Понятие, предмет и задачи экологии

В исследованиях по экологии человека окружающую среду  характеризуют преимущественно три группы факторов. Первая группа показателей позволяет оценивать природные условия изучаемых территорий и интегрируется комплексным показателем — уровнем комфортности природной среды для жизни населения. Вторая группа показателей характеризует степень загрязнения и деградации окружающей среды в результате техногенной экспансии на природную среду. Оценка всей совокупности показателей второй группы выражается через комплексный показатель — степень детериорированности жизненного пространства изучаемых общностей людей.  Третья группа дает реальное представление о социально-экономической обстановке в регионе. Комплексная оценка очень большого числа социально-экономических факторов позволяет получить коэффициент или индекс социального благополучия населения.

Решение исследовательских антропоэкологических проблем осуществляется с использованием методов сложившихся в науках, на основе которых возникла экология человека, — демографии, социологии, природной и социальной географии, клинической и профилактической медицине, биологии, геофизике, биогеохимии и пр. Связаны эти столь разнообразные методы в единое целое системной ориентацией. В силу пространственной ориентированности применяемых в экологии человека методов и технических приемов, особая роль принадлежит картографированию. Карта используется от этапа сбора материалов и до передачи итогов работ заказчику.

4. Прикладная  экология

Прикладная экология - дисциплина, изучающая механизмы антропогенного воздействия на биосферу, способы предотвращения негативных процессов и разрабатывающая принципы рационального использования природных ресурсов без деградации среды обитания.

Прикладная экология выясняет различные аспекты воздействия факторов окружающей среды на биосистемы и направлена на решение главным образом практических вопросов.

Прикладная экология как наука базируется, прежде всего, на знаниях в различных областях биологии - физиологии, генетике, биофизике, но она также связана с другими естественными науками - физикой, химией, геологией, географией, математикой. Прикладная экология, кроме того, не может быть отделена от экономики, морали, права, поскольку лишь в союзе с ними может в корне изменить отношение человека к природе.

Прикладную экологию по научным направлениям разделяют на промышленную экологию, экологию энергетики, сельскохозяйственную, канцерогенеза т. д.

"Прикладная экология" призвана решать конкретные вопросы  природопользования, определять допустимые  нагрузки на среду, разрабатывать  методы управления природными  системами (экосистемами) и способы  «экологизации» различных видов  деятельности человека.

Прикладная экология - в широком смысле - изучение механизмов разрушения биосферы человеком, способов предотвращения этого процесса и разработка принципов рационального использования природных ресурсов без деградации среды жизни.

Прикладная экология - в узком смысле - разработка норм использования природных ресурсов и среды жизни, допустимых нагрузок на них, форм управления экосистемами различного иерархического уровня.

Охрана окружающей среды, или прикладная экология — комплекс мер, предназначенных для ограничения отрицательного влияния человеческой деятельности на природу. В западных странах часто используется также понятие энвайронментология (en:Environmental science), которое в отечественной литературе выражается термином «наука об охране окружающей среды» .

Такими мерами могут являться:

* Ограничение выбросов  в атмосферу и гидросферу с  целью улучшения общей экологической  обстановки.

* Создание заповедников, заказников и национальных парков  с целью сохранения природных  комплексов.

* Ограничение лова  рыбы, охоты с целью сохранения  определённых видов.

* Ограничение несанкционированного  выброса мусора. Использование методов  экологической логистики для  тотальной очистки от несанкционированного  мусора территории региона.

На сегодняшний день эта проблема обостряется с каждым днем все сильнее.

5. Инженерная  экология. Объект и предмет исследований  инженерной экологии.

Предмет инженерной экологии - инженерное творчество, оно может быть признано полезным, если проекты и конструкции технических устройств предусматривают сохранение экологического равновесия и обеспечивают безопасность жизнедеятельности экологических систем. Однако многие годы технические средства разрабатывались сами по себе, без научного анализа и учета экологических стрессов и деформаций в экосистемах биосферы. И сегодня мы часто можем видеть технику, совершенно неоправданно загрязняющую, если не говорить отравляющую, окружающую природу из-за того, что при разработке этих технических средств не учитывались современные научные знания о взаимосвязи инженерных разработок с лимитирующими факторами природной среды и естественными возможностями саморегуляции экосистем биосферы.

На глазах ныне живущего поколения людей было создано великое множество машин и сложных технических устройств, прекрасных с позиции решения чисто инженерных задач. Между тем, отсутствие экологических подходов к решению технических задач привело к тому, что годами эксплуатирующаяся техника и крупные промышленные комплексы способствовали накоплению в природной среде факторов, угнетающих своими отравлениями жизнедеятельность биосферы. Все чаще стали возникать ситуации, ведущие к аномальным явлениям в природе, а также и к экологическим катастрофам. Особого внимания заслуживают такие на первый взгляд "парадоксы", когда деятельность талантливых инженеров и изобретателей приводила впоследствии к экологическим бедствиям. Причина таких бедствий – отсутствие у разработчиков необходимых экологических знаний и опыта защиты природы.

Один из реальных путей разрешения противоречий между развитием техники и экологией природной среды заключается, очевидно, в том, что сегодня разработчик технических средств должен обладать современным уровнем экологических знаний. В проектировании и конструировании эргономических систем возникла неотложная потребность в специалистах – инженерах-экологах, синтезирующих высокий профессионализм инженера-разработчика технических средств с опытом и знаниями эколога.

Экология как наука опирается на такие отрасли биологии, как биофизика, биохимия, генетика, физиология, а также на другие науки: физику, математику, химию, геологию, метрологию, географию и другие. На методах и понятийном аппарате этих наук основываются экологические исследования. 

Взаимоотношения человека и машины в условиях промышленных предприятий, где имеют место ионизирующие, электромагнитные и шумовые излучения, перепады температурных режимов, давления, влажности, скорости движения воздуха и других характеристик среды на рабочем месте весьма многообразны. Наука о взаимодействии человека и машины получила название эргономики и входит в комплексную науку - безопасность жизнедеятельности. Эргономика тесно связана с техническими и математическими науками (кибернетикой, общей теорией системы, исследованием операций и др.) путем применения их методов для математического моделирования, анализа и оптимизации систем "человек - машина". Умение пользоваться экологическими знаниями при создании технических средств любых уровней и отраслей, обязательно для каждого специалиста. Многообразные задачи экологии как науки рассмотрены в главе книги "Краткие сведения об экологии". Но задачи экологии как учебной дисциплины в техническом вузе должны быть непосредственно связаны с тем, чтобы на основе понимания законов природы специалист мог свести к минимуму негативное влияние на природу разрабатываемого им объекта.

В результате тесной взаимосвязи производственных и природных процессов происходит слияние объектов хозяйственной деятельности и окружающей среды обитания человека в единые системы. Развитие этих систем происходит по сложным, во многом еще не изученным законам. Для изучения состояния окружающей среды, причин ее ухудшения и прогнозирования изменений, а также управления процессами оптимального развития таких систем сформировалась новая научная дисциплина – промышленная экология. Эта наука изучает единство материального промышленного производства, человека, живых организмов и среды их обитания. Есть и другие определения, которые мы рассмотрим ниже.

Задачи экологии в деятельности инженера-эколога промышленного производства или проектно-конструкторской организации можно сформулировать следующим образом:

1. Мониторинг, прогнозирование  и оценка возможных негативных  последствий действующих, вновь  строящихся и реконструируемых  предприятий для здоровья человека, среды обитания, всех живых организмов  и растений.

2. Оптимизация технологических, инженерных и проектно-конструкторских разработок, исходящих из минимального ущерба окружающей среде и здоровью человека.

3. Выявление и корректировка  технологических процессов, наносящих  ущерб человеку и природе.

В последнее время получили распространение такие понятия, как "инженерная экология", "инженерная защита окружающей среды", "промышленная экология", "техническая экология", которые объединяет общая цель – решение проблем сохранения качества окружающей среды.

Инженерная экология – есть научная дисциплина, изучающая объективные закономерности процессов и средств системного взаимодействия человека, технических средств и природной среды с целью создания безопасных для человека и природы систем "человек – техника – среда". Существуют и другие определения, как например, под инженерной экологией понимается система инженерно-технических мероприятий, направленных на сохранение качества среды в условиях растущего промышленного производства.

Таким образом, экологические задачи решаются с помощью инженерных задач, поэтому речь идет не о дифференциации экологии на новые отрасли, а об инженерной защите окружающей среды. Решение экологических проблем с помощью инженерных методов возможно только тогда, когда специалист владеет методологией и достаточными знаниями в экологии, иначе говоря, обладает экологическим мышлением.

Предметом инженерной экологии является система "человек – техника – среда" (ЧТС), ее исследование и оптимизация в стадии проектно-конструкторских разработок сложных эргатических комплексов. Методологическую основу инженерной экологии представляет системный подход, включающий в спектр своих исследований человеческий фактор оператора, управляющего системой (повышение эффективности, качества труда, сохранение здоровья и трудоспособности, развитие личности и удовлетворение творческих потребностей человека), и проектирование технических средств и охрану окружающей природной среды.

Проблемы инженерной экологии составляют весьма широкий круг вопросов, связанных с развитием гуманизированных, экологичных, эргатических систем. К основным проблемам относятся: анализ процессов совместимости человека, технических средств и экологических систем биосферы и других планетарных систем; анализ проектных и конструкторских задач взаимодействия человека-оператора, технического средства и окружающей природной среды, а также оптимизация распределения функций между элементами системы ЧТС; исследование деятельности человека-оператора и систем управления техническим средством; анализ конструкторских характеристик технических средств, включая комплексы управления и оборудования рабочего места оператора; исследование сложных процессов адаптации человека, управляемой техники и природной среды, а также разработка принципов и методов приспособления конструкции к возможностям человека и к функциям, обеспечивающим экологическую чистоту данного устройства на уровне современных достижений науки и техники. Научные данные инженерной экологии внедряются в практику разработки технических средств в стадии начального проектирования, в процессе которого важное место отводится решению задач взаимной адаптации человека, техники и среды. В данном случае нас интересует экологическая сторона адаптации всех элементов системы ЧТС.

Система управления адаптивная – это система, в процессе функционирования которой происходит адаптация, направленная на улучшение качества управления.

Адаптация – процесс, имеющий большое значение в функционировании эргатической системы, определяющий эффективность работы всей системы и, что не менее важно, безопасность жизнедеятельности человека.

Адаптация (от лат. – приспособляю) – одно из уникальнейших свойств живого: приспособление организмов к условиям среды. Способность к адаптации, к саморазвитию, усовершенствованию в широко изменяющихся условиях окружающей среды при постоянном воздействии многообразных возмущающих факторов является существенным отличием всего живого от самых гениальных творений человека. В кибернетике под адаптацией понимают процесс накопления и использования информации в системе, направленный на достижение определенного состояния или поведения системы при начальной неопределенности и изменяющихся внешних условиях. При адаптации могут претерпевать изменения параметры и структура системы, алгоритм функционирования, управляющие воздействия и т.п.

Перед наукой и практикой создания новой техники стоит сложная задача - проникнуть в тайны биологических процессов и использовать выработанные природой в ходе тысячелетий свойства для поиска и разработки принципиально новых технических решений. При разработке технических средств интересы социально-экономического прогресса требуют, чтобы новая техника обладала качеством "вариации структур", т.е. свойством гибкого регулирования конструкции для обеспечения высокой приспособляемости к условиям среды и возможностям организма человека. Не менее важна также приспособляемость конструкции к выполнению регламента предельно допустимых концентраций загрязняющих выбросов в окружающую среду.

В технике все чаще появляются попытки использования принципа эффективного построения системы с определенными ограничениями на надежность. Надежное функционирование системы "человек – техника – среда" немыслимо на основе жестких, неизменных или слабо регулируемых связей между ее элементами. В примерах организмов природа демонстрирует нам эффективные принципы построения систем с высокой приспособляемостью. Некоторые решения, найденные природой, могут быть применены в инженерной экологии путем использования их технических аналогов. Между тем, создание эргатических систем с высокой взаимоприспособляемостью их составных частей требует глубокого изучения механизмов адаптации и разработки теоретических принципов сложных систем с применением новейших математических методов, с использованием имитации живого организма, а при необходимости и экологической ситуации. Таковы некоторые творческие перспективы инженерной экологии.