Перспективи розвитку альтернативного землеробства. Тема 2.1.Пестициди як фактор забруднення навколишнього середовища

Тема 2.1.Пестициди як фактор забруднення навколишнього середовища

1. Забруднення біосфери пестицидами та їх негативний вплив на природу і людину

2. Екологізація захисту рослин

2.1. Агротехнічний метод

2.2. Біологічний метод

2.3. Раціональне застосування хімічного методу

2.4. Механічний метод

2.5. Фізичний метод

Тема 2.2.Іонізуюче випромінювання як екологічний фактор

у сфері аграрного виробництва

(частина 2)

1. Джерела радіоактивного забруднення об’єктів навколишнього середовища і сільськогосподарського виробництва

2. Надходження радіонуклідів у рослини

3. Надходження радіонуклідів у продукцію тваринництва

4. Дія іонізуючого випромінювання на сільськогосподарські рослини

5. Заходи щодо зменшення вмісту радіонуклідів у продукції рослинництва

Тема 2.3.Концепція біологічного (альтернативного) землеробства

За кордоном

(частина 2)

Системи альтернативного землеробства

Перспективи розвитку альтернативного землеробства

Тема 2.4.Стійкість агроекосистеми як основаїї продуктивності

(частина 2)

1. Нормування антропогенних впливів на агроекосистему

2. Техногенні та біологічні принципиінтенсифікації землеробства

3. Адаптивна стратегія інтенсифікаціїстійких агроекосистем

4. Структура і продуктивність агрофітоценозуяк чинник стійкості агроекосистеми

5. Вплив шкідників і хвороб на стійкість агроекосистеми.

СПИСОК РЕКОМЕНДОВАНОЇ ЛІТЕРАТУРИ

РОЗДІЛ 1. Структура агроекології, цілі, завдання, методи досліджень

Тема 1.1. Науково-методологічні особливості агроекології

1.Історія розвитку агроекології.

2. Об’єкт, предмет та завдання агроекології.

3.Міждисциплінарні зв’язки агроекології.

4.Методи досліджень в агроекології.

1.Історія розвитку агроекології.

Історія становлення та розвитку агроекології нерозривно пов'язана з виникненням і розвитком людського суспільства. Людина — єдине ціле з навколишнім середовищем, вона живе і працює в ньому, і кожна її дія — велика чи мала — впливає на стан природи.

Вся історія людства — це висхідне, часом стихійне і навіть хижацьке споживання і використання природних ресурсів — землі, води, повітря лісів, луків, корисних копалин, біологічного різноманіття (рослин, тварин, водоростей, грибів, лишайників тощо).

В міру росту масштабів і вдосконалення засобів виробництва, використання природних ресурсів у людей об'єктивно виробилось усвідомлення зв'язку із зовнішнім світом і залежності від нього. В результаті в людини формуються навики доцільного, а з часом — раціонального і бережливого ставлення до природи. Водночас, нехай стихійно, підсвідомо з розрізнених фактів формувалися паростки природно-наукових, у тім числі н екологічних знань.

Перші ботаніко-географічні повідомлення екологічного характеру пов'язані з такими осередками давньої культури, як Китай, Єгипет, Індія. Витоки сучасної екології знаходимо в стародавній Елладі. Вже в працях Геракліта (530—470 рр. до н.е.), Гіппократа (460—356 рр. до н.е.), Аристотеля (384-322 рр. до н.е.), Теофраста Ерезійського (372-287 рр. до н.е.), Плінія Старшого (23-79 рр.) та інших філософів містилися повідомлення екологічного характеру. Зокрема, Аристотель описав понад 500 відомих йому видів тварин, розповів про їх поведінку: міграції та зимову сплячку, будівничу діяльність, паразитизм зозулі, способи самозахисту у каракатиці тощо.

Учень Аристотеля Теофраст Ерезійський – «батько ботаніки», як його часто називають, описував особливості росту рослин у різних умовах середовища, залежність їх форм і особливостей росту від ґрунту та клімату. В його роботах намічається поділ рослин за їх життєвими формами: дерева, чагарники (напівчагарники), трави. Цікаві повідомлення Плінія Молодшого про вплив горіха волоського на рослини, які розвиваються під його кронами.

У добу Відродження тривало нагромадження даних про рослинний і тваринний світ. Перші систематики Д. Цезалпін (1519—1603), Д. Рей (1627-1705), Ж. Турнефор (1656-1708) у своїх працях подають відомості екологічного характеру, зокрема, описують залежність поширення рослин від умов їх зростання. Другий етап розвитку екологічної науки пов'язаний із великомасштабними ботаніко-географічними дослідженнями в природі. Початковий вклад у розвиток цього напряму досліджень залишили систематик рослин і тварин видатний шведський природознавець К. Лінней (1707-1778), російські вчені М.Лепьохін (1740-1802), К.Ф. Рульє (1814-1858), М.О. Северцов (1827-1885), А.М. Бекетов (1825-1902), німецький біогеограф О. Гумбольдт (1769-1859), швейцарські ботаніки батько і син Декан-долі (1778-1841; 1806-1893), англійський вчений-еволюціоніст Ч. Дарвін (1809-1882).

Третій етап системних екологічних досліджень охоплює кінець ХІХ-першу половину XX ст. і пов'язаний з іменами російських вчених В.В. Докучаєва (1846-1903), Г.Ф. Морозова (1867-1920), В.М. Сукачова (1880-1967), українських - Г.М. Висоцького (1865-1940), П.С. Погребняка (1900-1970), багатьох дослідників Європи й Америки. Помітне місце в розвитку системних екологічних досліджень посідають праці німецьких вчених Е. Геккеля, Р. Гессе, В. Кюнельта, американських В. Шелфорда, Р. Чепмена, Г. Кларка, англійських — Ч. Елтона, А. Тенслі, швейцарця К. Шретера, іспанця Е. Макфельдьєна та ін. Розвиток екосистемного аналізу сприяв виникненню вчення про біосферу та ноосферу В. І. Вернадського.

Перші спроби екологічного підходу до природоохоронної справи в Україні відомі ще з часів Ярослава Мудрого. В його «Руській правді» — правничому кодексі Київської Русі (початок XI ст.) — вже існувала чітка система правової оцінки використання ресурсів і передбачалася кара за збитки, заподіяні довкіллю. За шкоду, заподіяну диким звірам і птахам, каралося так строго, як і за негідні вчинки щодо людини. Тому було багато в княжих лісах і степах дикого звіра, птахів та бджіл.

У часи Гетьманщини (XV І- XVIII ст.) ці природоохоронні традиції зберігалися і розширювалися. Як і в княжі часи, регламентуються охорона лісів і байраків, полювання, рибальство, бджолярство та садівництво.

Виходячи з вчення Г.Ф.Морозова про ліс як «географічне середовище» та В.В.Докучаєва про землю як «історичне тіло», в Україні успішно розвивалися на екологічній основі лісова типологія (Алексєєв, Погребняк, Воробйов, Остапенко, М'якушко, Герушинський, Молотков, Пастернак, Парпан, Гаврусевич), лісова фітоценологія (Шеляг-Сосонко, Гончар), фітоценологія альпійських лук (Малиновський), міська фітоценологія (Саломаха), криптоіндикація (Кондратюк), біогеоценологія (Голубець), созологія (Стойко), степове лісорозведення (Висоцький, Бельгардт, Травлєєв), фітомеліорація (Б'яллович, Лаптєв, Кучерявий), раціональне лісокористування (Генсірук), дендрохронологія (Коліщук) та ін. В повоєнний період велика увага українських екологів була спрямована на вивчення техногенних і урбогенних впливів на природні екосистеми (Ількун, Тарабрін, Кондратюк, Кучерявий). Крупні надбіогеоценотичні системи вивчає геоекологія, або екологія ландшафтів. Існує й екологічна географія — вчення про географічне розміщення екосистем. Розвивається зовнішня галузь знань — космічна екологія, яка досліджує та створює замкнуті системи життєзабезпечення космічних апаратів.

2. Об’єкт, предмет та завдання агроекології.

У буквальному розумінні — це наука про організми «у себе дома». Зазвичай екологію визначають як науку про відношення організмів до середовища, що їх оточує. Вона належить до фундаментальних підрозділів біології, які досліджують якості життя на надорганізменому рівні організації. У центрі поняття сучасної екології — концепція екосистеми.

Об'єкти досліджень екології як науки, що вивчає вплив компонентів (елементів) середовища на організми, різноманітні і складні. Компоненти середовища, які впливають на організми рослин або тварин, називають екологічними чинниками (світло, температура, вода, повітря, поживні речовини). Угруповання у їх взаємовідносинах із навколишнім середовищем також є об'єктами екологічних досліджень.

Агроекологія є одним з головних розділів прикладної екології. Це комплексна наукова дисципліна, об'єктом вивчення якої є агросфера планети, а предметом - взаємозв'язки людини з довкіллям у процесі сільськогосподарського виробництва, вплив сільського господарства на природні комплекси, взаємозв'язки між компонентами агроекосистеми і специфіка колообігу в них речовин, енергії та інформації під впливом техногенних навантажень. Проте, загальноприйнятого визначення поняття «агроекологія» ще немає.

У словнику-довіднику «Природовикористання» (М.Ф. Реймерс, 1990) зазначається: агроценологія (агроекологія) — наукова дисципліна про агроценози, що як центральний об'єкт розглядає вид або сорт, заради якого створюється агроценоз.

У тлумачному термінологічному словнику «Екологія та охорона навколишнього середовища» (1998) агроекологією (сільськогосподарською екологією) названо розділ прикладної екології, що вивчає вплив чинників середовища (біотичних і абіотичних) на продуктивність культурних рослин, а також структуру й динаміку угруповань організмів, які живуть на сільськогосподарських полях, вплив агробіоценозів на життєдіяльність культурних рослин.

Більш вичерпним є визначення В.А.Чернікова, наведене в підручнику «Агроекологія» (2000).

Агроекологія — це комплексна наукова дисципліна, яка вивчає взаємодію людини з навколишнім середовищем у процесі сільськогосподарського виробництва, вплив сільського господарства на природні комплекси та їх компоненти, взаємодію між компонентами агроекосистем і специфіку колообігу в них речовин, перенесення енергії, характер функціонування агроекосистем в умовах техногенних навантажень.

Цілі агроекосистем: забезпечення стійкого виробництва якісної продукції, максимальне використання природного біоенергетичного потенціалу агроекосистем, збереження і відтворення природно-ресурсної бази аграрного сектору, виключення і мінімізація негативного впливу на навколишнє середовище.

Предметом вивчення агроекології є штучні фітоекосистеми (посіви і насадження сільськогосподарських культур, тваринницькі ферми та комплекси, а також аграрні ландшафти у взаємозв'язку з середовищем проживання). Агроекологія розглядає системи землеробства і технології вирощування сільськогосподарських культур, виробництва продукції тваринництва з погляду витрачання і відтворення природних ресурсів, оцінює обґрунтованість екологічних рішень. Вона має розробляти теоретичні основи для екологічно безвідходного і нешкідливого виробництва продукції рослинництва і тваринництва, таке формування агроландшафтів, щоб вони зберігали гармонійну рівновагу з біосферою[1].

Головне і, мабуть, кінцеве завдання сільськогосподарської екології — знайти формулу найоптимальнішого співвідношення у вирощуванні рослин і тварин за певних умов середовища. Мірилом цього співвідношення є врожай, продуктивність тварин, які крім кількісних показників характеризуються високою якістю продукції, чистотою навколишнього середовища.

Головна мета агроекології - забезпечення сталого виробництва якісної біологічної екологічно чистої продукції, збереження і відтворення природно-ресурсної бази аграрного сектора; ефективна екологізація всіх галузей сільського виробництва.

Агроекологія - нова комплексна сільськогосподарська наука, що вивчає всі сучасні екологічні проблеми, пов'язані з агропромисловим виробництвом та шляхи екологізації всіх галузей сільського господарства; агроекологія - ідеологічна основа раціонального, економічно збалансованого виробництва екологічно чистої сільськогосподарської продукції.

Агроекологія вивчає особливості екологічних процесів у агросфері. Агроекологія розглядає системи землеробства і технології вирощування сільськогосподарських культур і тварин у світлі витрачання і відтворення природних ресурсів, оцінює екологічну обгрунтованість екологічних рішень. Агроекологія - ідеологічна основа екологічно збалансованого функціонування агросфери в XXI столітті.

3.Міждисциплінарні зв’язки агроекології.

Агроекологія формується як самостійна наука на стиках багатьох дисциплін. Її основою, з одного боку, є природничі науки, такі як, загальна екологія, фізика, хімія, морфологія, анатомія, фізіологія, географія рослин, ґрунтознавство, метеорологія, гідрологія, біохімія, генетика, математика тощо, а з іншого — в число виробничих наук про вирощування культур та виробництво продукції тваринництва: землеробство, рослинництво, агрохімія, кормо виробництво, овочівництво, садівництво, селекція, тваринництво та ін. Крім того, агроекологія тісно пов'язана з охороною природи і соціальною екологією. Ведення сільського господарства можна розглядати як управління екосистемою з метою отримання продукції рослинництва і тваринництва, необхідної для харчування людей, та сировини для переробної промисловості.

Останнім часом посилюються зв’язки агроекології з науками гуманітарного циклу – історією, філософією. Зокрема, це пов’язане з усвідомленням поступовості посилення впливу на природні екосистеми з плином господарської діяльності. Крім того, філософського змісту набуває усе зростаюча негативна роль сільського господарства у використанні ресурсів біосфери. За сучасними даними емісія вуглецю від світового землеробства на 10% вища ніж від спалювання всього викопного палива. Цей факт висуває зовсім інші вимоги до агроекології не лише як до науки, яка досліджує лише екологічні умови вирощування сільськогосподарських рослин і розведення тварин, а й розробляє конструктивні шляхи використання біологічних ресурсів без їхньої втрати.

4.Методи досліджень в агроекології.

Методологічною засадою сучасної екології є комплексне використання натурних спостережень, вимірювань і досліджень, експериментальних лабораторних досліджень, екологічного картування і моделювання. Більшості екологічних досліджень властивий системний підхід. У сучасних екологічних дослідженнях широко використовують методи інших наук — хімії, фізики, геології, біології, математики. Агроекологія як розділ екології вивчає біологічну специфіку різних середовищ життя і взаємозв'язок організмів із середовищем з метою управління чисельністю популяцій, як в умовах природних біоценозів, так і агробіоценозах. При проведенні роботи доводиться поєднувати різні типи і методики дослідження. Користуватися різними загально-науковими і загально біологічними методами. Ці методи можна об'єднати в кілька груп:

1. Методи реєстрації та оцінки якості довкілля, насамперед різні типи екологічного моніторингу.

2. Методи кількісного обліку організмів і методи оцінки біомаси та продуктивності рослин і тварин.

3. Вивчення особливостей впливу різних екологічних чинників на життєдіяльність організмів (як складні й тривалі спостереження в природі, так і, частіше, експерименти в лабораторних умовах - токсикологічні, біохімічні, біофізичні та ін.)

4. Методи вивчення взаємозв'язків між організмами в багатовидових угрупуваннях.

5. Методи математичного моделювання екологічних явищ і процесів, а також екосистем, імітаційне моделювання; моделювання від локальних до регіональних і глобальних екологічних процесів і ситуацій.

6. Створення геоінформаційних систем і технологій для розв'язання екологічних питань різних масштабів і в різних сферах діяльності.

7. Комплексний еколого-економічний аналіз стану різних об'єктів, територій, галузей виробництва.

8. Геоекологічні методи дослідження, геоекологічний моніторинг з метою зменшення негативного впливу забрудників на довкілля.

9. Технологічні методи екологізації різних виробництв з метою зменшення їх негативного впливу на довкілля.

10. Ме дико-екологічні методи вивчення впливу різних чинників на здоров'я людей.

11. Методи екологічного контролю стану довкілля: екологічна експертиза, екологічний аудит, екологічна паспортизація.

Агроекологія як розділ екології вивчає специфіку різних середовищ життя і взаємозв'язки організмів та середовища з метою керування чисельністю популяцій як в умовах природних, так і культурних біоценозів (агробіоценозів). Для вирішення своїх завдань вона використовує методи і досягнення багатьох суміжних наук, що дало їй змогу розв'язати специфічні проблеми і стати теоретичною основою охорони сільськогосподарських угідь.

Методи екології умовно поділяють на три основні групи: спостереження в природі, експеримент і моделювання.

Агроекологічні дослідження зазвичай є польовими (стаціонарними або маршрутними) і лабораторними.

Під час проведення польових досліджень агроеколог має змогу не тільки спостерігати за життєдіяльністю організмів у реальних умовах, а й широко використовувати природний і штучний експеримент, за якого організм завжди потрапляє в незвичні умови, виявляє окремі боки своєї життєдіяльності. У польових дослідах поєднані різні типи і методики досліджень. Наприклад, визначають видовий склад об'єктів живлення, ворогів, паразитів та інших організмів, з якими вид, що вивчається, знаходиться в тих чи інших взаємовідносинах.

У лабораторних умовах часто застосовують фізіологічні й агрохімічні методи (здебільшого для вивчення відношення організму, який досліджується, до абіотичних чинників). Проте основою агроекології є кількісні методи досліджень.

Еколог вивчає організми в біоценозі: досліджує середовище проживання — біотопи, кормові ресурси, живлення і розмноження організмів, їх добове і сезонне життя, що визначає міграцію. Агроекологія організмів виявляється в чисельності (щільності) популяцій, яка підлягає складній сезонній і багаторічній динаміці. Методи кількісного обліку організмів різноманітні і залежать від середовища проживання та характеру об'єкта — його розміру, рухливості, способу життя тощо. Розрізняють суб'єктивний і об'єктивний облік. Суб'єктивний облік є приблизною оцінкою чисельності організмів, виражений у невизначених термінах «багато», «середньо», «мало», або в одиницях різних шкал, балах тощо. За такою методикою результати обліку, проведеного різними дослідниками, можуть певною мірою не збігатись, а іноді виявляються непорівнюваними через суб'єктивні погляди спостерігачів на характер щільності організмів.

На відміну від суб'єктивного, об'єктивний облік характеризується максимальним наближенням до справжнього положення.

Облік організмів може бути візуальним (окомірним) та інструментальним (за допомогою приладів різних ступенів складності й точності).

Розрізняють повний і вибірковий облік організмів, а також лінійний, ділянковий і об'ємний. Лінійний облік застосовують для реєстрування особин, що трапляються на маршруті, яких спостерігач визначив у межах видимості. Ділянковий — для підрахунку всіх організмів, які проживають на земній поверхні, дні водойм, паразитують на тваринах і рослинах, тощо. Об'ємний — залежно від товщини шару води і ґрунту.

В останні роки для вирішення агроекологічних проблем часто вдаються до методу моделювання. Як модель матеріальна копія об'єкта екології зазвичай до певної міри спрощена. Наприклад, акваріум можна розглядати як модель ставка. На таких моделях отримують чимало корисної інформації, але загалом їх значення в екології порівняно обмежене. Реальні екосистеми — багатовидові, комплексні об'єкти, тоді як їхні моделі — значно спрощені, часто виявляються досить дорогими і потребують багато часу. Інший рід матеріальних моделей — реальні об'єкти природи, спеціально виділені для вивчення — «модель особини», «модель популяції» та ін.

Ширше в екології використовують абстрактні моделі. Залежно від апарату дослідження абстрактні моделі поділяють на вербальні, графічні і математичні.

Вербальні моделі є суто словесними описами елементів і процесів екосистеми. Вони непридатні для дослідження й прогнозування систем, але в самому процесі моделювання відіграють важливу роль. Чим ближча вербальна модель до реальної, тим точніше вона відбиває суть екологічної системи, тим правильнішими виявляються створені на її основі матеріальні та інші моделі. Успіх конструювання вербальних моделей безпосередньо залежить від рівня екологічної освіти дослідника, точності використання ним термінів і понять екології.

Графічні моделі — це схематичні зображення компонентів системи і зв'язків між ними. Для дослідження екологічних і агроекологічних процесів досить широко застосовують абстрактні моделі. Ю.А. Злобін (1998) вважає основними видами моделей, які застосовують у дослідженнях, аналого-матеріальні, абстрактно-вербальні, абстрактно-математичні:

Математичні моделі описують екологічну систему одним чи кількома математичними виразами.

Тема 1.2. Властивості агроекосистем, їхня будова

(частина 1)