Методи екологічних досліджень
В зв’язку з тим, що екологія складається з багатьох напрямків досліджень і знаходиться на стику (перехресті) різних наук, спектр наукових методів дослідження– найрізноманітніший. Серед них, слід виокремити:
– загальні методи: системний аналіз; методи формалізації, постановки гіпотез; емпіричний, порівняльний, історичний, метод експертних оцінок і т.п.;
– картографічний та інші графічні методи: найважливіші для визначення ступенів антропогенного впливу на навколишнє середовище у просторовому вимірі та для наочного його відображення;
– нормативні методи: найбільше значення має розробка нормативів і стандартів якості навколишнього середовища, викидів та інших негативних впливів;
– математичні методи: методи обробки статистичних даних (особливе значення мають в біоекології; в неї розвився окремий науковий напрямок – біометрія); методи математичного моделювання (найчастіше використовуються в моделюванні процесів забруднення повітря, ґрунтів, гідросфери, ерозійних процесів; у глобальному моделюванні природних процесів та ін.);
– інформаційні методи: найпоширеніші в дослідженнях геоінформаційних систем (ГІС-технології), у формуванні систем моніторингу, управління і т.п.;
– економічні методи: використовуються в економіці природокористування, екологічній експертизі;
– методи прогнозування: є головнішими в розробці територіальних комплексних програм охорони природи, в цільових комплексних програмах екологічного напрямку, в глобальних прогнозах розвитку людства з врахуванням екологічного аспекту та ін.;
– соціологічні методи: використовуються в соціоекології та багато інших.
Питання і завдання для самоконтролю:
1. Визначите предмет, основні завдання і значення науки “екологія”.
2. Яки етапи розвитку пережила екологічна наука і якими особливостями характеризується сучасний стан її розвитку?
3. Охарактеризуйте структуру всього комплексу екологічних наук. Сформулюйте специфіку предмету дослідження окремих напрямків (складових) екологічної науки.
4. З блоками яких інших наук про природу і суспільство тісно пов‘язана екологія?
5. Дайте характеристику предмету дослідження, структури і основних наукових напрямків біоекології (“загальної екології”). Що досліджують аутекологія, демекологія, синекологія, біосферологія?
6. Визначите суть основних понять біоекології – “біоти”, “біогеоценозу”, “екосистеми”, “біосфери”, “екологічних факторів”, “кругообігу речовин і енергії”.
7. З‘ясуйте уявлення про “антропосферу”, “техносферу”, “ноосферу”.
8. Охарактеризуйте сучасний стан розвитку теоретичної і прикладної екологій.
9. Яки методи дослідження використовуються всім комплексом екологічних наук?
2. Наукові засади раціонального природокористування й охорони навколишнього середовища
2.1 Поняття системи “природа – господарство – населення”
В основі раціонального природокористування знаходиться концептуальне вчення про триєдність системи “природа – господарство – населення”. Всі елементи цієї системи пов‘язані між собою і зміни в кожному з них обумовлюють трансформації як окремих її складових, так і всієї системи у цілому. Природа у цієї системі є першоосновою, у якій з‘явилася людина, а потім сформований нею матеріальний світ. Людина є частиною природи і на неї розповсюджуються окремі закони природи. Зворотне співвідношення не є симетричним: людина діє на природу і змінює її, але соціальні закони не діють у природі (вони є вторинними по відношенню до неї). Взаємодія між іншими парами системи також не є рівноправними. Науково-технічний прогрес не є тождественним прогресу суспільства у цілому, а його сучасний рівень не відповідає не лише інтересам багатьох груп людей, а також й еволюції біосфери. Розвиток техносфери (за В. Легасовим, 1987) підкоряється власним закономірностям. Аварії у техносфери вбивають у 3,5 рази більше людей, ніж стихійні природні явища. Техносфера – це частина біосфери, яка змінена під впливом господарської (техногенної) діяльності людства. Швидкість НТП і природних (біотичних) процесів не порівняльні. Так, для природного виникнення нового біологічного виду потрібне біля 10 тис. років. Інноваційний цикл у передових галузях виробництва становить 10 років. Таким чином, існування і розвиток триєдиної системи “природа – господарство – населення” є дуже складний і суперечливий процес.
2.2 Ідеї В. Вернадського про “ноосферу”
Ідеї В. Вернадського про “ноосферу”стали першою спробою розробки концепції подолання протиріч взаємозалежного існування суспільства і природи. Вони в значної мірі базувались на теософських поглядах французького вченого П‘єра Тейяра де Шардена (наукова праця “Феномен людини: переджиття, життя, мислення, наджиття”), поглядах російських філософів-космістів М. Федорова, С. Булгакова, традиціях космізму природознавців В. Докучаєва, К. Ціолковського, О. Чижевського та ін. Для подібного підходу характерна надзвичайна ідеалізація людського розуму і етично-моральних установ людини, віра у високий рівень цивілізованості суспільства. Сам В. Вернадський в деякій мірі враховував цей аспект. Він вважав, що реалізація ідеї “ноосфери” можлива лише в майбутньому при найвищому етапі розвитку цивілізації. А для цього необхідне, щоби:
– людство стало єдиним в економічному та інформаційному аспектах;
– людство прийшло до певної рівності рас і народів;
– людство повинне позбавитись усіх війн і конфліктів (до цього можна додати й міжнародний тероризм).
Вся сучасна філософсько-екологічна методологія збереження життя на Землібазується в основному на прийнятті, або критиці ідеї “ноосфери”. Критичні погляди на можливість створення ноосфери розвивають окремі сучасні російські та українські науковці: М. Реймерс, М. Моісєєв, В. Межжерін, В. Данілов-Данільян, Е. Гірусов, В. Крисаченко та ін. З західних вчених до них близькі ідеї А. Ліберті, А.Печчеї.
Ідея “ноосфери” як гармонійного розвитку системи “природа–господарство–населення” в деякій мірі стала основою для пошуків шляхів “сталого, або стійкого”, “збалансованого” розвитку людства у цілому.
2.3 Концепція сталого розвитку (Sustainable Development)
Концепція сталого розвитку (Sustainable Development) була висунута Комісією з охорони навколишнього середовища і ресурсів ООН на Міжнародному екологічному форумі в Ріо-де-Жанейро (1992 р.). Цей документ був ухвалений як програма вирішення еколого-економічних проблем людства на ХХІ століття. Основні позиції цієї програми:
– стримування й обмеження природного приросту населення і проведення відповідної спеціальної соціально-демографічної політики;
– більш швидкий ріст високотехнологічних виробництв, відмовлення від ресурсо- і енергоємних технологій. Структурна трансформація економіки на користь безвідходних, екологічно чистих і безпечних виробництв;
– нові підходи щодо раціонального природокористування, які ґрунтуються на максимальному збереженні природних ресурсів і навколишнього середовища;
– відмовлення від концепції “споживчого” суспільства; перехід до критерію екологічної безпеки розвитку суспільства;
– обов’язковість екологічної освіти і формування екологічної етики;
– розвиток міжнародного співробітництва в реалізації принципів стійкого розвитку та ін.
Але значна частка науковців вважає, що у документах програми використано багато старих догм, що містять загрозу існуванню людства. За час після конференції не жодна мета програми по суті не була виконана. Навпаки, продовжується погіршення екологічної ситуації у світі. Людство не в змозі відмовитися від нарощування матеріальних благ.
В умовах окремої країни до головної тези сталого розвитку людства додається необхідність врахування зовнішніх та внутрішніх загроз національним інтересам держави. Стратегія національної безпеки країни включає у себе поняття про її “екологічну безпеку” і “безпеку” життєдіяльності”.
Екологічна безпека
2.4. Екологічна безпека – ступінь захищеності територіального комплексу, екосистеми, людини (безпека життєдіяльності) від можливих екологічних уражень. Визначається величиною екологічного ризику.
Екологічний ризик – усвідомлення небезпеки виникнення небажаних негативних змін екологічної ситуації у певному місці й часі з обрахованими величинами ймовірних збитків (за Г. Білявським, Л. Бутченко, В. Навроцьким). У зв‘язку з тим, що у системі “природа–господарство–населення” первинною й найменш стійкою під впливом антропогенної діяльності є природна складова за основу розрахунків екологічного ризику визначають стан екосистем. Згідно ДСТУ 2156–93 (Держстандарт України), екологічний ризик – це ймовірність негативних наслідків від сукупності шкідливих впливів на навколишнє середовище, що спричиняють незворотну деградацію екосистем.
Узагальнену характеристику (параметри) екосистеми Пеможна записати у такому вигляді:
Пе = f (Ке Ка Кв Кс Кп Кк Кр),
де Ке, Ка, Кв, Кс, Кп, Кк, КР узагальненні характеристики, відповідно – енергії, атмосфери, води, субстрату ґрунту, продуцентів, консументів і редуцентів.*[1]
Зміна енергетики системи до 1% може спричинити перехід системи з стаціонарного стану до кризових наслідків. При змінах більших від 1% матимуть місце катастрофічні явища в системі. Для більшості популяційних систем порогом якісних змін є 10%. Вилучення 70% маси або речовини – енергетичного приросту в популяційній системі – зумовлюють її деградацію або загибель (за В. Горшковим).
У цілому екологічний ризик системи (R) можна визначити за формулою:
R = Y (1 – r) T,
де 
R – значення ризику; Y – обсяг фітомаси, що виробляється у цей час; r – норма дисконту; Т – час дії; (1 – r) Т – коефіцієнт дисконтування, за допомогою якого обсяг фітомаси, виробленої за Т, приводять до умов базового року (за Є. Хлобистовим, 2000).
В. Горшков, російський вчений-еколог, визначив критерій – рубіж сталості екосфери щодо антропогенного навантаження. Ця величина становить 1% чистої первинної глобальної продукції біоти, що дорівнює приблизно 23.10 18 дж./ рік, або 0,74.1012 Вт/ рік. За оцінками різних фахівців, сучасне пряме споживання людством біопродукції становить від 7% до 12%, тобто в 10 разів більше від рубежу стійкості біосфери.
Валова потужність енергетики світу становить біля 18.1012 Вт/рік, що у 24 рази більше від енергетичної оцінки межі.
Т. Акімова і В. Хаскін пропонують таку формулу визначення екологічної безпеки суспільства:
F = 
,
деF – коефіцієнт майбутнього; І – індекс цивілізованості (рівень культури, освіти, виховання); R – ступінь ризику, ймовірність негативних наслідків; P – інтенсивність наслідків; Т – час, ймовірна віддаленість наслідків.