1.1. Предмет вивчення екології

1.1. Предмет вивчення екології

Екологія — це наука, яка вивчає відносини організмів (особин, популяцій, біоценозів і т.п.) між собою та з навколишньою неорганічною природою, загальні закони функціонування екосис­тем різного ієрархічного рівня, середовище мешкання живих істот (включаючи людину). Посилення впливу людини на природу надає все більшої гостроти екологічним проблемам взаємодії людини та природи, людства та біосфери.

Екологія як наука сформувалася в середині ХІХ століття, коли виникло розуміння, що не тільки будова та розвиток організмів, але і їх взаємовідносини із середовищем існування підпорядковані певним закономірностям.

Поняття «екологія» вперше вжив у 1866 році німецький вчений Е. Геккель. Воно походить від грецьких слів oikos, що означає дім, помешкання, місце перебування та logos — наука. «Під екологією ми розуміємо суму знань, — писав Е. Геккель, — які належать до економіки природи: вивчення всієї сукупності взаємовідносин тварини з навколишнім середовищем як органічним, так і неорганічним і насамперед — її дружніх і ворожих стосунків з тими тваринами і рослинами, з якими вона прямо чи опосередковано вступає в контакт. Одним словом, взаємовідносин, що їх Дарвін називає умовами, які породжують боротьбу за існування»[1].

Спочатку цей термін застосовувався тоді, коли йшлося про вивчення взаємозв’язків між рослинними та живими спільнотами, що входять до складу стійких та організованих систем, котрі склалися в процесі еволюції органічного світу та навколишнього середовища.

Американський еколог Юджин Одум дав найкоротше і найменш спеціальне визначення екології як біології навколишнього середовища.

Формування екології як науки відбувалося на початку ХХ сто­ліття, і довгий час вона розвивалася серед біологічних наук. Важливу роль у диференціації екологічної науки відіграв ІІІ Ботанічний конгрес, який відбувся 1910 року в Брюсселі. На ньому було вирішено поділити екологію рослин на екологію особин (аутекологію) та екологію угрупувань (синекологію). Цей поділ поширився також на екологію тварин та загальну екологію.

Загальна екологія займається дослідженням усіх типів екосистем. Екологія рослин вивчає зв’язки рослинних організмів із середовищем. Екологія тварин досліджує динаміку та організацію тваринного світу.

Крім того, існує екологія людини та екологія мікроорганізмів. З 70-х років ХХ століття складається соціальна екологія, що вивчає особливості взаємодії суспільства і навколишнього середовища та його охорони.

Проте високі темпи зростання населення на земній кулі, бурхливий розвиток промисловості, транспорту, будівництва супроводжувалися дедалі більшими обсягами споживання природних ресурсів. Техногенний характер цивілізації західного типу з її потужнім потенціалом засобів знищення всього живого на Землі, розвиток науково-технологічного прогресу обумовив під впливом діяльності людини (антропогенної діяльності) великі зміни в навколишньому середовищі.

У багатьох країнах світу — Північної Америки, Західної Європи, Японії — загострилась екологічна ситуація, виникли регіони екологічної кризи, де якість середовища проживання не відповідала нормальним умовам функціонування живих організмів. У другій половині ХХ ст. виникла необхідність досліджувати середовище проживання людини. А це, у свою чергу, обумовило «екологізацію» багатьох галузей сучасної науки. Питаннями охорони середовища проживання людини, раціонального природокористування нині активно переймаються такі науки, як економіка, географія, геологія, хімія, фізика, математика та ін. Справдилося передбачення В. І. Вернадського про те, що наші знання розвиватимуться не з наук, а з проблем.

Екологія значно розширила предмет свого вивчення. Більше того, за короткий час, переважно з 60-70-х років ХХ ст. , відбулася диверсифікація науки. За М. Ф. Реймерсом, екологія — це: 1) частина біології (біоекологія), яка вивчає відносини (стосунки) організмів (особин, популяцій, біоценозів) між собою та навколишнім середовищем, тобто має той предмет вивчення, що його окреслив ще Е. Геккель; 2) дисципліна, яка вивчає загальні закони функціонування екосистем різного ієрархічного рівня. Під ієрархією розуміють розташування елементів, регіонів, систем ступінчастим рядом. На кожному щаблі (або рівні) внаслідок взаємодії з навколишнім середовищем (енергією та речовиною) виникають характерні функціональні системи; 3) комплексна наука, яка досліджує середовище проживання живих істот, у тому числі й людини; 4) сфера знань, яка розглядає деяку сукупність предметів і явищ під кутом зору суб’єкта чи об’єкта (здебільшого живого і за участю живого); 5) дослідження становища людини як виду і суспільства в екосфері планети, її зв’язки з екосистемами і величина впливу на них[2].

Дуже широким є спектр підрозділів екології. До нього входять спеціалізовані екологічні науки, які розрізняються за об’єктом та предметом дослідження.

Біоекологія — частина біології, що вивчає відносини організ­мів (особин, популяцій, біоценозів тощо) між собою та з навколишнім середовищем. До її складу включається екологія особин (аутекологія), популяцій (популяційна екологія, демекологія) та спільнот (синекологія).

Аутекологія досліджує взаємозв’язки представників виду з навколишнім середовищем. Вона, головним чином, вивчає межі стійкості виду і його взаємодію з різними екологічними факторами: теплом, світлом, вологою, родючістю та ін., а також досліджує вплив середовища на морфологію, фізіологію і поведінку організмів, розкриває загальні закономірності дії факторів середовища на живі організми.

Синекологія аналізує стосунки між окремими представниками певної сукупності живих організмів, що належать до різних популяцій, а також між ними і довкіллям.

У тридцяті роки ХХ століття сформувалася популяційна екологія — демекологія. Вона вивчає структуру виду (біологічну, статеву, вікову, екологічну) та описує коливання чисельності різних видів і встановлює їхні причини.

На сучасному етапі розвитку суспільства екологія вирішує коло проблем і користується методами, матеріалами, принципами, які далеко виходять за межі суто біологічних наук. Незважаючи на те, що окремі вчені (переважно біологи) продовжують відносити її до біологічних наук, більшість із них, зокрема геоекологи, вважають, що нині екологія сформувалася в принципово нову інтегральну дисципліну, яка поєднує всі природничі, точні, гуманітарні й соціальні науки. Цього погляду дотримуються М. Рей­мерс, Г. Голубєв, О. Яблоков, О. Яншин, Г. Ягодін, О. Лаптєв, Д. Медоуз, Т. Міллер, К. Монтгомері та багато інших відомих віт­чизняних та зарубіжних дослідників. 20 років тому професор-географ В. Алпатов зауважив, що екологію в рівній мірі можна віднести як до біологічної, так і до географічної галузі знань, і її слід розглядати як цілком самостійну науку. На долю екології випало завдання розробити нові, науково обґрунтовані методи, що виходять з ідеї збереження біосфери планети.

Існує кілька визначень сучасної екології й декілька класифікацій її основних складових. Одні автори головну увагу приділяють загальнофілософським і культурним аспектам, другі — соціальним, треті — еколого-економічним, четверті — біоекологічній деталізації.

Так, Г. Швебс у центрі схеми класифікації екологічного знання ставить культуру як основу накопичення людством знань, багатства історії людства, втіленої в духовних і матеріальних цінностях, і як елемент творчої діяльності (культура виробництва, рільництва, поведінки, природокористування тощо). Він вважає, що екологізація мислення буде природною формою діяльності лише після того, як стане невід’ємним елементом культури. А для цього необхідна відповідна підготовка та міждисциплінарний підхід, коли в центрі стоїть загальнофілософський напрям — культура.

Г. Швебс вважає недоцільним, класифікуючи сучасні екологіч­ні знання, основне місце відводити біоекології, технології чи геоекології, оскільки в цьому випадку предметний підхід звужує проблему. Пояснюючи своє бачення проблеми, він стверджує: «… ядром екологічної освіти має стати соціальна екологія — міждисциплінарна галузь знання про відносини в системі природа — суспільство»[3]. Тобто в основу покладено все ж таки не узагальнююче поняття «культура», а один із розділів загальної екології — соціоекологію.

У схемі Г. Швебса заслуговує на увагу слушне виділення серед основних чотирьох уже відомих, визначених більшістю дослідників блоків екологічних знань (біоекологія, геоекологія, техноекологія, екологія людини), розділів «екологія душі» та «екологія культури» (дослідження питань екологічної етики, екологізації мистецтва, дипломатії). Але пропозиція розглядати всю екологію тільки в системі суспільних наук викликає сумніви.

У вигляді квітки з шістьма пелюстками — галузевими підрозділами — й «теоретичною соціоекологією» всередині запропонував свою структурну схему сучасної екологічної науки Г. Бачинський. Він теж дотримується думки, що під впливом великих антропогенних змін довкілля протягом останніх десятиріч на межі природничих, суспільних і технічних наук у більшості розвинутих країн почала формуватися нова комплексна наукова дисципліна — соціоекологія. Г. Бачинський є палким прихильником цього терміну й, викладаючи свою думку щодо мети, завдань і методів різних екологічних підрозділів, до багатьох широковідомих раніше термінів додає префікс соціо-: соціоекосистема, соціо­екологічні закони взаємодії суспільства й природи, соціоекологічне право, соціоекологічні наукові установи тощо, практично не змінюючи сутності самих понять.

Схема структури екології Г. Бачинського спрощена й досить непереконливо обґрунтовує доцільність відведення центрального місця соціоекології, яка «не просто механічно підсумовує результати галузевих соціоекологічних досліджень, а й узагальнює їх на якісно новому системному рівні, вивчаючи соціоекосистеми як цілісні системні об’єкти». Автор стверджує, що «соціоекологія, як кожна самостійна наука, має власну теоретичну базу, чітко окреслене коло завдань, характерних лише для неї, об’єкт, предмет вивчення і свої методи досліджень». На жаль, теоретичний потенціал соціоекології нині дуже слабкий і «своїх методів досліджень» вона не має, а використовує методи, що широко застосовуються в економіці, геології, географії, біології, математиці тощо. Схема Г. Бачинського не дає уяви про характер взаємозв’язків між окремими підрозділами екології, а також про їх ієрар­хію, не охоплює новітніх підрозділів екологічної науки (глобальної екології, космічної, техноекологічної, урбоекології тощо) й надто соціологізована.

О. Лаптєв пропонує свою диверсифікацію сучасної екології, де головне місце відводить загальній екології, яка охоплює сім основних підрозділів — екологію біотичних і біокосних систем, географічну (ландшафтну), містобудівну (інженерну), соціальну, економічну, промислову та сільськогосподарську екологію. Ця схема не деталізована, але чіткіша й логічніша, ніж схема Г. Бачинського. Новітніх підрозділів вона також не охоплює.

Один з провідних молдавських біоекологів І. Дедю в своїй фун­даментальній праці «Экологический энциклопедический словарь» багато уваги приділив питанням сутності структури й завдань сучасної екології. Сучасну екологію він вважає синтетичною біологічною наукою про взаємозв’язки між живими організмами та нав­колишнім середовищем.

І. Дедю зауважує, що сучасна теоретична фундаментальна екологія ще тільки розвивається, але саме вона має стати біологічною базою для інших трьох основних наук про навколишнє середовище — глобальної екології, екології людини й охорони природи. Не заперечуючи необхідності виділення нових екологічних підрозділів у структурі сучасної екології, об’єднаних ним у блоці «прикладна екологія», І. Дедю в основу схеми поклав біологію, зменшивши значення географічних, геологічних і техногенних аспектів. Але важливим є те, що, ставлячи в центр уваги сучасної екології дослідження всіх аспектів взаємодії енергії та речовини в екосистемі, вчений вважає, що природні екосистеми утворюють біотипи й біоценози на всіх їх рівнях, які є головним об’єктом вивчення екології.

Тобто у вирішенні проблеми однаково велике значення надається дослідженню генезису, динаміки та взаємозв’язків усіх екологічних факторів: біотичних, абіотичних і антропогенних.

Найбільш детальною й обґрунтованою є схема структури сучасної екології, запропонована російським екологом М. Реймерсом. Він наводить п’ять різних визначень екології (як біоекології, як комплекс­ної науки, що вивчає середовище життя живих істот тощо).

Центральне місце в схемі М. Реймерса посідає велика екологія (загальна, глобальна мегаекологія), яка поділяється на блоки, відділи та підвідділи (всього 38 підрозділів).

Основними блоками в схемі є біоекологія, географічна, або ландшафтна екологія, екологія людини та прикладна екологія (техноекологія). Окремо виділено також динамічну, загальну аналітичну та космічну екологію.

Незважаючи на досконалість (порівняно з іншими схемами), схема М. Реймерса, на думку Г. О. Білявського, М. М. Падун, Р. С. Фурдуй, має певні недоліки.

По-перше, схема та її пояснення не дають чіткого уявлення про те, яка різниця між функціями екології великої (глобальної) та загальної, яку визначено окремим відділом. Не зрозуміло, чому блоки «аналітична екологія» й «динамічна екологія» відірвані від блоку «біоекологія», а кілька підрозділів «медичної екології» відокремлені від блоку «екологія людини» та вміщені в блок «прикладна екологія» разом з «інженерною» й «сільськогосподарською екологією».

По-друге, схема не охоплює такі важливі нові підрозділи, як екологія культури, військової справи, транспорту, енергетики, правова екологія.

По-третє, в блоці географічна екологія менші підрозділи виділено за зовсім різними критеріями — геоструктурним, зонально-ландшафтним, геохімічним, категорією природних вод. В схемі немає підрозділів «економіка раціонального природокористування» й «охорона ресурсів», не враховані геологічні аспекти тощо.

Цими авторами запропонована нова схема класифікації екології, в якій для всіх розділів сучасної екології узагальнюючим поняттям має бути «велика», або «загальна екологія». Її головними завданнями є такі:

вивчення з позицій системного підходу загального стану сучасної біосфери планети, причин його формування та особливостей змін під впливом природних та антропогенних факторів (тобто вивчення закономірностей формування, існування та функ­ціонування біологічних систем усіх рівнів у взаємозв’язку з атмосферою, літосферою, гідросферою, техносферою);

прогноз динаміки стану біосфери в часі та просторі;

розробка шляхів гармонізації взаємовідносин людського суспільства й природи, збереження здатності біосфери до самовідновлення та саморегулювання з урахуванням основних екологічних законів і загальних законів оптимізації взаємозв’язків сус­пільства й природи.

Схема складається з шести блоків: центрального — загальна (велика) екологія та п’яти основних (біоекологія, геоекологія, техноекологія, соціоекологія та космічна екологія). Кожен блок має свої екологічні галузеві відділи й підвідділи. Всього в схемі налічується понад 80 екологічних підрозділів, які охоплюють практично всі сучасні напрями екологічних досліджень (рис. 1.1). З появою нових напрямів досліджень і діяльності схему легко можна доповнити.

Найрозвиненішим і «найстарішим за віком» є блок біоекологія — материнський субстрат екологічної науки. Структура цього блоку побудована з врахуванням ідей сучасних видатних біоекологів (Ю. Одум, Р. Дажо, М. Ф. Реймерс, І. Дедю та ін.). Але до вже відомих підрозділів блоку біоекології додаються ще такі, як основи біоіндикації, експериментальна екологія, заповідна справа, біоекомоніторинг, біосферна, екологія людини.

Блок геоекологія складається з семи основних розділів і дев’яти підрозділів. Основними є ландшафтна екологія, економіка природокористування та охорона довкілля (для розв’язання їх завдань використовуються результати досліджень практично всіх інших геоекологічних підрозділів, а також багатьох підрозділів, що структурно входять до біоекології, техноекології та соціоекології), екологія атмосфери, гідросфери та літосфери. В останніх двох підрозділах структурними елементами є екологія штучних водойм, Світового океану, озер і боліт, річок, ґрунтів, родовищ корисних копалин (або гірничої справи), геоінженерна екологія, геологічна заповідна справа та ін. Найновіші розділи блоку — геоекоінформатика та екологія геоенергоаномальних зон.

Основними структурними елементами блоку техноекологія є екологія енергетики, промисловості, агроекологія, екологія транс­порту, військової справи. Зокрема, екологія енергетики має такі підрозділи: екологія АЕС, ТЕС, ГЕС, нетрадиційних джерел енер­гії (сонячна, геотермальна, вітрова, біоенергетика, енергетика моря). Екологія промисловості об’єднує такі напрями, як екологія хімічної, металургійної, паливної, електроенергетики, деревообробної промисловості, машинобудування та промисловості будматеріалів.

Агроекологія поділяється на ґрунтозахисну, меліоративну й агрохімічну екологію та екологію тваринництва.

Блок соціоекологія має 12 підрозділів, головні з яких — психоекологія, урбоекологія, екологія народонаселення, природоохоронне законодавство та міжнародне співробітництво в охороні біосфери.

І, нарешті, блок космічна екологія — наймолодший напрям екологічних досліджень, який має такі підрозділи: екологія космічних апаратів, екологія ближнього Космосу, екологія планет сонячної системи, екологія зовнішнього Космосу та глобальний космічний екомоніторинг.

Кожен із зазначених блоків загальної екології має вирішувати своє коло проблем, але всі вони тісно пов’язані між собою, й кожен користується матеріалами й результатами іншого під час виконання розробок, моделей і прогнозів щодо природного середовища.

У наш час спостерігається бурхлива екологізація різних техніч­них дисциплін, під котрою слід розуміти процес неухильного та послідовного впровадження технологічних, управлінських та інших рішень, які дозволяють підвищувати ефективність використання природних ресурсів поряд з поліпшенням або хоча б зі збереженням якості природного середовища (або життєвого середовища взагалі) на локальному, регіональному, національному та глобальному рівнях. Існує і поняття екологізації технологій виробництва, сутність котрого полягає у вжитті заходів щодо запобігання негативного впливу виробничих процесів на природне середовище. Екологізація технологій досягається шляхом розроблення сучасних технологій з мінімумом шкідливих речовин на вихід — безвідходні або маловідходні технології. Останнім часом в усьому світі започатковують найрізноманітніші напрямки екологічних досліджень, щоб забезпечити фахівців необхідною екологічною інформацією з усіх сфер людської діяльності. Нині сформувалося близько ста напрямів екологічних досліджень, які можна об’єднати за принципами галузевої належності, взаємозв’язків, взаємопідпорядкованості, пріоритетності, теоретичного та практичного значення (рис. 1.2).

У зв’язку з цим екологія розпалася на ряд нових галузей та дисциплін, котрі значно відійшли від початкового визначення екології як науки про відносини живих організмів з навколишнім середовищем. Але в основі всіх сучасних напрямів екології лежать фундаментальні ідеї біоекології.

Екологію за розмірами об’єктів вивчення поділяють на географічну, або ландшафтну, об’єктами вивчення котрої є великі геосистеми, географічні процеси, та на глобальну екологію, пред­метом дослідження якої є біосфера та антропогенна діяльність
в її межах.

Глобальна екологія. Як наукова дисципліна вивчає біосферу, тобто екосистему, що охоплює всю планету. Предметом дослідження глобальної екології є також екологічні зв’язки біосфери з процесами, що відбуваються в надрах Землі та в космосі.