5. Методическая основа современной экологии. Методы прикладной экологии.

Методическая основа современной экологии составляет сочетание системного подхода, натурных наблюдений, эксперимента и моделирования. Количественные методы – измерения, расчеты, математический анализ.

Методы регистрации и оценки состояния среды являются необходимой частью любого экологического исследования. Метеорологические наблюдения, определения показателей качества природной воды, определение состояния почв, измерения освещенности, радиационного фона, напряженности физических полей, определение химической и бактериологической загрязненности среды. К этой группе методов относятся мониторинг – периодическое или непрерывное слежение за качеством окружающей среды. При этом используются современные методы физико-химического анализа, биоиндикация (использование для контроля состояния среды организмов, особо чувствительных к изменениям среды и к появлению в ней вредных примесей), дистанционного зондирования, телеметрии и компьютерной обработки данных.

^ Методы количественного учета организмов и методы оценки биомассы и продуктивности. Для этого применяются подсчеты особей на контрольных площадках, в объемах воды или почвы, маршрутные учеты, отлов и мечение животных, наблюдения за их перемещениями с помощью телеметрии, аэрокосмическая регистрация численности стад, скопления рыбы, густоты древостоя, состояния посевов и урожайности полей. Для изучения динамики численности популяций требуется введение методов демографии.

^ Исследования влияния факторов среды на жизнедеятельность организмов – наиболее разнообразная группа методов экологии. В лабораторных условиях регистрируется воздействие контролируемого фактора, функции растений и животных. Этим путем устанавливаются оптимальные или граничные условия существования. Так определяются критические или летальные дозы химических и других агентов, по которым рассчитывают предельно допустимые концентрации и воздействия, лежащие в основе экологического нормирования. Экология смыкается с физиологией, биохимией, токсикологией.

Эта экспериментальная техника и методы используются при определении устойчивости экосистем и изучении адаптаций – приспособлений растений, животных и человека к различным условиям среды.

Методы изучения взаимоотношений между организмами в сообществах – часть системной экологии. Натурные наблюдения и лабораторные исследования пищевых отношений, пищевого поведения с применением метода «меток» радиоактивными изотопами. Можно определить, какое количество органического вещества переходит от одного звена пищевой цепи к другому: от растений – к травоядным, от них – к хищникам. Экспериментальная методика создания и исследования искусственных сообществ и экосистем, т.е. лабораторное натурное моделирование взаимодействий организмов друг с другом и с окружающей средой. Создают искусственные, частично замкнутые самоподдерживающиеся многовидовые системы.

Средства методов прикладной экологии:

– создание геоинформационных систем (ГИС-технологии) и банков экологической информации регионов, территорий, ландшафтов, агросистем, промышленных центров, городов;

– комплексный эколого-экономический анализ состояния территорий для целей экологической диагностики и оздоровления экологической обстановки;

– методы инженерно-экологических изысканий для оптимального размещения, проектирования, строительства и реконструкции гражданских и хозяйственных объектов;

– методы экологически ориентированного проектирования хозяйственных и гражданских объектов, основанные на принципах и расчетах экологического соответствия;

– технологические методы снижения отходности, побочных эмиссий и коэффициентов вредного действия производственных комплексов, процессов, устройств и изделий;

– методы оценки влияния техногенных загрязнителей и деградации среды на здоровье людей и состояние природных систем; – методы контроля экологической регламентации хозяйственной деятельности: экологический мониторинг, аттестация и паспортизация промобъектов, территориальных природно-производственных комплексов; экологическая экспертиза; оценки воздействия проектируемых объектов на окружающую среду.

6. Воздействие человека на окружающую среду в разные исторические эпохи. Понятие «экологический кризис», «катастрофа», «коллапс», «экологическая революция». Особенности антропогенного воздействия на окружающую природную среду в первобытном обществе.

Экологический кризис — особый тип экологической ситуации, когда среда обитания одного из видов или популяции изменяется так, что ставит под сомнение его дальнейшее выживание. Основные причины кризиса:

Абиотические: качество окружающей среды деградирует по сравнению с потребностями вида после изменения абиотических экологических факторов (например, увеличение температуры или уменьшение количества дождей).

Биотические: окружающая среда становится сложной для выживания вида (или популяции) из-за увеличенного давления со стороны хищников или из-за перенаселения.

Кризис может быть:

глобальным;

локальным.

Бороться с глобальным экологическим кризисом гораздо труднее, чем с локальным. Решение этой проблемы можно достигнуть только минимизацией загрязнений, произведенных человечеством до уровня, с которым экосистемы будут в состоянии справиться самостоятельно. В настоящее время глобальный экологический кризис включает четыре основных компонента: кислотные дожди, парниковый эффект, загрязнение планеты суперэкотоксикантами и так называемые озоновые дыры.

Эволюционная теория прерывистого равновесия предполагает, что редкие экологические кризисы могут быть двигателем быстрой эволюции.

Катастро́фа (от др.-греч. καταστροφή «переворот, ниспровержение; смерть») — происшествие, возникшее в результате природной или техногенной чрезвычайной ситуации, повлекшее за собой гибель людей или какие-либо непоправимые последствия в истории того или иного объекта.

По уровням сложности объектов:

Катастрофы космических объектов (галактик, взрывы звёзд, планет)

Катастрофы в геосферах (Глобальные катастрофы)

земной коре (извержение вулкана,землетрясение)

гидросфере (цунами, наводнение, лимнологическая катастрофа)

атмосфере (озоновая дыра)

магнитосфере

Катастрофы в биосфере (резкое вымирание отдельных видов организмов), катастрофизм.

Катастрофы социальные (революция, война, террористический акт)

Катастрофы техногенные

транспортные катастрофы

промышленные катастрофы (например, авария на атомной электростанции, нефтепроводе)

Катастрофы в жизни людей (личные катастрофы)

Революция экологическая

- ответная реакция человечества на кризисное состояние системы «человек и биосфера». Обычно охватывает все стороны хозяйства и приводит к изменению взглядов людей на природу, ее эксплуатацию. В прежние эпохи экологические революции происходили в течение длительного времени (веками и даже тысячелетиями), современная глобальная экологическая революция займет, очевидно, около половины века (в противном случае может наступить всемирная экологическая катастрофа). Первая экологическая революция была реакцией на дефицит естественных продуктов природы при переходе человечества из фазы чисто биологического существования. Она ознаменовалась активным воздействием человека на природу путем выжигания растительности (для улучшения пастбищ диких животных) и организации массовых охот. Вторая экологическая революция произошла как следствие перепромысла крупных животных и истощения ресурсов собирательства, что привело к развитию примитивного орошаемого земледелия и скотоводства. Третья экологическая революция была следствием ограниченности ресурсов орошаемого земледелия и привела к широкому переходу к богарному (неполивному) земледелию. Сведение лесов и общее истощение ресурсов растительного мира, как и вообще традиционных ресурсов того времени, привело к промышленной революции, переросшей в научно-техническую революцию текущего времени. Современный экологический кризис характеризуется опасным загрязнением биосферы, приближением к максимуму использования энергии на поверхности Земли и резким нарушением экологического равновесия.

Взаимодействие человека и природы. Взаимодействие человека и природы насчитывает более 3,5 млн. лет. Отправным пунктом взаимоотношения человека и природы можно считать начало формирования человеческого общества. На протяжении столь длительного времени характер взаимоотношений человека и природы сильно изменялся. На первых порах определяющую роль в этих взаимоотношениях играл природный фактор, и зависимость древнейших людей от природы была наибольшей. Древнейшие люди (архантропы) были по существу одним из биологических компонентов природных экосистем. Но, постепенно развиваясь, используя свои умственные и физические способности и совершенствуя свою материальную культуру, древнейшие люди все более и более видоизменяли окружающую их природу. Между человеком и окружающей средой возникла новая система связей, осуществляемая с помощью технических приспособлений.

Именно возрастающая роль охоты в жизнедеятельности древних людей ослабила их зависимость от природы, и открыла новые возможности для обитания в новых условиях. Вследствие этого постепенно расширяются границы их проживания. Это событие является одним из важнейших в истории взаимодействия человека и природы: человек как бы выходит из привычной чисто биологической ниши.

Орудия труда и искусственно добываемый огонь расширили возможности использования природных ресурсов. Активное использование орудий труда выделило человека из остального биологического мира. В дальнейшем это способствовало формированию первобытного присваивающего хозяйства.

Не исключено, что уже более ста тысячелетий назад человек мог оказывать заметное влияние на флору и фауну. Неандерталец воздействовал преимущественно на видовой состав и численность животных. Он не вызывал больших преобразований, однако уже оценил пользу орудий труда и трудовых навыков. Он сознавал свое превосходство над всеми остальными животными, на которых успешно охотился, но вряд ли пытался осмысливать природные явления и находить им объяснения. Он оставался естественной частью среды - и в духовном и в материальном отношении.

К эпохе позднего палеолита относится первое из известных нам свидетельств отрицательных воздействий человека на природу, вызванных, по современной терминологии, хищническим отношением к природным богатствам. При раскопке находят останки убитых на охоте животных (зубров, мамонтов) в таком количестве, которое явно превосходило потребности племени.

Переход человека от присваивающего к производящему хозяйству. На смену неандертальцам, за исторически короткий промежуток времени, пришли кроманьонцы. Появление человека разумного («Homo sapiens) стала новой вехой, отмечающей наступление необычных перестроек в жизни биосферы. Взаимодействие материальных, духовных и экологических факторов привело к коренному перелому в эксплуатации природных ресурсов - переходу от присваивающего к производящему хозяйству.

Предпосылками для этого перехода были: развитие технических приспособлений, сложившаяся система знаний и верований, включающая вопросы не только использования природы, но и заботу о состоянии ее ресурсов. При высоком техническом уровне, разнообразии орудий для охоты и собирательства создалась ситуация, способствующая переходу к земледелию и скотоводству.

Переход человечества от собирательства к земледелию и скотоводству был постепенным, долгим. Поначалу доля культивируемых растений и животных в хозяйственном обиходе человека была невелика. Люди продолжали заниматься охотой и собирательством. При наличии обширных неосвоенных территорий неолитические общины имели широкое поле деятельности. Они переходили от одних освоенных участков к другим, а через десяток другой лет нередко возвращались на место первоначальной обработки. Однако демографическая обстановка со временем менялась. Появлялись все новые общины, хороших земель становилось все меньше и меньше, истребление лесов стало идти быстрее, чем самовосстановление.

О великом значении земледелия в истории человечества и биосферы прекрасно сказал В.И.Вернадский: «Открытие земледелия … решило все будущее человечества. Изменяя этим путем жизнь автотрофных живых организмов на земной поверхности, человек тем самым создал такой рычаг для своей деятельности, последствия которого в истории планеты были неисчислимыми».

Появление принципиально нового типа хозяйства, изменившего взаимоотношения человека с окружающей средой и структуру общества, по мнению ученых по времени совпадает с началом исторического периода - неолита, поэтому его, следует считать революционным переворотом - «неолитической революцией».

Для наступления «неолитической революции» человек должен был настолько истощить запасы дичи и полезных растений, чтобы в результате возникла настоятельная необходимость целенаправленных действий, направленных на увеличение количества пищи.

Общий рост населения и увеличение потребностей приводили к ускоренному распространению сельскохозяйственных ландшафтов.

Естественная экологическая обстановка на планете в целом ухудшилась, так как исчезли некоторые виды крупных млекопитающих, на значительных территориях началось опустынивание. С этого времени более совершенная искусственная система природопользования становится необходимой. Ирригационные сооружения и поливное земледелие позволили организовывать сельское хозяйство и животноводство на территориях, с неблагоприятными для этого природными условиями. Человек, создавая благоприятную для себя среду, достиг успехов не только в добывании пищи, но и в интеллектуальной сфере, в развитии личности. Складывались новые формы общественного уклада: крупные постоянные поселения, города.

В истории человечества произошел ряд событий, получивших в дальнейшем глобальное значение и не только для людей, но и для окружающей природы. Первым таким событием можно считать освоение огня. В итоге это вызвало целый ряд серьезных экологических последствий в разных географических зонах Земли. Другим событием глобальной значимости стала смена типа хозяйства. От присваивающего хозяйственного уклада люди перешли к производящему, активно содействуя увеличению биологических ресурсов, необходимых для питания.

Чем интенсивнее становилась эксплуатация естественных ресурсов, тем быстрее обеднялась природа, и требовались специальные меры по ее охране. Вначале это были запреты на уничтожение некоторых видов животных и растений, а также отдельных элементов ландшафтов (родников, озер, рек). Данные запреты основывались на фантазиях и религиозных представлениях. Не имея научного обоснования, эти меры не могли дать существенного результата и имели локальное значение. Быстрое усиление воздействия хозяйственной деятельности человека на ее природу произошло после промышленной революции, т.е. при переходе от ремесла и мануфактуры к машинной индустрии. Это был начальный период капитализма, когда хищнические формы использования ресурсов природы приобрели повсеместный характер.

Виды антропогенного воздействия:

1. Разрушительное (деструктивное) - приводит к утрате, часто невосполнимой, богатств и качеств природной среды.

а) н е о с о з н а н н о е (охота, вырубка и выжигание лесов древним человеком,…) - Сахара вместо леса

б) о с о з н а н н о е (х и щ н и ч е с к о е)

2. Стабилизирующее - это воздействие целенаправленное. Ему предшествует осознание экологической угрозы конкретному ландшафту - полю, лесу, пляжу, зеленому наряду городов. Действия направляются на замедление деструкции (разрушения). Например, вытаптывание пригородных лесопарков, уничтожение подроста цветущих растений можно ослабить, разбивая дорожки, образуя места для короткого отдыха. В сельскохозяйственных зонах проводят почвозащитные мероприятия. На городских улицах высаживают и высеивают растения, устойчивые к действию транспортных и промышленных выбросов.

3. Конструктивное (например, рекультивация)- действие целенаправленное, его результатом должно стать восстановление нарушенного ландшафта, например лесовосстановительные работы либо воссоздание искусственного ландшафта на месте безвозвратно утраченного. Примером может служить очень трудная, но необходимая работа по восстановлению редких видов животных и растений, по облагораживанию зоны горных выработок, свалок, превращению карьеров и терриконов в зеленые зоны.

"Расползаясь" по планете, расширяя свою деятельность, человек культивировал лишь удобные для себя виды, неосознанно угнетая тем самым все другие. Сознательно он уничтожал, в-основном, хищников, этим затрудняя естественный отбор остальных (опять-таки неосознанно) и способствуя их вырождению, а порой и гибели (эпидемии).

Отличительной чертой данной эпохи стало зарождение и широкое распространение городов, которые полностью уничтожали естественные ПК на занятой и прилегающей территории. Появляется различная техника, облегчающая жизнь человеку (чего нельзя сказать о природе). Катастрофой для животных обернулось гениальное открытие пороха и совершенствование орудий убийства.

7. Воздействие человека на окружающую среду в разные исторические эпохи. Особенности антропогенного воздействия на окружающую природную среду в периоды I, II сельскохозяйственной и промышленной революций.

1 с/х революция – переход от собирательства и охоты к растениеводству, животноводству.

Первые растения: пшеница, ячмень, рожь

Домашние животные:собака,козы, овцы, лошади, куры, свиньи.

Следствие неолитической революции: вытеснение диких предков домашних животных с их естественных мест обитания.

2000 лет назад кризис примитивного поливного земледелия: обеднение почв, засоление (привело к опустыниванию).

Наступление индустриальной эпохи характеризуется нарастающими темпами развития и концентрацией производительных сил, развитием частного предпринимательства, постоянными захватническими войнами. Она ознаменовалась, прежде всего, активным освоением минерально-сырьевых ресурсов, развитием горного дела, металлургии и добычи угля, потеснившего такой энергетический источник, как дерево.

Расширение и совершенствование производства протекали на фоне непрерывной его концентрации в промышленных районах и роста населения в городах, обслуживающих эти промышленные предприятия. Использование угля в качестве топлива, отсутствие дымоулавливающих и водоочистных сооружений приводили к быстрому загрязнению воздушного бассейна, речных систем, а местами - к деградации растительного покрова. Это пагубное воздействие испытали на себе в первую очередь горнопромышленные районы Великобритании, Центральной Европы (Рурская область, Силезия) и Соединенных Штатов Америки.

От рубежа промышленной революции XVIII в. начинается новая ступень развития материальной культуры - техническая цивилизация. Именно в этот период древний культ природы заменяется культом техники. Самое широкое распространение получает идеология покорения природы, предельно высокой эксплуатации природных богатств Земли. Человек глубоко проникает во все сферы.

После второй мировой войны, в результате научно-технической революции, человечество вышло на совершенно новый постиндустриальный уровень нагрузки на природные комплексы. Особое влияние на состояние окружающей природной среды оказали такие тенденции НТР, как

√ резкое увеличение объема потребления природных ресурсов,

√ рост энерговооруженности человечества, расщепление атома,

√ освоение космоса,

√ создание новых веществ,

√ интенсификация сельского хозяйства,

√ рост численности населения и высокие темпы урбанизации,

√ низкий уровень экологической культуры, попрание природы ради сиюминутной выгоды,

√ резкий рост производства и, как следствие, резко возросшие нагрузки на все сферы Земли.

Природа начинает не справляться с предложенными (а правильнее сказать навязанными) человеком нагрузками, возникает огромное количество экологических проблем, для решения которых требуется непосредственное вмешательство человека.

Если в прошлом главным был вопрос о состоянии земельных и биологических ресурсов, то теперь поле воздействия человека на природу захватывает водные ресурсы, воздушную среду, леса, почвы, животный мир, озоновый слой Земли, Мировой океан, климат. Но и на этом человеческий разум не останавливается, он начинает "покорять" Вселенную. Ну-ну.

Парниковый эффект, озоновые дыры, наводнения, засухи, лесные пожары, погодные сюрпризы, истощение водных ресурсов и острая нехватка питьевой воды, эпидемии, новые болезни, …

Промы́шленная револю́ция (промы́шленный переворо́т, Вели́кая индустриа́льная револю́ция) — это переход от ручного труда к машинному, от мануфактуры к фабрике; переход от преимущественно аграрной экономики к индустриальному производству, в результате которого происходит трансформация аграрного общества в индустриальное. Промышленный переворот происходил в разных странах не одновременно, но в целом можно считать, что период, когда происходили эти изменения, начинался от второй половины XVIII века и продолжался в течение XIX века. Характерной чертой промышленной революции является стремительный рост производительных сил на базе крупной машинной индустрии и утверждение капитализма в качестве господствующей мировой системы хозяйства.

Производственную революцию можно определить как коренной переворот в мировых производительных силах, связанный с переходом к новому принципу хозяйствования не только в технологиях, но и во взаимоотношениях общества и природы. Отличие производственной революции от различных технических переворотов в том, что она затрагивает не только отдельные важные отрасли, а все хозяйство в целом. И в конечном счете, новые направления хозяйствования становятся доминирующими. Такой переворот вовлекает в хозяйственный оборот принципиально новые возобновляемые или длительно неисчерпаемые ресурсы, причем эти ресурсы должны быть достаточно распространенными на большинстве территорий; он повышает производительность труда/ или несущую способность земли (выход полезной продукции с единицы площади) на несколько порядков, что выражается также в создании большего на несколько порядков объема продукции и совершении демографической революции.

1. Аграрной, или сельскохозяйственной революции. Ее результат – переход к систематическому производству пищи и на этой базе переход к сложному общественному разделению труда. Эта революция связана также с использованием новых источников энергии (силы животных) и материалов.

2. Промышленной, или индустриальной (или машинной), в результате которой основное производство сосредоточилось в промышленности и стало осуществляться при помощи машин и механизмов. “Смысл” этой революции не только в замене ручного труда машинным, а биологической энергии – водной и паровой, но и в том, что она открывает в широком смысле процесс трудосбережения (не только в физическом труде, но также и в учете, контроле, управлении, обмене, кредите, передаче информации).

3. Научно-информационной, в результате которой появились мощная информационная техника и технология, стали использоваться новые материалы и виды энергии, распространилась автоматизация. Но основные результаты этой революции еще впереди.

Аграрная революция: первый этап – переход к примитивному ручному (мотыжному) земледелию и скотоводству; второй – переход к ирригационному или плужному неполивному земледелию. Земля и вода становятся главными предметами труда (см., например, Бахта 1968: 275).

Промышленная революция: первый этап начинается в XV–XVI вв. мощным развитием мореплавания и торговли, техники и механизации на основе водяного двигателя, усложнением разделения труда в мануфактуре и других формах, а также развитием кредита, денежного обращения, интенсивных видов сельского хозяйства и другими процессами. Второй этап – промышленный переворот XVIII – первой трети XIX вв., связанный с внедрением различных машин и паровой энергии.

Научно-информационная революция: первый этап начался в 40–50-е годы ХХ века прорывами в автоматизации, энергетике, в области синтетических материалов, но особенно выразился в создании электронных средств управления, связи и информации. Однако, думается, вполне реально говорить о неизбежности второго ее этапа (см., например: Марахов 1984: 314; Гринин 2006а), который может начаться в ближайшие десятилетия.