Понятие и сущность экологии

ВВЕДЕНИЕ

   Существует  образное выражение, что мы живем  в эпоху трех «Э»: экономика, энергетика, экология. При этом экология как  наука и образ мышления привлекает все более и более пристальное  внимание человечества.

   Экологию  рассматривают как науку и  учебную дисциплину, которая призвана изучать взаимоотношения организмов и среды во всем их разнообразии. При этом под средой понимается не только мир неживой природы, а и воздействие одних организмов или их сообществ на другие организмы и сообщества.

   Термин  «экология» был введен в употребление немецким естествоиспытателем Э. Геккелем в 1866 году и в дословном переводе с греческого обозначает науку о доме (ойкос - дом, жилище; логос - учение).

   По  этой причине экологию иногда связывают  только с учением о среде обитания (доме) или окружающей среде. Последнее в основе правильно с той, однако, существенной поправкой, что среду нельзя рассматривать в отрыве от организмов, как и организмы вне их среды обитания. Это составные части единого функционального целого, что и подчеркивается приведенным выше определением экологии как науки о взаимоотношениях организмов и среды.

   Такую двустороннюю связь важно подчеркнуть  в связи с тем, что это основополагающее положение часто не доучитывается: экологию сводят только к влиянию среды на организмы. Ошибочность таких положений очевидна, поскольку, как будет показано ниже, именно организмы сформировали современную среду. Им же принадлежит первостепенная роль в нейтрализации тех воздействий на среду, которые происходили и происходят по различным причинам.

   В настоящее время термин «экология» существенно трансформировался. Она стала больше ориентированной на человека в связи с его исключительно масштабным и специфическим влиянием на среду.

   Сказанное позволяет дополнить определение  «экологии» и назвать задачи, которые она призвана решать в настоящее время. Современную экологию можно рассматривать как науку, занимающуюся изучением взаимоотношений организмов, в том числе и человека, со средой, определением масштабов и допустимых пределов воздействия человеческого общества на среду, возможностей уменьшения этих воздействий или их полной нейтрализации. В стратегическом плане - это наука о выживании человечества и выходе из экологического кризиса, который приобрел (или приобретает) глобальные масштабы - в пределах всей планеты Земля.

   Становится  все более ясным, что человек  очень мало знает о среде, в которой он живет, особенно о механизмах, которые формируют и сохраняют среду. Раскрытие этих механизмов (закономерностей) -одна из важнейших задач современной экологии и экологического образования. Ясно, что она может решаться лишь при условии изучения не только «Дома», но и его обитателей, их образа жизни.

   Содержание  термина «экология», таким образом, приобрело социально-политический, философский аспект. Она стала проникать практически во все отрасли знаний, с ней связывается гуманизация естественных и технических наук, она активно внедряется в гуманитарные области знаний. Экология при этом рассматривается не только как самостоятельная дисциплина, а как мировоззрение, призванное пронизывать все науки, технологические процессы и сферы деятельности людей.

   Наряду  с экологическим образованием существенное внимание уделяется экологическому воспитанию, с которым связывается  бережное отношение к природе, культурному наследию, социальным благам. Без серьезного общеэкологического образования решение этой задачи также весьма проблематично.

   Между тем, став в своем роде модной, экология не избежала вульгаризации понимания  и содержания. В ряде случаев экология становится разменной монетой в достижении определенных политических целей, положения в обществе.

   В разряд экологических нередко возводятся вопросы, относящиеся к отраслям производства, видам и результатам деятельности человека, просто если к ним добавляют модное слово «экология». Так появляются несуразные выражения, в том числе и в печати, типа «хорошая и плохая экология», «чистая и грязная экология», «испорченная экология» и др. Это равнозначно присвоению таких же эпитетов математике, физике, истории, педагогике и т. п.

   По  этому же принципу ранг экологии присваивается  многим разделам гуманитарных (философии, социологии, экономики) и естественных наук (биологии, естествознания, географии).

   В обобщенном виде «Общая экология» изучает  наиболее общие закономерности взаимоотношений организмов и их сообществ со средой в естественных условиях. 

  Принцип неполноты  информации 

Принцип неполноты информации– информация при проведении акций по преобразованию природы всегда недостаточна для априорного суждения о всех возможных результатах (особенно в далекой перспективе) осуществляемого мероприятия. Это связано с исключительной сложностью природных систем, их индивидуальной уникальностью и неизбежностью природных цепных реакций, направление которых нередко трудно предсказать. Для уменьшения степени неопределенности, особенно при экспертизе проектов, моделирование следует дополнять непосредственными исследованиями в природе, натурными экспериментами и выяснением естественной динамики природных процессов. П.н.и. служит важным ограничением в использовании метода аналогий в экологическом прогнозировании, так как аналогия всегда неполна из-за индивидуальности природных систем. 

  Принцип неопределённости информации 

  Принцип неопределённости – фундаментальное  положение квантовой теории, утверждающее, что любая физическая система не может находиться  в состояниях, в которых координаты её центра инерции и импульс одновременно принимают вполне определённые, точные значения. Количественно принцип неопределённости формулируется следующим образом.  Если ∆x – неопределённость значения координаты x центра инерции системы, а ∆p_x – неопределённость проекции импульса p на ось x, то произведение этих неопределённостей должно быть по порядку величины не меньше постоянной    Планка ħ.  Аналогичные неравенства должны выполняться для любой пары т. н.  канонически сопряженных переменных, например для координаты y и проекции импульса p_y на ось y, координаты z и проекции импульса p_z. Если под неопределённостями  координаты и импульса понимать среднеквадратичные отклонения этих физических величин от их средних значений, то принцип неопределённости для них имеет вид:

                               ∆p_x ∆x ≥ ħ/2,      ∆p_y ∆y ≥ ħ/2,      ∆p_z ∆z ≥ ħ/2

  Ввиду малости  ħ по сравнению с макроскопическими  величинами той же разномерности  действие принципа неопределённости существенно  в основном для явлений атомных (и меньших) масштабов и не проявляются  в опытах с макроскопическими  телами.

  Из  принципа неопределённости следует, что чем точнее определена одна из входящих в неравенство величин, тем менее определенно значение другой. Никакой эксперимент не может привести  к одновременно точному измерению таких динамичных переменных; при этом неопределённость в измерениях связано не с  несовершенством экспериментальной техники, а с объективными свойствами материи.

  Принцип неопределённости, открытый в 1927 г. немецким физиком В. Гейзенбергом, явился важным этапом в выяснении закономерностей  внутриатомных явлений и построении квантовой механики. Существенной чертой микроскопических объектов является их корпускулярно-волновая природа. Состояние частицы полностью определяется  волновой функцией (величина, полностью описывающая состояние микрообъекта (электрона, протона, атома, молекулы) и вообще любой квантовой системы). Частица может быть обнаружена в любой точке пространства, в которой волновая функция отлична от нуля. Поэтому результаты экспериментов по определению, например, координаты имеют вероятностный характер.

  (Пример: движение электрона представляет  собой распространение его собственной  волны. Если стрелять пучком  электронов через узкое отверстие  в стенке: узкий пучок пройдёт  через него. Но если сделать  это отверстие ещё меньше, такое,  чтобы его диаметр по величине сравнялся с длиной волны электрона, то пучок электронов разойдётся во все стороны. И это не отклонение, вызванное ближайшими атомами стенки, от которого можно избавиться: это происходит вследствие волновой природы электрона. Попробуйте предсказать, что произойдёт дальше с электроном, прошедшим за стенку, и вв окажетесь бессильными. Вам точно известно, в каком месте он пересекает стенку, но сказать, какой импульс в поперечном направлении он приобретёт, вы не можете. Наоборот, чтобы точно определить, что электрон появится с таким-то определённым импульсом в первоначальном направлении,  нужно увеличить отверстие настолько, чтобы электронная волна проходила прямо, лишь слабо расходясь во все стороны из-за дифракции. Но тогда невозможно точно сказать, в каком же точно месте электрон-частица прошёл через стенку: отверстие-то широкое. Насколько выигрываешь в точности определения импульса, настолько проигрываешь в точности, с какой известно его положение.

  Это и есть принцип неопределённости Гейзенберга. Он  сыграл исключительно важную роль при построении математического аппарата для описания волн частиц в атомах. Его строгое толкование в опытах с электронами такого: подобно световым волнам электроны сопротивляются любым попыткам выполнить измерения с предельной точностью. Этот принцип меняет и картину атома Бора.  Можно определить  точно импульс электрона (а следовательно, и его  уровень энергии) на какой-нибудь его орбите, но при этом его местонахождение будет абсолютно неизвестно: ничего нельзя сказать о том, где он находится.  Отсюда ясно, что рисовать себе чёткую орбиту электрона и помечать его на ней в виде кружка  лишено какого-либо смысла.)

  Следовательно, при проведении серии одинаковых опытов, по тому же определению координаты, в одинаковых системах  получаются каждый раз разные результаты.  Однако некоторые значения будут более вероятными, чем другие, т. е.  будут появляться чаще. Относительная частота появления тех или иных значений координаты пропорционально квадрату модуля  волновой функции в соответствующих точках пространства. Поэтому чаще всего будут получаться те значения координаты, которые лежат вблизи максимума волновой функции. Но некоторый разброс в значениях  координаты, некоторая их неопределённость (порядка полуширины максимума) неизбежны. То же относится и к измерению импульса.

  Таким образом, понятия координаты и импульса в классическом смысле не могут быть применены к микроскопическим объектам. Пользуясь этими величинами при  описании микроскопической системы, необходимо внести в их интерпретацию квантовые поправки. Такой поправкой и является принцип неопределённости.

  Несколько иной смысл имеет принцип неопределённости  для энергии ε  и времени t:

                                                    ∆ε ∆t  ≥ ħ 

  Если  система находится в стационарном состоянии, то из принципа неопределённости следует, что энергию системы даже в этом состоянии можно измерить только с точностью, не превышающей ħ/∆t, где ∆t – длительность процесса измерения. Причина этого – во взаимодействии системы с измерительным прибором, и принцип неопределённости применительно к данному случаю означает, что энергию взаимодействия между измерительным прибором и исследуемой системой можно учесть лишь с точностью до ħ/∆t. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Список  используемой литературы 

1. Воронков  Н.А. Основы общей экологии (Общеобразоват.  курс): Учеб. пособ. для вузов –4-е  изд., дораб. и доп.-М.: Агар,Рандеву-АМ, 1999.-96с.

2. Экология  и экономика природопользования: Учеб. для вузов/Под.Ред. Э.В. Гирусова.- М.:Закон и право, ЮНИТИ,1998.-455с.

3. Горелов А.А. Экология: Учеб. пособ.-М.:Центр,2000.-240с