Экологияның мақсаты, міндеті және әдістері
Экология — ағзалар және олардың өмір сүру ортасымен өзара әрекеттесу заңдылықтарын, биосфераның әр түрлі бөліктеріндегі тірі және өлі компоненттерді өзара әрекеттесуші біртұтас кешен түріндегі биогеоценоздар деп қарастырып, олардың өмір сүру және даму заңдылықтарын зерттейтін ғылым. Ағзалардың қоршаған ортамен арақатынасын зерттейтін биология ғылымына енген «экология» деген сөзді бірінші рет неміс биологы Эрнст Геккель 1866 жылы қолданған. Қазіргі кезде бұл түсінік барлық әлемге әйгілі және дағдылы, біздің өміріміздің бөлінбес бөлігі, әрі қазіргі ғылыми пәндерді экологиялық тұрғыдан толықтыруды талап етеді. Экология адамзат үшін тек ғылым ғана емес, сондай-ақ ойлау, тәрбие тәсілі. Экология салауаттылықты, адам мен табиғаттың біртұтастығын, жоғары мәдениеттілікті көрсететін гуманизмнің бір жағы. Бізді қоршаған табиғат бүкіл адам өмірінің негізі, оның шаруашылығында ресурс көзі, солай болса да бұрынғы ғылым дамудың табиғатқа әсер ету проблемаларын қарастырмады.
В.И. Вернадский XX ғасырдың басында адамзат қоғамының қоршаған ортаға эсері туралы мәселені қарастырып және антропогендік үдерістердің биосфераға берген әсерін қуаты жағынан геологиялық және басқа жаратылыс үдерістерімен салыстыруға болатынын дәлелдеді. Ғылыми ой қорытындысы, өркениеттің қазіргі түрде дамуы табиғаттың бұзылуына әкелетінін түсінгенше бірнеше ондаған жылдар қажет болды, ал бұл биологиялық түр — адамзат тіршілігіне қайшы келеді.
Экологиялық апаттың болу мүмкіндігін ескертетін бұндай қорытынды XX ғасырда, қазіргі ғылымда «қоршаған орта» түсінігіне ерекше көңіл аударуға мәжбүр етті. Осы түсінік табиғатты адам мекені деп түсініп және оның орны бөлек, еш нәрсемен алмастыруға болмайтын, қайталанбайтын, сонымен бірге өте нәзік, шамшыл және өнеркәсіптің дамуы барысында кездесетін қиратушылық салдардан қорғалуы қажет ғылым — өндірістік экологияның дамуының негізі болып табылады. Сөйтіп бұрын жеке түрлерді, таралымдар мен бірлестіктерді зерттеген ғылым, енді өзінің бүкіл назарын жер бетіндегі тірі ағзаларды жинақтаушы — тұтас биосфераға аударды. Тірі ағзалардың ерекше туындысы — адамзат қоғамын, адам экологиясы және оның шаруашылық әрекеттерін зерттейтін ғылымдар пайда болды.
Егер экологияның даму кезеңдерін біртіндеп қарастырсақ, бұл ағзалардың қоршаған ортамен әрекетін зерттейтін екі бөлік-ботаника мен зоология бөліктері еді. XX ғасырдың ортасына қарай экология өзінің зерттеу аумағын кеңітіп, ағзаларды қоршаған ортамен біртұтас зерттейтін, жалпы экология деп аталатын биологияның бір саласына айналды. Қазіргі кезде экология пәнаралық қана емес, жалпы ғылыми мәні бар жеке пәнге айналды.
Жалпы экология — болмысты түсіндіретін ортақ ғылыми әдісі бар әдістемелік ғылым, оның қорытындылары шаруашылықтың әр саласында қолданыс табуда.
Осыған байланысты экологияның негізгі міндеттері:
- биосфераның тұтас жүйе ретінде дамуы мен жұмыс істеуін зерттеу;
- қоршаған орта компоненттерінің өзіне әсер етуші табиғи және туындаған антропогендік әсерге реакциясын зерттеу;
- адам дамуының қоршаған ортаға әсерінің мүмкіндік шегін анықтау;
- қоршаған ортаға түсетін әсер шектеуін сақтай отырып, қоғамның даму жолына, өмір сүруі мен әрі қарай дамуына кепіл болатын тұжырымды ұсыныс пен сипаттама дайындау.
Экология ғылым ретінде барлық ғылыми пәндер — биология, геология, физика, химия, география, экономика, әлеуметтану, математикалық модельдеу, құқықтану сияқты пәндердің жиынтығы. Экологиялық мәселелер кең түрде философиялық толғанысты, жаңа этикалық тұжырымдама қабылдауды қажет етеді.
Экологияның негізгі әдістері
Экологияның дәстүрлі түрде екіге бөлінетінін білеміз: жалпы (биологиялық жүйелердің негізгі ұйымдасу қағидалары мен жұмысын зерттеу) және жеке (тірі ағзалардың белгілі топтарын зерттеу).
Әртүрлі дәрежедегі биологиялық жүйелердің бір-біріне бағынуы және өмір сүруіндегі өзара байланысы экологияның басты міндетін анықтайды, ол экологиялық жүйелердің ұйымдасуын органикалық өзгерісте, популяциялық және биоценотикалық дәрежеде зерттеу болып табылады. Осыны ескере отырып экологияны аутэкология (жеке түрлер экологиясы) және синэкология (қауымдастықтар мен биогеоценоздар экологиясы) деп бөлуге болады.
Осыған сәйкес қазіргі кезде экологияның негізгі әдістері:
— жеке түрлер мен қауымдастық жағдайлары, белгілі экологиялық жүйелердегі олардың рөлі, белгілі ағзалар тобының тіршілігіне, антропогендік әсерге байланысты қауымдастық санының өзгеруі және т. б. туралы белгілі мәлімет алуға болатын далалық бақылау;
— белгілі ағзалар қауымдастығына, биоценоз және биогеоценоздардың дамуын зерттеу немесе модельдеу үшін табиғи жағдайда тәжірибелер жасау;
— есептеу техникасының көмегімен қауымдастықта және биоценоздарда кездесетін үдерістер мен жағдайларды математикалық модельдеу. Математикалық модельдеу зерттелетін экологиялық үдерістерге сандық баға беруге мүмкіндік жасайды. Математикалық модельдеу жинақталған мәліметтерді пайдалана отырып, экологиялық жүйелердегі үдерістер мен жағдайлардың даму мүмкіндігін болжайды. Математикалық модельдеудің тек тәжірибелік қана мәні бар, белгілі бір жағдайды нақты болжай алмайды. Болашағы бар әдіс — қауымдастық пен биоценоздарда кездесетін үдерістер мен жағдайларды математикалық модельдеу.
Экологиялық үдерістерді модельдеу мен талдаудың негізгі әдістері
Экология зерттейтін жүйелер — қауымдастықтар, биоценоздар, биогеоценоздар, экожүйелер — бәрі аса күрделі жүйелер. Оларда көп мөлшерде өзара байланыстылық, беріктілік және үнемі өзгеріп отыратын тұрақтылық байқалады. Жүйе өзіне әсер болған кездегі күйіне байланысты, сырттан түскен әсер әр түрлі, кейде тіпті тура қарама-қарсы нәтижеге әкелуі мүмкін.
Жүйенің белгілі факторлар әрекетіне берер жауабын тек арақатынас пен заңдылықтар мөлшерін өлшеп, күрделі талдау арқылы болжауға болады. Сондықтан, экологияда табиғи үдерістерді болжау және зерттеу құралы ретінде математикалық модельдеу кеңінен таралуда.
Экологиялық модельдердің ең алғашқысы — Вольтерр-Лотка моделі. Кез келген биоценоздың барлық элементтері арасында байланыс болады: бір түрдің даралары басқа даралармен немесе басқа түрдің дараларымен әрекеттеседі. Бұл әрекеттесу бейбіт түрде, кейде байланыс «жыртқыш-құрбан» түрінде болуы мүмкін. Жыртқыш балықтардың саны оларға қорек болатын ұсақ балықтар санының ауытқуына кері пропорционал болатыны байқалған. Бұл тербелісті талдау математик Вито Вольтерраға (1860-1940) қажетті теңдеу жасауга мүмкіндік берді. Мысалға, егер биоценоздың екі түрі ғана бар деп санағанның өзінде әр түрдің мөлшері олардың өзара байланыссыз өмір сүргендегі мөлшеріне қарағанда өзгеше болар еді.
«Жыртқыш-құрбан» және «бақталас-қатар өмір сүру» жағдайларынан басқа «симбиоз» жағдайын модельдеуге болады. Симбиоз моделі жеке түрлердің өмір сүру жолында бірлесуін, яғни бір түр басқаны қорғайтынын немесе көмектесетінін (аралардың бірлестігі, ағаштар бірлестігі) көрсетеді. Осындай тұрақтылық негізінде құрылған математикалық модель, қауымдастықтың бастапқы саны әрқашан да жоғары болғанда, олардың өсімі де экпоненциалды болатынын және бұл белгілі жағдайда шындыққа сәйкес келетінін дәлелдейді.
Биосфера адамның қатысуынсыз өздігінен қалыптасқан. Биосфера дамуындағы жаңа сапалы кезең адамның пайда болуынан басталады. Бастапқыда адам тіршілігінің басқа тірі жан иелерінен айырмасы аз еді. Отты қолдану адамды басқа жануарлардан ерекшеледі. Оттың көмегімен адам тек суық климатқа ғана бейімделген жоқ, ол мұздақтан және жыртқыштардан қорғана білді, сол сияқты органикалық қалдықтарды жойып, биосфераның зат айналымына араласты. Қазір адам қызметінің нәтижесінде табиғаттың қайта құрылуы жүруде. Адамзатқа аштық, өздігінен улану, биологиялық мұрагерлік негізінің бұзылу қауіпі төнуде. Қауіпті болдырмау үшін себебін білу қажет. Осы мақсатта жаһандық экологиялық модельдер құрыла бастады.
Халық санының геометриялық өсімі, өмір сүруге қажет заттардың арифметикалық өсімі негізінде ресурстар шығынын болжауға арналған бірінші Т. Мальтус моделі пайда болды. Келесі тәжірибелер бұл тәсілдің үстірт және қате екенін көрсетті.
Халық өсімі, капитал, табиғат ресурсы, табиғи ортаның ластануы, тамақ өндірісі өнімдерінің негізінде Дж. Форрестер (1970) динамикалық модельді құрастырды. Модельде қабылданған тәуелді байланыстар аса күрделі еді. Мысалы, халық санының өсімі оның тығыздығына, тамақпен қамтамасыз етілуіне, қоршаған ортаның ластану дәрежесіне, ресурстардың болуына, тұрмыс молшылығына, ал өлім — өмір сүру, тамақтану дәрежесіне, ортаның ластануына, қор мөлшерімен байланыста қойылған. Көпфакторлы Форрестер моделі жүйені түрлі факторлардың өзгеруіне байланысты қарастыра алады. Халық саны, қор және тіршілік «сапасы» тұрақталғандағы табиғат ресурстары шығынының сызбасы Форрестер зерттеуінің елеулі нәтижесі болып табылады.
