Екологія
ЕКОЛО́ГІЯ (від еко... і …логія) — наука, що вивчає взаємодію рослин, тварин, грибів, мікроорганізмів і вірусів між собою та з довкіллям. Предметом вивчення є структура і функціонування надорганізмових систем на рівні видів, популяцій, екосистем, біогеоценозів та біосфери. Сучасна Е. досліджує також вплив цивілізаційних процесів на довкілля з метою запобігання негативним наслідкам техногенної діяльності людини. Оскільки Е. вивчає широке коло біологічних систем різних рівнів організації, виокремлюють низку її розділів. За складністю систем вирізняють демекологію, або популяційну екологію, що досліджує динаміку видових популяцій та їх взаємодію з чинниками довкілля. Підрозділом демекології є аутекологія, або фізіологічна Е., яка встановлює процеси взаємодії окремого організму (виду) з довкіллям. Синекологія вивчає структуру й динаміку природних угруповань (біоценозів), їхню взаємодію з довкіллям; екосистемна Е. — потоки енергії та речовин, повʼязані з функціонуванням живих організмів в екосистемах. Зазначені розділи обʼєднує загальна Е.
За характером організмів, які вивчає Е., вирізняють екологію людини, екологію тварин, екологію рослин, екологію мікроорганізмів та ін.; за типами екосистем — Е. лісів, боліт, степів, луків, пустель, бентосу тощо. Континентальні та морські екосистеми досліджують, відповідно, континентальна Е. та Е. моря. Окремо розглядають водні екосистеми, що є предметом вивчення гідроекології. За розмірами досліджуваних систем Е. поділяють на молекулярну і макроекологію. Найбільшу загальнопланетарну систему — біосферу — вивчає глобальна екологія; екологічні процеси малих масштабів — мікроекологія. Виокремлюють розділи Е., що досліджують екологічні процеси в екосистемах різних кліматичних зон: арктичну, тропічну тощо. Необхідність створення безпечних умов перебування людини в космосі зумовила формування космічної Е. Вирішенням практичних проблем довкілля шляхом застосування екологічних принципів займається прикладна Е. (зокрема, агроекологія вивчає агроекосистеми). Нині формується Е. заповідної справи, що розробляє принципи створення природних та біосферних заповідників, заказників, екомережі загалом. Серед спеціалізованих розділів — екологія хімічна (вивчає екологічний вплив хімічних речовин, зокрема й тих, що потрапляють у довкілля внаслідок діяльності людини), біохімічна (роль метаболітів як специфічних регуляторів або лімітуючих чинників в екосистемах), екологічна фізіологія (сутність фізіологічних процесів, повʼязаних з перетворенням властивостей абіотичного компонента екосистем), еволюційна (еволюційні зміни популяцій видів та угруповань), функціональна (роль окремих видів у функціонуванні екосистем), палеоекологія (на основі вивчення викопних решток зʼясовує сутність екологічних процесів в екосистемах) та ін.
Нині активно розвивається теоретична Е., що має на меті створення екологічної теорії, основою якої є використання розділів сучасної математики, зокрема диференціальних рівнянь, статистики, теорії інформації, множин, компʼютерного моделювання. Оскільки екологічні умови в містах, особливо в мегаполісах, мають свою специфіку, формується екологія міста, що вивчає екосистеми та притаманні їм процеси за міських умов. Динаміку та перерозподіл між біотичними компонентами радіоактивних речовин, які потрапляють у довкілля у звʼязку з розвитком атомної промисловості, досліджує радіаційна екологія (інтенсивного розвитку набула після аварії на ЧАЕС); вплив умов довкілля на здоровʼя населення — медична екологія, головним завданням якої є гігієнічне нормування вмісту шкідливих для здоровʼя речовин у різних обʼєктах. З медичною екологією межують Е. людини та екологічна психологія. Взаємини людської спільноти та географічно-просторового, соціального і культурного середовищ, прямий і опосередкований вплив виробничої діяльності на склад та властивості довкілля становлять предмет соціальної екології. Нині формується методологія кількісних оцінок екологічного ризику стосовно впливу токсичних речовин не лише на здоровʼя людини, а й на інші компоненти екосистем, а також екосистеми в цілому. Під ризиком для екосистеми розуміють ймовірність її деградації, що може бути спричинено збідненням біорізноманіття, підвищенням рівня токсичних речовин, ерозією ґрунту, змінами клімату тощо. У звʼязку з розвитком теорії екологічних ризиків виникла теорія надійності екосистем. Е. відіграє важливу роль у формуванні міждисциплінарних наук: екологічної економіки (розробляє критерії оптимізації діяльності людини щодо її сумісності з екологічним станом довкілля), етнічної екології (вивчає взаємодію етнічних груп населення з довкіллям); виокремлюють також екодизайн, екологічну інженерію, індустріальну екологію. Проблеми ставлення людини до природи й екологічного стану довкілля досліджує інвайронментальна етика.
Розмаїття обʼєктів дослідження та рівнів обстежуваних біосистем зумовлює наявність широкого кола методів Е., а також застосування нею методології суміжних наук (напр., фізіологічна Е. використовує методи фізіології тварин та рослин, різних розділів географії, флористики, фауністики тощо). Таке залучення методології суміжних наук спричиняє певну розмитість меж між ними, проте чітка відмінність екологічних наук полягає в методах аналізу експериментальних даних, завдяки яким формуються погляди на механізми, що лежать в основі взаємодії організмів між собою і з середовищем. Основними поняттями сучасної Е. є довкілля, умови середовища, трофічні звʼязки й трофічні ланцюги та мережі, типи життєвих стратегій організмів, типи взаємодій, екосистема та ін. До довкілля відносять ті елементи середовища, з якими організми мають безпосередні або опосередковані звʼязки. Середовище поділяють на шари: інформаційний (система сигналів, яку організми сприймають як чинник, що визначає їхню поведінку), мінеральний (необхідні для життя енергетичні й матеріальні ресурси довкілля — світлова енергія, елементи живлення, життєвий простір), фізіологічний (чинники, які забезпечують оптимальну щільність популяцій і ареалів), власне екологічний (чинники, які впливають на фізіологічний і мінеральний шари середовища). Умови середовища охоплюють загальні геофізичні умови в біосфері, потоки енергії через екосистеми, біогеохімічний кругообіг речовин в екосистемах і біосфері в цілому, атмосферні (екологічно-кліматичні) умови, особливості субстратів (стан води, властивості ґрунтів та материнських порід), температурний, водний режими тощо. Трофічні звʼязки в біоценозі — живлення одних видів за рахунок інших, продуктів їхньої життєдіяльності або мертвих залишків.
Основою безперервного існування біоценозів є наявність продуцентів, консументів та редуцентів. За їхнього сумісного існування певній гармонізації повинна підлягати вся сукупність організмів, які в своєму загальному функціонуванні здійснюють закономірні перетворення речовин і енергії. Сукупність таких організмів на певній ділянці (біотопі), в якій відбуваються взаємодії як між окремими видами, так і між всіма організмами (біоценоз) та абіотичним фізико-хімічним середовищем, утворює екосистему, що є одним із основних понять Е. До важливих завдань Е. належить встановлення типів взаємодій між окремими видами, а також типів життєвої стратегії видів, стабілізуючої ролі біорізноманіття для біоценозів і екосистеми в цілому, екологічних ніш. На сучасному етапі актуальною є проблема деструктивних змін екосистем під впливом природних або антропогенних чинників, які іноді набувають рис екологічної кризи. Е. розробляє методи охорони природи та заходи з мінімізації наслідків такої кризи.
Термін «екологія» 1866 запропонував Е. Геккель. Проте значну цінність мали спостереження екологічного змісту 18 ст. К. Ліннея, Ж. Бюффона, П. Палласа. Першу класифікацію життєвих форм рослин та уявлення про висотну зональність рослинності обґрунтував А. фон Гумбольдт. Вагоме значення для формування понять Е. мали закони, сформульовані Ю. Лібіхом у середині 19 ст. 1877 К. Мебіус запропонував термін «біоценоз». Важливі дані екологічного змісту в цей період отримали зоологи і ботаніки. З часом методологія суто екологічного змісту набула самостійності. 1935 А. Тенслі запропонував поняття екосистеми як сукупності біотопу й біоценозу. У 20–30-х рр. 20 ст. В. Вернадський розробив вчення про біосферу, яке мало вирішальне значення для подальшого розвитку Е. Вчений звернув увагу на зростання загрози глобальних змін у біосфері під впливом діяльності людини, що започаткувало новий напрям у глобальній Е. — дослідження ноосфери. На відміну від початкових екологічних досліджень, що мали риси редукціоністського методу, згодом екологи почали формувати холістичні погляди на функціонування екосистем, беручи до уваги їхні нові властивості. В Україні екологічним дослідженням приділяли значну увагу ще наприкінці 19 ст. В. Докучаєв уперше опрацював проблему зональності рослинності й ґрунтів в Україні. Е. лісу розвинули Г. Висоцький, О. Бельгард, П. Погребняк. У 2-й половині 20 ст. дослідження екологічного змісту активізувалися у звʼязку з необхідністю вирішення питань охорони природи, раціонального природокористування (праці К. Ситника, М. Голубця, Ю. Шеляга-Сосонка, О. Маринича, В. Романенка та ін.). Нині вони зосереджені в Інститутах ботаніки, зоології, гідробіології, біохімії, геохімії навколишнього середовища, молекулярної біології і генетики, географії (усі — Київ), біології південних морів (Севастополь), екології Карпат (Львів) НАНУ, ґрунтознавства та агрохімії НААН (Харків), гігієни та медичної екології НАМНУ, екогігієни і токсикології (обидва — Київ), Раді з вивчення продуктивних сил України та ін. Соціоекологічні питання розробляють в Інститутах філософії, держави і права НАНУ, Національному інституті стратегічних досліджень (усі — Київ) та ін.
Значний внесок у різні напрями Е. зробили науковці Київського, Таврійського (Сімферополь), Харківського, Львівського, Дніпровського, Одеського, Сумського університетів, Одеського екологічного університету, Національного університету біоресурсів і природокористування України (Київ), Національної юридичної академії України (Харків) та ін. Україна бере активну участь у міжнародних екологічних програмах, зокрема «Людина і біосфера». Виходять ж. «Екологія та ноосферологія» (від 1995), «Екологічний вісник» (від 2002), «Экология и промышленность» (від 2004) тощо.
Літ.: Голубец М. А. Актуальные вопросы экологии. К., 1982; Будыко М. И. Эволюция биосферы. Москва, 1984; Одум Ю. Экология. Москва, 1986; Вернадский В. И. Биосфера и ноосфера. Москва, 1989; Гродзинський М. Д. Основи ландшафтної екології. К., 1993; Голубець М. А. Від біосфери до соціосфери. Л., 1997; Злобін Ю. А. Основи екології: Підруч. К., 1998; Крисаченко В. С. Людина і біосфера: основи екологічної антропології. К., 1998; Емельянов И. Г. Разнообразие и его роль в функциональной устойчивости и эволюции экосистем. К., 1999; Голубець М. А. Екосистемологія. Л., 2000; Экология города. К., 2000; Романенко В. Д. Основи гідроекології. К., 2001; Лаврик В. І. Методи математичного моделювання в екології. К., 2002; Кутлахмедов Ю. О., Корогодін В. І., Кольтовер В. К. Основи радіоекології. К., 2003; Мельник Л. Г. Екологічна економіка. С., 2003; Шевчук В. Я., Саталкін Ю. М., Білявський Г. О., Гетьман В. В. Екологічне управління. К., 2004; Голубець М. А. Вступ до геосоціосистемології. Л., 2005.
Д. М. Гродзинський