· дослідження морфологічних параметрів природних об'єктів;
· статистичні методи оцінки процесів і явищ;
· дистанційні методи досліджень і методи спеціальної картографії;
· методи математичного моделювання;
· системний аналіз;
· методи соціальної демографії;
· паспортизація природних і штучних об'єктів;
· екологічний менеджмент;
· екологічний аудит.
Як правило, в екологічних дослідженнях ці і інші вживані методи досліджень використовуються спільно або комплексиpуются.
3. Ознаки і умови існування життя
Життя, його походження і розвиток завжди, з якнайдавніших часів хвилювали думку людини. П. Кемп і К. Армс (1988) намічають 7 ознак живого організму:
1. Живі організми характеризуються високо впорядкованою будовою. Хімічні речовини, з яких складаються живі, організми складні і володіють рівнями організації перевищуючими такі у більшості речовин неживої (або відсталої) природи.
2. Живі організми використовують енергію оточуючої їх середовища для підтримки і посилення своєї високої впорядкованості. Велика частина з них прямо або побічно використовує сонячну енергію. Зелені рослини використовують цю енергію для синтезу живильних речовин, споживаних як самими рослинами, так і пригнічуючому більшістю всіх інших організмів, що мешкають на Землі.
3. Живі організми активно реагують на стан навколишнього середовища і що відбуваються в ній зміни. Здатність реагувати на зовнішні роздратування - універсальна властивість всіх живих речовин.
4. Живі організми розвиваються. Зростання, наприклад, кристала і зростання органів будь-якої живої істоти принципово відмінні по структурі, складності і різноманіттю властивостей органів, що формуються.
5. Все живе розмножується. Нові організми виникають тільки в результаті розмноження інших таких же організмів.
6. Кожному організму для того, щоб вижити, розвиватися і розмножуватися, необхідна інформація, закладена в ньому самому, в його генетичному апараті, яка розщеплюється і передається від кожного індивідуума до його нащадків. Генетичний матеріал зумовлює можливі межі розвитку організму, його структур, функцій і реакції на оточуючу його середовище.
7. Живі організми адаптовані до середовища їх незаселеного. Вони самі і всі їх органи пристосовані своєму способу життя.
Які ж умови цього зовнішнього середовища незаселеного, сприяючі виникненню, збереженню і розвитку життя?
Екологія розглядає п'ять таких умов, сукупність яких визначає ці можливості (Мамедов і Суравегина, 1966).
1. Достатня кількість кисню і вуглекислого газу. А.С. Монін (1977) відзначає, що з біологічної точки зору критичний рівень змісту вільного кисню в атмосфері, при якому організми переходять від анаеробного обміну речовин, до енергетично більш ефективного окислення при диханні, складає біля однієї сотої від кількості кисню в сучасній атмосфері. Такий його вміст в атмосфері Землі був досягнутий, ймовірно, в кінці венда, близько 600 млн. літ тому назад. З цієї миті в морському середовищі відбувається масовий вибух біологічної продуктивності і різноманітності організмів, проте, їх вихід на сушу ще довгий час стримувався відсутністю озонового екрану атмосфери. Формування останнього відбулося близько 400 млн. літ тому назад, при вмісті кисню в приземному шарі атмосфери порядку 10% від сучасного. З появою озонового екрану різко інтенсифікується освоєння континентів лісовою рослинністю з її бурхливим фотосинтезом і у відносно короткий термін, в декілька мільйонів літ зміст вільного кисню досяг сучасного рівня. Варто відзначити, що в даний час всіма рослинами миру продукується близько 100-150 млрд.т. кисню, приблизно в рівних частках на суші і в океанічних просторах. Майже весь він витрачається на дихання тварин, окислення органічних залишків, вулканічних газів і гірських порід. Вуглекислий газ спочатку потрапляв в атмосферу і гідросферу землі із земних надр, з продуктами дегазації мантії, а потім - з вулканічними газами. Можна представити каталітичну реакцію графіту з водою, що відбувається при високих температурах: (3C+H2O-CH4 + 2CO; C+H20-CO+H2; C+2H2O - CO2 +H2) або температурну дисоціацію первинних карбонатів CаCO3 - CаO+CO2. Одночасно, видалення вуглекислого газу з атмосфери відбувалося і відбувається головним чином за рахунок утворення карбонатного скелета морських організмів і накопичення на морському дні карбонатних відкладень і органічної речовини рослин.
2. Достатня кількість рідкої води, недолік якої зустрічається на землі лише в Антарктиді, Гренландії, високогір’ях і екваторіальних пустелях. Історія формування земної гідросфери також достатньо цікава. У момент утворення нашої планети з протопланетної хмари всі елементи її майбутньої гідросфери, як і атмосфери, знаходилися у складі твердих речовин (Монін, 1977): вода в гідроокисах, азот - в нітридах, кисень в оксидах металів, вуглець - в графіті, карбідах і карбонатах. Виникнення гідросфери пов'язано вже з подальшими виплавками базальтів, водяної пари і газів, в перші 0,5-1,5 млрд. літ існування Землі, в результаті прогрівання надр планети за рахунок гравітаційного стиснення і розпаду радіоактивних ізотопів. Підтвердженням тому служать сучасні вулканічні гази, що містять водяну пару в кількостях не менше 70-80 вагових відсотків. Виявлення осадових утворень в якнайдавніших з відомих гірських порід Землі свідчить про вельми ранній вік її гідросфери.
3. Певний інтервал сприятливих температур: не дуже низьких для протікання біохімічних реакцій з участю ферментів і не дуже високих, не більше 1000 ° З, вище за яких білок згущаються.
4. Необхідний мінімум мінеральних речовин в ґрунтовому шарі, доступних для освоєння мікроорганізмами і рослинами.
5. Обмеження солоності середовища: при концентрації солей приблизно в 10 разів вище ніж морська вода, а її солоність складає в середньому 35 г/кг, життя у воді зникає, підземні ж води позбавлені життю при їх мінералізації понад 270 г/л. До цих п'яти умов необхідно додати:
6. Відсутність забруднюючих речовин, які по своїх властивостях і концентрації перевищують допустимі для біосферних об'єктів рівні.
Такі, змінні під впливом людини, необхідні умови існування живої речовини Землі.
Донаучне уявлення йде в далеке минуле, і пов'язане з ідеєю божественного (креаціонизм - creatio “створення”) початку всього сущого, час якого навіть намагалися обчислити. Так в 1650 році архієпископ Ашер з Ірландії обчислив, що Бог створив мир і людину в 9 годин ранку 23 жовтня 4004 року до нашої ери. Як це відбувалося, розказує біблія.
“На початку створив Бог небо і землю. Земля ж була безвидна і порожня, і тьма над безоднею; і Дух Божий носився над водою...” (Быт.1;1,2).
Там же висвічена ідея про постійність і спадкові ознаки всіх живих організмів: “І сказав Бог: так виростить земля зелень, траву сіючу сім'я [по роду і по подібності її, і] дерево плодовите, що приносить по роду своєму плід, в якому сім'я його на землі. І стало так.”(Быт.1.11) Ця ідея, але вже з урахуванням статевого розмноження, відображена в Притчі про Ноєв Ковчег.
Щось подібне затверджується і в різних сурах Корану. Ось зразки таких текстів:
”Справді, Господь ваш - аллах, який створив небеса і землю в шість днів, а потім затвердився на троні. Він закриває вночі день, який невпинно за нею рухається...І сонце і місяць і зірки, підлеглі його власті. О так! Йому належить і створення і влада. Благословенний аллах, Господь світів!” (7:54/52).
”Аллах - той, хто спорудив небеса без опор, які ви б бачили, потім затвердився на троні і підпорядкував сонце і місяць: все тече до певної межі. Він управляє (Своїм) справою, встановлює ясно знамення, - може бути ви запевнитеся в зустрічі з вашим Господом! (13:2)
Він - той, хто простягнув землю і влаштував на ній міцно ті, що стоять (гори) і річки і зі всяких плодів влаштував там пари по двоє. Він закриває вночі день. Справді, в цьому - знамення для людей, які думають (13:3).
Теорія спонтанного зародження життя, як альтернатива креаціонізмусходить до стародавнього Вавілона, Єгипту, Кріта, Греції. Згідно переконанням натурфілософів того часу деякі частинки речовини, з тих, що утворюють весь всесвіт, містять якийсь “активний початок” яке за певних умов може створити живий організм. Аристотель вважав, що активне почало їсти в заплідненому яйці, сонячному світлі, м'ясі, що гниє. У Демокріта початок життя був в мулі, у Фалеса - у воді, у Анаксагора - в повітрі.
Науковий пошук зародження життя. Якщо відвернутися від Божественного Початку, загадка зародження життя до кінця ще не розгадана. Біологічні факти свідчать, що нині живе виникає тільки від живого. В.І. Вернадський, посилаючись на італійського біолога Франчесько Реді, що постулював в 1688 році, що все живе може походити тільки від живого, однозначно указує, що:
· Ніколи не спостерігалося в умовах Землі зародження живого від мертвого (зверніть увагу на точність викладу думки. Не категоричне не "може бути", як зараз нерідко з додаванням, "тому що не може бути ніколи", а саме ніколи не спостерігалося що не виключає, у принципі, вірогідність такого ходу події).
· В геологічній історії немає епох відсутності життя.
· Сучасна жива речовина генетично споріднений всім організмам.
І хоча в якнайдавніших архейских гірських породах вже є ознаки життя, немає свідоцтв її одномоментного зародження.
Але в історії формування Землі був період, який не знайшов віддзеркалення в геологічному літописі, званий В.І. Вернадським азойним періодом. Період, що відноситься до космічної історії Землі, як частини Сонячної Системи. Відносно цього часу В.І. Вернадський указує на такі можливості: Не "знаючи науково цього минулого, ми не можемо науково вирішити питання про генезис в ньому життю, якщо він відбувся в космічні періоди історії Землі. Іншого часу для цього немає, бо в геологічних часах зародження життя не було". І далі, "Визнаючи біогенез, згідно науковому спостереженню, за єдину форму зародження живого, неминуче доводиться допустити, що початку життя в тому космосі, який ми спостерігаємо, не було, оскільки не було початку цього космосу. Життя вічне постільки, постільки вічний космос, і передавалася завжди біогенезом. Те, що вірне для десятків і сотень мільйонів літ, що протекли від архейської ери до наших днів, вірно і для всього незліченного ходу часу космічних періодів історії Землі. Вірно і для всього Всесвіту." Значить "...Залишаються три можливості: