій поверхні Землі, а не в генних банках, резерватах, заповідниках і зоопарках.

Закон незворотності взаємодії людина - біосфера: відновні природні ресурси стають невідновними у випадку глибокої зміни довкілля, значної переексплуатації, що призводить до поголовного винищення або крайнього виснаження, а тому перевищення можливостей їх відновлення. Саме така фаза розвитку системи взаємовідносин людина - природа у наші дні. Сучасна цивілізація і культура не забезпечують стабільних умов існування на Землі на життя, ні людини як її частини.

Ця констатація вимагає формулювання правила міри перетворення природних систем: в ході експлуатації природних систем не можна переходити деякі межі, що дозволяють цим системам зберігати властивість самопідтримання (самоорганізації та саморегуляції) і зазвичай обмежені помітними змінами системи.

Поняття біосфера

Вперше термін «біосфера» -- «сфера життя» -- був використаний австрійським вченим Едуардом Зюссом ще в XIX ст. (1875). Однак він не дав визначення цього поняття. Сучасне його тлумачення, яке прийняте у всьому світі, належить українському вченому В.І. Вернадському -- першому президенту Української академії наук.

Біосфера (від дав.-гр. вйпт -- життя та уцб?сб -- куля) -- природна підсистема географічної оболонки, що являє собою глобальну планетарну екосистему (населена живими організмами). Маса біосфери -- близько 0,05% маси Землі.

Біосфера -- це оболонка Землі, яка включає частини атмосфери, гідросфери і літосфери, заселені живими організмами.

Біосфера в сучасному розумінні -- це глобальна відкрита система зі своїм «входом» (потік сонячної енергії, який надходить з космосу) і «виходом» (утворені в процесі життєдіяльності організмів речовини, які з різних причин «випали» із біологічного кругообігу, так званий вихід «в геологію» -- кам'яне вугілля, нафта, осадові породи тощо). З позицій кібернетики ця велетенська система, котра, як і її складові -- біогеоценози, описується як «чорний ящик». Процеси, що відбуваються всередині нього, закодовані природою. Можна із впевненістю стверджувати, що система в її основних рисах є саморегульованою, самоорганізованою.

Біосфера охоплює нижні шари атмосфери до висоти близько 11 км, всю гідросферу і верхній шар літосфери до глибини 3-11 км на і й 0,5-1,0 км під дном океану. Товщина біосфери на полюсах Землі близько 10 км, на екваторі -- 28 км.

Основні положення вчення В. І. Вернадського про біосферу:

1. Цілісність біосфери визначається самоузгодженісттю всіх процесів в біосфері, обмежених фізичними константами, рівнем радіації та ін.

2. Земні закони руху атомів, перетворення енергії є відображенням гармонії космосу, забезпечуючи гармонію і організованість біосфери. Сонце як основне джерело енергії біосфери регулює життєві процеси на Землі.

3. Жива речовина біосфери з найдавніших геологічних часів активно трансформує сонячну енергію в енергію хімічних зв'язків складних органічних речовин. При цьому сутність живого постійна, змінюються лише форми існування живої речовини. Сама жива речовина не є випадковим створенням, а є результатом перетворення сонячної світлової енергії в дійсну енергію Землі.

4. Чим дрібніше організми, тим з більшою швидкістю вони розмножуються. Швидкість розмноження залежить від щільності живої речовини. Розтікання життя -- результат прояву її геохімічної енергії.

5. Автотрофні організми отримують всі необхідні для життя речовини з навколишньої косної матерії. Для життя гетеротрофів необхідні готові органічні сполуки. Поширення фотосинтезуючих організмів (автотрофів) обмежується можливістю проникнення сонячної енергії.

6. Активна трансформація живою речовиною космічної енергії супроводжується прагненням до максимальної експансії, прагненням до заповнення всього можливого простору. Цей процес В. І. Вернадський назвав «тиском життя».

7. Формами знаходження хімічних елементів є гірські породи, мінерали, магма, розсіяні елементи і жива речовина. У земній корі відбуваються постійні перетворення речовин, кругообіг, рух атомів і молекул.

8. Поширення життя на нашій планеті визначається полем стійкості зелених рослин. Максимальне поле життя обмежується крайніми межами виживання організмів, яке залежить від стійкості хімічних сполук, що становлять живу речовину, до певних умов середовища.

9. Кількість живої речовини в біосфері постійна і відповідає кількості газів в атмосфері, перш за все кисню.

10. Будь-яка система досягає стійкої рівноваги, при якому вільна енергія системи наближається до нуля.

Гіпотеза Гемї (англ. Gaia hypothesis) -- космогонічна гіпотеза, запропонована англійським вченим Джеймсом Лавлоком у 1979 році. Основним положенням гіпотези є твердження (виходячи з того факту, що атмосфера Землі значно відрізняється від атмосфер інших планет сонячної системи, де немає життя), що Земля як планета вцілому, її біосфера є певною мірою живим суперорганізмом.

Ноосфемра (в значенні «розум») -- сучасна стадія розвитку біосфери, пов'язана з появою в ній людства. Частина планети і навколопланетного простору зі слідами діяльності людини. Термін ноосфера запропонував французький математик Едуард Леруа.

Відповідно до оригінальної теорії Вернадського, ноосфера є третьою у послідовності таких основних фаз розвитку Землі як утворення геосфери (неживої природи) та біосфери (живої природи).

Так само, як біосфера утворюється взаємодією всіх організмів на Землі, ноосфера складається усіма розумами, що взаємодіють.

Ноосферу можна розглядати як єдність «природи» і культури (в широкому тлумаченні останньої -- з техносферою включно), особливо починаючи з того моменту, коли «культура» досягає (за силою впливу на біосферу та геосферу) потужності «геологічної сили».

Серед складових частин ноосфери виділяють антропосферу (сукупність людей як організмів), техносферу (сукупність штучних об'єктів, створених людиною, та природних об'єктів, змінених в результаті діяльності людства) та соціосферу (сукупність соціальних факторів, характерних для даного етапу розвитку суспільства і його взаємодії з природою).

Розглядаючи означену єдність природи та культури (у їхній взаємодії) у розвитку ноосфери доцільно розрізняти дві стадії:

1. Ноосфера у стадії її становлення, в процесі стихійного розвитку, починаючи з моменту виникнення «людини розумної»;

2. Ноосфера, що свідомо удосконалюється спільними зусиллями людей в інтересах як людства в цілому, так і кожної окремої людини.

Ноосферу як глобальну оптимізовану соціально - екологічну систему можна уявити як комплекс 4 взаємопов'язаних підсистем:

1. Природної (вода, повітря, рельєф, клімат, флора, фауна);

2. Економічної (населення, промисловість, сільське господарство, транспорт);

3. Соціокультурної (наука, мистецтво, охорона здоров'я, освіта, релігія);

4. Етносоціальної (побут, традиції, звичаї, мова).

Поняття ноосфери можна визначити наступним чином. Ноосфера - сфера розуму і духу, що неперервно розширюється в просторі і часі, сфера заснованої на них життєдіяльності Земної цивілізації, ядром якої слугує історична біосфера Землі. Необмежена у часі життєдіяльність Земної цивілізації досягається гармонічною взаємодією людини і біосфери, регламентованим індексом стійкості розвитку (менше одиниці), та гармонією всередині самого суспільства (визначається індексом соціально - економічної дисгармонії менше 10 - 15).

Останнім часом у ряді робіт вітчизняних і зарубіжних екологів, істориків і філософів все частіше піддається критиці вчення В. І. Вернадського про ноосферу. Так, відомий американський історик охорони природи Д. Вінер назвав вчення про ноосферу «утопічною і науково неспроможною ідеєю». Російський еколог Ф. Р. Штільмарк вважає: «Сама по собі ідея ноосфери, ідея гармонійного злиття природи і суспільства, в основі своїй є глибоко релігійною і на нинішній день є утопічною».

Антропосфера - земна сфера, де постійно живе і куди тимчасово проникає (за допомогою супутників) людство; сфера Землі і найближчого космосу, яка в найбільшому ступені прямо або опосередковано видозмінена людиною у минулому та буде ще більше змінена людьми в майбутньому; частина біосфери, що використовується людьми.

В техногенному суспільстві через процеси урбанізації, індустріалізації, інформатизації і глобалізації як соціальних механізмів технологізації соціуму і біосфери створюється техносфера. Мета створення техносфери - задоволення насущних та елітних соціально - економічних та соціокультурних потреб населенння і більш комфортному середовищі існування (порівняно з природним, біосферним середовищем).

Техносфемра -- сфера, яка містить штучні технічні споруди, які виготовляються та використовуються людиною:

1) частина біосфери (за деякими уявленнями, -- з часом вся біосфера), корінним чином перетворена людиною за допомогою опосередкованого впливу технічних засобів технічні та техногенні об'єкти (будівлі, дороги, механізми тощо) в цілях якнайкращої відповідності соціально-економічним потребам людства;

2) найскладніша частина антропосфери, що охоплює взаємодію технічних засобів виробництва з природно-ресурсним потенціалом території на основі науково-технічного прогресу;

3) практично замкнута регіонально-глобальна майбутня технологічна система утилізації і реутилізації що залучаються до господарського обороту природних ресурсів, розрахована на ізоляцію господарсько-виробничих циклів від природного обміну речовин і потоку енергії.

Техносфера, як цілісна система, включає в себе:

· власне самі технічні артефакти, тобто техніку як об'єкт та її соціокультурне значення;

· специфічне технічне знання, уміння, правила, теорії, їх культурну цінність;

· технічну діяльність в двох планах: як інженерну, і пов'язану з повсякденним життям; специфічну техноментальність;

· систему відносин між людиною та природою, де техніка виступає як певний посередник.

Техносфера зазвичай розуміється як частина біосфери, перетворена людиною для зручності своєї життєдіяльності та для забезпечення своєї безпеки, та включає в себе всі типи поселень, агроценозів, промислів та родовищ корисних копалин, що використовуються людиною.

Тепер розглянемо ще одну групу понять, що використовуються в одному з напрямів екології - урбоекології.

Урбосфера - все штучне оточення людини в просторі і всі можливі інформаційні потоки, породженні цивілізацією.

Урбосфера - природно - антропогенна система, що являє собою складне поєднання природних, техногенних і архітектурних форм, які створюють специфічні геолого - геоморфологічні умови, особливий тип полігенетичної поверхні.

Урбосфера як система володіє комплексом обов'язкових властивостей: структурою, стійкістю, ієрархією, організованістю. Урбосфера включає в себе не тільки власне міські території, але й транспортні мережі, а також місця роботи та відпочинку міських жителів. Вона являє собою складне поєднання природних, техногенних і архітектурних форм, що створюють специфічні геолого - геоморфологічні умови, особливий тип полігенетичної поверхні.

Урбосфера - це змінена людиною частина біосфери з метою задоволення своїх потреб та забезпечення безпеки.

Сьгодні глобалізація техносфери стає пріоритетною тенденцією планетарної еволюції. Техногенний світ неухильно рухається к стану своєї системної цілісності. Розростаючись і заповнюючи всі екологічні ніші на планеті, просуваючись далі - у космос. Наростання об'єму та впливу техногенної реальності свідчить про настання фази глобалізації - виходу техносфери на принципово новий рівень, де вона набуває автономності та починає видігравати провідну роль в земній еволюції.

Виділимо наступні складові (компоненти) глобалізації техносфери:

1. Диференціація, неухильний ріст різноманіття технічних систем і технологій.

2. Інтеграція елементів техносфери, формування її архітектоніки як єдиної планетарної структури.

3. Просторова експансія у всі зони земного світу, включаючи людину і людство в цілому.

4. Космічна орієнтація техногенезу, вихід техносфери за межі Землі та перетворення планетарної еволюції у космічну.

5. Індивідуалізація техногенного світу, виражена у виділенні головної гілки техногенезу - інтелектуальної, за рахунок широкого застосування інформаційно - комп'ютерних засобів і технологій.

6. Автономізація техносфери, вихід на рівень взаємовідносин «техніка - оточуючий світ» без посередництва людини.

7. Автотрофність техніки - здатність засвоювати енергію безпосередньо з отосуючого простору.

8. Еволюційний перехід техніки на мікрорівень, різке зменшення питомої ваги техносфери порівняно з іншими планетарними оболонками.

9. Віртуалізація техносфери (масовий перехід матеріального в ідеальне)

Екосфера - планетарний простір, в якому відбуваються сучасні глобальні екологічні процеси, взаємодія між сучасною біосферою та техносферою, їх сума. Екосфера виникла на підгрунті зіткнення між техносферою та біосферою, в якому техносфера відіграє активну, агресивну роль.

Екосфера - єдина система взаємодії сучасної біосфери і техносфери: екосфера = сучасна біосфера + техносфера.

В сучасній екології існує 2 підходи до проблеми взаємодії людини і природи: антропоцентричний і екоцентричний.

Згідно антропоцінтричного підходу взаємодії будуються по правилах, які встановлює сама людина. При цьомц людина ставить себе в цетрі природи, а іноді й над нею. Оволодіваючи законами природи, підпорядковуючи їх своїм інтересам, спираючись на соціальну організацію та технологічні потужності, людина вважає себе вільною від тиску тих сил, які діють в природі. Виникаючі проблеми довкілля розглядаються як наслідок неправильного ведення господарства, технологічних промахів. Рішення проблем здійснюється через технологічну реорганізацію та модернізацію, тобто проблеми можуть бути вирішені тими ж засобами, що є причиною їх виникнення (технологічний оптимізм). Вважається, що закони природи не можуть і не повинні заважати науково - технічному і соціальному прогресу людства. В центрі екологічних проблем ставиться людина, її технології, «влада над природою». Цей підхід характерний для більшості політиків, економістів, господарників та інженерів. Вважається, що суспільство і природа є двома різними системами, в яких найбільш важливу роль відіграють внутрішні зв'язки.

Згідно екоцетричного (біоцентричного) підходу, людина як біологічний вид в значній мірі залишається під контролем головних екологічних законів та в своїх взаємовідносинах з природою змушений і повинен приймати її умови. Прогрес людства обмежується необхідністю підпорядкуванння законам природи. Проблеми довкілля викликані антропогенним порушенням регуляторних функцій біосфери, які не можуть бути змінені або відновлені технологічним шляхом (технологічний песимізм). Прихильними екоцетричного підходу ставлять в центр екологічних проблем стан та стійкість живої природи, біосфери. Цей підхід характерний для відносно невеликого кола професійних екологів та системних аналітиків, а також стихійного екоцетризму багатьох людей.

Вибір між цими двома точками зору або компромісі між ними багато в чому визначає стратегію подальшого розвитку людства. Більшість людей поки що схиляються до антропометричної точки зору, оскільки вона виглядає більш простою та оптимістичною, проте існують переконливі аргументи на користь екоцентризму, якими нехтувати не можна.

Размещено на Allbest.ru

...