При рассмотрении любой науки всегда, раньше или позже возникает вопрос "К какому циклу наук относится данная наука?" Справедливо утверждение, что экология относится к научному циклу биологии. С другой стороны, что обменные процессы между живой и костной материей оказывают влияние на всю географическую оболочку планеты, значит возможно отнести экологию к циклу географических наук. Можно отнести экологию к области интересов математической науки, поскольку изучение сложных процессов, изучаемых экологией невозможно без применения математического аппарата. Химики, инженеры, технологи, считают экологию своей наукой, поскольку они разрабатывают безотходные производства. К желающим считать экологию своей наукой относятся экономисты, физики и многие другие. В целом, стоит отметить, что экологию нельзя рассматривать, как составную часть одной классической науки. Таким образом, предлагается ввести термин "мегаэкология". Мегаэкология - наука о взаимоотношениях между живыми организмами, человеческой цивилизацией и окружающих их средой. (Сергеев Ю.Н. Общая экология. Курс лекций. - СПб: СПбГУ, - 2000)
Структура мегаэкологии. (Сергеев Ю.Н. Общая экология. Курс лекций. - СПб: СПбГУ, - 2000)
Биоэкология рассматривает взаимоотношения между живыми организмами и окружающей средой. Геоэколоия рассматривает необратимые процессы в окружающей среде и биосфере в результате антропогенного воздействия. Социоэкология рассматривает закономерности взаимодействие общества и природы в пределах социоэкологических тем и на различных иерархических уровнях, разрабатывает принципы гармонизации этих взаимоотношений. Проблемы всех этих разделов отличаются очень большой сложностью. (Сергеев Ю.Н. Общая экология. Курс лекций. - СПб: СПбГУ, - 2000)
Можно представить структуру современной науки в виде слоеного пирога, каждый из слоев которого это отдельная отрасль науки, то кусок этого пирога будет экологией.
Общая структура наук, кусочком которого и является экология. Сергеев Ю.Н. Общая экология. Курс лекций. - СПб: СПбГУ, - 2000
Таким образом, можно вывести определение мегаэкологии. Мегаэкология - междисципоинарная интегративная наука, которая использует достижения классических фундаментальных наук. (Сергеев Ю.Н. Общая экология. Курс лекций. - СПб: СПбГУ, - 2000)
Данной термин, как и термин "экология" используется людьми по своему усмотрению, что является признаком безграмотности. Рассмотрим предмет исследования и структуру биоэкологии, геоэкологии и социоэкологии более подробно.
Структура биоэкологии определяется исходя из уровня организации живой природы. Низшим уровнем являются гены и генетические системы, изучаемые генетикой, далее идут клетки и клеточные системы, изучаемые молекулярной биологией, выше органы и системы органов, организмы и системы организмов, изучаемые морфологией и физиологией. Все эти системы предмет изучения науки биологии. Два высших уровня организации живой материи это популяции и популяционные системы и природные сообщества и экосистемы, они являются предметом изучения науки экологии.
Сообщество включает в себя популяции, проживающие на одной территории. Сообщество живых организмов это биоценоз, среда проживания организмов и сообществ это биотоп (Сукачев, 1971). Обычно описанную структуру живого вещества изображают горизонтально, а не вертикально, что говорит об отсутствии подчинения. Уменьшение одного признака в одном из элементов структуры ведет к увеличению и упрощению других элементов.
Процесс экологического метаболизма можно изучать на уровне клетки, организма и экосистемы. При этом изучение функций на одном уровне помогают изучению другого уровня но не объясняют процессов на нем происходящих. Невозможно изучать экосистему, основываясь на выводах по единичному экземпляру (организму). Поскольку в любой системе существует принцип эмерджентности - при усложнении сируктуры системы в ней возникают новые свойства, не присущие ни одному из элементов.
Рассмотрим структуру биоэкологии более подробно.
Структура биоэкологии. Источник Ю.Н. Сергеев. Общая экология. Курс лекций. - СПб: СПбГУ, 2000.
Аутэкология изучает взаимоотношения особей между собой и окружающей средой (граничит с физиологией). Дэкология изучает взаимоотношения популяций между собой и окружающей средой. Синэкология изучает взаимоотношения сообществ с окружающей средой. Рассмотрим структуру биоэкологии по таксономическому признаку и по средам обитания.
Структура биоэкологии по таксономическому признаку. Источник Ю.Н. Сергеев. Общая экология. Курс лекций. - СПб: СПбГУ, 2000.
Структура биоэкологии по средам обитания. Источник Ю.Н. Сергеев. Общая экология. Курс лекций. - СПб: СПбГУ, 2000.
У биоэкологии, как у научного направления внутри мегаэкологии существует несколько решаемых задач. Рассмотрим их более подробно.
1. Изучение механизмов адаптации организмов к среде обитания.
2. Изучение механизмов регуляции численности популяций.
3. Исследование экологического метаболизма.
4. Управление мутационными процессами с целью рационального использования природных ресурсов.
5. Использование природных био- и агроценозов.
6. Разработка методов биоиндикации для определения воздействия человека на окружающую среду.
Геоэкология, как отдельное направление мегаэкологии имеет свои задачи, которые мы рассмотрим более подробно.
1. Исследование источников антропогенного воздействия на природную среду и биосферу, их интенсивности и пространственном их распостранении. Под природной средой подразумевается комплекс геооболочек, находящихся во взаимодействии. В ее состав входит географические оболочки планеты и ближний космос (глобальная экосистема). Биосфера - пространство, где существуют условия для жизни организмов. У природной среды есть ряд свойств: устойчивость (гомеостатичность) - способность восстанавливаться после внешнего воздействия; емкость - способность природной среды абсорбировать не свойственные ей материалы, энергетические и информационные потоки, а значит способность восстанавливаться с помощью различных физико-химических процессов.
2. Создание экоинформационных систем, обеспечивающих непрерывный контроль за состоянием природной среды.
3. Изучение уровня деструкции глобальной экосистемы (криосфера, литосфера. Мировой океан, атмосфера).
4. Изучение экологическое нагрузки на природные ландшафты. Нормирование экологических нагрузок на экосистемы. Изучение отклика биосферы на антропогенные нагрузки. Оценка и прогноз их последствий.
5. Географо-экологичское исследование природной среды и ее отклика на антропогенные воздействия.
6. Разработка рекомендаций по комплексу мер по сохранению целостности природной среды.
Антропогенные воздействия бывают трех видов. Рассмотрим их подробнее. Они бывают трех видов.
1. Эмиссионные. Это все виды веществ, загрязняющих природную среду. Выбросы от локальных, грунтовых и площадных источников загрязнения, загрязнители в которых могут быть твердыми, жидкими и газообразными. Загрязнение происходит с осадками, газообразными, аэрозольными или жидкими. Существует множество оценок эмиссионного загрязнения, в частности, оценка ООН - 4 тонны на человека в год на 2020 год.
2. Фоново-параметрические. Это все действия приводящие к нагреву или изменению других физических параметров окружающей среды. К нему относится тепловое, радиационное и шумовое загрязнение. Эти виды равномерно распределяются по всей поверхности планеты. Все они могут быть измерены приборами. Тепловое загрязнение результат утилизации человеком огромного числа энергоносителей, при этом значительная часть энергии идет на повышение температуры окружающей среды. Источником термического загрязнения распределены на Земном шаре равномерно. В развитых странах Запада размер составляет 0,1% солнечной постоянной. Прогнозируется, что при сохранении такого же энерговыделения на подобном уровне к 2050 году уровень повышенного знерговыделения будет составлять 0,1 - 0,3 % солнечной постоянной. Радиационное загрязенеие связано с увеличением радиационного фона в результате ядерных испытаний, ядерных катастроф, деятельности ядерных электростанций. Общий глобальный природный фон может быть повышен по сравнению с естественным в 8-10 раз. Влияние повышенного шумового фона сказывается на биологических процессах в снижении человеческой жизни на 3-5 лет при повышении фоновых шумов на 20-30 дБ. В 30 городах бывшего СССР с численностью населения более 100000 человек шумовое загрязнение составляет 15 - 20 дБ. Также к этому виду загрязнений относится увеличение ионизации воздушной массы под влиянием производственных выделений.
3. Ландшафтно-деструкционные. К этому виду загрязнения окуржающей среды относятся все виды направленного и ненаправленного изменения ландшафтов (вырубка лесов, введение агроценозов, опустынивание), которые в том числе влияют на климат, выпадение осадков. Имеют следующие подклассы: урбанизация (рост и развитие городов с увеличением городского населения, повышение роли городов в ходе развития общества, принятие городского облика жителями сельскохозяйственных территорий), замена естественных биоценозов агроценозами (Деградация естественных экосистем из коих изъято множество видов, необходимо внесение энергоресурсов в той или иной форме, площадь занятая агроценозами между 60 градусами северной и южной широты сосиавляет около 23% площади суши), мелиорация и ирригация (К началу этого тысячелетия мелиоративными мероприятиями занято более трети поверхности суши, итог изменение фильтрации почвы, микро- и мезоклимата), опустынивание (территория Калмыкия превратилась в пустыню на 75% за последние 100 лет).
Рассмотрим более подробно третью составляющую мегаэкологии - социоэкологию. Социоэкология наиболее молодая ветвь мегаэкологии, находящаяся в периоде становления. Согласно философскому словарю 1988 года, социоэкология - отрасль науки, исследующая отношения между человеческим обществом и географической, промышленной и социальной окружающими средами, а так же его влияние на ее состав и свойства. С другой стороны, социоэкология - интегративная естественная наука изучающая взаимоотношения общества и природной среды в пределах социологических систем различного иерархического уровня и разрабатывающая методы гармонизации этих взаимоотношений посредством рационального природопользования (Бачинский). В определениях геоэкологии и социоэкологии много общего, ибо рассматриваются взаимоотношения с природной средой, но социоэкология изучает взаимоотношения еще и с промышленной, социальной и культурной средами. Объектами социоэкологии являются социоэкосистемы и эти экосистемы зависят от человека. Объектами геоэкологии являются природные системы, не зависящие от человека.
В социоэкосистемах сильнее, чем в природных системах, выражен принцип эмерджентности, а также принцип приорететности воздействия более высших систем на более низкие. Социоэкология делится на эмпирическое и теоретическое направление. Эмпирическое направление занимается изучением вопроса в пределах отдельных социоэкосистем различного иерархического уровня. Это направление имеет следующие задачи - описание особенности основных подсистем, образующих систему, изучение внутренних взаимосвязей в системе и взаимодействия системы с другими подобными. Теоретическое направление занимается математическим моделированием социоэкосистем, конечной задачей которого является создание общей модели функций. Начало этих разработок - начало крупных изданий, таких как "Мир-2" Форестера и "Мир-3" Медоуза, разработанные в 70-е годы прошлого века и предназначенные на прогнозирование изменений социальной и природной среды на 100 - 150 лет.
Модели Форестера и Медоуза заказаны всемирной филантропической организацией "Римский клуб", в который входили крупнейшие финансисты мира (Ротшильды, Рокфеллеры, мировое финансовое правительство). Прогноз получился примерно одинаковый - со второй половины текущего века начнется упадок цивилизации: население сократится вдвое из-за резкого истощения невозобновимых ресурсов планеты, загрязнения природной среды, интенсификации процессов опустынивания, урбанизации, обезлесивания и так далее.
Системы обыкновенных дифференциальных уравнений, описывающих динамику численности населения, рост производства товаров и фондов, социальной сферы (образование, здравоохранение и так далее), селтскохозяйственное производство, земельные ресурсы, невозобновлямые природные ресурсы, загрязнение природной среды. Модель рассматривала несколько сценариев через изменение коэффициентов модели. Выводы были однозначными - потребление должно быть остановлено на уровне конца прошлого века, загрязнение на на уровне 70-х годов прошлого века. К аналогичным моделям относится модель "Пределы роста". Итоги одни - экологическая катастрофа, наложенная на социально-экономическую.