ПРЕДМЕТ ЕКОЛОГІЇ: ДУМКА ВЧЕНИХ І МЕТОДОЛОГІВ

Отже, предмет екології - сукупність складних проблем, що стосуються як буття природи, так і існування людини. З точки зору природничників, екологія як наука повинна мати визначені закони, які вона розкриває. Будь-який закон, як відомо, є таким узагальненням, яке відображає необхідне, істотне, стійке, повторюване, загальне в окреслених межах відношення між явищами об'єктивної дійсності. Наявність специфічних законів, властивих якійсь галузі знань, - суть необхідна умова інституалізації її як науки.

Свого часу відомий еколог Баррі Коммонер запропонував розрізняти наступні чотири закони екології. Вони сформульовані на якісно- змістовому рівні і являють собою зразок надзвичайно влучного "перекладу" науково-екологічних узагальнень на повсякденно-світоглядну мову (Коммонер,1972):

· все зв'язано з усім;

· все мусить кудись діватися;

· природа знає найкраще;

· не існує такої речі, як дармова трапеза, тому що хтось повинен за це розплачуватися.

Вчені-екологи наголошують, що екологія досліджує свої власні специфічні закони, що не співпадають з законами фізики, або термодинаміки, або біології. Втім, щодо точної визначеності їх кількості, немає єдиної думки. Так, Ю.Одум в книзі "Основи екології" (1975) зазначає, що існує 66 основних екологічних принипів і концепцій. К.Уатт розглядає як принципово важливі 38 загально-екологічні принципи. В.Оллі - 9 групп таких принципів.

М.Реймерс в "Природокористуванні" називає 60 екологічних узагальнень на рівні законів. Утім, покищо, на його думку, не виконано завдання структурно і логічно упорядкувати еколого-теоретичне знання і структурувати основні теоретичні поняття екології.

За классифікуванням В.Крисаченка, екологічні узагальнення за рівнем їх теоретичної зрілості і відповідності критеріям строгих законів поділяються на чотири групи:

1 - дескриптивні (описові) моделі. Ці узагальнення мають переважно феноменологічний характер і фіксують зовнішню данність сутнісних зв'язків між екологічними об'єктами. До їх кола слід віднести численні палеонтологічні літописи, філогенетичні ряди, моделі конкурентних взаємин та життєвих циклів, спонтанної сукцесії та ін.

2 - емпіричні закономірності, які постають як індуктивні умовиводи, закорінені безпосередньо у чуттєве пізнання. В екології вивчаються різноманітні градієнти - температурні, кисневі та ін.), правила (наприклад, Балмера, Аллена, Бергмана, Ван Алена, Глогера, екологічної ніші, зміни адаптивних норм та ін.), емпіричні закони (Бера-Дарвіна, Ковалевського-Осборна, гомологічних рядів, аллометричного зростання тощо).

3 - номотетичні узагальнення - строгі, емпірично обгрунтовані, логічно несуперечливі, теоретично достовірні висновки, які найповнішою мірою відповідають вимогам, що висуваються до законів. До них слід віднести передовсім моделі Харді-Вайнберга, Лотки-Вольтерра, закон Гаузе, математичну теорію боротьби за існування загалом та деякі інші. У номотетичних узагальненнях особливої ваги набувають гіпотетико-дедуктивні та математичні підходи, завдяки чому такі висновки мають значну прогностичну евристичність.

4 - конструктивістські програми - узагальнення, які поєднують теоретичні висновки з діяльнісною компонентою і мають на меті обгрунтування та побудову об'єктів (ідеальних чи реальних), що функціонують на засадах екологічних взаємин. Серед таких програм чільне місце посідає вчення про ноосферу В. І. Вернадського, теорії агротехніки та біотехнології, проекти "Екомісто", "Біосфера-II", МАВ ("Людина та біосфера") та ін.

Фундаментальним теоретичним узагальненням, на якому грунтується вся сучасна екологія, є теорія природного добору. Неможливо уявити сутність взаємин між живими організмами та довкіллям, якщо не залучати до пояснення природний добір. І якщо еволюція здійснюється через посередництво природного добору, то самі екологічні взаємини, тобто стосунки, у які вступають організми між собою та неорганічною природою, якраз і є його безпосередньою данністю. Природний добір є реальним фактом існування живого. Суттю його є порівняння можливостей одних істот (видів) з іншими.

Живі істоти мають такі атрибутивні ознаки, як мінливість та спадковість. Тобто, постійні ухили (флуктуації) в будові організмів, з одного боку, і наявність яскравої спадкоємності у розвитку, з іншого. Існування цих явищ зумовлює єдність та розмаїття форм життя, створює вихідний матеріал для еволюції. Головна функція добору - визначення шляхів закріплення спадковості та меж мінливості, а боротьби за існування - контроль результатів еволюції, тобто забезпечення коеволюції видів та середовища їх проживання.

Субстанційними засадами існування живих істот постійна взаємодія організмів з довкіллям, яке сприймається поєднанням абіотичних, біотичних та антропогенних чинників; доцільне пристосування організмів до конкретних умов проживання; унікальність кожної біосистеми і будь-якої особини, що створює безмежні можливості для системної їх диференціації та порівняння; здатність організмів до потенційно швидкого (в ідеалі - на рівні геометричної прогресії) зростання чисельності; обмежена кількість засобів існування та природних ресурсів загалом - лімітуючих чинників біосфери; збереження чисельності організмів на сталому рівні у послідовному ряду біологічних поколінь (з незначними флуктуаціями) і стабільності біомаси живої речовини загалом.

Означені феномени мають, безперечно, екологічний характер. Вони здобувають логічне і обгрунтоване пояснення саме у рамках теорії природного добору та боротьби за існування. Так, обмеженість ресурсів і тенденція до швидкого розмноженая спричиняє конкуренцію за джерело їжі та боротьбу за існування. Як свідчить закон конкурентних взаємин Г. Ф. Гаузе, два види, що претендують на одну й ту саму екологічну нішу, не можуть нескінченно довго перебувати у стані стійкої рівноваги. Тобто витіснення одного з них неминуче. Теорія природного добору пояснює і можливість переходу організмів до іншої екологічної ніші. Саме боротьба за існування та її наслідки і спадкова (тобто,невизначена) мінливость створюють передумови вивільнення організмів від конкретних лімітуючих чинників, отже - перехід до нової екологічної ніші.

Наслідком екологічних взаємин живих істот та добору репродуктивно успішних видів чи організмів є вибіркове виживання одних та вимирання інших. Тобто - реальний процес функціонування та розвитку біосистем.

Отже, взаємодія у системі "організм - довкілля" призводять до боротьби за існування. Репродуктивні наслідки та вибіркове переживания породжують природний добір як головну творчу силу еволюції та усталення структури екосистеми і біосфери. Тому, очевидно, що екологія існує в тісних інтеграційних стосунках з теорією еволюції.

Структура екологічного знання, як і будь-якої науки, характеризується наявністю двох рівнів пізнання: емпіричного та теоретичного.

На емпіричнийрівні головними є методи спостереження, порівняння та експеримент. На емпіричному рівні відображаються істотні зв'язки між явищами, дається їх опис у формі графіків, таблиць, рядів тощо.

На т еоретичному рівні відтворюється сутність об'єкта. Це здійснюється в формі теорії, тобто систематизованого, узагальненого, внутрішньо несуперечливого, достовірного знання про сутність екологічних явищ, розкриває причини та внутрішні, необхідні зв'язки між ними.

Різні науки мають різне співвідношення емпіричного і теоретичного знання. За даними, що наводять Ю.Шеляг-Сосонко, В.Крисаченко та Мовчан (1991), можна стверджувати, що в сучасній екології емпіричний пласт знань переважає над загальнотеоретичними узагальненнями. Як свідчить наприклад, аналіз тематики публікацій з водної екології та гідробіології у 80-ті роки в англомовній літературі, здійснений К. М. Хайловим, левова частка публікацій була присвячена біології та екології окремих організмів (аутекологія), забрудненню середовища та аквакультурам, а також водним ценозам; питанням загальної екології присвячено лише кілька відсотків публікацій.

Серед основних понять екології слід назвати:

біом - сукупність рослин, тварин, грибів, бактерій. Несчислені живі істоти, що складають біом, поєднані багатоманітними видами зв'язків. Головні з них - харчові і хорологічні, тобто такі, через які здійснюється постійна бороться за простір і їжу. Ця боротьба обумовлена місцем організму в біомі. Струкрура біома визначається боротьбою, яка виникає між видами з подібними, схожими екологічними вимогами.

Екосистема. Вперше термін "екосистема" зафіксував Артур Дж.Тенслі в 1935 р. Пізніше, в 1942 р. Реймонд Ліндеман визначив концептуальні і методологічні основи вивчення екосистем як складних систем, що окреслені в просторі і часі і охоплюють як організми, так і умови довкілля. Якщо врахувати багатоманітність організмів, що створюють біом і об'єднані трофічними і хорологічними зв'язками, то вже зрозуміла величезна складність цієї сукупності. Але ця складність значно зростає, якщо біом розглядається разом з довкіллям. Це відбувається дійсно так, бо екологія вивчає, яким чином і якою мірою кожна жива істота залежить від абіотичних факторів середовища, довкілля.

Сукупність всіх організмів, що створюють біом, а також різноманітних відносин, які пов'язують їх один з одним, і всіх їх взаємодій з довкіллям і є екосистема.

Вона містить в собі: 1. біом - фітоценози, зооценози, мікробіоценози, мікоценози і всі харчові і хорологічні зв'язки, які їх об'єднують; 2. фактори довкілля - екотоп (клімат, енергія, світло).

За визначенням П.Дювиньо і М.Танга, екосистемою в екології позначають найбльш обширну функціональну єдність. Єдність тому, що колоооббіг є замкненим. А найбільш обширну тому, що вона включає і організм, і середовище. Причому кожен компонент впливає на інший, формуючи його особливості. І кожен є необхідним для підтримки відпрацьованого ходу життя.

Отже, функціональна система, яка включає в себе спільноту живих істот і їх довкілля, називається екологічною системою.

Екосистема - це основне теоретичне поняття екології. Узагальнення суттєвих її характеристик здійснено в такому визначенні М.Реймерса: екосистема - цілісна система, що є термодинамічно відкритою сукупністю біотичних і абіотичних (речовин, енергії) компонентів і інформаційно саморозвивається. Єдність структури і функції цієї системи забеспечує перевагу внутрішніх переміщень речовин, енергії і інформації над зовнішнім обміном. На цій основі забеспечується саморегуляція і розвиток системи як цілого.

Біосфера. Взаємозв'язок всіх екосистем планети призводить до уявлення про гігантську екосистему – біосферу. Біосфера - той простір на планеті, де існують живі організми і функціонують коситеми. Це тонка поверхнева плівка, що включає океани і атмосферу. Саме в біосфері енергія сонячної радіації здійснює докорінні зміни фізичних і хімічних властивостей інертної речовини Землі.

Екологічна реальність -це важливе узагальнююче поняття сучасної екології.Екологічна реальність відображується певною системою уявлень про ті дійсні екосистеми, умови та чинники довкілля, в яких існує людина. Екосистемама притаманно ще дуже багато ознак, властивостей, які належить пізнати і включити в нашу картину світу. Отже, екологічна реальність представлена знаннями про об'єкт екології як науки. Ці знання певним чином систематизовані та організовані, вони уточнюються і поглиблюються з розвитком науки. Тому, поняття екологічної реальності відображає історичність та відносність наших екологічних знань.

ОСНОВНІ ЗАКОНИ ЕКОЛОГІЇ*

(*програмні закони винесено кремо на лекційне обговорення)

Закон подібності частини і цілого, або біоголографічний закон. Його було відкрито ще в давні часи. Так, ще китайські мудреці сповіщали про те, що частина є міниатюрною копією цілого. Тому, всі частини одного рівня ієрархії схожі одна на одну.

Наприклад, схожі модель атому і сонячної системи. Людська істота є мініатюрною копією всесвіту. Подібними є багатоклітинний організм і одноклітинний. При цьому кожна клітина генетично є моделлю цілого багатоклітинного організму (ріст, розвиток, розмноження, репарація тощо).

Утім, зрозуміло, закон подібності не є абсолютним. Так, електрон не може бути моделлю організму. І, навпаки, гени видів, що систематично знаходяться далеко однин від одного, є аналогічними і навіть - ідентичними.

Однак такі суперечності виявляються для структур, які ієрархічно є дуже далекими. Наприклад, для структур елементарних і структур дуже складних. Як правило, частини фенотипічно (тобто, у зовнішньому вигляді) відображають властивості цілого і аналогічні між собою. Аналогічні, але не абсолютно ідентичні.

Ще філософам античності було відомо, що ціле "більше" суми частин. Така закономірність дістала назву аксіоми емерджентності (від латин. - emergo – з'являюсь, виникаю): ціле завжди має особливі властивості, які відсутні у його частин. Тому ціле не дорівнює сумі елементів, що не поєднані системоутворюючими зв'язками.

Отже, системне ціле, що сформоване з елементів, має інші закони функціонування і розвитку. Образно кажучи, одне дерево чи декілька дерев – це ще не ліс. Ліс – це складне поєднання всіх екологічних елементів, що входять в його екосистему. Крім того, екосистема лісу - це й певний кругообіг речовин, регуляція потоку енергії, в тому числі і створення власного біоклімату.

З аксіомою емерджентності пов'язані наступні екологічні принипи.

Принцип (закон) необхідної різноманітності, який твердить щожодна система не може сформуватися з абсолютно ідентичних елементів. Для утворення стійкої, саморегульованої системи потрібна певна відмінність елементів один від одного. Тобто, їх різноманітність. Але якою мірою, наскільки елементи мають бути різноманітними?

На це питання відповідає правило повноти складових. Воно визначає міру різноманітності елементів, необхідну для утворення стійкої екосистеми таким чином: елементи мають бути настільки різноманітними, наскільки це необхідно для утворення системи.

Крім того, екологічні системи підкоряються закону надмірності системних елементів при мінімумі варіантів організації. Більш того, надмірність системних елементів часто є умовою існування системи. Наприклад, прагнуть надмірності демографічні і економічні процеси і їх наслідки, скажімо, урбанізація.

Закон надмірності, як і будь який закон, діє в певних границях. Вони існуть і для екологічних систем: окрім надмірності проявляється і стратегія "самообмеження". Теоретичним чином вона зафіксована в принципі переходу надмірності системних елементів в самообмеження. Це означає, в певний момент часу кількісний ріст замінюється якісним удосконаленням. Наприклад, піклуванням про нащадків в біологічному і соціальному світі або інтенсифікацією виробництва в економічній сфері. Отже, зміст принципа переходу надмірності системних елементів в самообмеження означає, що надмірнсть системних елементів може бути замінена підвищенням якості цих складових. Тобто, самообмеження проявляється в існуванні фіксованої кільності різноякісних елементів.

При цьому, кожен елемент може бути нездатним до самостійного існування. Втім, система, що сформувалась з таких елементів, може існувати і бути цілісною. Така закономірність функціонування екологічних систем зафіксована в правилі конструктивної емерджентності - надійна система може бути сформована з ненадійних елементів (підсистем), що нездатні до самостійного існування. Прикладами таких систем можуть бути корали, суспільні комахи тощо.

В цілому біосфера - глобальна екосистема, тобто складна і багаторівнева. В ній кожен попередній рівень включений в послідуючий, більш складний за організацією. Тобто, саморозвиток будь-якої взаємопов"язаної сукупності, її формування в систему призводить до включення її як підсистеми в надсистему, що існує або утворюється.

Таким чином, в екологічних системах реалізується ієрархічність їх будови та принцип кооперативності. Результатом "кооперативного ефекту" дослідники (див. М.Реймерс) вважають значні переваги системи - порівняно з елементами, підсистемами в речовому і енергетичному відношенні.

Виживання, збереження системи забеспечується правилом системно-динамічної комплементарності і мінливості. Його зміст розкривається в тому, що будь-яка система, що саморозвивається, складається з двох видів структур (підсистем). Один з них зберігає і закріплює будову і функціонування системи, а інший сприяє змінам, які відповідають новим факторам середовища. Це може бути не тільки вдосконалення системи, а навіть її саморуйнування.

Прикладом співіснування двох видів структур - зберігаючих і змінюючих може бути спадковість і мінливість. Навпаки, жорсткі системи, наприклад, тоталітарно-автократичні суспільства та держави не мають таких механізмів самопідтримки.Замість них діють жорсткі зв"язки і механізми примушування. Тому, такі системи приречені на руйнування.

Важливим законом розвитку екологічних систем є системогенетичний закон або закон подібності еволюційно-історичного і індивідуального розвитку екосистем. Він твердить, що індивідуальний розвиток (онтогенез) системи є повторенням суттєвих моментів історичного розвитку (філогенезу). Специфічними проявами цього закону є біогенетичний закон, відкритий Е.Геккелем і геогенетичний закон, сформульований Д.Рундквістом.

Біогенетичний закон твердить, що онтогенез будь-якого організму в короткому вигляді повторює філогенез. Тобто, індивід в своєму розвитку повторює в суттєвих моментах еволюцію свого виду.

За геогенетичним законом мінералогічні процеси в короткі інтервали часу мов би повторюють загальну історію геологічного розвитку.

Подібним чином розвиваються екологічні системи в ряду сукцесій, йде розвиток техніки, пізнання світу дитиною тощо. Отже, існує загальний - системогенетичний закон, який стверджує, що системи в індивідуальному розвитку повторюють в скороченному вигляді і узагальненій формі еволюційний шлях розвитку своєї власної структури.

Існування, функціонування і можливості розвитку екологічних систем визначаються також законами відношення "система - середовище". Зрозуміло, що речовина та енергія для функціонування системи можуть братися лише з оточуючого середовища. Тобто, в цьому сенсі, розвиток системи є залежним від середовища. Цей суттєвий факт відображає закон розвитку системи за рахунок оточуючого середовища. Він показує, що будь-яка система може розвиватися лише за рахунок використання матеріально-енергетичних і інформаційних можливостей оточуючого середовища. Абсолютно ізольований саморозвиток є неможливим.

Міра відповідності середовища існуючим в ньому живим чи соціальним організмам визначає позитивну чи негатичну перспективу їх існування. Радянський геофізик Г.Хільмі сформулював закон розчинення системи в чуждому середовищі. Він є справедливим для будь-яких систем, в тому числі для екологічних і соціальних. Особливістю соціальних феноменів є те, невеликі системні утворення, що розчинюються, "тягнуть" за собою оточуюче їх середовище, що породжує ефект пасіонарності, який досліджено Л.Гумільовим (наприклад, в книзі "Этногенез и биосфера Земли". Л., 1989).

Окрім загальноекологічних законів вчені-екологи виділяють низку законів внутрішкього розвитку екологічних систем (М.Реймерс).

Закон вектору розвитку. Цей закон відтворює таку сутнісну особливість розвитку систем, яка проявляється в спрямованості його в одному напрямку. Тобто, і індивідуальний, і історичний розвиток екологічної системи є спрямованим певним чином, в певному напрямку. Так, невожливо повернути еволюцію в зворотньому напрямку, неможливо повернути життя від старості до юності.

Закон ускладнення системної організації. Закон сформульований видатним біологом К.Рул'є, який зазначав, що історичний розвиток живих організмів приводить до ускладнення їх організації шляхом диференціації функцій і органів, що їх виконують. Подібним чином історичний розвиток екологічних систем призводить до більш тонких механізмів пристосування біогенної і абіогенної частин однієї до іншої.

Весь хід еволюції і розвитку екологічних систем підтверджує цей закон. Рушійними механізмами і причинами такого ускладнення є необхідність пристосування до умов середовища, що постійно змінюються. Так, в розвитку живого на Землі і в історії людства все більш складно видобуваються ресурси. В той же час, і живе, і людство прагне відносної незалежності від умов середовища шляхом ускладнення організації.

Закон необмеженості прогресу. Закон пояснює таку важливу особливість розвитку екологічних систем, яка проявляється в принциповій необмеженості еволюційного розвитку екологічних систем. Закон необмеженості прогресу твердить, що розвиток від простого до складного в існуванні екологічних систем в принципі є необмеженим. Втім, як і будь-який закон він має свої межі. Тобто, його не можна абсолютизавати. Ці межі визначаються, перш за все, часом і простором існування об'єкта - живого, людини, планети.

ТЕМА 3. ВІТЧИЗНЯНА ТРАДИЦІЯ В ЕКОЛОГІЇ: МЕТОДОЛОГІЧНІ І КОНЦЕПТУАЛЬНІ ОСНОВИ ПІЗНАННЯ БІОСФЕРИ

Поиск по сайту: