Еволюція взаємовідносин людини і природного середовища
Величезне значення мав біологічний обмін речовин. Подальший процес еволюції живих організмів призвів до появи людини - найвищого біологічного виду, який, розвиваючись, дедалі більше впливав на природу.
б) поява атомної енергетики, в початковій ейфорії від якої почало вважатися, що відтепер людство вільне від необхідності застосовувати інші енергетичні джерела;
в) розробка та створення озброєння нового типу, здатного знищити всю живу природу нашої планети;
г) формування на базі супутникових та комп'ютерних технологій єдиного світового інформаційного простору.
У сукупності ці фактори визначили у середині та другій половині XX століття технократичну стратегію виробництва та використання природних ресурсів, стратегію.
Б) Другий етап (1970—1980 рр.) позначився бурхливим розвитком екологічної кризи в світі (в Японії, більшості регіонів колишнього СРСР, Південної Америки, Азії, Африки), інтенсивним зростанням ступеня забруднення вод Світового океану та космічного простору. Це - етап дуже широкої хімізації, максимального світового виробництва пластиків, розвитку глобального мілітаризму, реальної загрози глобальної катастрофи (внаслідок ядерної війни) та виникнення могутнього міжнародного державного й громадського руху за спасіння життя на планеті.
В) Третій етап (з 1980 р. до теперішнього часу) характеризується зміною ставлення людей на планеті до природи, всебічним розвитком екологічної освіти в усіх країнах, широким громадським рухом за охорону довкілля, виникненням величезної кількості «зелених» (організацій, асоціацій, товариств), появою й розвитком альтернативних джерел енергії, розвитком дехімізації та ресурсозберігаючих технологій, прийняттям нових національних і міжнародних законів про охорону природи. На цьому етапі також почалася демілітаризація в найбільш розвинених країнах.
В останній період людина виступає як могутня геологічна сила, що змінює стан екосфери всієї планети. Масштаби людської діяльності вражають своїми розмірами. На превеликий жаль, ця діяльність переважно негативно впливає на природу.
2) проблема народонаселення, виробництва продуктів харчування, демографічна криза;
3) парниковий ефект;
4) кислотні дощі;
5) озонова діра;
6) корозія матеріалів на відкритому повітрі;
7) фотохімічний смог у промислових містах та ін.
8) повної утилізації відходів виробництва;
9) проблема екологічно “чистої“ енергетики;
10) дехімізація сільського господарства та збереження лісів, гідросфери;
11) проблема екологічно “чистого” транспорту (урбанізація, проблема населенних пунктів);
12) демілітаризація (екологічні наслідки воєн);
13) ресурсозбереження та рекультивації літосфери;
14) досягнення планетарного консенсусу взаємовідносин людства з природою.
1) спостереження;
2) формулювання на основі спостережень теорії про закономірність досліджуваного явища;
3) перевірка теорії наступними спостереженнями й експериментами;
4) спостереження за тим, чи передбачення, основані на цій теорії, правдиві.
Методологічною основою екології як науки про екосистеми є системний підхід. Системний підхід до вивчення екосистеми вимагає вирішення трьох основних завдань:
2) встановлення структури екосистем, тобто сукупності внутрішніх зв'язків і стосунків, а також зв'язків між екосистемою і оточуючим середовищем;
3) знаходження характеру змін компонентів екосистеми і зв'язків між ними під дією зовнішніх чинників.
Методи екології можна поділити на три основні групи:
2. Методи обробки отриманої інформації, згортання, стиснення та узагальнення.
3. Методи інтерпретації отриманих фактичних матеріалів.
Найширше використовують три основні методи:
• метод польовий біометричний;
• метод експерименту у полі і лабораторії;
• метод моделювання.
У результаті спостережень та експериментів у розпорядженні еколога накопичується сукупність наукових фактів. Але за науковий факт не можна приймати результати будь-якого спостереження. Важливим критерієм достовірності результатів спостережень та експериментів є їхня відтворність. Вона досягається, як правило, багаторазовими повтореннями спостережень та експериментів. Результати таких повторюваних спостережень або обліків у сукупності складають так звану вибірку. Відповідна статистична обробка даних дослідження дозволяє оцінити рівень статистичної достовірності результатів та вважати їх науковим фактом.
2) виявлення каналів поширення забруднюючих речовин у природному середовищі;
3) вибір індикаторів, які б найкраще показували стан навколишнього середовища.
У процесі моніторингу реєструються:
• тип господарського використання території;
• ступінь та форми деградації природного середовища — зміна рельєфу, ерозія, і т.п.;
• фізичний та хімічний стан повітря, води та грунту;
• біологічне різноманіття та стан видів-індикаторів, якщо такі виділені;
• радіоактивне забруднення;
• санітарний стан.
Розрізняють такі види моніторингу:
Санітарно-гігієнічний моніторинг - це система спостережень за якістю навколишнього середовища, головним чином з точки зору охорони здоров'я населення, - за ступенем забруднення природного середовища шкідливими токсичними речовинами і його впливом на людину, рослинність та тварин.
При санітарно-гігієнічному моніторингу визначають наявність фізичних видів забруднення (електромагнітних, шумових), забруднень алергенами, патогенними мікроорганізмами, запахами; здійснюється контроль за вмістом в атмосфері оксидів сульфуру, нітрогену, карбону, сполук важких металів, радіаційним станом. У водних об'єктах визначається ступінь їх забруднення різноманітними органічними речовинами, нафтопродуктами. Для спостережень використовують санітарні норми та показники, які характеризують стан середовища існування з точки зору його можливого впливу на організм людини.
• наявність в атмосфері вуглекислого газу;
• озону;
• зміна кліматичних характеристик;
• ступінь забруднення Світового океану та інші параметри.
Програма глобального моніторингу (Глобальна система моніторингу навколишнього середовища - ГСМНС) була прийнята в Найробі Міжнародною нарадою 1974 року. Вона передбачає систематичне вивчення навколишнього середовища за єдиною програмою та уніфікованими методиками на континентальних, 77 базових та 616 біосферних регіональних станціях, які розташовані в різних точках земної кулі. В країнах колишнього СРСР спостереження за програмою ГСМНС здійснюються гідрометеослужбою та на територіях біосферних заповідників.
Загальний (стандартний) моніторинг - це оптимальні за кількістю параметрів спостереження на пунктах, об'єднаних в єдину інформаційно-технологічну мережу, дають змогу На основі оцінок і прогнозу стану довкілля регулярно розробляти управлінські рішення на всіх рівнях.
• глобальний моніторинг - оцінює стан біосфери й параметри атмосфери, гідросфери та геосфери в цілому, здійснюється на основі міжнародного співробітництва;
• національний - діє в межах однієї держави;
• регіональний моніторинг - виявлення джерел забруднення природного середовища та встановлення шляхів міграції забруднюючих речовин у межах адміністративно-територіальних одиниць, на територіях адміністративних і природних регіонів;
• локальний моніторинг - передбачає фіксування зміни якості середовища на території окремих об'єктів (підприємств, населених пунктів, ділянок, ландшафтів);
4. Залежно від методів, які використовують для ви значення стану навколишнього середовища, та об'єктів спостереження:
• фізичний (геліофізичний, гравіметричний, магнітометричний, йоносферний, метеорологічний, гідрологічний, сейсмологічний, радіометричний та ін.);
• хімічний (гідрохімічний, біогеохімічний та ін.);
• геоморфологічний (геодезичний, ерозійний та ін.);
• біологічний (ботанічний, зоологічний, мікробіологічний тощо);
• ґрунтовий;
• гео(еко)системний;
• аерокосмічний.
Особливу різновидність моніторингу представляє біоіндикація, або біомоніторинг.
• Закон України “Про охорону навколишнього природного середовища”, ст.8 (1992 р.);
• Положення про державний моніторинг навколишнього природного середовища від 23.09.1993 р.;
• Постанова Кабміну №785.
Порядок здійснення державного моніторингу навколишнього природного середовища визначається Кабінетом Міністрів України. Координація та узагальнення результатів моніторингових досліджень покладається на Національну академію наук України та Міністерство екології та природних ресурсів України.
Державний моніторинг навколишнього середовища в Україні здійснюють:
• Міністерство екології та природних ресурсів;
• Національне космічне агентство;
• Міністерство охорони здоров'я;
• Міністерство агропрому;
• Державний комітет лісового господарства;
• інші центральні органи виконавчої влади України та їх органи на місцях.
Основні екологічні закони
Зменшення природно-ресурсного потенціалу - в межах однієї суспільно-економічної формації чи способу виробництва й одного типу технології - веде до того, що природні ресурси стають щораз менше доступними і вимагають збільшення затрат праці й енергії на їх добування та транспортування;
3) Закон рівнозначності умов життя - всі природні умови середовища, необхідні для життя, відіграють рівнозначну роль. Звідси випливає інший закон - Закон сукупної дії природних факторів;
4) Закон розвитку довкілля, Закон розвитку системи за рахунок навколишнього середовища - будь-яка природна система може розвиватися лише за умови використання матеріально-енергетичних та інформаційних можливостей навколишнього середовища; абсолютно ізольований саморозвиток неможливий. Із цього закону випливає декілька наслідків:
• абсолютно безвідходне виробництво неможливе;
• будь-яка високоорганізована біотична система, використовуючи та видозмінюючи своє життєве середовище, є потенційною загрозою для більш високоорганізованих систем (завдяки цьому в земній біосфері неможливе нове зародження життя - воно буде знищене організмами більш високоорганізованими, ніж первісні форми живого);
• біосфера Землі як система розвивається не тільки за рахунок ресурсів планети, але й опосередковано, за рахунок і під впливом розвитку космічних систем;
5) системогенетичний - багато природних систем, зокрема геологічні утворення, особини, біотичні спільноти, екосистеми тощо, в індивідуальному розвитку повторюють у скороченій (в закономірно зміненій та узагальненій) формі еволюцію своєї системної структури; цей закон зумовлює необхідність урахування при управлінні природними процесами закономірного проходження ними проміжних фаз. Наприклад, вирубаний ліс не можна відновити безпосередньо. Його розвиток повинен мати декілька фаз: молодняка, жердняка, середньовікового, стиглого та перестійного лісу.
6) системоперіодичний, який, наприклад, проявляється у періодичній системі хімічних елементів чи у гомологічних рядах. Базою для створення періодичних таблиць (не лише хімічних елементів чи генетичних взаємозв'язків) служить встановлена глобальна ієрархія природних систем. Дослідження з використанням цього закону дають змогу глибше зрозуміти склад і функціонування природних систем, їх співпідпорядкованість;
7) Закон сукупної дії природних факторів (Мітчерліх - Тінеман - Бауле) - наприклад, врожай залежить не від окремого, нехай навіть дуже важливого, фактора, а від сукупності екологічних факторів; коефіцієнт дії кожного окремого фактора в їх спільному впливові різний і може бути обчислений;
8) Закон сукцесійного сповільнення - процеси, які відбуваються у зрілих урівноважених системах, як правило, виявляють тенденцію до уповільнення; звідси безперспективними є спроби "творити" природу господарськими заходами без виведення її системи з рівноваги чи створення якихось інших особливих умов для здійснення господарської акції. Наприклад, акліматизація нового виду культурних рослин дає спочатку ефект, далі популяційний вибух згасає, і якщо цей вид не стає масовим шкідником, то його господарське значення різко зменшується;
9) Правило прискорення еволюції - швидкість формоутворення з бігом геологічного часу збільшується, а середня тривалість існування видів всередині більш крупної єдності (групи) знижується, тобто високо-організовані форми існують менше часу, ніж низькоорганізовані. Прискорення еволюції передбачає і більш швидке зникнення видів, їх вимирання, яке відбувається повільнішими темпами, ніж формоутворення, внаслідок чого кількість видів у біосфері в процесі еволюції зростає. Протилежний процес - наростання темпів винищення окремих видів тварин і рослин - пов'язаний із антропогенним впливом, а не з дією зазначеного вище закону;
10) еволюції, які виявляються в трьох аспектах:
• Закон незворотності еволюції: організм (популяція, вид) не може повернутися до попереднього стану, реалізованого у його предків;
• поступового утворення всього сущого - в природі ніщо не вічне, все має свою історію, Закон історичної незворотності;
• Закон ускладнення організації - полягає в ускладненні організації як окремого організму, так і екосистем завдяки зростанню диференціації функцій і органів, які виконують ці функції;
12) Закон екологічної кореляції - в екосистемі, як і в будь-якому цілісному природному утворенні, всі її компоненти функціонально відповідають один одному; випадання однієї частини системи (знищення виду) неминуче призводить до виключення всіх тісно пов'язаних з цією частиною системи інших її частин і до функціональної зміни цілого в рамках дії закону внутрішньої динамічної рівноваги.
Незважаючи на велику різноманітність екологічних факторів, у характері їх впливу на організми і у відповідних реакціях живих істот можна виявити ряд загальних закономірностей:
2) неоднозначність дії фактора на різні функції організму чи угруповання;
3) мінливість, варіабельність і різноманітність відповідних реакцій на дію факторів середовища в окремих особин виду;
4) пристосування видів до кожного з факторів середовища відбувається відносно незалежним шляхом;
5) несумісність екологічних спектрів окремих видів;
6) взаємодія факторів;
7) правило лімітуючих факторів.
(Закон толерантності, Закон мінімуму, Аксіома адаптованості Ч. Дарвіна, Принцип генетичної перед адаптації, Закон відносної незалежності адаптації, Правило відповідності умов середовища генетичної обумовленості організму, Закон єдності "організм—середовище" тощо).
В жартівливій формі, але, мабуть, найбільш ємко, принципи екології сформулював американський еколог Баррі Коммонер. Їх чотири:
1. Все пов’язано з усім
2. Все повинно кудись діватися
3. Природа знає краще
4. Ніщо не дається задарма або за все приходиться платити
Інші екологи додають ще один:
5. Правда очищає (Принципи екології Б.Коммонера).
Зрозуміти сутність процесів, що проходять в оточуючому середовищі допоможуть й інші екологічні закони, принципи та правила:
• Закон біогенної міграції атомів Закон константності
• Закон максимуму біогенної енергії (Вернадський-Бауер)
• Закон фізико-хімічної єдності живої речовини Закон збільшення розмірів (зросту) та ваги (маси) організмів у філогенетичній гілці,
А також:
• Закон конкурентного виключення
• Закон внутрішньої динамічної рівноваги
• Закон генетичної різноманітності
• Закон кореляції (Ж. Кюв'є)
• Закон максимізації енергії (Г. і Ю. Одум, М. Реймерс)
• Закон односпрямованості потоку енергії
• Закон зменшення енерговіддачі в природокористуванні
• Закон ґрунтостомлення (зниження родючості)
• Закон емерджентності
• Закон необхідної різноманітності
• Біогенний закон (Е. Геккель)
• Закон нерівномірності розвитку частин системи
• Закон збереження життя
• Принцип збереження впорядкованості (І. Пригожий)
• Принцип Ле Шательє-Брауна
• Принцип економії енергії (Л. Онсагер)
• Закон максимізації енергії та інформації
• Періодичний закон географічної зональності (А. А. Григор'єв-М. М. Будико)
• Правило затухання процесів
• Термодинамічне правило Вант-Гоффа-Арреніуса
• Правило Шредінгера "про живлення" організму негативною ентропією
• Правило походження нових видів від неспеціалізоваиих предків
• Принцип дивергенції Ч. Дарвіна
• Принцип прогресуючої спеціалізації
• Правило більш високих шансів вимирання глибоко спеціалізованих форм (О. Марш)
• Екологічне правило С. С. Шварта
• Закон обмеженого росту (Ч. Дарвін)
• Принцип мінімального розміру популяцій
• Правило А. Уоллеса
• Закон збіднення живої речовини в його згущеннях (Г. Ф. Хільмі)
• Правило біологічного підсилення
• Правило екологічного дублювання
• Правило обов'язковості заповнення екологічних ніш
• Правило екотону, або крайового ефекту
• Правило взаємопристосованості організмів у біоценозі (К. Мебіус -Г.Ф. Морозов)
• Принцип формування екосистеми
• Правило максимуму енергії підтримання зрілої системи
• Правило константності числа видів у біосфері
• Правило множинності екосистем
Серед законів природи зустрічаються звичні в науці закони детерміністського типу, котрі жорстко регулюють взаємини між компонентами екосистеми, але більшість є законами-тенденціями, котрі діють не у всіх випадках. В деякому сенсі вони нагадують юридичні закони, що не перешкоджають розвиткові суспільства, якщо зрідка порушуються деякою кількістю людей, але заважають нормальному розвиткові, якщо порушення стають масовими. Є і закони-афоризми, котрі можна віднести до типів законів як обмежень різноманітності.