Приоритетные научные направления в области горной экологии. Экология в современном мире

23.09.2019

III. И.А. Шилов выделяет 5 направлений

Ландшафтная экология — одно из наиболее ранних направлений. Изучает приспособление организмов к разной географической среде, формирование биоценозов различных ландшатов, их влияние на среду обитания. Имеет исключительно высокое прикладное значение, т.к. физико-географическими условиями определяются набор видов и основные законы формирования и жизни сообществ.
Функциональная, или физиологическая экология — исследует механизмы, с помощью которых осуществляется адаптация (приспособление) биологических систем разного уровня к изменению условий среды. Большинство адаптивных механизмов имеют физиологическую природу и изучение важно для решения многих проблем, например при интродукции растений, в медицине, для контроля численности диких животных и др.
Количественная экология изучает продуктивность и структуру разных экосистем, их динамику. Ее данные являются основой для матема-тического моделирования биогеоценотических процессов, или теоретической экологии. Необходима для разработки природоохранных мероприятий, построения экологических прогнозов, профилактики эпидемий и т.д.
Эволюционная экология выявляет экологические закономерности эволюционного процесса, пути и формы становления видовых адаптаций, позволяет реконструировать экосистемы прошлого Земли (палеоэкология) и роль человека в их преобразовании (археоэкология).
Социальная экология изучает процессы, протекающие на уровне ноосферы. С возникновением новых проблем возникли и новые частные науки (социология, радиационная экология, экологическое образование, инженерная экология, космическая экология и др.). Особое положение занимает экология человека, изучающая современное положение современного человечества в глобальных экосистемах.

12Следующая ⇒

Развитие экологических представлений с древних времен до 20 века. Понятие экологии Геккеля.

Осознание своей зависимости от природы играло важную роль в формировании сознания первобытного и древнего человека и находило отражение в анимизме, тотемизме, магии, мифологических представлениях. Несовершенство средств и способов познания действительности подтолкнуло людей к созданию особого, более понятного и предсказуемого, с их точки зрения, мира сверхъестественных сил, выступает в качестве своеобразного посредника между человеком и реальным миром. Сверхъестественные сущности наделялись чертами человеческого характера, им приписывались особенности человеческого поведения. Это давало основания для переживания первобытными людьми своего родства с окружающей их природой, чувство «причастности» к ней. Примерно 150 тыс. лет назад люди сами научились разводить огонь, оборудовать примитивные жилища, освоили способы защиты от непогоды и врагов. Благодаря этим знаниям человек смог значительно расширить области своего обитания. Начиная с 8-го тысячелетия до н. э. в Передней Азии начинают практиковаться различные методы обработки земли и выращивания сельскохозяйственных культур. Древнегреческий философ и врач Эмпедокл (ок. 487 — ок. 424 гг. До н. Э.). Большее внимание уделил описанию самого процесса возникновения и дальнейшего развития земной жизни. По его представлениям сначала с земли проросшие растения, затем возникли «животные» (отдельно живут головы, туловища, ноги и т.д.). Аристотель (384-322 гг. До н.э.) создал первую из известных классификаций животных, а также заложил основы описательной и сравнительной анатомии. Геродот (484-425 гг. До н.э.) связывал процесс формирования у людей черт характера и установление того или иного политического строя с действием природных факторов (климата, особенностей ландшафта и др.).. Древнегреческий врачГиппократ (460-377 гг. до н.э.) учил, что лечить больного необходимо, принимая во внимание индивидуальные особенности организма человека и его взаимоотношения с окружающей средой. Крупным событием XVIII в. стало появление эволюционной концепции французского естествоиспытателяЖана Батиста Ла-марка (1744-1829), согласно которой главной причиной развития организмов от низших форм к высшим является присущее живой природе стремление к совершенствованию организации, а также влияние на них различных внешних условий. В течение второй половины XIX в. сложилось несколько крупных, относительно автономно развивающихся направлений экологических исследований, своеобразие каждого из которых определялось наличием у него специфического объекта изучения. К таковым с известной долей условности можно отнести экологию растений, экологию животных, экологию человека и геоэкологию

Термин «Экология» впервые был введён в 1869 году Геккелем. По определению Геккеля «Экология» — наука об экономии природы (наука о жилище – греч.).

Экология – наука об отношении организма или групп организмов к окружающей среде в соответствии с уровнем организации окружающей жизни.

Существует два вида экологии:

Аутэкология – взаимоотношение со средой отдельного организма.

Синэкология – комплексное изучение групп организмов, составляющих определённое единство.

Современная экология включает в себя следующие направления:

– геоэкология (ландшафтная экология), исследующая экосистемы высоких уровней, до биосферного включительно; интересы геоэкологии сосредоточены на анализе структуры и функционирования ландшафтов (природных комплексов географического ранга), взаимоотношений их составных биотических и косных (абиотических, неживых) компонентов, воздействия общества на природные составляющие;

– прикладная экология, изучающая механизмы воздействия человека на биосферу, способы предотвращения негативного воздействия и его последствий, разрабатывающая принципы рационального использования природных ресурсов. Она базируется на законах, правилах и принципах экологии и природопользования. Классическая экология изучает биологические системы, т. е. занимается исследованием органического мира на уровнях особей, популяций, видов, сообществ. В связи с этим выделяют:– аутэкологию (экологию особей) – (от греч. аutos – сам) – устанавливает пределы существования особи (организма) в окружающей среде, изучает реакции организмов на воздействия факторов среды. Аутэкология в качестве живой системы рассматривает отдельный живой организм – растение, животное или микроорганизм. – демэкологию (экологию популяций)изучает естественные группы особей одного вида – популяции, условия их формирования, внутрипопуляционные взаимоотношения, динамику численности;– эйдэкологию (экологию видов)– изучает вид как определенный уровень организации живой природы. В этом направлении проведено еще недостаточно научных исследований;– синэкологию (экологию сообществ) –– изучает ассациации популяций разных видов растений, животных и микроорганизмов, их взаимодействие с окружающей средой.

Большое значение экологии как науки по-настоящему стали понимать лишь недавно. Этому есть объяснение, которое связано с тем, что рост численности населения Земли и усиливающееся воздействие человека на природную среду поставили его перед необходимостью решать ряд новых жизненно важных задач. Для удовлетворения своих потребностей в воде, пище, чистом воздухе человеку надо знать, как устроена и как функционирует окружающая его природа. Экология как раз и изучает эти проблемы.

12Следующая ⇒

Похожая информация:

Поиск на сайте:

Современная структура и основные направления развития общей экологии

1. Экология как наука об основных законах и принципах функционирования системы «Общество-природа».

2. Современная структура и основные направления развития экологии.

3. Место промышленной экологии в экологических науках.

4. Значение экологического мышления в деятельности специалистов БЖД

Экология – это наука о взаимоотношениях живых организмов, в первую очередь человека, с окружающей средой, в том числе с другими живыми существами, учитывающая все условия существования, которые включают как органическую, так и неорганическую природу.

Определение, которое приведено выше, были впервые в научную литературу введены немецким естествоиспытателем Эрнестом Геккелем в 1866 году.

В дальнейшем ученые стали трактовать экологию как науку об условиях существования живых организмов и о взаимодействии между организмами и средой их обитания. Научной основой экологии стало учение Ч.Дарвина о борьбе организмов за существование. В это понятие он включал не только конкуренцию организмов за жизненные ресурсы, но и их реакции на различные факторы окружающей среды, посредством которых они приспосабливаются к существованию в конкретных условиях.

В развитие науки значительный вклад внесли советские ученые Н.И.Вавилов, Е.Н.Павловский, В.Н.Сукачев, С.С.Шварц, Б.П.Колесников и ряд других. Особая заслуга принадлежит В.И.Вернадскому.

До конца 50-х годов прошлого века экология была сугубо биологической дисциплиной, и в сферу ее интересов входил анализ закономерностей функционирования биологических систем: биологических видов, популяций и экосистем. С середины 60-х годов прошлого столетия произошло смещение акцентов: в экологию стали включать области знаний о состоянии окружающей человека природной и природно-техногенной среды.

В настоящее время область экологии как науки не имеет четких границ. Она включает в себя как классическую «биологическую экологию», так и самые разнообразные направления, связанные с изучением воздействия человека на природу и оптимизацией взаимоотношений в системе «общество-природа». Усилению неопределенности понятия «экология» способствует и современная мода на это слово, которое часто используется неправомерно. Многие специалисты считают экологию философской.

Как и всякая философская, мировоззренческая наука, экология охватывает широкий круг вопросов и тесно переплетается с рядом смежных наук, таких как биология, география, геология, физика, химия, химическая технология, генетика и другие. Поэтому в широком смысле слова – это наука о взаимосвязях различных форм жизни с окружающей средой.

Н.Ф.Реймерс в работе выделил следующие основные направления раз- вития современной экологии: фундаментальная (биологическая), прикладная и социальная.

Фундаментальная экология по Н.Ф.Реймерсу включает разделы:

аутоэкология – наука об анализе действия различных экологических фак-

торов (температуры, света, солености воды и др.) на отдельный организм, а также изменение организмов под действием этих факторов;

демэкология (популяционная экология) – наука о структуре и закономерностях функционирования биологических популяций, изменений популяций под действием различных факторов;

синэкология (экология сообществ и экосистем, биоценология) – наука о структуре, закономерностях функционирования экологических систем. Частью синэкологии является глобальная экология, объект изучения которой – уникальная экологическая система, а именно вся биосфера Земли. Несколько обособленным направлением синэкологии является биогеоценология, изучающая экосистемы определенного пространственного масштаба.

Прикладная экология – это приложение знаний, полученных в рамках изучения фундаментальной экологии, к анализу системы «общество-природа». Структура прикладной экологии еще не устоялась; обычно в ней выделяют следующие основные направления:

промышленная экология – анализ воздействия разных отраслей промышленности (горной, металлургической, пищевой и других), коммунального хозяйства и сферы услуг на природу;

химическая экология (экологическая токсикология) – изучение действия токсических химических веществ на организмы, популяции и экосистемы, анализ закономерностей миграции токсикантов в природных средах;

радиоэкология – изучение миграции в природе и действия на живые организмы естественных и искусственных радиоактивных веществ;

инженерная экология – создание различных инженерных сооружений (системы очистки промышленных выбросов и сбросов, системы доочистки питье- вой воды, изменение технологических циклов производства), направленных на охрану окружающей среды и минимизацию вредных последствий для здоровья людей;

медицинская экология – анализ влияния различных неблагоприятных фак- торов на здоровье населения;

сельскохозяйственная экология – изучение функционирования искусственных экологических систем (поля, сады, агроландшафты), оптимизация управления такими системами;

охрана окружающей среды – комплексная дисциплина, направленная на разработку мер по снижению отрицательных последствий деятельности чело- века (разработка природоохранных законодательных актов и экономических механизмов рационального природопользования, развитие сети особо охраняемых природных территорий); включает в себя также экологическую экспертизу (разработка заключений о состоянии природных комплексов), экологическое прогнозирование (создание прогнозов развития ситуаций при различных сценариях воздействия), экологическое нормирование (разработка нормативов пре- дельных экологических нагрузок, экологический мониторинг (разработка систем постоянного слежения за изменением природных комплексов).

Социальная экология рассматривает разнообразные аспекты взаимодействия человеческого социума и природы.

Однако выделение ее в отдельное на- правление выглядит несколько искусственным, так как взаимодействие человека и природы так или иначе рассматривается в фундаментальной и прикладной экологии. Н.Ф.Реймерс включил в социальную экологию экологическую психологию и экологическую социологию (анализ восприятия человеком и обществом природы), экологическое воспитание и экологическое образование (формирование экологического мышления и поведения), а также этноэкологию, экологию личности и экологию человечества.

Еще один важный вопрос – значение промышленной экологии в деятельности специалистов БЖД.

У инженера должно сформироваться инженерное отношение к любому производству. Необходимо четко представлять, что всякое производство оказывает определенное воздействие на окружающую среду. Такое воздействие не всегда может быть негативным.

13. Структура и основные современные направления экологии

Поэтому производство до определенного момента является позитивным фактором, в том числе в экологической сфере, когда экологическая система способна компенсировать производственные воздействия.

В последние 15-20 лет вопросам предотвращения чрезвычайных ситуаций природного и техногенного характера и обеспечению безопасной жизнедеятельности населения, в том числе учащейся молодежи, придается особое внимание. Разрабатываются соответствующие законы, издаются постановления Правительства Российской Федерации и приказы МЧС России направленные, в том числе, на развитие системы обучения населения и учащейся молодежи способам защиты от опасностей в будничной жизни и создание современной учебно-материальной и информационно-справочной базы.

Всем этим вопросам посвящен курс «Основы безопасности жизнедеятельности», преподаваемый в школах, колледжах и вузах. Однако этот курс страдает рядом недостатков. В первую очередь он слабо связан с гуманитарными дисциплинами, что не позволяет осуществлять воспитание экологического, системного биосферного мышления. Поэтому специалисты в области охраны труда должны быть вооружены знаниями основных положений промышленной экологии, которая, как известно, является наукой о выживании человека в окружающей техносфере.

Специалисты должны знать:

— значение природы, роль промышленной экологии в развитии общества; закономерности и особенности функционирования биосферы;

— основы жизнедеятельности экосистем;

— характер взаимодействия общества и природы в процессе производства; сущность и причины возникновения современных глобальных, региональных и локальных экологических проблем и чрезвычайных ситуаций;

— основные проблемы, законы и принципы рационального природопользования;

— основные виды и источники загрязнения окружающей среды;

— инженерные методы защиты природы и человека, в том числе в чрезвычайных ситуациях;

— направление экологической регламентации хозяйственной деятельности, призванной защитить человека в штатной и нештатной ситуациях.

Специалисты должны уметь:

— определить величину экономического и экологического ущерба от загряз- нения окружающей среды, в том числе в чрезвычайных ситуациях;

— установить причины, степень опасности и возможное развитие экологической ситуации;

— определить оптимальные инженерные мероприятия и выбрать технические средства для разрешения кризисных экологических ситуаций;

— обосновать мероприятия по рациональному природопользованию, способствующему исключению или уменьшению вероятности чрезвычайных ситуаций.

Похожая информация:

Поиск на сайте:

Предмет и задачи современной экологии. Место экологии в системе знаний.

Эколо́гия (от греч эко- обиталище, жилище, дом, имущество и логос- понятие, учение, наука) - наука о взаимодействиях живых организмов и их сообществ между собой и с окружающей средой.

Объектами экологии являются преимущественно системы выше уровня организмов, т. е. изучение организации и функционирования надорганизменных систем: популяций, биоценозов (сообществ), биогеоценозов (экосистем) и биосферы в целом. Другими словами, главным объектом изучения в экологии являются экосистемы, т.

е. единые природные комплексы, образованные живыми организмами и средой обитания.

Задачи экологии меняются в зависимости от изучаемого уровня организации живой материи. Популяционная экология исследует закономерности динамики численности и структуры популяций, а также процессы взаимодействий (конкуренция, хищничество) между популяциями разных видов. В задачи экологии сообществ (биоценологии) входит изучение закономерностей организации различных сообществ, или биоценозов, их структуры и функционирования (круговорот веществ и трансформация энергии в цепях питания).

Главная же теоретическая и практическая задача экологии - раскрыть общие закономерности организации жизни и на этой основе разработать принципы рационального использования природных ресурсов в условиях все возрастающего влияния человека на биосферу.

Взаимодействие человеческого общества и природы стало одной из важнейших проблем современности, поскольку положение, которое складывается в отношениях человека с природой, часто становится критическим: исчерпываются запасы пресной воды и полезных ископаемых ухудшается состояние почв, водного и воздушного бассейнов, происходит опустынивание огромных территорий, усложняется борьба с болезнями и вредителями сельскохозяйственных культур.

Для решения этих глобальных проблем и прежде всего проблемы интенсификации и рационального использования, сохранения и воспроизводства ресурсов биосферы экология объединяет в научном поиске усилия ботаников, зоологов и микробиологов, придает эволюционному учению, генетике, биохимии и биофизике их истинную универсальность.

Если изобразить иерархическую схему наук, то на 1 уровне окажется философия, которая делится на философию природы, общества и мышления.

Экологические науки находятся среди всех подразделений научных знаний. Среди естественных наук – биология, геоэкология, среди гуманитарных наук – социоэкология, среди наук о мышлении – неосферология, среди технических наук – инженерная экология. Современная экология в связи с усилением воздействия человеческого общества на окружающую среду является сложной междисциплинарной наукой, изучающей сложные проблемы взаимодействия с окружающей природной средой.

История становления современной экологии.

С первых шагов своего развития человек неразрывно связан с природой. Он всегда находился в тесной зависимости от растительного и животного мира, от их ресурсов и был вынужден повседневно считаться с особенностями распределения и образа жизни зверей, рыб, птиц др.

же в самых древних из известных нам письменных источниках не только упоминаются различные названия животных и растений, но сообщаются некоторые сведения об их образе жизни. Видимо, авторы этих рукописей обращали внимание на представителей живой природы не только из любознательности, но и под впечатлением их значения в жизни людей: охоты на диких зверей и птиц, рыболовства, защиты посевов от вредных животных и т.

Современные направления экологии. Значение экологии в жизни человека.

Большое влияние на мировоззрение ученых современной эпохи оказали древнегреческие ученые. Так, например, Аристотель в своей "Истории животных" различал водных и сухопутных животных, плавающих, летающих, ползающих. Его внимание привлекали такие вопросы, как приуроченность организмов к местообитаниям, одиночная или стайная жизнь, различия в питании и т. д. Вопросы строения и жизни организмов рассматривались в трудах таких античных мыслителей и философов, как Теофраст, Плиний Старший с его знаменитой "Естественной историей".

Удивительные открытия, которые принесли с собой путешествия в отдаленные страны и великие географические открытия эпохи Возрождения, послужили толчком для развития биологии. Ученые и путешественники не только описывали внешнее и внутреннее строение растений, но и сообщали сведения о зависимости растений от условий произрастания или возделывания. Известный английский химик Роберт Бойль оказался первым, кто осуществил экологический эксперимент; он опубликовал результаты сравнительного изучения влияния низкого атмосферного давления на различных животных.

Большой вклад в формирование экологических знаний внесли такие выдающиеся ученые, как шведский естествоиспытатель Карл Линней и французский исследователь природы Жорж Бюффон в трудах которых подчеркивалось ведущее значение климатических факторов.

Важные наблюдения, оказавшие влияние на развитие экологии, были выполнены учеными Российской Академии наук в ходе экспедиционных исследований, проводимых со второй половины XVIII в. (Крашенинников, Лепехин, Паллас)

Большое влияние на развитие экологической науки оказал французский автор первого эволюционного учения Жан Батист Ламарк, считавший, что важнейшей причиной приспособительных изменений организмов, эволюции растений и животных является влияние внешних условий среды. Также большое значение в развитии экологии имеют Рулье, считавший, что важнейшая причина в приспособлении животных, растений являются влияние условий окружающей среды.

Огроную роль сыграли труды Дарвина – основания учения об эволюции органического мира.

Термин «экология» вверл Эрнст Геккель в 1866 г.

Как самостоятельная наука «экология сформировалась к началу 20 в. Большой вклад внесли Тимирязев, Докучаев, Сукачев. Вернадский создает учение о биосфере. Во второй половине 20 в. Происходит своего рода «экологизация» современной науки. Это связано с осознанием огромной роли экологических знаний. В изучении многообразнх процессов большую помощь оказывают экспериментальные методы, исследуются влияние разных условий на организмы и их реакция.

В настоящее время в экологии выделяют ряд научных отраслей и дисциплин: популяционная экология, географическая экология, химическая экология, промышленная экология, экология растений, животных, человека.

Таким образом, современная экология — универсальная, бурно развивающаяся, комплексная наука, имеющая большое практическое значение для всех жителей нашей планеты. Экология — наука будущего, и возможно, само существование человека будет зависеть от прогресса этой науки.

Основные направления в современной экологии.

Современная экология включает в себя следующие направления В состав современной экологии входят:

– общая (классическая) экология, изучающая взаимодействия биологических систем с окружающей средой;

– геоэкология, исследующая экосистемы высоких уровней, до биосферного включительно; интересы геоэкологии сосредоточены на анализе структуры и функционирования ландшафтов (природных комплексов географического ранга)

– глобальная экология, изучающая общие законы функционирования биосферы как глобальной экологической системы;

– социальная экология, рассматривающая взаимоотношения в системе «общество – природа»;

Одним из направлений современной экологии является экономическая экология, связанная с использованием природных ресурсов.

Классическая экология изучает биологические системы, т. е. занимается исследованием органического мира на уровнях особей, популяций, видов, сообществ. В связи с этим выделяют:

– аутэкологию (экологию особей) – устанавливает пределы существования особи (организма) в окружающей среде, изучает реакции организмов на воздействия факторов среды

– демэкологию (экологию популяций)– изучает естественные группы особей одного вида – популяции, условия их формирования, внутрипопуляционные взаимоотношения, динамику численности;

– эйдэкологию (экологию видов) – изучает вид как определенный уровень организации живой природы.

– синэкологию (экологию сообществ) – изучает ассоциации популяций разных видов растений, животных и микроорганизмов, их взаимодействие с окружающей средой

2.Направления экологии

В экологических исследованиях по традиции выделяют два направления – аутэкологию и синэкологию. Аутэкология концентрирует свое внимание на взаимоотношениях между организмом или популяцией и окружающей средой, тогда как синэкология занимается сообществами и средой. Например, изучение отдельного экземпляра дуба или вида дуб черешчатый (Quercus robur) или рода дуб (Quercus) будет аутэкологическим исследованием, а изучение сообщества дубового леса – синэкологическим.

Современные исследователи выделяют более 100 направлений в экологии, которые можно объединить в 5 ветвей экологии:

1. Глобальная экология – изучение возможных глобальных сдвигов в биосфере под воздействием различных факторов (космические воздействия, процессы в недрах Земли

2. Биологическая экология включает в себя: 1) аутэкологию (экологию естественных биологических систем – особей, видов); демэкологию (популяционную экологию); синэкологию (экология многовидовых сообществ, биоценозов), биогеоценологию (экологических систем);

2) экологию систематических групп организмов – бактерий, грибов, растений, животных;

3) эволюционную экологию.

3. Экология человека или социальная экология – исследует взаимодействие человека с окружающей средой.

4. Геоэкология – изучает взаимоотношения организмов и среды обитания, их географическую принадлежность. Включает в себя экологию сред (воздушной, наземной, почвенной, пресноводной, морской); экологию природноклиматических зон (тундры, тайги, степи, пустыни, гор, ландшафтов).

5. Прикладная экология – комплекс дисциплин, изучающих взаимоотношения между человеческим обществом и природой. Выделяют следующие прикладные разделы экологии:

инженерная экология;

сельскохозяйсвтенная экология;

урбоэкология;

биоресурсная и промысловая экология;

медицинская экология.

Экология - это область биологии, изучающая взаимодействие организмов между собой и с окружающей средой.

Понятие «экология» произошло от древнегреческих слов oikos - жилище, семья, домашнее хозяйство и logos - наука, учение.

В дословном переводе оно означает «наука о доме». Термин «экология» был впервые введен немецким ученым Э. Геккелем в 1866 г. В настоящее время экология рассматривает также и вопросы рационального природопользования, загрязнения окружающей среды, сохранения ресурсов биосферы. Современная экология изучает проявления жизни на уровне отдельных особей, популяций и сообществ. Она исследует факторы неживой природы, воздействующие на организмы, а также влияние живых организмов на природу в целом.

В процессе эволюции живые организмы расселились по всему земному шару и освоили самые различные среды жизни. В результате взаимодействия живых организмов и среды обитания сформировался разнообразный органический мир Земли.

Жизнедеятельность организмов, в свою очередь, оказала влияние на неживую природу, которая развивалась и изменялась вместе с живой. В результате сложных взаимоотношений живой и неживой природы сформировались различные сообщества - экосистемы, которые составляют современную биосферу.

Экология как наука изучает закономерности развития экосистем, взаимоотношения организмов в них, эволюцию сообществ и биосферы. Она является основой охраны природы, прогнозирования и управления экосистемами в условиях научно-технического прогресса.

На живые организмы прямо или косвенно влияют различные компоненты окружающей среды, называемые экологическими факторами. Условно их можно разделить на две группы: абиотические и биотические факторы.

Основные направления в современной экологии.

Абиотические факторы - это воздействующие на организм компоненты неживой природы: климат, почва, рельеф и т. п. Наиболее важным из абиотических факторов является климат. Климат определяет тип растительности в данной местности, которая, в свою очередь, определяет животный мир и облик сообщества.

Биотические факторы - это совокупность взаимодействия живых организмов и влияние друг на друга. Особое место среди них занимает антропогенный фактор как совокупность воздействия человека и его хозяйственной деятельности на живые организмы и природу в целом.

<< Назад | Оглавление | Вперед >>
9. Основы экологии § 67. Воздействие на организмы некоторых экологических факторов

Экологии подчинено два направления исследований : теоретическая (биоэкология) и практическая экология.

¾ Теоретическая экология включает раздел "экология живых организмов" (биоэкология ).

Это материнский субстрат экологической науки . Основные подразделы: экология микромира, экология растений, экология животных, экология человека .

Но к известным классическим разделам (согласно идеям Ю.Одума, Р.Дажо, М.Реймерса, И.Дедю и др.) добавлены новые биоэкологические направления: биоэкомониторинг, теория заповедного дела, теория искусственных экосистем, основы биоиндикации, экотоксикология и др.

¾ Практическая экология объединяет несколько разделов:

1. науки об охране и рациональном использовании природных ресурсов (геоэкология ). Основные ее элементы: ландшафтная экология, биогеохимическая экология, экономика природопользования и охрана окружающей среды, экология атмосферы, гидросферы (включает экологию Мирового океана, естественных и искусственных водоемов, водотоков (рек, ручьев и т.п.)) и литосферы (включает экологию грунтов, месторождений полезных ископаемых (горного дела), геоинженерную экологию, геологическое заповедное дело и др.). Новые разделы блока - геоинформатика и экология геоэнергоаномальных зон . Многие проблемы геоэкологии (а именно ландшафтной экологии) имеют практическое значение, так как климатическими или иными физико-географическими условиями определяется набор видов, их продуктивность, возможность акклиматизации полезных форм, условия формирования и устойчивость природных очагов заболеваний и т.п.

2. другое направление экологии исследует конкретные механизмы, с помощью которых осуществляется приспособление биологических систем разного уровня к изменчивым условиям среды, необходимое для обеспечения их существования . Это направление называют функциональной или физиологической экологией , так как большинство адаптивных механизмов имеют физиологическую природу.

Изучение механизмов и закономерностей адаптаций важно для решения ряда проблем медицины, охотоведения, животноводства, растениеводства и т.д. Чаще всего исследуются организмы (аутэкология ).

3. важным направлением является эволюционной экологии , основной задачей которой служит выявление экологических закономерностей эволюционного процесса, путей и форм становления видовых адаптаций, а также реконструкция экосистем прошлого Земли (палеоэкология ) и выявление роли человека в их преобразовании (археоэкология ).

4. науки о социально-экономических факторах влияния на окружающую среду (социоэкология ) объединяет такие важные новые подразделы экологической науки, как экологическое образование, экологическое право, урбоэкология, экология народонаселения, экологический менеджмент, экологический маркетинг, национальная и международная экополитика.

5. науки о техногенных факторах влияния на окружающую среду (техноэкология ). Основными структурными элементами раздела являются экология энергетики (основные подразделы: экология АЭС, ТЭС, ГЭС, нетрадиционных источников энергии (солнечная, геотермальная, ветровая, биоэнергетика, энергетика моря)), промышленности (химической, металлургической, топливной, лесохозяйственной, машиностроительной промышленности и производства стройматериалов), агроэкология (мелиоративная, агрохимическая и экология животноводства), экология транспорта, военного дела, экологическая экспертиза.

Возникающие в связи с этим проблемы выходят за рамки экологии как биологической науки, приобретая социальный и политический характер. Данное направление часто обозначают как социальная экология .

Высшим по рангу обобщающим понятием является универсальная (общая) экология - наука о тактике и стратегии сохранения и стабильного развития жизни на Земле.

Она обобщает всю экологическую информацию, поступающую из других разделов, и на основе анализа этих данных и моделирования развития экологической ситуации на планете способствует принятию научно и логически обоснованных решений, касающихся реализации стратегических планов развития цивилизации.

Объектами экологии или ее подразделений в зависимости от уровня исследований являются экосистемы или их элементы.

Предмет исследований:

· изучение особенностей и развития взаимосвязей между организмами, их группировками разных рангов, экосистемами и неживой компонентой экосистем;

· исследование влияния природных и антропогенных факторов на функционирование экосистем и биосферы в целом.

Основные задачи экологии:

· изучение с позиций системного подхода общего состояния современной биосферы планеты, причин его формирования и особенностей развития под влиянием природных и антропогенных факторов (т.е. изучение закономерностей формирования, существования и функционирования биологических систем всех уровней во взаимосвязи с атмосферой, литосферой, гидросферой и атмосферой);

· прогноз динамики состояния биосферы во времени и пространстве;

· разработка путей гармонизации взаимоотношений человеческого общества и природы, сохранение способности биосферы к самовосстановлению и саморегуляции с учетом основных экологических законов и общих законов оптимизации взаимосвязей общества и природы.

ВЫВОДЫ

1. Современные экологические исследования являются научной базой для разработки стратегии и тактики поведения человечества в природной среде, рационального природопользования, охраны и восстановления окружающей среды.

2. Важнейшим выводом экологических исследований должно стать определение экологической емкости территорий, которая полностью зависит от состояния его экосистем.

Содержание современной горной экологии как науки раскрывается в последовательном воплощении следующей идеи: решение экологических проблем освоения недр может быть достигнуто лишь в процессе экологического управления собственно производством на всех его стадиях (создания, функционирования, прекращения деятельности и устранения его последствий).
Практика освоения недр дает немало подтверждающих примеров. Создание экологически сбалансированных техногенных ландшафтов; поиски, геологическая разведка и использование особых горных массивов и геологических структур для размещения в них специальных объектов; целенаправленное складирование вскрышных горных пород и отходов переработки полезных ископаемых и последующее их сохранение как складов промпродуктов; внутреннее отвалообразование и многое другое свидетельствует о появлении устойчивой тенденции к тому, чтобы подобное управление было направлено на сохранение и увеличение национального богатства, включая и его природную часть, относящуюся к недрам, при том, что все георесурсы в районе освоения - природные и техногенные - могли бы быть эффективно и экологически безопасно использованы горными предприятиями.
Приоритетные направления научных исследований определяются этими обстоятельствами.
К числу первоочередных направлений относятся следующие.
1. Изучение комплексного освоения недр как фактора экологической опасности
Оно включает в себя:
- изучение и систематизацию фактов (проявлений) и тенденций, выражающих различного рода изменения окружающей среды под действием освоения недр;
- наблюдение и описание процессов геосистемного взаимодействия элементов и подсистем производства и среды;
- выявление и изучение экологических закономерностей техногенного преобразования недр;
- прогноз экологических последствий структурных и технологических изменений в освоении недр;
- анализ локальных, региональных и отраслевых факторов в экологических оценках состояния окружающей среды.
Можно назвать немало примеров, когда недостаточная экологическая изученность освоения недр приводит по прошествии времени к неблагоприятным, а в некоторых случаях и опасным последствиям.
Так, исследованиями Горного института Кольского научного центра (ГОИ КНЦ) РАН показано существование для района Хибин (Кольский полуостров) выраженной связи между масштабом горных работ, а именно накопленным объемом извлеченной из недр и складированной на поверхности породы (в том числе отходов переработки полезных ископаемых) и проявлениями горного давления в динамичной форме.
В период 1978-1990 годов на рудниках ПО «Апатит», более чем через 40 лет с начала подземной добычи, произошло более 20 горных ударов, из них 16 - на Кировском руднике. Сила удара, который классифицирован специалистами как техногенное землетрясение, зафиксированного на Кировском руднике 16 апреля 1989 года, достигала 5,5-6 баллов. Землетрясение записано всеми сейсмическими станциями Скандинавских стран и Европейской части бывшего Союза, оно вызывало нарушения целостности зданий в Кировске и пос. Кукисвумчорр. На самом руднике во всех выработках, пересекаемых тектоническим нарушением, произошли выбросы породы объемом 1-1,5 м3, разрушена крепь, деформированы рельсовые пути и кран-балки, деформированы и смещены проводники и направляющие главного ствола и лифтового восстающего. Разрушены бетонные фундаменты оборудования.
Как показали исследования, в Хибинах большинство землетрясений происходит вблизи действующих рудников и в южной части массива, где созданы большие хвостохранилища обогатительных фабрик и ГРЭС, т.е. где техногенное воздействие на поверхность весьма велико.
Наиболее сильные геодинамические события, подобные землетрясениям и обусловленные освоением недр, отмечены в последние годы также в Германии на калийном месторождении Верра, Остраво-Карвинском угольном бассейне Словакии, на Северо- и Южноуральских бокситовых рудниках, на железорудном Таштагольском месторождении в Горной Шории и др.
Совместно с определенными природными условиями (высокопрочные хрупкие породы с тектоническими неоднородностями в пределах зоны горных работ, гористый рельеф, высокий уровень горизонтальных тектонических напряжений в массиве, зоны с большими градиентами скоростей новейших тектонических движений) крупномасштабное освоение недр и взрывные воздействия при горных работах создают необходимую совокупность условий для формирования техногенных землетрясений.
Известны также случаи мощных подвижек в верхней части земной коры, спровоцированных интенсивной эксплуатацией нефтяных и газовых месторождений.
Изучение природных и техногенных процессов, подводящих к возникновению возможности зарождения и реализации подобного рода явлений, позволит более глубоко познать их механизм и разработать достаточную систему предупреждающих мер.
2. Создание научных основ мониторинга изменений в окружающей природной среде под действием освоения недр
Актуальными представляются следующие области исследований:
- систематизация и параметризация изменений состояния природных объектов при различных техногенных воздействиях на них;
- методы наблюдения и измерения параметров состояния природных объектов, особенно для медленно нестационарно протекающих процессов при малых амплитудах возмущающих воздействий;
- проблемы технического и программного обеспечения мониторинга различных видов.
Систематизированное представление о воздействии горнодобывающих предприятий на природную среду и о соответствующих факторах, важное для научного обоснования мониторинга, раскрывается в связи с анализом отдельных аспектов такого воздействия.
Вид и характер воздействия в первую очередь определяется его источниками. Для горнодобывающих предприятий перечень таких источников известен, в целом он постоянен и достаточно изучен. Источники техногенных воздействий на среду полностью соотносятся с технологическими процессами, в которых реализуется геологоразведка полезных ископаемых, инженерное обустройство территории, добыча и переработка полезных ископаемых, строительство поверхностного комплекса и объектов производственной и социальной инфраструктуры. Это - разрушение массива горных пород, их извлечение на поверхность, складирование отходов, перегрузка полезных ископаемых, дробление горных пород и их измельчение при переработке, сушка, окомкование, химическое разложение, транспортирование и многое другое.
Характер воздействия во многом зависит от конкретного сочетания природных ресурсов (с их местными особенностями) и отдельных природных объектов в составе лито-, гидро- и атмосферы, в чем состоят конкретные особенности местных биогеоценозов.
Воздействия на природную среду могут быть классифицированы по интенсивности, т.е. по скорости изменения исходного состояния природных объектов - элементов биогеоценозов.
По этому признаку среди воздействий следует различать: катастрофические (приводящие, например, к техногенным землетрясениям или внезапным крупным проседаниям поверхности), сильные (следствием чего являются, в частности, сейсмические нарушения целостности природных откосов), средней силы, слабые и незначительные.
Системность воздействий, как и системность проявления последствий этого, представляет важную их характеристику, и по этому признаку целесообразно различать воздействия системные, комплексные и локальные. К первым следует отнести образование крупных полостей в геологических блоках (карьерного пространства, например), которое влечет за собой изъятие земель, сокращение площадей сельхозугодий, дренирование поверхностных вод и осушение массива пород в целом, повышение уровня запыленности и загазованности территории, в некоторых случаях изменение геодинамического режима района и многое другое, т.е. имеет следствием глубокое преобразование биогеоценоза по его структуре, исходному состоянию, энергетическому потенциалу, качеству природных ресурсов, биологическому разнообразию, устойчивости.
В сравнении с этим примером системного воздействия засоление почв в результате вымывания атмосферными осадками солей из отвалов пород, образующихся в результате работы калийных рудников, можно отнести к комплексным воздействиям, влияние которых распространяется не на все природные среды, а в некоторых из них не является масштабным и интенсивным.
3. Идентификация экологических процессов, разработка критериев и методов инженерно-экологических и эколого-экономических оценок изменений в окружающей природной среде
Наиболее важным здесь следует считать:
- разработку методов оценки техногенной нагрузки на объекты окружающей природной среды и экологической опасности;
- создание научных основ экологического нормирования техногенного воздействия на природные объекты и природную среду, экологической сертификации и экспертизы;
- совершенствование методов экономической оценки экологических последствий изучения, освоения и сохранения недр;
- установление граничных условий в процессах взаимодействия природных и техногенных геосистем.
Распознавание тех процессов, которые обусловлены взаимодействием природных и техногенных геосистем и могут приобрести экологическую значимость, как и установление необходимых по экологическим условиям ограничений для режима протекания этих процессов возможно лишь в том случае, если может быть установлено и оценено качество природной среды. Вне этого условия исследование каких бы то ни было аспектов обеспечения экологической безопасности освоения недр лишены смысла.
Экологические критерии качества окружающей природной среды включают, в частности, высокую биологическую продуктивность (для данных климатических условий), оптимальное соотношение видов, биомассы популяций, находящихся на различных трофических уровнях. При этом отмечается, что «... высокое (или приемлемое) качество природной среды... означает:
а) возможность устойчивого существования и развития исторически сложившейся, созданной или преобразованной человеком экосистемы в данном месте;
б) отсутствие в настоящем и будущем неблагоприятных последствий у любой (или наиболее важной) популяции (в первую очередь у человека, причем подразумевается отсутствие неблагоприятных условий для каждого человека), которая находится в этом месте исторически или временно».
Как видно, практически сейчас применяемый и необходимый подходы для оценки качества окружающей среды отличаются друг от друга принципиально.
Научная проблема создания соответствующей теории и методов экологического нормирования качества природной среды при освоении недр очевидна.
Принимая во внимание, что многие важнейшие по масштабу, интенсивности и опасности воздействия на природную среду со стороны горного производства имеют необратимые последствия, следует признать, что сохранить природную среду на территории освоения недр в ее естественном исходном состоянии не представляется возможным.
Поэтому для данного случая единственно реальным подходом является установление качества природной среды совместно с экологическими оценками освоения недр в процессе оптимизации параметров состояния геосистем.
4. Оптимизация экологических параметров природно-технических систем
Для развития этого научного направления необходимо:
- совершенствование моделирования взаимодействия природных и техногенных геосистем как изменяющихся во времени целостных сложных объектов;
- исследование экологического риска в процессах освоения недр;
- выявление, систематизация и установление закономерностей изменения свойств природно-технических систем (целостности, устойчивости и др.).
В горной экологии оптимизация связана в первую очередь как с необходимостью, так и с особенностями установления граничных условий развития техногенных геосистем в процессах их взаимодействия с природными объектами при освоении недр с целью обеспечения экологической безопасности.
Такая ориентированность науки находит свое выражение в постановке задач оптимизации.
Для биологических, экологических систем задачи их изучения ставятся и последовательно усложняются исследователями, руководствующимися во многом возможностью использования разработанных методов их решения, которые, в свою очередь, основаны на достижениях математических или физико-математических разделов науки.
Решение многих задач экологии, где устанавливаются параметры изменения численности популяций, основано на использовании и развитии ставшего классическим математического аппарата, созданного В. Вальтерра для исследования процессов борьбы за существование.
Сейчас практически повсеместно экологические задачи решаются с применением математических моделей, в которых процессы описываются дифференциальными уравнениями.
В задачах экологической оптимизации, понимаемой в широком смысле, самостоятельное и большое значение могут приобрести оценки экологического риска. В настоящее время исследования экологического риска имеют постановочный характер, однако экологическое состояние большинства горнопромышленных регионов таково, что оценки экологического риска осуществления хозяйственных и технических мероприятий, связанных с освоением недр и изменяющих экологическую ситуацию, приобретают жизненную важность.
Таким образом, анализ положения дел показывает, что освоение недр порождает крупные экологические проблемы. В их решении важнейшее значение с научной точки зрения имеет устранение все более очевидного расхождения между системным, интенсивно расширяющимся и углубляющимся взаимодействием окружающей природной среды с техногенными объектами и процессами и в основном описательным, фрагментарным характером существующих знаний со слабо развитой расчетно-аналитической базой, что обусловлено необходимостью устранения лишь непосредственно наблюдаемых отрицательных экологических последствий осуществления локальных технических решений. К этому следует добавить, что темпы, которыми идет накопление новых горноэкологических знаний, существенно уступают темпам, с которыми происходит усугубление экологической ситуации в горнодобывающих регионах.
Научное развитие в области горной экологии должно быть ориентировано в связи с этим в направлении придания исследованиям системного аналитического характера, отвечающего особенностям функционирования природно-технических (природно-экономических и др.) геосистем, в которых реально организуется освоение недр.