Донецький національний університет економіки і торгівлі ім. Михайла туган - барановського

Кафедра екології і фізики

О.І. Ярошева, Федоркіна І.А.

«ЕКОЛОГІЯ»

Курс лекцій

для студентів денної і заочної форм навчання

Донецьк – 2012

ЗМІСТ ПЕРЕДМОВА ЛекцІя 1. ЕКОЛОГІЯ ЯК ПРИРОДНА І ГУМАНІТАРНА НАУКА 1.1 Предмет екології, її об'єкт і задачі. Становлення і розвиток екологічної науки 1.2. Місце екології в системі наукових знань 1.3. Структура екології 1.4. Методи досліджень в екології ЛекцІя 2. ЕКОСИСТЕМИ ЇХ СТРУКТУРА 2.1. Поняття екосистеми 2.2. Класифікація екосистем 2.3. Компоненти екосистеми 2.4. Структура екосистем 2.5. Екологічні фактори 2.5.1. Лімітуючи екологічні фактори, принцип Лібіха. Межа толерантності екосистеми ЛекцІя 3. Біосфера,ЇЇ СТРУКТУРА 3.1. Поняття “Біосфера”. Навчання Вернадського про біосферу 3.2. Структура біосфери 3.2.1. Основні типи речовини у біосфері 3.2.2. Живі організми в біосфері 3.2.3. Атмосфера 3.2.4. Гідросфера 3.2.5. Літосфера 3.2.6. Структура біосфери, запропонована Реймерсом ЛекцІя 4. ЗАКОНИ ФУНКЦІОНУВАННЯ екосистем І БІОСФЕРИ 4.1 Функціонування екосистем Потоки енергії та речовини в екосистемах 4.2 Стійкість і саморегуляція екосистем 4. 3. Функціонування біосфери 4.3.1. Функції живої речовини у біосфері 4.3.2. Складові енергетичного балансу в біосфері 4.3.3. Біохімічні кругообіги речовини 4.4. Стабільність біосфери 4.5. Самоорганізація біосфери ЛекцІя 5 СОЦІОЕКОСИСТЕМИ, ЇХНЯ СТРУКТУРА І ЗАКОНИ ФУНКЦІОНУВАННЯ 5.1. Історія взаємовідносин людського суспільства і природи. Чотири етапи розвитку глобальної соціоекосистеми нашої планети 5.2.Поняття соціоекосистем, їх класифікація 5.3. Структура соціоекосистем 5.4. Функціонування соціоекосистем 5.5. Соціоекосфера. Навчання Вернадського В.І.про ноосферу ЛекцІя 6.ЕКОНОМІКА ПРИРОДОКОРИСТУВАННЯ 6.1. Соціально-економічний механізм взаємодії суспільства і природи. Природокористування і природні ресурси 6.2.Економічний і еколого-економічний принципи природокористування 6.3. Завдання раціонального природокористування 6.4. Розрахунок еколого-економічної ефективності виробничих процесів. Визначення еколого-економічної шкоди 6.5. Економічні оцінки і стимули відтворення природного середовища 6.6. Економічні механізми природокористування 6.7. Плата за природокористування 6.8. Проблеми гармонізації взаємодії між суспільством і природою ЛекцІя 7.ГЛОБАЛЬНІ ЕКОЛОГІЧНІ ПРОБЛЕМИ. ПошукИ шляхів виживання людства 7.1. Загальна характеристика глобальних проблем 7.2. Забруднення біосфери 7.3. Забруднення атмосфери 7.4. Забруднення гідросфери 7.5. Забруднення літосфери 7.6. Радіація у біосфері 7.7. Глобальні проблеми 7.8. Парниковий ефект 7.9. Кислотні дощі 7.10. Виснаження озонового прошарку 7.11. Масове зведення лісів 7.12. Відходи виробництва 7.13. Сільське господарство 7.14. Виробництво енергії і екологічні проблеми 7.15. Екологічна криза, як криза антропоцентричної свідомості ЛекцІя 8. ДІЯЛЬНІСТЬ УРЯДОВИХ ТА НЕУРЯДОВИХ МІЖНАРОДНИХ ОРГАНІЗАЦІЙ У ГАЛУЗІ ОХОРОНИ НАВКОЛИШНЬОГО СЕРЕДОВИЩА 8.1. Міжнародна екополітика 8.2.Діяльність ООН 8.3.Діяльність ЮНЕСКО 8.4.Діяльність «ЗЕЛЕНИХ» 8.5.Діяльність Римського клубу 8.6. Екстраполяційні динамічні і нормативні моделі майбутнього 8.7.Стратегія й тактика виживання людства 9. Література

 

ПЕРЕДМОВА

XX століття принесло людству немало благ, пов’язаних с бурхливим розвитком науково-технічного прогресу, в той же час поставило життя на Землі на межу екологічної катастрофи. До найактуальніших проблем сьогодення, що торкаються кожного жителя планети й від яких залежить майбутнє людства, слід віднести екологічні проблеми. Складність та трагізм сучасного історичного періоду полягає в тому, що біосфера вже не може саморегулюватися за рахунок природних механізмів, тоді як ноосфера, яка управлятиметься загальнолюдським розумом, ще не існує. Світовому співтовариству необхідна єдина концепція виживання. Людство на роздоріжжі, треба зробити відповідний вибір: або екологічне усвідомлення або продовження стихійного розвитку з виходом за межу ризику та можливим крахом цивілізації.

Глибинною причиною сучасної екологічної кризи є споживацька орієнтація сучасної цивілізації, що входить у суперечність із фундаментальними законами природи. Проблема полягає у тому, що якщо ставити матеріальне благополуччя над усе, то матеріальні потреби можуть рости безмежно, тоді як можливості їх задоволення біосферою обмежені. Якщо все ж таки намагатися їх задовольнити, то зміцнюється суперництво й насильство і неминуче починається експлуатація як людей так і природи, яка веде до екологічних і інших криз цивілізації. Сама споживацька цивілізація не є результат якогось об'єктивного процесу, що протікає зовні і крім волі людей, а слідство становлення агресивно-споживацької структури особи. Подібна особа і створює цивілізацію, чревату всілякими кризами. Таким чином, на сучасному етапі розвитку суспільства стала очевидною необхідність зміни індустріальної парадигми розвитку суспільства на екологічний імператив шляхом революції у світогляді і духовному житті всього суспільства.

Пройти небезпечну ділянку шляху в майбутнє допоможе світло екологічних знань, активність, праця та високий професіоналізм”. Але це шлях жорстоких самообмежень, шлях розуму, а не самоствердження та самозадоволення як окремих осіб, так і окремих націй. Від принципу соціалізму та комунізму “кожному за потребами” доведеться відмовитися. Потреби егоїстичні та безмежні. Справжня людська цивілізація починається тоді, коли суспільство стабілізує своє середовище життя на основі гармонії соціальних та природних процесів. Кінець ХХ^ГО століття - це час усвідомлення кризи цивілізації, заснованої на індивідуалізмі, споживанні та підкоренні природи. Це час усвідомлення того, що природа має абсолютну цінність не тому, що вона приносить користь, а тому, що без неї неможливе існування людства. Людська цивілізація вступила в таку фазу розвитку, коли її доля вирішується не науково-технічним прогресом, а глибиною екологічних знань та вмінням діяти відповідно до цих знань. Людство в ХХІ столітті вперше повинно стати єдиним суб’єктом творчості, тоді як раніше такими суб’єктами були тільки окремі особи та групи осіб. Настала епоха науки екології, яка повинна взяти на себе функцію інтегрування людських знань та роль лоцмана людської історії.

Лекцыя 1

Тема лекції: ЕКОЛОГІЯ ЯК ПРИРОДНИЧА ТА ГУМАНІТАРНА НАУКА

План

· Предмет екології, її об’єкт і завдання. Становленняірозвиток екологічної науки

· Місце екології в системі наукових знань

· Структура екології

· Соціальні аспекти екології

· Методи досліджень в екології. Метод моделювання

 

 

1.1 Предмет екології, її об’єкт і завдання. Становленняірозвиток екологічної науки

 

Екологія, як самостійна наука, сформувалася наприкінці ХІХ століття. Термін “екологія” запропонував у 1886р. німецький вчений Геккель (від греч. ”ойкос” - будинок і “логос” - навчання). Таким чином, у буквальному значенні, екологія - наука про живі організми у себе вдома.

Виникла екологія як біологічна наука і такою залишилася десь до середини ХХ століття.

Геккель дав таке визначення екології - це пізнання економіки природи, одночасне дослідження усіх взаємовідносин живого з органічними і неорганічними компонентами навколишнього середовища, включаючи неодмінно антагоністичні і неантагоністичні взаємовідносини тварин і рослин, що контактують один з одним.

До кінця ХХ століття процес диференціації наук, в основному, завершився і почався новий етап - етап синтезу наукового знання. У галузі вивчення природи почала формуватися екологія як одна з перших синтетичних міждисциплінарних наук. Вона й досі зберігає свою назву “екологія”, успадковану з періоду аналітичних наук, але мета її вже інша: на основі спеціальних аналітичних наукових дисциплін дати загальну картину структури і функціонування природи та визначити місце і роль людини в природних процесах.

У цьому розумінні, екологія - це наука майбутнього. Саме існування живої природи на нашій планеті та процвітання людського суспільства залежить від того, наскільки об’єктивно та своєчасно будуть розкриті глобальні закономірності існування біосфери, і на цій основі сформульована та реалізована стратегія дій людини щодо природи.

На сучасному етапі розвитку суспільства екологія вирішує коло проблем і користується методами, що виходять далеко за межі чисто біологічної науки.

Антропогенний вплив на природне середовище живих організмів досяг таких масштабів, що загрожує самому життю на Землі. Виходячи з цього, можна дати таке визначення екології:

Сучасна екологія - наука про стратегію і тактику збереження і стабільного розвитку життя на Землі

Провідним у вивченні природних комплексів є принцип системності, який забезпечує підхід до них як до органічно цілісних систем.

Виходячи з системного підходу, об’єктом вивчення екології є екосистеми різного ієрархічного рівня.

Екологія, як і більшість наук (в основному природничих) повинна відповісти на два питання: як побудований об’єкт досліджуваної науки або яка його структура і друге питання - як він функціонує і розвивається. Відповідно до цього, екологія й усі її підрозділи повинні містити дві частини. Першу можна назвати структурною, а другу - динамічною. Природно, структурна і динамічна частини знаходяться в тісній взаємодії між собою.

Виходячи із системного підходу, можна дати таке визначення екології.

Екологія - наука про структуру, властивості і закони функціонування екосистем різного ієрархічного рівня.

Предметом вивчення є структура, властивості і закони функціонування екосистем різного ієрархічного рівня

Завдання екології:

1.Вивчення загального стану сучасної біосфери планети, його формування й особливості розвитку під впливом природних і антропогенних чинників;

2.Прогноз динаміки стану біосфери в часі і просторі, в залежності від впливу різноманітних чинників;

3.Розробка шляхів гармонізації взаємодії суспільства і природи з метою зберігання самого життя на Землі.

 

1.2. Місце екології в системі наукових знань

 

Сучасна екологія об’єднує природничі, гуманітарні, соціальні,

технічні і точні науки. Місце екології в системі наукових знань можна уявити за допомогою схеми, яка показана на рис.1.1

Найвищім ієрархічним рівнем (І) в системі наукових знань є філософія.

На другому рівні (ІІ) - філософія природи, філософія суспільства, філософія мислення.

На третьому рівні (ІІІ) - природознавчі науки, гуманітарні науки, науки про мислення.

Четвертий рівень (ІV) - технічні науки.

П’ятий рівень (V) - приватні науки.

Проаналізувавши схему, зображену на рис.1.1, слід зробити висновки, що екологічні науки є серед усіх підрозділів наукових знань. Серед природознавчих наук - біоекологія, геоекологія; серед гуманітарних наук - соціоекологія; серед наук про мислення - ноосферологія; серед технічних наук – інженерна екологія; серед приватних наук -, наприклад, вплив гри на барабані на навколишнє середовище,…., та інші

 

 

І

ІІ

 

ІІІ

 

ІV

 

 

V

 

 

Рис.1.1- Ієрархічний розподіл системи наукових знань та місце

екології серед них.

 

 

1. 3 Структура екології

 

У останні роки в усьому світі виникли різноманітні напрямки екологічних досліджень, ціль яких - забезпечення спеціалістів у всіх сферах діяльності необхідною екологічною інформацією. До 2000р. сформувалося біля 100 напрямків екологічної діяльності, які можна об’єднати за принципами їхньої галузевої приналежності, взаємозв’язків, взаємопідпорядкованості, пріоритетності, загально людського і практичного значення. Зараз існує декілька класифікацій основних складових частин сучасної екології. Деякі автори головну увагу приділяють загально філософським і культурним аспектам, другі - соціальним, треті - еколого-економічним, четверті - біоекологічній деталізації і т.п. Найбільш детальною й обґрунтованою є структура екології, запропонована відомим екологом М.Ф. Реймерсом, її ми і розглянемо.

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

Теоретична екологія включає біоекологію з усіма її підрозділами.

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

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

Геоекологію і біосферологію об’єднують у єдиний блок - наука про охорону і раціональне використання природних ресурсів. До цього блоку належать: ландшафтна екологія, екологія атмосфери, екологія гідросфери, екологія літосфери, екологія глибинних надр землі та інші (див.рис1.2).

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

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

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

 

1.4 Методи досліджень в екології. Метод моделювання

 

Екологія - це комплексна наука. Вона використовує широкий арсенал різноманітних методів, які можна поділити на три основні групи:

Методи за допомогою яких збирається інформація про стан екологічних об’єктів: рослин, тварин, мікроорганізмів, екосистем, біосфери.

1.Методи обробки отриманої інформації, згортання, стиснення та узагальнення.

2.Методи інтерпретації отриманих фактичних матеріалів.

 

Особливістю сучасних екологічних спостережень за допомогою приладів є їх комплексність та довго строковість, коли на одній і тій же ділянці екосистеми ведуться протягом досить великого відрізку часу спостереження за живими організмами та факторами середовища.

Окрім комплексних спостережень на стаціонарах може проводитись глобальний моніторинг екосистем і біосфери в цілому. За допомогою літаків, спеціальних ракет та супутників проводиться моніторинг стану озонового екрану нашої планети. Як дисциплінарна наука екологія широко застосовує методи експерименту. У зв’язку зі складністю екологічних систем щодо їх вивчення часто використовують метод моделювання. Як модель може виступати матеріальна копія об’єкта екології, звичайно, до певної міри спрощена. Інший клас матеріальних моделей складають реальні об’єкти природи, спеціально виділені для вивчення в природному середовищі.

Зараз більш широке застосування набирають методи математичного та математико-картографічного моделювання.

Суть методу математичного моделювання складається в тому, що за допомогою математичних символів будується абстрактна, спрощена подоба досліджуваної системи; потім, змінюючи значення окремих параметрів, досліджують, як поводить себе дана штучна система, тобто як зміниться кінцевий результат.

Для того щоб побудувати математичну модель, що адекватно відбивала би реальні процеси в системі, потребуються істотні імперичні знання, добуті в різних розділах екології.

Відбити всю безкінечну множину зв’язків у екосистемах у єдиній математичній моделі нереально, тому користуються принципом “не всі зв’язки істотні”, виділяють головні зв’язки, що дозволяють одержати більш-менш вірне наближення до дійсності.

У сучасних математичних моделях виділяють тактичні і стратегічнімоделі.

Тактичні моделі розглядають окремі екосистеми з метою прогнозування їхнього стану при різноманітних впливах.

Стратегічні моделі будуються, в основному, із дослідницькими цілями для окреслення загальних властивостей екологічної системи, таких як стабільність, усталеність, спроможність до саморегуляції.

Метематико-картографічний метод моделювання складається із декількох етапів. На першому етапі розробляється картографічна модель, що відбиває просторову диференціацію стана природних компонентів екосистеми, а також характер і ступінь їх зміни антропогенними чинниками. Потім створюється математична модель і програмне забезпечення на ЕОМ.

Кожний крок у вивчені Природи - це завжди тільки наближення до істини. У процесі вивчення екології необхідно засвоїти визначену систему знань, умінь і навичок, опанувати сучасним науково-теоретичним засобом мислення. У екології, як і у будь якій науці, використовується науковий метод пізнання, який можна уявити у виді таких етапів:

1-й - накопичення і аналіз фактів і зв’язків між ними;

2-й – абстрагування від конкретних явищ і формування узагальнень із створенням тієї або іншої моделі;

3-й - одержання й аналіз конкретних висновків і слідств із головної

4-й - застосування отриманих закономірностей до конкретної екологічної системи і перевірка отриманого результату експериментально, включаючи й ЕОМ.

Зазначені етапи наукового пізнання можна уявити у вигляді

схеми (рис.1.3).

Рис.1.3 - Схема наукового методу пізнання.

 

Питання для самоконтролю:

1.Дайте визначення екології як науки.

2.Що є об'єктом вивчення екології?

3.Які основні задачі екології?

4.Дайте загальне представлення про структуру загальної екології, запропонованої Реймерсом?

5.Які методи дослідження застосовуються в екології?

 

Лекція 2