Розділ «ГЛАВА 1. ЕКОЛОГІЯ ЯК НАУКА І ПРАКТИКА»

Сучасний стан екології характеризується тим, що основна робота виконується в перехідних секторах, тобто в області прикладної екології фахівцями відповідного наукового напрямку. Пояснюється це декількома причинами. По-перше, традиційним наукам, які мають історичний досвід, перевірену методологію, наукові кадри, теоретичну й експериментальну базу, неважко розширити сферу діяльності і розробити нові екологічні аспекти. По-друге, стрімке погіршення якості оточуючого людину середовища вимагає прийняття швидких практичних заходів. По-третє, відсутність офіційного визнання екології як самостійної науки, про що, зокрема, свідчить відсутність вчених ступенів кандидата та доктора екології. Аспіранти, які навчаються за напрямом "Екологія", розробляють кандидатські дисертації, які повинні відповідати вимогам Вчених рад з медицини, аграрних чи технічних наук, тобто вимогам прикладної, а не фундаментальної теоретичної екології.

Роль екології не обмежується одностороннім споживанням продукту традиційних наук. Існує і зворотний зв'язок у вигляді наукового замовлення на поглиблення чи розширення досліджень у певній галузі чи з певного питання, відставання в якому не дають змоги виконати повноцінне узагальнення. Інтегруюча і провідна роль екології визначається також її науковим узагальнюючим значенням - співставляючи й аналізуючи досягнення традиційних наук, вона поповнює загальнолюдські знання про загальнопланетарні закономірності і закони.

На заключення приведемо визначення, що ж таке екологія як наука. Екологія - це наука, яка, інтегруючи та доповнюючи досягнення традиційних наук, поглиблюючи знання про взаємовплив косної і живої матерії, обґрунтовує рекомендації по прийняттю комплексних рішень різного рівня з метою забезпечення сталого розвитку біосфери.

На рис. 1.3 приведено схематичне зображення складових і зв'язків між ними в екології та традиційних науках, які на схемі не позначені, але легко знаходяться в відповідних природних сферах, наприклад, метеорологія - в атмосфері. Поле діяльності екології в залежності від рівня вивчення проблеми поділено на глобальний, регіональний і локальний. Вертикальними пунктирними лініями (їх приведено лише дві) на полі можливе виділення галузевих розділів - техноекології, соціоекології та таке інше.

1.1.3. Практичне значення екології

Результати наукової діяльності (науковий продукт) мають для людства подвійну цінність - теоретичну у вигляді нових, не відомих раніше, знань про оточуюче людину середовище і практичну у вигляді рекомендацій, як це знання використати.

Екологія збагатила людські знання головним чином дослідженнями біологічного напрямку в XVIII-XIX століттях. Науково-технічний прогрес значно ускладнив взаємозв'язки між об'єктами довкілля, що, враховуючи незавершеність процесу формування екології як інтегруючої науки, загальмувало отримання продукту теоретичних екологічних досліджень. В умовах постійного посилення негативного впливу антропогенної діяльності на природне середовище головна увага екологів приділяється вирішенню нагальних практичних задач. Теоретичною базою для такої роботи є головним чином наукові досягнення традиційних наук.

Спектр практичних задач, які необхідно постійно вирішувати фахівцям-екологам, важко охопити повністю. На рис. 1.4 представлена спрощена схема класифікації цих задач.

Особливістю екології є те, що можливості вирішувати теоретичні та практичні задачі експериментальним шляхом дуже обмежені. Експериментально через моніторинг можливо отримати екологічні і біологічні характеристики лише за конкретних умов зовнішнього середовища. Змінювати ці умови людина не може і тому не має можливості отримати характеристики об'єкта в широкому діапазоні значень і сполучень показників довкілля. Такі експериментальні дані можна отримати лише для невеликих об'єктів — грядки чи окремої рослини в оранжереї, мікроорганізму в пробірці та таке інше. А як бути з процесом глобального потепління, кислотними опадами, озоновим шаром Землі? Як визначити рівень безпечного забруднення річки, озера, поля, міста? Залишається єдиний шлях - математичне моделювання.

Рис. 1.4. Класифікація практичних екологічних задач

Процес моделювання у спрощеному до трьох пірамід" вигляді зображено нарис. 1.5.

Аналіз об'єкта моделювання включає в себе багаторівневу ієрархічну декомпозицію, розробку системи властивостей і показників складових, встановлення суті процесів і зв'язків між складовими та інші операції.

На другому етапі виконується аналіз наявного фактичного матеріалу - аналітичних залежностей, експериментальних даних та наукового аналізу, характеризуючих складові і зв'язки між ними. Проводиться ранжування складових за їх впливом на об'єкт і з урахуванням наявного фактичного матеріалу виконується спрощення процесів в об'єкті моделювання.

Зв'язки між елементами спрощеної схеми об'єкта моделі на етапі З описуються системою рівнянь, які вводяться у комп'ютер у вигляді програми математичних дій. Вводяться також початкові й обмежувальні умови. Вирішується питання про критерії оцінки якості рішення.

Потім виконуються і оцінюються розрахунки при різних сценаріях - варіантах поведінки об'єкта моделювання в різних умовах оточуючого середовища.

Рис. 1.5. Схема процесу математичного моделювання

На сьогодні накопичено деякий досвід екологічного моделювання на всіх рівнях задач. У шістдесяті роки XX століття почали розроблятись глобальні моделі клімату планети. Історичне значення для людства мали моделі біосфери, з допомогою яких вдалося прогнозувати наслідки ядерної війни. Ці роботи змінили уяву політиків і військових про можливість безкарного для всього людства локального використання потужної ядерної зброї. Є й інші приклади вдалого прогнозного моделювання на різних рівнях. Але поки що переважна більшість актуальних екологічних задач не вирішена з причин недостатнього знання закономірностей природних процесів, математичної складності задач, таке інше.

Тому для екологічної практики важливим є значне розширення робіт по отриманню фактичних експериментальних даних як за рахунок існуючих відомчих систем моніторингу, так і налагодженням комплексного (екологічного) моніторингу, створенню екологічних банків даних будь-якого походження, розробці моделей екосистем різного рівня.