Ekologiyada riyazi modelləşdirmə. Ekologiyanın əsasları
Müasir riyazi ekologiya ekoloji sistemlərin riyazi və kompüter təsviri üçün bütün növ metodları özündə birləşdirən fənlərarası bir sahədir. Ekosistemlərdə növlər arasında qarşılıqlı əlaqəni təsvir etmək üçün nəzəri əsas əsas qarşılıqlı əlaqələri təsvir edən və sistemdəki dəyişənlərin mümkün davranış nümunələrinin keyfiyyət mənzərəsini təmin edən populyasiya dinamikasıdır. Real ekosistemləri təhlil etmək üçün sistem analizindən istifadə olunur və modelin inteqrasiya dərəcəsi həm obyektdən, həm də modelləşdirmənin məqsədlərindən asılıdır. Bir çox su ekosistemlərinin, meşə senozlarının və aqroekosistemlərin modelləşdirilməsi bu sistemlərin optimal idarə olunması üçün metodların işlənib hazırlanmasında effektiv vasitədir. Qlobal modellərin qurulması insan inkişafının müxtəlif ssenariləri altında iqlim, temperatur və bitki örtüyünün növündə qlobal və yerli dəyişiklikləri qiymətləndirməyə imkan verir.
Hava və yer səthinin çirklənməsinin qiymətləndirilməsi.
Əhəmiyyətli praktik. Riyazi ekologiyanın vəzifəsi mövcud müəssisələrdən çirklənmənin yayılmasının hesablanması və sanitariya normalarına uyğun olaraq sənaye müəssisələrinin mümkün yerləşdirilməsinin planlaşdırılmasıdır.
Sənaye tullantılarının paylanması prosesi onların hava kütlələri ilə ötürülməsi və turbulent hava pulsasiyalarının yaratdığı diffuziya hesabına baş verir. Əgər fabrik bacasından tüstü çıxdığını müşahidə etsəniz, bu şleyfin hava axını ilə tutulduğunu və kiçik miqyaslı turbulentlik səbəbindən mənbədən uzaqlaşdıqca tədricən şişdiyini görəcəksiniz. Məşəl, hava kütlələrinin hərəkəti istiqamətində uzanan bir konus formasına malikdir. Sonra məşəl mənbədən çox uzaqlara daşınan təcrid olunmuş burulğan birləşmələrinə parçalanır.
Demək olar ki, bütün çirklər nəhayət gec-tez Yerin səthində, qravitasiya sahəsinin təsiri altında ağır olanlar, diffuziya prosesi nəticəsində yüngül olanlar çökür. Böyük hissəciklərdən ibarət olan çirklər Stokes qanununa uyğun olaraq cazibə qüvvəsinin təsiri ilə tezliklə batmağa başlayır. Oksidlər kimi qaz çirkləri yüngül fraksiyanı təmsil edir və ətraf mühit üçün xüsusilə təhlükəlidir.
Çirklənmənin yayılması nəzəriyyəsində uzun müddət - təxminən bir il ərzində külək istiqamətində dalğalanmalar böyük əhəmiyyət kəsb edir. Belə bir dövrdə çirkləri mənbədən uzaqlaşdıran hava kütlələri dəfələrlə istiqamətini və sürətini dəyişir. Statistik olaraq, bu cür uzunmüddətli dəyişikliklər vektorun böyüklüyü müəyyən bir istiqamətdə hava kütlələrinin hərəkətləri ilə əlaqəli təkrarlanan hadisələrin sayına mütənasib olduğu külək gülü adlanan xüsusi bir diaqramla təsvir edilir. Külək gülü diaqramının maksimumları müəyyən bir ərazidə üstünlük təşkil edən küləklərə uyğundur. Bu məlumat yeni sənaye obyektlərinin planlaşdırılması üçün başlanğıc nöqtəsidir. Çoxlu sayda ekoloji əhəmiyyətli ərazilər (yaşayış məntəqələri, istirahət zonaları, kənd təsərrüfatı, meşə torpaqları və s.) arasında yerləşən müəssisələrin yol verilən çirklənməsi qiymətləndirilərkən rayonda artıq mövcud olan müəssisələrdən çirklənmə də nəzərə alınmalıdır.
Atmosferin və yeraltı səthin passiv və aktiv çirklərlə çirklənməsinin qiymətləndirilməsi qismən diferensial aerodinamik tənliklər əsasında qurulmuş riyazi modellərdən, eləcə də onların sonlu fərqlərin yaxınlaşmalarından istifadə etməklə həyata keçirilir.
Rusiyada bu istiqamətə akademik G.İ.Marçuk məktəbinin əməyi böyük töhfə verdi. Bu tip modellərdən Avropa və ABŞ-da əhalinin və ya yerli hakimiyyət orqanlarının müəyyən ziyanla bağlı sənaye müəssisələrinə qarşı qaldırdıqları məhkəmə iddialarının həllində geniş istifadə olunur. Riyazi modelləşdirmədən istifadə etməklə dəymiş ziyanı qiymətləndirmək üçün ekspertiza aparılır, nəticədə çirkləndirici müəssisənin dövlət və ya yerli hakimiyyət orqanlarına ödəməli olduğu cərimənin məbləği kəmiyyətcə müəyyən edilir. Bu cür tədbirlər çox təsirli oldu və inkişaf etmiş ölkələrdə təmizləmə texnologiyalarının demək olar ki, universal tətbiqinə səbəb oldu.
Bu tip modellərdə çirkləndiricilərin ötürülməsi modelləri, çökmüş çirklərin ümumi sayını, çirklərin sanitar təhlükəsini, əhalinin sağlamlığına, kənd təsərrüfatına, kənd təsərrüfatına, kənd təsərrüfatı torpaqlarına dəyən zərərləri təmsil edə bilən problemin əsas funksiyasının hesablanması proseduru ilə əlaqələndirilir. meşələr, torpaq, ətraf mühitin bərpası xərcləri və digər göstəricilər. Sadələşdirilmiş versiyalarda cavab funksiyası metodundan geniş istifadə olunur (yuxarıya bax).
Müasir ekologiyanın əsas məzmunu populyasiya-biosenoz səviyyəsində orqanizmlərin bir-biri ilə və ətraf mühitlə əlaqələrinin öyrənilməsi və daha yüksək dərəcəli bioloji makrosistemlərin həyatının öyrənilməsidir: biogeosenozlar (ekosistemlər) və biosfer, onların. məhsuldarlıq və enerji. Buradan da aydın olur ki, mövzu Ekologiya tədqiqatları bioloji makrosistemlər (populyasiyalar, biosenozlar, ekosistemlər) və onların zaman və məkan dinamikasıdır.
Ekologiya tədqiqatının məzmunundan və predmetindən onun əsas məqsədlər, populyasiya dinamikasının öyrənilməsinə, biogeosenozlar və onların sistemləri doktrinasına qədər azaldıla bilər. Buna görə də ekologiyanın əsas nəzəri və praktiki vəzifəsi bu proseslərin qanunauyğunluqlarını aşkar etmək və planetimizin qaçılmaz sənayeləşməsi və urbanizasiyası şəraitində onları idarə etməyi öyrənməkdir.
Ümumi nəzəri baxımdan bunlara aşağıdakılar daxildir:
- - ekoloji sistemlərin davamlılığının ümumi nəzəriyyəsinin işlənib hazırlanması;
- - ətraf mühitə uyğunlaşmanın ekoloji mexanizmlərinin öyrənilməsi;
- - əhalinin tənzimlənməsinin öyrənilməsi;
- - bioloji müxtəlifliyin və onun saxlanma mexanizmlərinin öyrənilməsi;
- - istehsal proseslərinin tədqiqi;
- - biosferdə onun davamlılığını qorumaq üçün baş verən proseslərin öyrənilməsi;
- - ekosistemlərin vəziyyətinin və qlobal biosfer proseslərinin modelləşdirilməsi.
Hazırda ekologiyanın həll etməli olduğu əsas tətbiqi problemlər aşağıdakılardır:
- - insan fəaliyyətinin təsiri altında təbii mühitdə mümkün mənfi nəticələrin proqnozlaşdırılması və qiymətləndirilməsi;
- - təbii mühitin keyfiyyətinin yaxşılaşdırılması;
- - təbii sərvətlərin qorunması, təkrar istehsalı və səmərəli istifadəsi.
- - İlk növbədə ekoloji cəhətdən ən əlverişsiz ərazilərdə ekoloji cəhətdən təhlükəsiz davamlı inkişafı təmin etmək üçün mühəndislik, iqtisadi, təşkilati, hüquqi, sosial və digər həllərin optimallaşdırılması.
Ekologiyanın strateji vəzifəsi insan cəmiyyətini biosferin tərkib hissəsi hesab edən yeni baxış əsasında təbiətlə cəmiyyət arasında qarşılıqlı əlaqə nəzəriyyəsinin işlənib hazırlanmasıdır.
Rusiya Federasiyasının "Ekoloji ekspertiza haqqında" Qanunu bunu müəyyən edir ekoloji qiymətləndirmə, bu, “planlaşdırılan təsərrüfat və digər fəaliyyətlərin ekoloji tələblərə uyğunluğunun müəyyən edilməsi və ekoloji qiymətləndirmə obyektinin həyata keçirilməsinin yolverilməzliyinin müəyyən edilməsidir”. Eyni zamanda, Rusiya qanunvericiliyində daha konkret bir anlayışın - "dövlət ekoloji qiymətləndirmənin" hüquqi tərifi də var.
Sənətdə var. "Ətraf mühitin mühafizəsi haqqında" Qanunun 35 və 36-cı maddələri: Dövlət Ekoloji Ekspertiza icrası təbii mühitə zərərli təsir göstərə bilən iqtisadi qərar qəbul edilməzdən əvvəl təsərrüfat və digər fəaliyyətlərin cəmiyyətin ekoloji təhlükəsizliyinə uyğunluğunu yoxlamaq məqsədilə həyata keçirilən ətraf mühitin mühafizəsinin məcburi tədbiridir. ."
Ətraf mühitə təsirin qiymətləndirilməsinin əsas vəzifələri:
- 1. Ekspertiza obyektlərinin hərtərəfli, obyektiv, elmi tədqiqi və təhlilinin onlarda nəzərdə tutulmuş tədbirlərin səmərəliliyi, tamlığı, əsaslılığı və kifayətliyi, düzgünlüyü baxımından təşkili və aparılması (qərarın hazırlanması mərhələsində) planlaşdırılan və ya həyata keçirilən fəaliyyətin ekoloji risk və təhlükə dərəcəsinin sifarişçi tərəfindən müəyyən edilməsi, o cümlədən ekoloji vəziyyət haqqında məlumat əsasında ekoloji proqnozlaşdırmanın təmin edilməsi və məhsuldar qüvvələrin yerləşməsi və inkişafı ilə əlaqədar ekoloji vəziyyətin mümkün dəyişiklikləri. ətraf mühitə mənfi təsir göstərməməsi, yəni. ətraf mühitə zərərli təsirlərin ehtimalının və onların mümkün sosial, iqtisadi və ekoloji nəticələrinin müəyyən edilməsi.
- 2. İxrac edilmiş obyektlərin icrası ilə bağlı qərarın qəbul edilməsindən əvvəlki mərhələlərdə ekoloji standartlara uyğunluğunun və ya artıq həyata keçirilən fəaliyyət standartlarına uyğunluğunun qiymətləndirilməsi, təşəbbüskar tərəfindən hazırlanma keyfiyyətinə dövlət ekoloji nəzarətinin təmin edilməsi ( sifarişçi) onun planlaşdırdığı fəaliyyətin inkişafına dair qərar layihələrinin, habelə obyektiv, elmi əsaslandırılmış nəticələrin (nəticələrin) hazırlanması və ekspertiza predmetinin həyata keçirilməsi ilə bağlı qərar qəbul edən dövlət və digər orqanlara vaxtında verilməsi.
- 3. Maraqlar balansı və yaranan sosial-psixoloji problemlərin aradan qaldırılması üçün kompromis həll yolu tapmaq məqsədilə təbii ətraf mühitə mümkün mənfi təsirlər və bununla bağlı planlaşdırılan fəaliyyətin sosial, iqtisadi və digər nəticələri barədə bütün maraqlı tərəflərin (ictimaiyyət də daxil olmaqla) məlumatlandırılması gərginliyin aradan qaldırılması və bu əsasda münaqişələrin qarşısının alınması (EEE-nin vəzifələri).
Modelləşdirmə- bu, elmi biliyin ən vacib üsullarından biridir, onun köməyi ilə öyrənilən obyektin modeli (şərti təsviri) yaradılır. Onun mahiyyəti ondan ibarətdir ki, tədqiq olunan hadisələr və amillər arasındakı əlaqə spesifik formada çatdırılır. riyazi tənliklər.
Adətən müəyyən sayda fərdlər üzərində aparılan ekoloji tədqiqatlarda təbiət hadisələri bütün müxtəlifliyi ilə öyrənilir: makrosistemə xas olan ümumi qanunauyğunluqlar, onun yaşayış şəraitinin dəyişməsinə reaksiyaları və s.. Lakin hər bir fərd, fərd eyni, bir-birindən fərqli. Bundan əlavə, bütün populyasiyadan bir fərdin seçilməsi təsadüfi olur. Və yalnız metodların tətbiqi riyazi statistika müxtəlif variantların təsadüfi dəstindən müəyyən nəticələrin etibarlılığını müəyyən etməyə imkan verir (onların normadan sapma dərəcəsi, təsadüfi sapma və ya nümunələr) və bütün əhali haqqında obyektiv fikir əldə etmək.
Tikinti prosesi riyazi model aşağıdakı tipik addımları əhatə edir:
- 4. modelləşdirmə məqsədlərinin formalaşdırılması;
- 5. bu məqsədlərə əsaslanaraq ekosistemin keyfiyyətcə təhlili;
- 6. ekosistemin strukturu, onun bütövlükdə və ya ayrı-ayrı hissələri kimi davranış mexanizmləri ilə bağlı qanunların və ağlabatan fərziyyələrin formalaşdırılması (özünü təşkil etməklə, bu qanunlar kompüter tərəfindən “tapılır”);
- 7. modelin müəyyən edilməsi (onun parametrlərinin müəyyən edilməsi);
- 8. modelin yoxlanılması (onun performansının yoxlanılması və real ekosistemə adekvatlıq dərəcəsinin qiymətləndirilməsi);
- 9. modelin tədqiqi (onun həllərinin dayanıqlığının təhlili, parametrlərin dəyişməsinə həssaslıq və s.) və onunla təcrübə.
Müasir riyazi ekologiya ekoloji sistemlərin riyazi və kompüter təsviri üçün bütün növ metodları özündə birləşdirən fənlərarası bir sahədir.
Ekosistemlərdə növlər arasında qarşılıqlı əlaqəni təsvir etmək üçün nəzəri əsas budur əhalinin dinamikası,əsas qarşılıqlı əlaqələri təsvir edən və sistemdəki dəyişənlərin mümkün davranış nümunələrinin keyfiyyət mənzərəsini verən. Real ekosistemləri təhlil etmək üçün sistem analizindən istifadə olunur və modelin inteqrasiya dərəcəsi həm obyektdən, həm də modelləşdirmənin məqsədlərindən asılıdır. Bir çox su ekosistemlərinin, meşə senozlarının və aqroekosistemlərin modelləşdirilməsi bu sistemlərin optimal idarə olunması üçün metodların işlənib hazırlanmasında effektiv vasitədir. Qlobal modellərin qurulması insan inkişafının müxtəlif ssenariləri altında iqlim, temperatur və bitki örtüyünün növündə qlobal və yerli dəyişiklikləri qiymətləndirməyə imkan verir.
Lakin müəyyən olundu ki, bütün bioloji sistemlər, o cümlədən supraorqanizm makrosistemləri özünü tənzimləmək qabiliyyətinə malikdir, özümüzü riyazi statistika metodları ilə məhdudlaşdırmaq qeyri-mümkün oldu. Buna görə də müasir ekologiyada riyaziyyatın ehtimal nəzəriyyəsi, riyazi məntiq, diferensial və inteqral hesablamalar, ədədlər nəzəriyyəsi, matris cəbri kimi sahələri ilə sıx bağlı olan informasiya nəzəriyyəsi və kibernetika metodlarından geniş istifadə olunur.
Bu yaxınlarda geniş yayılmışdır bioloji hadisələrin modelləşdirilməsi, yəni. canlı təbiətə xas olan müxtəlif proseslərin süni sistemlərdə çoxalması. Beləliklə, fotosintez zamanı bitkidə baş verən bir çox reaksiyalar “model şəraitdə” həyata keçirildi. Bioloji modellərə misal olaraq ürək-ağciyər aparatı, süni böyrək, süni ağciyərlər, əzələ biocərəyanları ilə idarə olunan protezlər və s.
Canlı modellər adlanan modellər biologiyanın müxtəlif sahələrində geniş istifadə olunur. Müxtəlif orqanizmlərin struktur və funksiyalarının mürəkkəbliyinə görə bir-birindən fərqlənməsinə baxmayaraq, bir çox bioloji proseslər demək olar ki, eyni şəkildə baş verir. Buna görə də onları daha sadə canlılar üzərində öyrənmək rahatdır. Sonra canlı modelə çevrilirlər. Buna misal olaraq maddələr mübadiləsini öyrənmək üçün bir model kimi xidmət edən Zoochlorella; nəhəng bitki və heyvan hüceyrələri və s. hüceyrədaxili proseslərin öyrənilməsi üçün modellərdir.
Bioloji modelləşdirmənin əsas vəzifəsi bioloji sistemlərin quruluşu və funksiyası ilə bağlı fərziyyələrin eksperimental sınaqdan keçirilməsidir. Bu metodun mahiyyəti ondan ibarətdir ki, orijinal ilə birlikdə, yəni. bəzi real sistemlə onun süni şəkildə yaradılmış oxşarlığı öyrənilir - model. Orijinal ilə müqayisədə model adətən sadələşdirilmişdir, lakin onların xüsusiyyətləri oxşardır. Əks təqdirdə, əldə edilən nəticələr etibarsız ola bilər və orijinal üçün xarakterik deyildir. Orijinalın xüsusiyyətlərindən və tədqiqatın məqsədlərindən asılı olaraq geniş çeşidli modellərdən istifadə olunur (şək. 1).
Real (tammiqyaslı, analoq) modellər, əgər yaradıla bilirsə, orijinalın ən vacib xüsusiyyətlərini əks etdirir. Məsələn, bir akvarium təbii su anbarının modeli kimi xidmət edə bilər. Bununla belə, həqiqi modellərin yaradılması böyük texniki çətinliklərlə doludur, çünki orijinalın dəqiq reproduksiyasına hələ nail olmaq mümkün olmayıb.
İşarə modeli riyazi ifadələrdən və ya oxşar təsvirdən istifadə edərək orijinalın şərti təsviridir.
Şəkil 1 - Modellərin təsnifatı (V.D.Fedorov və T.Q.Qilmanova görə)
Müasir ekoloji tədqiqatlarda ən çox yayılmışlar konseptual və riyazi modellər və onların çoxsaylı növləridir.
Konseptual modellərin çeşidləri sistemin ətraflı təsviri (elmi mətn, sistem diaqramı, cədvəllər, qrafiklər və s.) ilə xarakterizə olunur. Riyazi modellər ekoloji sistemlərin öyrənilməsində, xüsusən kəmiyyət göstəricilərinin müəyyən edilməsində daha effektiv üsuldur.
Məsələn, riyazi simvollar mürəkkəb ekoloji sistemləri yığcam şəkildə təsvir etməyə, tənliklər isə onların müxtəlif komponentlərinin qarşılıqlı təsirini formal şəkildə müəyyən etməyə imkan verir.
Ekologiya riyazi
Giriş. Ekoloji sistemlərin modelləşdirilməsinə sistemli yanaşma.
Volterranın ekosistemlərdə qarşılıqlı təsir növləri haqqında fərziyyələri.
Ekoloji icmaların modelləri.
Ekologiyada məhdudiyyət prinsipləri.
Tolerantlıq qanunu və cavab funksiyaları.
Su ekosistemlərinin modelləri.
Bitki istehsalı prosesinin modelləri.
Meşə icmalarının modelləri.
Hava və yer səthinin çirklənməsinin qiymətləndirilməsi.
Qlobal modellər.
Ekologiya, canlı orqanizmlərin, o cümlədən insanların ətraf mühitlə qarşılıqlı əlaqəsi haqqında demək olar ki, bütün elmlərin fikirləri daxil olmaqla, inkişaf edən fənlərarası bilik sahəsidir. 20-ci əsrin ortalarına qədər ekologiya bioloji fənlərdən biri, yəni orqanizmlərin ətraf mühitlə qarşılıqlı əlaqəsi haqqında elm idi. Müasir ekologiya həmçinin ətraf mühitin vəziyyətinin monitorinqinin elmi və praktiki üsullarını - monitorinqi, ətraf mühitin mühafizəsini, biogeosenozların və təbii ekosistemlərə antropoloji təsirlərin öyrənilməsini, ekoloji-iqtisadi və ekoloji-sosial aspektləri əhatə edir. Bütün bunlar mövzunu müəyyən edir riyazi ekologiya, ekoloji problemlərin həllində istifadə olunan riyazi modelləri və metodları birləşdirən.
Riyazi ekologiyanın əsasını əhali dinamikasının riyazi nəzəriyyəsi təşkil edir ("Məqaləyə bax" Əhali dinamikası"), burada heyvanların, bitkilərin, mikroorqanizmlərin növlərinin sayının dinamikası və onların qarşılıqlı əlaqəsi haqqında fundamental bioloji fikirlər riyazi strukturlar, ilk növbədə diferensial, inteqro-diferensial və fərq tənlikləri sistemləri şəklində rəsmiləşdirilir.
İstənilən ekosistem bəzi iyerarxik strukturda sıralana bilən qeyri-xətti qarşılıqlı alt sistemlərdən ibarətdir. Komponentlər və ya alt çoxluqlar daha böyük funksional vahidlərə birləşdirildikdə, bu yeni vahidlər onun tərkib komponentlərində olmayan xassələri inkişaf etdirir. Ekoloji səviyyənin və ya ekoloji vahidin bu cür keyfiyyətcə yeni “təcili” xassələri komponentlərin xassələrinin sadə cəmi deyil. Nəticə mürəkkəb ekosistemlərin dinamikasını iyerarxik olaraq alt sistemlərə bölmək yolu ilə öyrənilməsinin qeyri-mümkünlüyü və bu altsistemlərin sonradan təcrid olunmuş şəkildə öyrənilməsidir, çünki bu halda tədqiq olunan sistemin bütövlüyü ilə müəyyən edilən xassələr qaçılmaz olaraq itirilir.
Xarici amillərin ekoloji sistemə təsiri də bir-birindən asılı olmayaraq nəzərdən keçirilə bilməz, çünki birləşmiş təsiri əməliyyat amillərinin cəminə qədər azaltmaq olmaz. Mürəkkəb sistemin müxtəlif amillərin kompleks təsirinə reaksiyasının kəmiyyətcə təsviri daha çətindir.
Bütün bu hallar sadə azaldılmış “mexaniki” modellərdən istifadə etməklə mürəkkəb ekosistemləri təsvir etməyin mümkünsüzlüyünə gətirib çıxarır. Lazım olanlar ya sistemin elementləri və onların qarşılıqlı təsir növləri haqqında bilikləri model səviyyəsində bir kompleks sistemdə birləşdirən mürəkkəb simulyasiya modelləri, ya da çoxlu sayda müşahidələrdən əldə edilən məlumatları birləşdirən sadələşdirilmiş inteqrasiya edilmiş təsir-cavab modelləridir. ekosistem.
Simulyasiya kompüter modelləri sistemlərin komponentləri və onların qarşılıqlı əlaqələri haqqında fikirləri həm faktiki riyazi obyektlər: düsturlar, tənliklər, matrislər, məntiqi prosedurlar şəklində, həm də qrafiklər, cədvəllər, verilənlər bazaları, ətraf mühitin monitorinqindən əldə edilən operativ məlumatlar şəklində daxil edir. Bu cür çoxölçülü modellər ekoloji və ya ekoloji-iqtisadi sistem haqqında heterojen məlumatları birləşdirməyə, müxtəlif inkişaf ssenarilərini “oynamağa” və unikallığına və məhdudluğuna görə real sistemdə həyata keçirmək mümkün olmayan model üzrə optimal idarəetmə strategiyaları hazırlamağa imkan verir. vaxt.
Simulyasiya yanaşması, eləcə də cavab funksiyalarından istifadə edərək ekosistemlərin modelləşdirilməsi yüksək inkişaf etmiş kompüter texnologiyasını tələb edir, buna görə də inkişaf etmiş və praktiki olaraq istifadə olunan elm kimi riyazi ekologiya yalnız 20-ci əsrin son onilliklərində geniş yayılmışdır. Riyazi vasitələrin geniş istifadəsi inkişafa təkan verdi nəzəri ekologiya. Riyazi modellərin qurulması ekosistemlər haqqında mövcud məlumatların sıralanmasını və təsnifatını tələb edir, məlumatların toplanması sisteminin planlaşdırılması zərurətinə səbəb olur və fiziki, kimyəvi və bioloji məlumatların toplusunu və baş verən ayrı-ayrı proseslər haqqında fikirləri mənalı səviyyədə birləşdirməyə imkan verir. ekosistemlərdə.
Ekoloji sistemlərin modelləşdirilməsinə sistemli yanaşma
Ekosistem modellərinin qurulması zamanı sistem miqyasında təhlil metodlarından istifadə edilir. Əvvəla, bu, canlı və inert komponentlər kimi fərdi struktur elementlər sistemindən canlılar arasında seçimdir - trofik səviyyələr, növlər, yaş və ya cinsi qruplar, qarşılıqlı əlaqəsi bütün sistemin davranışını müəyyən edəcəkdir. Digər mühüm element hər bir elementin iştirak etdiyi proseslərin xarakterini müəyyən edir (çoxalma və böyümə prosesləri, yırtıcılıq, rəqabət kimi qarşılıqlı təsirlər və s.) Ətraf mühitin modelləşdirilməsində tez-tez maddə və enerji axınları zamanı balans bölmə modellərindən istifadə olunur. modeli təşkil edən bölmələr arasında nəzərə alınır, hər birində sistemin ayrıca dəyişənini təmsil edən "maddə" məzmunu.
Ekoloji qarşılıqlı əlaqələri təsvir etmək ehtiyacı sistem tədqiqatlarının inkişafına təkan verdi. Ümumi sistemlər nəzəriyyəsinin banilərindən biri Lüdviq fon Bertalanfinin fikrincə, “Volterra, Lotka, Qauze və başqalarının populyasiyalar nəzəriyyəsinə dair əsərləri ümumi sistemlər nəzəriyyəsinin klassik əsərlərinə aiddir. mövcudluq uğrunda mübarizə kimi hadisələr üçün empirik sınaqdan keçirilə bilən konseptual modellərin işlənib hazırlanmasının mümkünlüyünü nümayiş etdirir”. (L. Bertalanffy. General system theory. Critical review. 1969)
İzomorfizm prinsipindən geniş istifadə olunur ki, bu da oxşar riyazi tənliklərə təbiətcə fərqli, lakin strukturuna və onları təşkil edən elementlər arasında qarşılıqlı təsir növünə görə eyni olan sistemləri təsvir etməyə imkan verir.
Simulyasiya modeli ilə işləmək yalnız müşahidə və təcrübə əsasında qiymətləndirilə bilən model parametrlərinin dəyərlərini bilmək tələb edir. Çox vaxt faktorlar və əlaqələr qurmaq üçün yeni müşahidə və eksperiment metodlarının işlənib hazırlanması zəruri olur ki, bunlar haqqında biliklər modelin əsasında duran fərziyyə və fərziyyələrdə zəif cəhətləri müəyyən etməyə imkan verir. Bütün modelləşdirmə prosesi - modellərin qurulmasından tutmuş onun köməyi ilə proqnozlaşdırılan hadisələrin sınaqdan keçirilməsinə və əldə edilmiş nəticələrin praktikada həyata keçirilməsinə qədər - diqqətlə hazırlanmış tədqiqat strategiyası və təhlildə istifadə olunan məlumatların ciddi yoxlanılması ilə əlaqələndirilməlidir.
Ümumiyyətlə, riyazi modelləşdirmə üçün etibarlı olan bu mövqe, çoxlu sayda orqanizmlər və onların yaşayış mühiti arasında müxtəlif qarşılıqlı əlaqə ilə məşğul olan ekologiya kimi mürəkkəb bir elm üçün xüsusilə vacibdir. Bu qarşılıqlı təsirlərin demək olar ki, hamısı zamandan asılı və daim dəyişən olması mənasında dinamikdir və adətən müsbət və mənfi rəyləri ehtiva edir, yəni qeyri-xəttidir. Ekosistemlərin mürəkkəbliyi həm orqanizmlərin bir-biri ilə qarşılıqlı təsirində (məsələn, rəqabət və ya yırtıcılıq prosesində), həm də orqanizmin ətraf mühitin dəyişmələrinə reaksiyasında özünü göstərə bilən canlı orqanizmlərin özlərinin dəyişkənliyi ilə mürəkkəbləşir. Bu reaksiya böyümə və çoxalma nisbətlərindəki dəyişikliklərdə və geniş şəkildə dəyişən şəraitdə sağ qalmaq üçün müxtəlif qabiliyyətlərdə əks oluna bilər. Buna iqlim və yaşayış yerləri kimi ətraf mühit amillərində müstəqil olaraq baş verən dəyişikliklər əlavə olunur. Buna görə də ekoloji proseslərin öyrənilməsi və tənzimlənməsi son dərəcə çətin bir işdir.
Ekoloji proseslərin eksperimental və çöl müşahidəsi onların müddəti ilə mürəkkəbləşir. Məsələn, kənd təsərrüfatı və bağçılıq sahəsində aparılan tədqiqatlar ilk növbədə məhsul məhsuldarlığının müəyyən edilməsi ilə məşğul olur və məhsul ildə bir dəfə yığılır, ona görə də bir təcrübə dövrü bir il və ya daha çox vaxt aparır. Optimal gübrə miqdarını və digər mümkün becərmə müdaxilələrini tapmaq bir neçə il çəkə bilər, xüsusən də eksperimental nəticələr və hava arasındakı qarşılıqlı əlaqə nəzərə alınmalıdır. Eyni şey akvakulturada baş verən proseslərə də aiddir, məsələn, balıq gölməçələrinin saxlanması üçün optimal rejimlər hazırlanarkən. Meşə təsərrüfatında odun yığımı dövrünün uzunluğuna görə ən qısa təcrübə 25 il, uzunmüddətli təcrübələr isə 40 ildən 120 ilə qədər davam edə bilər. Digər təbii sərvətlərlə tədqiqat aparmaq üçün də oxşar vaxt miqyasına ehtiyac var. Buna görə də riyazi modelləşdirmə ekologiya, ətraf mühitin idarə edilməsi və təbii ehtiyatların idarə edilməsində zəruri vasitədir.
Problemlərin sinifləri və riyazi aparatlar.
Ekologiyada müasir riyazi modelləri üç sinfə bölmək olar. Birincisi təsviri modellərdir: reqressiya və təsvir olunan prosesin mexanizmini aşkar etməyə iddia etməyən digər empirik şəkildə qurulmuş kəmiyyət asılılıqları. Bu cür modellərin nümunələri ( Biologiya riyaziyyat ). Onlar adətən fərdi prosesləri və asılılıqları təsvir etmək üçün istifadə olunur və simulyasiya modellərinə fraqmentlər kimi daxil edilir. İkincisi, öyrənilən prosesin dinamik mexanizmini aydınlaşdırmaq məqsədi ilə qurulan, sistemlərin davranışında müşahidə olunan dinamik təsirləri, məsələn, biokütlədəki dəyişikliklərin salınım xarakterini və ya məkan baxımından heterojen bir quruluşun formalaşması. Tipik olaraq, bu modellər çox çətin deyil və analitik və kompüter metodlarından istifadə edərək keyfiyyətli tədqiqat üçün əlverişlidir. Üçüncü sinif obyekt haqqında mövcud olan bütün məlumatları nəzərə alaraq xüsusi ekoloji və ekoloji-iqtisadi sistemlərin simulyasiya modelləridir. Belə modellərin qurulmasının məqsədi mürəkkəb sistemlərin davranışının ətraflı proqnozlaşdırılması və ya onların işinin optimallaşdırılması probleminin həllidir.
Mürəkkəb ekoloji sistem nə qədər yaxşı öyrənilsə, onun riyazi modeli bir o qədər dolğun şəkildə əsaslandırıla bilər. Müşahidələr, eksperimental tədqiqatlar və riyazi modelləşdirmə arasında sıx əlaqə mövcud olduqda, riyazi model eksperimental məlumatlar və onların əsasında öyrənilən proseslərin nəzəriyyəsi arasında zəruri aralıq əlaqə rolunu oynaya bilər. Praktik problemləri həll etmək üçün hər üç növün modellərindən istifadə etmək olar. Bu zaman belə modellərin identifikasiyası (real sistemə uyğunluğu) və idarə oluna bilməsi məsələləri xüsusi əhəmiyyət kəsb edir.
Tipik olaraq, riyazi modelləşdirmədə vəzifə ekoloji sistemin komponentlərinin kinetikasının ağlabatan proqnozunu əldə etməkdir. Eyni zamanda, riyazi biologiyanın qabaqcıllarından biri olan A.A. Lyapunov onu aşağıdakı kimi formalaşdırmışdır (Lyapunov, 1968, 1972).
A. Komponentlərin bioloji xüsusiyyətləri, onlar arasındakı əlaqələr dəyişməzdir. Sistem kosmosda homojen sayılır. Zamanla sistem komponentlərinin bolluğunda (biokütlədə) dəyişikliklər öyrənilir.
B. Homojenlik fərziyyəsini qoruyarkən komponentlər arasında münasibətlər sistemində təbii dəyişiklik haqqında fərziyyə irəli sürülür. Bu, ya xarici şəraitin müntəzəm dəyişməsinə (məsələn, mövsümi), ya da sistemi təşkil edən formaların təkamülünün müəyyən xarakterinə uyğun ola bilər. Eyni zamanda, komponentlərin sayının kinetikası hələ də öyrənilir.
Bu iki sinif məsələlərinin öyrənilməsi üçün aparat sabit (A) və dəyişən (B) əmsallı adi diferensial və diferensial-fərq tənliklər sistemləridir.
B. Obyektlər öz xassələrinə görə heterojen sayılır və seçimə tabedirlər. Ehtimal olunur ki, formaların təkamülü sistemin mövcudluğu şərtləri ilə müəyyən edilir. Bu şəraitdə bir tərəfdən komponentlərin sayının kinetikası, digər tərəfdən populyasiya xüsusiyyətlərinin sürüşməsi öyrənilir. Belə məsələlərin həlli zamanı ehtimal nəzəriyyəsi aparatından istifadə olunur. Bunlara populyasiya genetikasının bir çox problemləri daxildir.
D. Ərazi homogenliyindən imtina və orta konsentrasiyaların koordinatlardan asılılığının nəzərə alınması. Burada sistemin canlı və inert komponentlərinin məkanda yenidən bölüşdürülməsi ilə bağlı suallar yaranır. Məsələn, hidrobiont növlərinin sayı (biokütləsi) anbarın dərinliyindəki dəyişikliklərlə dəyişir. Belə sistemləri təsvir etmək üçün qismən diferensial tənliklər aparatından istifadə etmək lazımdır. Simulyasiya modellərində, davamlı məkan təsviri əvəzinə, bütün sistemin bir neçə məkan blokuna bölünməsi tez-tez istifadə olunur.
Ekoloji sistemlərin məkan təşkili problemləri xüsusi maraq doğurur. Son vaxtlara qədər növlərin yayılmasının məkan heterojenliyinin əsasən landşaft və iqlim faktorları ilə əlaqəli olduğu güman edilirdi. Son illərdə ekoloji sistemlərin çox məkan quruluşunun təkcə ilkin mövcud olan məkan heterojenliyi ilə deyil, həm də ekosistemi təşkil edən populyasiyaların yerli qarşılıqlı əlaqəsinin spesifikliyi ilə müəyyən edilə biləcəyi barədə getdikcə daha çox məlumat var. bir-biri ilə və ətraf mühitin inert komponentləri ilə. Bu şəkildə əmələ gələn və aktiv şəkildə saxlanılan fəza strukturlarına ekoloji dissipativ strukturlar deyilir.
Bioloji populyasiyalar və icmalar enerji baxımından “axan”, yəni. tarazlıqdan uzaq sistemlər. belə sistemlərdə salınan rejimlər həm laboratoriya tədqiqatlarında, həm də çöl müşahidələrindən çoxdan məlumdur və nəzəri cəhətdən yaxşı öyrənilmişdir. Ekoloji sistemlər dövri və qeyri-müntəzəm geofiziki təsirlərin təsirinə məruz qalır, onların bioloji komponentləri endogen bioloji ritmlərə (bioloji saatlar) malikdir. Hal-hazırda yerli (nöqtə) sistemlərdə salınım rejimləri ilə ekoloji sistemlərdə məkan-zaman strukturları arasında əlaqə problemləri fəal şəkildə həll olunur. Fiziki və kimyəvi sistemlərdə olduğu kimi burada da həlledici rolu mürəkkəb sistemdə kütlə və enerji mübadiləsi yollarını müəyyən edən qeyri-xətti qarşılıqlı təsirlərin xarakteri oynayır.
Məkan heterojenliyini nəzərə almadan fərdlərin hərəkətliliyinin əhalinin sayının tənzimlənməsinə təsirini, məkan hərəkətləri olmadıqda baş verəcək populyasiya dalğalanmalarının sinxronizasiyasında və ya zəifləməsində hərəkətlərin rolunu qiymətləndirmək mümkün deyil. yönəldilmiş və təsadüfi - məsələn, diffuziya. Müasir riyazi aparat bu məsələləri aydınlaşdırmağa, habelə yerli populyasiya dinamikası ilə irimiqyaslı məkan strukturları ilə növ və növ icmalarının uzunmüddətli uyğunluğu arasında əlaqə yaratmağa imkan verir.
Volterranın ekosistemlərdə qarşılıqlı təsir növləri haqqında fərziyyələri
Əhali dinamikasının ilk modelləri Fibonaççi seriyası (1202), Maltusun eksponensial artım modeli (1798), Verhulstun məhdud artım modeli (1838) (Bax. Əhali dinamikası). Bu günə qədər çoxlu müxtəlif diskret və davamlı deterministik və stoxastik modellər mövcuddur. 20-ci əsrin əvvəllərində növlər arasında qarşılıqlı əlaqənin ilk modelləri meydana çıxdı. Müasir riyazi ekologiyanın klassik kitabı V.Volterranın “Varlıq uğrunda mübarizənin riyazi nəzəriyyəsi” (Volterra, 1931; Volterra, 1976) əsəridir. Sonrakı onilliklərdə nəzəri ekologiyanın inkişafı onun fikirlərinin dərinliyini və düzgünlüyünü tam təsdiqlədi.
Volterranın tədqiq etdiyi sistemlər bir neçə bioloji növdən və sözügedən növlərin bəziləri tərəfindən istifadə edilən qida ehtiyatından ibarətdir. Sistem komponentləri ilə bağlı aşağıdakı fərziyyələr formalaşdırılır.
1.Qida ya qeyri-məhdud miqdarda mövcuddur, ya da onun təchizatı zamanla ciddi şəkildə tənzimlənir. 2. Hər bir növün fərdləri elə ölür ki, vahid vaxtda mövcud fərdlərin sabit nisbəti ölür. 3. Yırtıcı növlər ov yeyirlər və vahid vaxtda yeyilən yırtıcıların sayı həmişə bu iki növün fərdləri ilə qarşılaşma ehtimalı ilə mütənasibdir, yəni. yırtıcıların sayının və yırtıcıların sayının hasilidir. 4. Əgər qeyri-məhdud miqdarda qida və onu istehlak etmək qabiliyyətinə malik olan bir neçə növ varsa, onda hər bir növün vaxt vahidində istehlak etdiyi qidanın payı bu növün fərdlərinin sayına mütənasibdir və müəyyən əmsalla qəbul edilir. növlər (növlərarası rəqabət modelləri).5. Bir növ qeyri-məhdud miqdarda mövcud olan qida ilə qidalanırsa, zaman vahidi başına növlərin sayının artması növlərin sayı ilə mütənasibdir. 6. Əgər növ məhdud miqdarda mövcud olan qida ilə qidalanırsa, onda onun çoxalması qida istehlakı dərəcəsi ilə tənzimlənir, yəni. Vahid vaxtda artım yeyilən qida miqdarı ilə mütənasibdir.
Sadalanan fərziyyələr adi diferensial tənliklər sistemlərindən istifadə edərək mürəkkəb canlı sistemlərini təsvir etməyə imkan verir, onların sağ tərəfində xətti və ikixətli terminlərin cəmi var. Məlum olduğu kimi, belə tənliklər kimyəvi reaksiyalar sistemlərini də təsvir edir. Kimyəvi və ətraf mühit modellərində tənliklərin bu oxşarlığı bizə kimyəvi reaksiyalar sistemləri kimi populyasiya kinetikasının riyazi modelləşdirilməsi üçün eyni tədqiqat metodlarını tətbiq etməyə imkan verir. Volterra tənlikləri təkcə statistik fizikadan qaynaqlanan yerli “görüşlər prinsipindən” deyil, həm də biogeosenozun hər bir komponentinin kütlə balansına və bu komponentlər arasında enerji axınlarına əsaslanaraq əldə edilə bilər.
Volterranın tənlikləri ekologiyada bu günə qədər ən dinamik modellərin yaradılması üçün başlanğıc nöqtəsi kimi xidmət etmişdir. Volterra növlərin birgə mövcudluğunu daha geniş fərziyyələr altında, xüsusən də xarici şərtlər dəyişdikdə və nəzərə alınması inteqro-diferensial tənliklərə səbəb olan sonrakı təsir fenomenini nəzərə alaraq öyrəndi.
Ekoloji icmaların modelləri
Təbii icmalar mürəkkəb bir quruluşa malikdir: bir neçə səviyyə, onların arasında müxtəlif trofik (qida) və aktual (qida zəncirinə aid olmayan) əlaqələr var. Trofik piramidanın quruluşu iqlimdən, torpaqdan, landşaftdan, biogeosenozun mövcud olma müddətindən və digər amillərdən asılı olaraq çox fərqli ola bilər.
Bioloji icmaları təhlil edərkən, qida və ya trofik şəbəkələr qurmaq adətdir, yəni. qrafiklər, təpələri icmaya daxil olan növlərə uyğundur və kənarları növlər arasında trofik əlaqələri göstərir. Tipik olaraq, bu cür qrafiklər istiqamətləndirilir: iki təpə arasındakı qövsün istiqaməti növlərdən hansının digərinin istehlakçısı olduğunu göstərir, yəni. qövsün istiqaməti sistemdə maddənin və ya biokütlənin axınının istiqaməti ilə üst-üstə düşür. (Şəkil 1)
|
Şəkil 1. İki yaşlı trofik piramidanın nümunəsi. |
İcma strukturunda bəzi qida maddələrinin və enerjinin hərəkəti nəzərə alınarsa, sistemdə əks əlaqə dövrələri tapılır. Parçalayıcılar (parçalayanlar) - mikroblar, göbələklər, bakteriyalar - həyat fəaliyyəti prosesində mürəkkəb üzvi birləşmələri (ekskrement və ölü üzvi maddələr) istehsalçılara lazım olan daha sadə mineral maddələrə parçalayır. Üzvi biokütlənin əmələ gəlməsi karbon qazı və sudan günəş işığından istifadə edərək fotosintez prosesi ilə baş verir və torpaqdan gələn elementlərə də ehtiyac var: azot, fosfor, kalium, maqnezium, dəmir və bir çox digər iz elementləri. Yer ekosistemlərinin əsas komponentləri arasında kütlə və enerji axınlarının ümumi diaqramı Şəkil 1-də göstərilmişdir. 2.
|
|
Şəkil 2. Ekosistemdə maddə və enerji axınlarının ümumi diaqramı.Növlər arasındakı qarşılıqlı əlaqəni aşağıdakı qaydaya uyğun qurulan işarəli istiqamətləndirilmiş qrafikdən istifadə etməklə də xarakterizə etmək olar. Görünüş j hər hansı şəkildə görünüşə təsir edirsə i, sonra kənar çəkilir və ona bu təsirin işarəsi təyin edilir.
Riyazi ekologiyaya dair müasir ədəbiyyatda ümumiyyətlə qəbul edilir ki, bioloji növlərin icmalarının Volterra modelləri növlərin sistemləridir.
(1)
təbii artım və ya ölüm nisbəti haradadır i- bütün digər növlərin olmadığı növlər və işarə və mütləq qiymət müvafiq olaraq təsirin xarakterini və intensivliyini əks etdirir. j- ci görünüşü i-növ, üçün növdaxili qarşılıqlı əlaqənin göstəricisi i-ci növ. İcma əlaqələrinin strukturunu əks etdirən Г = matrisi adlanır matris icmalar.
Yuxarıda təqdim olunan imzalanmış matrislə S münasibətlə bağlıdır
S= - G işarəsi.
Sistemin (1) qurulduğu Volterra fərziyyəsi növlərin qarşılıqlı əlaqəsini təsvir etmək üçün yerli prinsipi - statistik fizikadan qaynaqlanan "görüşlər" prinsipini nəzərdə tutur. Volterra tənlikləri sırf ekoloji binalardan əldə edilə bilər.
Strukturu Şəkil 2-də göstərilən icmanı nəzərdən keçirək. Biz icma komponentlərini üç əsas qrupa ayıracağıq. 1. Biokütlə (və ya konsentrasiyası) olan istehsalçılar 
- Bunlar əsasən yaşıl bitkilərdir. 2. Konsentrasiyası olan istehlakçılar 
Bu qrupa digər orqanizmləri və parçalayıcıları yeyən, ölü üzvi maddələri istehsalçılar tərəfindən istifadə olunan sadə maddələrə parçalayan heyvanlar daxildir. 3. Konsentrasiyası olan substratlar 
Bunlar istehsalçıların istifadə etdiyi abiotik maddələrdir (əsasən istehlakçıların tullantıları).
Bu komponentlərin hər birinin kütlə balansını əks etdirən tənliklər yaradaq:
(2)
Burada -
istehsalçıların və istehlakçıların məhsuldarlıq və ölüm funksiyaları; - biokütlə istehlak dərəcəsini təsvir edən otlaq funksiyası i- biokütlə vahidinə görə istehsalçı növlər j istehlakçı növləri; -
yemək funksiyası j-ci növ r-m (istehlakçılar arasında); -
istehsal intensivliyi k- ci substrat j- istehlakçı; -
istehlak intensivliyi k- ci substrat i- istehsalçı; 
-
müvafiq komponentlərin giriş və çıxış axınlarının cəmi. Ümumiyyətlə, bütün bu funksiyalar xarici mühitin parametrlərindən asılıdır. Dəyişənləri çevirməklə (2) sistemi Volterra tənliklərinə (1) oxşar formada yazıla bilər.
|
|
şək.3. Üç növdən ibarət işarə yönümlü icma qrafiki.Ekologiyada məhdudiyyət prinsipləri
Ekoloji sistemdə proseslərin mürəkkəbliyi ilə əlaqədar olaraq, qarşılıqlı əlaqəsi sistemin taleyini keyfiyyətcə müəyyən edən əsas amilləri müəyyən etmək lazımdır. Əhalilərin və ya icmaların artımının təsvirini özündə əks etdirən faktiki olaraq bütün modellər ya “məhdudlaşdırıcı amillər prinsipi”nə (Leybiq, 1840. Rus dilinə tərcümə: Libiq, 1936), ya da “amillərin məcmu fəaliyyət qanununa” əsaslanır. ", E.A. Mitscherlich. , 1909, 1925). Bu prinsiplər əvvəlcə bir növün populyasiyaları üçün tərtib edilmişdi, lakin çoxnövlü icmaları və ekosistemləri təsvir etmək üçün istifadə olunur.
Məhdudlaşdırıcı amillər anlayışı məşhur minimum qanununu təklif edən alman aqrokimyaçısı Justus Liebig-ə aiddir: "Hər bir sahədə minimum bir və ya bir neçə qida elementi, maksimumda isə bir və ya bir neçə digər qida maddəsi var. Məhsullar bu minimum qida maddələrinə uyğundur." Liebig bununla digər maddələrin məzmunu ilə müqayisədə qida elementinin nisbi minimumunu nəzərdə tuturdu. Sonralar ekoloji ədəbiyyatda minimum olan amil məhdudlaşdırıcı amil adlandırılmağa başlandı. Fotosintetik proseslər üçün “məhdudlaşdırıcı amil” qanunu 1905-ci ildə F.Blekman tərəfindən təklif edilmiş, 1965-ci ildə N.D.İerusalimski fermentativ proseslər üçün bu qanunu tərtib etmişdir. Təbii ki, amillərin nisbətləri dəyişdikdə, məhdudlaşdırıcı amil dəyişə bilər.
Əsərin mətni şəkillər və düsturlar olmadan yerləşdirilib.
Əsərin tam versiyası PDF formatında "İş faylları" sekmesinde mövcuddur
Giriş.
İşin məqsədi:
Riyaziyyatın ekologiyaya verdiyi töhfəni öyrənin.
Ətraf mühit məsələlərində riyaziyyatın praktik tətbiqini göstərin.
İş məqsədləri:
Ekoloji problemləri araşdırın
Təbiət obyektlərinin və hadisələrinin vəziyyətini, insan fəaliyyətinin müsbət və mənfi nəticələrini kəmiyyətcə qiymətləndirin.
Planetimizdə ətraf mühitə nə baş verdiyinə dair sualları araşdırın.
Təcrübəli tədqiqat hesablamalarını həyata keçirin
Oxucunun diqqətinə çatdırılan tədqiqat işi riyaziyyatla ekologiyanın əlaqəsinə həsr olunub.
Davam edənlərin aktuallığı və praktiki əhəmiyyəti Araşdırmalar ondan ibarətdir ki, ekoloji problemlər dünyada böyük əhəmiyyət kəsb edib və onların həllinə biz gənc nəslin də cəlb olunmasına ehtiyac var.
Vladimir Putin 2017-ci ildə Rusiya Federasiyasında Ekologiya ilinin keçirilməsi haqqında fərman imzalayıb. Rusiya Federasiyasının ekoloji inkişafı, bioloji müxtəlifliyin qorunması və ekoloji təhlükəsizliyin təmin edilməsi məsələlərinə ictimaiyyətin diqqətini cəlb etmək üçün. Riyaziyyat və ekologiya bir-biri ilə sıx bağlıdır. Əbəs yerə riyaziyyatı elmlər kraliçası adlandırmaq olmaz, çünki o, bir çox fənlərdə, hətta tətbiqini təsəvvür etmək çətin görünən yerlərdə də istifadə olunur. İşini sevən hər bir insan, həllin orijinallığına və lütfünə heyran olmaq üçün əlavə stimul tələb etmir. “Bizə riyaziyyat lazım deyil” deyən bəzi oğlanların, filoloqların, rəssamların, ekoloqların dedikləri çaşdırıcıdır. Attestatdan qiymət alan kimi riyaziyyatı unudacağam”. Elə deyil. Mən dərhal belə insanları inandırmaq, onları riyaziyyata “çevirmək” istəyirəm. Axı maraqlı olan mövzunun özü deyil, bu mövzu vasitəsilə ətraf aləmin tədqiqidir. Bu, ekologiya elminin məşğul olduğu canlı orqanizmlər və onların ətraf mühiti arasındakı əlaqələri öyrənir. Ekologiyada riyaziyyat ətraf mühit obyektlərinin və proseslərin modellərini öyrənir. Ekoloji proseslər riyazi ekologiya ilə modelləşdirilir. Yəni riyaziyyatın köməyi ilə ekoloji vəziyyət dəyişdikdən sonra təbiətdə hansı dəyişikliklərin baş verəcəyini proqnozlaşdırmaq olar.
Fəsil 1. Dövrümüzün ekoloji problemləri.
Planetimizdəki meşələrlə nə baş verir?
Maraqlıdır ki, hazırda planetin ümumi meşə sahəsi 42 milyon kvadratmetrdir ki, bunun da 45%-i Rusiya meşələridir.
Təxminən 10 min il əvvəl bütün dünyada sıx meşələr gurlandı. Onların sahəsi 60 milyon kvadratmetrdən çox idi.
Son illərdə kəsilmiş və yandırılmış meşələrin sahəsi yeni ağacların salındığı ərazilərin sahəsindən 7 dəfə çoxdur.
Hər il təxminən 400 min kv.m sahə kəsilir. meşələr. 125 milyon ağac yalnız kağız istehsalı üçün kəsilir.
1.2. Fauna və flora ilə nə baş verir?
Hər il planetimizdə vəhşi heyvanlar getdikcə azalır. 20-ci əsrin əvvəllərindən bəri elm adamları əvvəllər naməlum heyvan və quşların 50-yə yaxın növünü kəşf etdilər. Ancaq eyni zamanda, ən azı 100 digər növ Yer üzündən tamamilə yox oldu. Bundan əlavə, məməlilərin 25 növü yoxa çıxıb.
İnsanlar sabahını, gələcəyini, faunanın və bütün canlı təbiətin gələcəyini düşünmədən heyvanları yırtıcı şəkildə məhv etdilər.
Karolinq tutuquşu, böyük auk, çöl toyuqu, dodo, böyük auk insanlar tərəfindən məhv edilən quş növləridir. Tur, tarpan, zebra quagga, Stellerin inəyi - bir daha görməyəcəyimiz heyvanlar.
Bir çox digər heyvan və bitki növləri nəsli kəsilmək ərəfəsindədir, çünki insan fəaliyyəti onların yaşayış yerlərini əhəmiyyətli dərəcədə dəyişir və onları qida mənbələrindən məhrum edir.
Günəşli bir gündə 1 hektar meşə havadan 120-280 kq karbon qazını udur və 180-200 kq oksigen buraxır;
Orta ölçülü bir ağac 3 nəfərin nəfəs alması üçün kifayət qədər oksigen istehsal edir (gündə 2,5 kq). Orta hesabla bir insanın gündə 0,83 kq oksigenə ehtiyacı var;
Bir hektar iynəyarpaqlı ağaclar ildə 40 ton, yarpaqlı ağaclar isə 100 ton toz saxlayır.
Yuxarıda göstərilənlərin hamısı aşağıdakı nəticələr çıxarmağa imkan verir: Meşə unikal ekoloji sistemdir. Meşələri planetin ağciyərləri adlandırması boş yerə deyil. Aşkar bir fakt: planetdə meşələr olmasa, bugünkü Yer kürəsinin 7 milyard əhalisi belə yaşaya bilməyəcək, bəs sabah əhali yenidən iki dəfə artdıqda və meşələr yarıya qədər artdıqda nə olacaq? Yüz il əvvəl meşələr torpağın dörddə üçünü əhatə edirdi. Artıq dörddə biri qalıb. Son zamanlar tez-tez baş verən yanğınlar meşələrə böyük ziyan vurur: hər il dünyanın bir çox ölkələrində milyonlarla kvadrat kilometr meşələr yanır. Ona görə də biz meşələrimizi qorumalı, ağaclar əkməliyik.
1.3 Təmiz hava.
Təmiz hava təkcə küçədə deyil, həm də evdə, məsələn, sinifdə sağlamlığın açarıdır. Otaqda oksigenin miqdarı azalır və karbon qazı artır. Mütəxəssislərin hesablamalarına görə, insan fəaliyyəti nəticəsində hər il Yer atmosferinə 25,5 milyard ton karbon oksidi, 190 milyon ton kükürd oksidi, 65 milyon ton azot oksidi, 1,4 milyon ton xloroflorokarbon daxil olur. Son illər atmosferə ən çox zərərli maddələr avtomobillərin işlənmiş qazları vasitəsilə atılır və onların payı durmadan artır.
Avtomobil ekoloji problemlərin əsas mənbəyidir.
Bir minik avtomobilinə 1 kq benzin yandırmaq üçün 2,5 kq oksigen lazımdır. Orta hesabla bir motorist ildə 10 min km yol qət edir. Və 10 ton benzin yandırır, 35 ton oksigen sərf edir və atmosferə 160 ton işlənmiş qazlar buraxır.
Hər bir avtomobil təkərlərini yumaqla atmosferə ildə 5-8 kq rezin tozu buraxır.
1 hektar meşə ildə ən azı 5 ton karbon qazını udur və 10 ton oksigen buraxır. 1 saat ərzində meşənin bu hissəsi 200 nəfərin nəfəs alması ilə ayrılan bütün karbon qazını özünə çəkir.
Avtomobil nəqliyyatı ətraf mühiti çirkləndirən əsas amillərdəndir.Mən öz küçəmdəki avtomobillərin nə qədər dəm qazı buraxdığı və normadan artıq olub-olmaması ilə bağlı hesablamalar apardım. Araşdırma üçün şəhərimizin Kolomenskaya küçəsini seçdim. Küçənin uzunluğu 820 metrdir.
Əvvəlcə küçə ilə müxtəlif vaxtlarda keçən 2 növ (sərnişin, yük avtomobilləri) nəqliyyat vasitələrinin sayı hesablanıb, sonra isə bütün lazımi hesablamalar aparılıb.
Kolomenskaya küçəsinin uzunluğu 820 metrdir
Keçən maşınlar
minik avtomobilləri -120
Yükdaşıma - 10
Kolomenskaya küçəsi ilə gündə keçən avtomobillərin orta sayı
120 minik avtomobili
10 yük maşını
Karbonmonoksit emissiyaları aşağıdakılardır:
Minik avtomobili üçün - 2 q/km
Yük maşını üçün - 10 q/km
Bir avtomobil Kolomenskaya küçəsi ilə hərəkət edərkən nə qədər dəm qazı buraxır?
Maşın:
2 q/km * 0,82 km = 1,64 q/km
Yük vaqonu:
10 q/km * 0,82 km =8,2 q/km
Kolomenskaya küçəsi ilə hərəkət edən bütün avtomobillər nə qədər CO buraxır.
1,64 * 120 = 196,8 q minik avtomobilləri tərəfindən buraxılan CO;
8.2 * 10 = yük maşınları tərəfindən buraxılan 82 q CO;
196,8 + 82 = 278,8 q dəm qazı bütün avtomobillərin bir gündə buraxdığı karbonmonoksitdir.
Karbonmonoksit buraxılması
Bir həftə ərzində: 278,8 * 7 = 1951,6 g = 1,95 kq.
Bir ay ərzində: 278,8 * 30 = 8364 g = 8,4 kq.
Bir il üçün: 8,4 * 12 = 100,8 kq.
Havada CO-nun icazə verilən maksimal konsentrasiyası: 0,02 mq/l
Apardığım araşdırmalar nəticəsində bunu bildim
1. Dəm qazı insan sağlamlığına mənfi təsir göstərir. İnsan sağlamlığına və ətraf mühitə zərərli işlənmiş qazların əsasını dəm qazı, azot oksidləri (IV), karbohidrogenlər və qurğuşun təşkil edir.
2. Yanacağın zərərliliyini azaltmaq üçün hidrogen mühərriklərindən istifadə etmək lazımdır. Onların işlənmiş qazları su buxarıdır və tamamilə ekoloji cəhətdən təmizdir. Ancaq bu mühərriklər, təəssüf ki, hələ də geniş istifadəni tapmayıb.
1.4 Su.
Hər kəs suyun planetimizin həyatında və xüsusən də biosferin mövcudluğunda nə qədər böyük rolu olduğunu başa düşür.
Dənizlər və okeanlar yer səthinin təxminən 70%-ni, şirin sular isə planetin ümumi su ehtiyatlarının yalnız 2%-ni təşkil edir.
Dünyada orta hesabla hər bir şəhər sakini gündə 100 litr su istifadə edir.
Təsəvvür edin ki, hər bir insan gündə ən azı 1 litr qənaət edir. Su və dünyada təxminən 7,3 milyard insan var ki, bu da gündəlik qənaətin 7,300,000,000 litr suya bərabər olacağı deməkdir.
İnsanların və heyvanların bir ildə suya olan bioloji ehtiyacı öz çəkisindən 10 dəfə çoxdur. İnsanların məişət, sənaye və kənd təsərrüfatı ehtiyacları daha da təsir edicidir. Belə ki, “bir ton sabun istehsal etmək üçün 2 ton su, şəkər - 9, pambıq məhsulları - 200, polad 250, azot gübrələri və ya sintetik lif - 600, taxıl - 1000-ə yaxın, kağız - 1000, sintetik kauçuk - 2500 ton tələb olunur. su.”
İnsanların istifadə etdiyi su son nəticədə təbii mühitə qayıdır. Ancaq buxarlanan sudan başqa, bu, artıq təmiz su deyil, məişət, sənaye və kənd təsərrüfatı çirkab sularıdır, adətən təmizlənməmiş və ya kifayət qədər təmizlənməmişdir. Beləliklə, şirin su hövzələri - çaylar, göllər, quru və dənizlərin sahilyanı əraziləri çirklənir.
Biz hamımız sudan istifadə edirik, ona görə də onu çirklənmədən qorumaq və qənaət etmək bizim də borcumuzdur. Dənizlər və okeanlar yer səthinin təxminən 70%-ni, şirin sular isə planetin ümumi su ehtiyatlarının yalnız 2%-ni təşkil edir.
İçməli suyun keyfiyyət standartları xüsusi bir sənəddə - "İçməli su" Dövlət Standartında var. Bu keyfiyyət standartı təbii sularda olan və ya suyun təmizlənməsi zamanı suya əlavə edilən kimyəvi maddələr üçün maksimum məqbul səviyyələri müəyyən edir. Beləliklə, alüminiumun miqdarı 1 litr suya 0,5 mq, berillium - 1 litrə 0,0002 mq, molibden - 1 litrə 0,25 mq, arsen - 1 litrə 0,05 mq, qurğuşun - 1 l üçün 0,03 mq, flüor - 1 l üçün 0,07 mq, poliakrilamid - 1 l üçün 2 mq. İçməli suyun keyfiyyət göstəriciləri qrupuna həmçinin dəmir (0,3 mq/l-dən çox olmayan), manqan (0,1 mq/l-dən çox olmayan), mis (0,1 mq/l-dən çox olmayan), polifosfatlar (3-dən çox olmayan) daxildir. 5 mq/l), sink (5 mq/l-dən çox olmayan). Suyun buxarlanmasından sonra əmələ gələn quru qalıq 1000 mq/l-dən çox olmamalıdır.
Bir insanın hər gün nə qədər suya ehtiyacı var? Məişət məqsədləri üçün su içmək, yemək bişirmək, yuyulmaq, yuyulmaq, çirkab sularının kanalizasiyaya yuyulması və bağın suvarılması üçün istifadə olunur. Məlum oldu ki, 4 nəfərlik ailəmiz gündə 322 litrdən çox su istifadə edir. Ayda adambaşına istehlak norması 2,5 m3 təşkil edir. 2.5m3X4=10m3.=10000dm3=10000l. 1000l:31gün =322l. Bu böyük həcmdir. Yer üzündə kifayət qədər yüksək keyfiyyətli təmiz su yoxdur.
Alimlər iddia edirlər ki, müasir texnologiyalardan istifadə etməklə gündəlik həyatda su istehlakı ⅓, kənd təsərrüfatında iki dəfə, sənayedə isə təxminən 10 dəfə azaldıla bilər.
İki ailəni müqayisə etdim. Bunlardan biri suya qənaət edir, digəri isə yox. Bütün hesablamalar cədvəldə göstərilmişdir.
|
Suya qənaət edən ailə. |
Suya qənaət etməyən ailə. |
|||
|
Sayğac oxunuşları |
Sayğac oxunuşları |
|||
Tədqiqat mənə aşağıdakı nəticə çıxarmağa imkan verdi:
Suya qənaət etməyən ailə adi istifadə etdiyi kran suyunun ən azı 20%-ni qənaət edirsə, bir ildə bu miqdarda su diametri 200 m, dərinliyi 2 metr olan göl əmələ gətirə bilər.
1.5 Torpaq.
Torpaq münbitdir və canlıların böyük əksəriyyəti üçün ən əlverişli yaşayış yeridir. Torpağın (Yer kürəsinin) biokütləsi baxımından okeandan təxminən 700 dəfə böyük olması da əhəmiyyətlidir, baxmayaraq ki, quru yer səthinin 1/3-dən azını təşkil edir. Torpaq tez-tez dünyanın hər hansı bir dövlətinin əsas sərvəti adlanır, çünki bəşəriyyətin qidasının təxminən 90% -i onun üzərində və içərisində istehsal olunur. Torpağın deqradasiyası məhsul çatışmazlığı və aclıqla müşayiət olunur, ştatlarda yoxsulluğa səbəb olur və torpaq itkisi bütün bəşəriyyətin ölümünə səbəb ola bilər. Normal təbii şəraitdə torpaqda baş verən bütün proseslər tarazlıqda olur. Ancaq çox vaxt insanlar torpağın tarazlıq vəziyyətini pozmaqda günahkardırlar. İnsanın təsərrüfat fəaliyyətinin inkişafı nəticəsində çirklənmə baş verir, torpağın tərkibində dəyişikliklər baş verir və hətta məhv olur. Təkcə ailəmiz həftədə 10-dan çox plastik torbadan istifadə edir. Kəndimizdə 200 ailə yaşayır, əgər hər ailə 10-dan çox polietilen paket istifadə edirsə, 200X10 torba = 2000 kisə. Belə kisələrin parçalanması üçün 200 il lazımdır. İndi ehtiyatsızlıqla çantaları atsaq, onda onilliklər ərzində torpaqda zərərli maddələr qalacaq.
Zibilin yığılması və torpağın zəhərlənməsi ekoloji problemdir. Orta hesabla bir adam hər il 10 kq zibil atır.
Rusiyada hər il təxminən 3,5 milyard ton tullantı əmələ gəlir. Mütəxəssislər hesablayıblar ki, zibil məhv edilməsə, 10-15 ildən sonra Planetimizi 5 metr qalınlığında təbəqə ilə örtür.
Tullantıların əksəriyyətini plastik məmulatlar (70%), ikinci yerdə şüşə və qalay məmulatları (25%), üçüncü yerdə isə ağac və kağız tullantıları (5%) gəlir.
Hesablamalar apardım və öyrəndim ki, ailəm ildə 540 şüşə (süd, içki, bitki yağı və s.)
Sankt-Peterburqda 2017-ci ilin məlumatlarına görə, 5 milyon 200 min nəfər var. Orta hesabla bir ailədə 4 nəfər var, onda: 5.200.000:4 = 1.300.000 ailə.
78.000.000 şüşə ard-arda düzülsəydi, hansı ərazini tutacaqdı?
Bir plastik şüşənin diametri 9 sm, şüşənin uzunluğu 32 sm, bir şüşənin tutduğu sahə 9*32=288 kv. santimetr.
78.000.000 plastik şüşənin tutduğu sahə: 288*702000000 =202176000000 kv. sm=20217600 kv. m
Yuxarıdakıları ümumiləşdirmək üçün aşağıdakıları qeyd etmək lazımdır:
Torpaq ən vacib təbii sərvətdir, uzunmüddətli istifadəsi ilə azalmır, lakin qorunur və hətta yaxşılaşdırılır.
Torpaq məhv olmaqdan və çirklənmədən qorunmalıdır. Həmişə özünüzdən sonra zibil götürməli və xüsusi ayrılmış yerlərə qoymalısınız. Tutduğumuz şeylərin çoxunu (plastik, metal, şüşə, kağız) təkrar istifadə etmək olar.
II Fəsil Həll üsulları.
1. Gəlin özümüzdən başlayaq - zibilləri yalnız zibil qutularına və zibil yeşiklərinə atacağıq - "Təmiz olduqları yer deyil, zibil atmadığı yer təmizdir!"
2. Biz daha tez-tez icma təmizlik günləri keçirəcəyik.
3. Meşədə, poliqonların görünə biləcəyi yerlərdə ekoloji mövzulu plakatları asın.
4. Şəhərdaxili icazəsiz poliqonlarda tullantıların aradan qaldırılması.
5. Dərsliklərə diqqətlə yanaşın.
6. Tullantı kağızı toplayın.
7. Dərsliklərimizi və dəftərlərimizi hazırlamaq üçün kəsilmiş meşəni təbiətə qaytarın (daha çox ağac və gül əkmək)
8. Suya qənaət edin
Nəticə
Yuxarıda göstərilənlərin hamısı bizə aşağıdakı nəticələr çıxarmağa imkan verir:
Riyaziyyatın birbaşa ekologiya ilə əlaqəli olması ilə bağlı ehtimalım təsdiqləndi.
Ekologiyanı öyrənərkən bir çox sual yaranır, cavabları riyaziyyatdan istifadə etməklə əldə edilə bilər.
Riyaziyyat bizə dəqiq ölçmələr aparmağa, hesablamalar aparmağa və müşahidələri təsdiq etməyə imkan verir.
Riyaziyyat təbii cisim və hadisələrin vəziyyətinə, təbiətdə və sosial mühitdə insan fəaliyyətinin müsbət və mənfi nəticələrinə kəmiyyətcə qiymət vermək bacarığına şərait yaradır. Mətn tapşırıqları ətraf mühit, ona qayğı, təbii sərvətlərdən səmərəli istifadə, onun təbii sərvətlərinin bərpası və yaxşılaşdırılması ilə bağlı sualları açmaq imkanına malikdir.
Biblioqrafiya:
“Mən dünyanı araşdırıram. Ekologiya”. A.E. Çizhevski - Astrel - 2003
"Rusiyanın ekologiyası". B.M. Mirkin-M: ASC MDS, Unisam, 1995, -232 s.
“Təbiətin mühafizəsi”. A.V.Mixeev-Maarifçilik, 2000. 144 s.
Uşaqlar üçün ensiklopediya. "Riyaziyyat". - M.: Avanta +, 2003. - 688s.
İnternet resursları
Ekologiya (yunan dilindən. oikos - ev və loqo- doktrina) - canlı orqanizmlərin ətraf mühitlə qarşılıqlı əlaqə qanunları haqqında elm.
Alman bioloqu ekologiyanın banisi hesab olunur E. Hekel(1834-1919), termini ilk dəfə 1866-cı ildə istifadə etmişdir "ekologiya". O yazırdı: “Ekologiya dedikdə, sözün geniş mənasında bütün “mövcudluq şərtlərini” özündə cəmləşdirən orqanizmlə ətraf mühitin əlaqəsi haqqında ümumi elmi nəzərdə tuturuq. Onlar təbiətcə qismən üzvi və qismən qeyri-üzvidir”.
Bu elm əvvəlcə ətraf mühitdə heyvan və bitkilərin populyasiyalarını öyrənən biologiya idi.
Ekologiya sistemləri fərdi orqanizmdən yuxarı səviyyədə öyrənir. Onun tədqiqatının əsas obyektləri bunlardır:
- əhali - eyni və ya oxşar növə aid olan və müəyyən ərazini tutan orqanizmlər qrupu;
- , o cümlədən biotik icma (baxılan ərazidəki populyasiyaların cəmi) və yaşayış mühiti;
- - Yer üzündə həyatın yayılma sahəsi.
Bu günə qədər ekologiya biologiyanın özündən kənara çıxmış və ən mürəkkəb sahələri öyrənən fənlərarası bir elmə çevrilmişdir. insanın ətraf mühitlə qarşılıqlı əlaqəsi problemləri. Ekologiya “orqanizm-mühit” sistemindəki tədqiqatlara arxalanaraq “insan-təbiət” problemini dərk etmək üçün çətin və uzun yol keçmişdir.
İnsanın təbiətlə qarşılıqlı əlaqəsinin özünəməxsus xüsusiyyətləri var. İnsana ağıl verilir və bu, ona təbiətdəki yerini və Yerdəki məqsədini dərk etmək imkanı verir. Sivilizasiyanın inkişafının başlanğıcından İnsan təbiətdəki rolu haqqında düşünür. Təbii ki, təbiətin bir hissəsi olmaqla, insan xüsusi yaşayış mühiti yaratdı, adlanır bəşər sivilizasiyası.İnkişaf etdikcə təbiətlə getdikcə daha çox ziddiyyət təşkil edirdi. İndi bəşəriyyət artıq başa düşmüşdür ki, təbiətin gələcək istismarı onun öz varlığını təhdid edə bilər.
Planet miqyasında ekoloji vəziyyətin pisləşməsi nəticəsində yaranan bu problemin aktuallığı buna səbəb olmuşdur "yaşıllaşdırma"- Kimə ekoloji qanunların və tələblərin nəzərə alınması zərurəti- bütün elmlərdə və bütün insan fəaliyyətində.
Hazırda ekologiya insanın “öz evi” - biosfer, onun xüsusiyyətləri, insanla, insanın isə bütün insan cəmiyyəti ilə qarşılıqlı əlaqəsi və əlaqəsi haqqında elm adlanır.
Ekologiya təkcə fiziki və bioloji hadisələrin əlaqəli olduğu inteqrasiya olunmuş bir elm deyil, təbiət və sosial elmlər arasında bir növ körpü təşkil edir. Xətti quruluşa malik olan fənlərdən deyil, yəni. O, şaquli olaraq inkişaf etmir - sadədən mürəkkəbə doğru - üfüqi şəkildə inkişaf edir, müxtəlif fənlərin getdikcə daha geniş spektrini əhatə edir.
Heç bir elm cəmiyyətlə təbiətin qarşılıqlı əlaqəsini təkmilləşdirməklə bağlı bütün problemləri həll etməyə qadir deyil, çünki bu qarşılıqlı əlaqə sosial, iqtisadi, texnoloji, coğrafi və digər aspektlərə malikdir. Bu problemləri ancaq müasir ekologiya olan inteqrasiya olunmuş (ümumiləşdirici) elm həll edə bilər.
Beləliklə, biologiya daxilindəki asılı intizamdan ekologiya mürəkkəb bir fənlərarası elmə çevrildi - müasir ekologiya- açıq-aşkar ideoloji komponentlə. Müasir ekologiya təkcə biologiyanın deyil, həm də bütövlükdə elmin hüdudlarından kənara çıxıb. Müasir ekologiyanın ideya və prinsipləri ideoloji xarakter daşıyır, ona görə də ekologiya təkcə insan və mədəniyyət elmləri ilə deyil, həm də fəlsəfə ilə bağlıdır. Bu cür ciddi dəyişikliklər belə qənaətə gəlməyə imkan verir ki, bir əsrdən artıq ekoloji tarixə baxmayaraq, müasir ekologiya dinamik bir elmdir.
Müasir ekologiyanın məqsəd və vəzifələri
Müasir ekologiyanın bir elm kimi əsas məqsədlərindən biri insan cəmiyyətini biosferin ayrılmaz hissəsi hesab edərək “insan-cəmiyyət-təbiət” sistemində əsas qanunların öyrənilməsi və rasional qarşılıqlı əlaqə nəzəriyyəsinin inkişafıdır.
Müasir ekologiyanın əsas məqsədi bəşər cəmiyyətinin inkişafının bu mərhələsində - Bəşəriyyəti qlobal ekoloji böhrandan gələcək nəsilləri belə bir imkandan məhrum etmədən indiki nəslin həyati tələbatlarının ödənilməsinə nail olacağı davamlı inkişaf yoluna çıxarmaq.
Bu məqsədlərə nail olmaq üçün ekologiya elmi bir sıra müxtəlif və mürəkkəb problemləri həll etməli olacaq, o cümlədən:
- bütün səviyyələrdə ekoloji sistemlərin davamlılığının qiymətləndirilməsi üçün nəzəriyyələr və metodlar hazırlamaq;
- populyasiyaların sayının və biotik müxtəlifliyin tənzimlənməsi mexanizmlərini, biotanın (flora və faunanın) biosferin sabitliyinin tənzimləyicisi kimi rolunu araşdırmaq;
- təbii və antropogen amillərin təsiri altında biosferdə baş verən dəyişikliklərin öyrənilməsi və proqnozlarının yaradılması;
- təbii ehtiyatların vəziyyətini və dinamikasını və onların istehlakının ekoloji nəticələrini qiymətləndirmək;
- ətraf mühitin keyfiyyətinin idarə edilməsi üsullarını işləyib hazırlamaq;
- biosferin problemləri və cəmiyyətin ekoloji mədəniyyəti haqqında anlayış formalaşdırmaq.
Bizi əhatə edən yaşayış mühiti canlıların nizamsız və təsadüfi birləşməsi deyil. Bu, üzvi dünyanın təkamül prosesində inkişaf etmiş sabit və mütəşəkkil bir sistemdir. İstənilən sistemlər modelləşdirilə bilər, yəni. konkret sistemin xarici təsirlərə necə reaksiya verəcəyini proqnozlaşdırmaq mümkündür. Sistem yanaşması ekoloji problemlərin öyrənilməsi üçün əsasdır.
Müasir ekologiyanın strukturu
Hazırda ekologiya bir sıra elmi sahələrə və fənlərə bölünür, bəzən canlı orqanizmlərin ətraf mühitlə əlaqəsi haqqında bioloji elm kimi ekologiyanın ilkin anlayışından uzaqdır. Bununla belə, ekologiyada bütün müasir tendensiyalar fundamental ideyalara əsaslanır bioekologiya, bu gün müxtəlif elmi istiqamətlərin birləşməsini təmsil edir. Beləliklə, məsələn, fərqləndirirlər autekologiya, fərdi orqanizmin ətraf mühitlə fərdi əlaqələrini araşdırmaq; əhali ekologiyası, eyni növə mənsub olan və eyni ərazidə yaşayan orqanizmlər arasındakı əlaqələri araşdıran; sinekologiya orqanizmlərin qruplarını, icmalarını və onların təbii sistemlərdə (ekosistemlər) əlaqələrini hərtərəfli öyrənən .
Müasir ekologiya elmi fənlər kompleksidir.Əsasdır ümumi ekologiya, orqanizmlər və ətraf mühit şəraiti arasında münasibətlərin əsas qanunauyğunluqlarını öyrənmək. Nəzəri ekologiya həyatın təşkilinin ümumi qanunauyğunluqlarını, o cümlədən təbii sistemlərə antropogen təsirlə bağlı tədqiq edir.
Tətbiqi ekologiya biosferin insan tərəfindən məhv edilməsi mexanizmlərini və bu prosesin qarşısının alınması yollarını öyrənir, həmçinin təbii ehtiyatlardan səmərəli istifadə prinsiplərini işləyib hazırlayır. Tətbiqi ekologiya nəzəri ekologiyanın qanunlar, qaydalar və prinsiplər sisteminə əsaslanır. Aşağıdakı elmi istiqamətlər tətbiqi ekologiyadan fərqləndirilir.
Biosferin ekologiyası, insanın iqtisadi fəaliyyətinin təbiət hadisələrinə təsiri nəticəsində planetimizdə baş verən qlobal dəyişiklikləri öyrənmək.
Sənaye ekologiyası, müəssisə emissiyalarının ətraf mühitə təsirini və texnologiyaları və təmizləyici qurğuları təkmilləşdirməklə bu təsirin azaldılması imkanlarını öyrənmək.
Kənd təsərrüfatı ekologiyası, ətraf mühiti qoruyarkən torpaq ehtiyatlarını tükəndirmədən kənd təsərrüfatı məhsullarının istehsalının yollarını öyrənən.
Ətraf mühitin çirklənməsi ilə əlaqəli insan xəstəliklərini öyrənən tibbi ekologiya.
Geoekologiya, biosferin quruluşunu və fəaliyyət mexanizmlərini, biosfer və geoloji proseslərin əlaqəsini və qarşılıqlı əlaqəsini, biosferin enerjisində və təkamülündə canlı maddənin rolunu, Yer kürəsində həyatın yaranması və təkamülündə geoloji amillərin iştirakını öyrənir.
Riyazi ekologiya ekoloji prosesləri modelləşdirir, yəni. ətraf mühit şəraiti dəyişdikdə təbiətdə baş verə biləcək dəyişikliklər.
İqtisadi ekologiya təbii ehtiyatlardan səmərəli istifadənin və ətraf mühitin mühafizəsinin iqtisadi mexanizmlərini işləyib hazırlayır.
Hüquqi ekologiya təbiətin qorunmasına yönəlmiş qanunlar sistemini işləyib hazırlayır.
Mühəndislik ekologiyası - Ekologiya elminin nisbətən yeni istiqaməti olmaqla, o, təbii mühitin mühafizəsi və ekoloji təhlükəsizliyin təmin edilməsi məqsədilə texnologiya və təbiətin qarşılıqlı əlaqəsini, regional və yerli təbii-texniki sistemlərin formalaşma qanunauyğunluqlarını və onların idarə edilməsi üsullarını öyrənir. Sənaye obyektlərinin avadanlıq və texnologiyasının ekoloji tələblərə uyğunluğunu təmin edir
Sosial ekologiya bu yaxınlarda yaranıb. Yalnız 1986-cı ildə Lvovda bu elmin problemlərinə həsr olunmuş ilk konfrans keçirildi. “Ev” və ya cəmiyyətin yaşayış mühiti (insan, cəmiyyət) elmi Yer planetini, eləcə də kosmosu cəmiyyətin yaşayış mühiti kimi öyrənir.
İnsan ekologiyası - insanın biososial varlıq kimi ətraf aləmlə qarşılıqlı əlaqəsini nəzərdən keçirən sosial ekologiyanın bir hissəsidir.
- insan ekologiyasının yeni müstəqil sahələrindən biri - həyat keyfiyyəti və sağlamlıq elmi.
Sintetik təkamül ekologiyası- yeni elmi intizam, o cümlədən ekologiyanın xüsusi sahələri - ümumi, bio-, geo- və sosial.
Ekologiyanın bir elm kimi inkişafının qısa tarixi yolu
Ekologiyanın bir elm kimi inkişaf tarixində üç əsas mərhələni ayırmaq olar. Birinci mərhələ - ekologiyanın bir elm kimi mənşəyi və inkişafı (1960-cı illərə qədər), canlı orqanizmlərin onların yaşayış mühiti ilə əlaqəsi haqqında məlumatlar toplananda ilk elmi ümumiləşdirmələr aparıldı. Həmin dövrdə fransız bioloqu Lamark və ingilis keşişi Maltus ilk dəfə olaraq bəşəriyyətə insanın təbiətə təsirinin mümkün mənfi nəticələri barədə xəbərdarlıq etmişlər.
İkinci mərhələ - ekologiyanın müstəqil bilik sahəsinə çevrilməsi (1960-1950-ci illərdən sonra). Mərhələnin başlanğıcı rus alimlərinin əsərlərinin nəşri ilə əlamətdar oldu K.F. Roulier, N.A. Severtseva, V.V. Ekologiyanın bir sıra prinsip və konsepsiyalarını ilk dəfə əsaslandıran Dokuçayev. Çarlz Darvinin üzvi dünyanın təkamülü sahəsində araşdırmasından sonra Darvinin “varlıq mübarizəsi” adlandırdığı şeyin müstəqil biologiya sahəsini təmsil etdiyini ilk anlayan alman zooloq E.Hekel oldu. və bunu ekologiya adlandırdı(1866).
Ekologiya nəhayət, 20-ci əsrin əvvəllərində müstəqil bir elm kimi formalaşdı. Bu dövrdə amerikalı alim C. Adams ekologiyaya dair ilk xülasə yaratdı və digər mühüm ümumiləşdirmələr nəşr olundu. 20-ci əsrin ən böyük rus alimi. VƏ. Vernadski əsas yaradır biosfer doktrinası.
1930-1940-cı illərdə ilk dəfə ingilis botanik A.Tansli (1935) irəli sürdü. "ekosistem" anlayışı, və bir az sonra V. Ya. Sukaçev(1940) ona yaxın bir konsepsiyanı əsaslandırdı biogeosenoz haqqında.
Üçüncü mərhələ(1950-ci illər - bu günə qədər) - ekologiyanın mürəkkəb elmə, o cümlədən insan mühitinin mühafizəsi elmlərinə çevrilməsi. Ekologiyanın nəzəri əsaslarının inkişafı ilə bərabər ekologiya ilə bağlı tətbiqi məsələlər də öz həllini tapırdı.
Ölkəmizdə 1960-1980-ci illərdə demək olar ki, hər il hökumət təbiətin mühafizəsini gücləndirmək üçün qərarlar qəbul edirdi; Torpaq, su, meşə və digər məcəllələr nəşr olundu. Lakin onların tətbiqi praktikasının göstərdiyi kimi, lazımi nəticəni vermədilər.
Bu gün Rusiya ekoloji böhran yaşayır: ərazinin təxminən 15%-i faktiki olaraq ekoloji fəlakət zonasıdır; Əhalinin 85%-i MPC-dən xeyli yuxarı çirklənmiş hava ilə nəfəs alır. “Ekoloji səbəb olan” xəstəliklərin sayı artır. Təbii ehtiyatların deqradasiyası və azalması var.
Dünyanın digər ölkələrində də oxşar vəziyyət yaranıb. Təbii ekoloji sistemlərin deqradasiyası və biosferin biokimyəvi dövrləri saxlamaq qabiliyyətinin itirilməsi halında bəşəriyyətin başına nə gələcəyi sualı ən aktual məsələlərdən birinə çevrilir.