Смекни!
smekni.com

Экология (стр. 2 из 5)

В современной экологии применяются также математичес­кие методы, методы теории информации и кибернетики. Осо­бенно широкое распространение получило экологических систем с использованием ЭВМ. Сущность этого метода заключается в том, что наряду с оригиналом, т. е. ре­альной системой, изучается его искусственно созданное подо­бие. В исследованиях применяют самые разнообразные мо­дели: реальные (натуральные), знаковые (идеальные), кон­цептуальные (вербальные, графические), математические (аналитические, численные) и их разновидности.

Процесс перевода физических или биологических предс­тавлений в любой экологической системе в ряд математи­ческих зависимостей и операций над ними называется сис­темным анализом, а сама математическая система - мо­делью. Первыми математическими моделями простейших экологических систем «хищник - жертва» и «паразит - хо­зяин» были теоретические разработки итальянского матема­тика В. Вольтера, сделанные в 1931 году. Они послужили толчком для построения более сложных моделей процессов пищевых отношений популяций в биоценозах. С появлени­ем быстродействующих ЭВМ возникли возможности моде­лирования еще более сложных саморегулирующихся систем с обратной связью — популяций, биоценозов и биогеоцено­зов. В современных условиях моделирование занимает ос­новное место в работах по экологическому прогнозированию.

И еще один метод исследования, использующийся среди экологов-прогнозистов это мониторинг. Часто под мониторингом понимают наблюдение за состоянием ок­ружающей среды. В научную литературу этот термин вошел в начале 70-х годов перед проведением Стокгольмской конференции ООН по окружающей среде (июнь 1972) в допол­нение к понятию контроль. Современное значение мони­торинга определяется как система контроля окружающей среды, включающая три основных вида деятельности:

-слежение и контроль - систематические наблюдения за состоянием окружающей среды;

-прогноз - определение возможных изменений приро­ды под влиянием естественных и антропогенных факторов;

-управление - мероприятия по регулированию состоя­ния окружающей среды.

Отсюда вытекают и задачи экологии - выявить возможные взаимосвязи различных технологий, и в первую очередь химических, биохимических, агрохимических, энергетических, разрушающих или вредно воздействующих на природную сферу, для создания общей экологической безопасности окружающей среды, в том числе и химической, биохимической, радиационной. Основные зада­чи экологии заключаются в изучении динамики популя­ции, биоценозов и их систем, вскрытии законов экологи­ческих процессов и овладении управлением ими. Для решения экологических задач очевидна необходи­мость разработки долгосрочных экологических прогнозов при создании промышленных и сельскохозяйственных - комплек­сов, планирования производственной деятельности с учетом отдаленных последствий, природоохранного подхода к прове­дению всех работ в агробиоценозах. В центре внимания современного человечества стоят проблемы взаимодействия человека с окружающей природной средой, экологической устойчивости планеты. Сегодня решение экологических задач стало одним из глобальных критериев гуманности общества, уровня его технических и научных разработок.

Законы экологии

На Земле всё подчиняется законам природы. В тонком слое, где встречаются и взаимодействуют воздух, вода и земля, обитают удивительные объекты - живые существа, среди которых и мы с вами. Этот слой, населенный организмами, взаимодействующий с воздухом, водой и земной корой, называется биосферой. Все живые существа, и мы в том числе, зависят от сохранения ее цельности. Если слишком сильно изменить одну из составляющих биосферы, последняя может полностью разрушиться. Не исключено, что атмосфера, гидросфера и литосфера при этом сохранятся, но в их взаимоотношениях уже не будет участвовать живое. Иными словами, в нас­тоящее время в условиях рыночной экономики человеку, что­бы выжить, необходимо, опираясь на знание экологии, на­учиться управлять своей деятельностью в соответствии с требованиями природы и жить, считаясь с ее законами, правилами и принципами. А. И. Герцен отмечал, что природа не может перечить человеку, если человек не перечит ее за­конам.

Законы, принципы и правила составляют теоретическое «ядро» науки экологии. Всего насчитывается семнадцать законов экологии.

Закон -

-физико-химического единства вещества (В. И. Вер­надский),

-растущего плодородия и урожайности,

-убывающего плодородия (естественного),

-толерантности (В. Шелфорд),

-минимума (Ю. Либих),

-независимости факторов (В. Р. Виль­ямс),

-совокупности действия факторов(Э. Митчерлих, А. Тинеман, Б.Булле),

-сукцессионного замедления,

-последовательности прохождения фаз развития,

-(правило) необратимости эволюции (Л. Долло),

-оптимальности,

-снижения энергетической эффективности природопользования,

-развития природной системы за счет окружающей ее среды,

-максимизации энергии (Г. Одум, Э.Одум),

-константности (В. И. Вернадский),

-внутреннего динамического равновесия (Н. Ф. Реймерс),

-биогенной миграции атомов (В. И. Вернадский).

Закон физико-химического единства существа

Подробнее рассмотрим один из них – закон физико-химического единства вещества (В. И. Вер­надский): все живое вещество планеты Земля физико-хими­чески едино. Этот закон – естественное следствие положения о материальном единстве живого и неживого вещества. Из закона физико-химического единства живого вещества вытекают два важнейших для разумного природопользования вывода.

Первый: вредное для одних видов живых организмов (существ) обязательно вредно и для других видов. Отсюда, если пести­циды смертельны для одних организмов, то они не могут не оказывать вредного влияния на другие организмы. Различие состоит только в степени устойчивости видов к вредному агенту.

Второй: живое вещество имеет сложную внутреннюю взаимо­связь, для каждого геологического периода как бы единую сеть жизни, в состав которой входит и биовид человека. Раз­рывы этой «сети» создают в ней «дыры», что снижает устой­чивость биосферы. Поэтому сохранение видового разнообра­зия - гарант поддержания устойчивости биосферы.

“Законы-афоризмы”

К законам также добавляются «законы-афоризмы» (Б. Коммонера), в которых находят от­ражение многие закономерности экологии:

Все связано со всем. Всеобщая связь процессов и яв­лений в природе отражает сущность закона В. И. Вернадско­го о физико-химическом единстве биосферы.

Все должно куда-то деваться. Соответствует закону константности (В. И. Вернадского) и закону развития при­родной системы за счет окружающей среды.

Природа «знает» лучше. Абсолютно достоверной ин­формации о механизмах и функциях природы человек не имел, не имеет и, трудно сказать, будет ли иметь. Но стремиться к этому он обязан, что, однако, сделать далеко не просто. Только математический расчет параметров биосферы займет больше времени, чем весь период существования на­шей планеты как твердого тела.

Ничто не дается даром. Биосфера - единое целое, где «ничего не может быть выиграно или потеряно». Все, что из­влекает из нее человек, должно быть возвращено. «Платежа по этому векселю нельзя избежать, он может быть только от­срочен».

Знание законов обязательно не только для постижения сути причинно-следственных взаимосвязей и при­роды взаимодействия между компонентами, но и для обеспе­чения устойчивости функционирования естественных и агро­номических экосистем путем разработки и осуществления рациональных приемов и технологий природопользования.

Биосфера

Биосфера,по определению В. И. Вернадского «зона жизни». Структуру организованности биосферы, можно назвать, как планетное явление космического характера. Биосфера - это глобальная экосистема, особая оболочка Земли, сфера распространения жизни, границы которой определяются наличием пригодных для организмов абиотических условий: темпе­ратуры, жидкой воды, состава газов, элементов минерального питания. Принципиальные границы биосферы определены как границы существования активной жизни. Верхняя граница био­сферы охватывает тропосферу и проходит по высоте озонового слоя, нижняя опускается на континентах до глубины 2-3 км, а под океаном - до 1 км (вся гидросфера охвачена жизнью). В биосфере все главные организмы связаны со средой обитания и их деятельностью самоуправляемыми биологическими и гео­химическими процессами.

В биосфере во времени постоянно протекают два взаимосвязанных процесса преобразования веществ в природе - геоло­гический и биологический круговороты.

Геологический (большой) круговорот - обмен химических элементов между океаном и сушей в результате разрушения изверженных горных пород, растворения их в воде, физико-химических превращений и образования минералов при испа­рении воды от энергии Солнца.

Биологический (малый) круговорот - циркуляция веществ между растениями, животным миром, микроорганизмами и почвой. Основа его - фотосинтез, т. е. превращение зелеными растениями и особыми микроорганизмами лучистой энергии Солнца в энергию химических связей органических веществ. Фотосинтез обусловил появление на Земле кислорода при по­мощи зеленых организмов, озонового слоя и условий для био­логической эволюции. Растения благодаря фотосинтезу выделяют кислород и соз­дают органическое вещество, поглощая минеральные вещества из почвы и углекислый газ из воздуха. Животные кормятся растениями и поглощают кислород, выделяя углекислоту. Микро­организмы превращают мертвое органическое вещество в неор­ганическое, которым пользуются растения.