http://scipeople.com/publication/69676/; ФУНДАМЕНТАЛЬНЫЕ ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ИННОВАЦИИ В ОБЛАСТИ ЭКОЛОГИИ, НАУК ОБ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЕ И БИОСФЕРЕ. С.А.Остроумов. © 2010. Модернизация и дополнение концептуальных основ экологии и наук о биосфере. Материал, представленный ниже, представляет собой фрагмент (раздел 2, с небольшими модификациями) публикации: Остроумов С.А. Химико-биотические взаимодействия и новое в учении о биосфере В.И.Вернадского. Москва, 2009, МАКС-пресс. 52 с. Этот фрагмент представляет собой краткий обзор некоторых теоретических и методических разработок автора в области экологии и наук об окружающей среде. Предложены новые концепции (например, концепция биосферы как эколого-биохимического континуума и др.),введены новые термины (например, экологические хемомедиаторы и хеморегуляторы и др.), даны модернизированные определения существующих терминов (например, терминов экосистема, биогеоценоз и др.), предложены новые методы исследования или анализа данных (нпример, метод ингибиторного анализа экологических взаимоотношений видов). Ссылки, приведенные в квадратных скобках, - это ссылки на список литературы в упомянутой выше публикации (Остроумов, 2009). Далее изложена часть текста из публикации (Остроумов, 2009), с некоторыми изменениями, уточнениями и дополнениями. Раздел 2. Теоретические разработки в области общей экологии и биосферных наук Эпиграф: Properly speaking, it is Science that is power, not Knowledge. John Henry Newman (1801-1890). Discourses on the Scope and Nature of University Education. 1852. В.И.Вернадский отмечал, что «Система науки, взятая в целом, всегда с логически-критической точки зрения несовершенна» ([9] Вернадский, 1989, стр. 202) и далее: «…следствия вновь открытых областей научных фактов вызвали одновременное изменение самых основ нашего научного понимания окружающего…» ([9], стр.216). Новые шаги в развитии учения о биосфере проанализированы в работах [10, 11, 13, 14, 17, 46, 53, 54, 60]. Накопление новых фактов способствует появлению новых фундаментальных концепций и развитию понятийного аппарата, новых идей в методологии. Новые разработки в этой области касаются и представлений об экосистемах и биогеоценозах, и новых научных направлений на стыке экологии и других наук, и способов структурирования информации, и критериев опасности антропогенных воздействий. Некоторые результаты научной работы и соответствующие ссылки даны в нижеследующей таблице. Табл. 6. Некоторые концептуальные разработки, касающиеся исследований экологических проблем и состояния биосферы. Примечание. Как и в случае предыдущих таблиц, если автор публикации для краткости не указан, это означает, что им является С.А.Остроумов (= С.А.О.). Результат разработки Ссылки I. Новый алгоритм для сопоставления результатов оценки биологической активности веществ, полученных на разных объектах или для разных веществ; формула нового показателя, навзванного автором "коэффициентом корреспондирования" С.А.O. Биологическая активность вод, содержащих ПАВ // Химия и технология воды. 1991. т. 13. № 3. С.270-283. II. Новая уровне-блочная концепция системы для классификации типов антропогенных нарушений С.А.O. ДАН, 2000, т. 371, № 6, с. 844; Вестник Моск. ун-та. Сер.16. Биол. 2000. № 4. С.27-34; Сибирский экологический журнал. 2003. № 2. С.247-253. III. Концепция центральной и полифункциональной роли биоты в механизме самоочищения воды; теория самоочищения воды (указанные теоретические положения сформулированы впервые) The role of aquatic biota in the mechanism of the ecosystem that form water quality: a central, labile and vulnerable component of the water self-purification system // Environment Ecology and Safety of Life Activity. 2005. No.4 (28), P. 46-52; С.А.O. Экология. 2005. № 6. С. 452–459; Вода: технология и экология, 2007, №2, с.49-69. Элементы теории молекулярно-экологического механизма формирования качества воды и ее самоочищения. – Сиб. экол. журнал. 2006. № 6. С. 699-706; Ostroumov S. A. Basics of the molecular-ecological mechanism of water quality formation and water self-purification. - Contemporary Problems of Ecology, 2008, 1:147-152 [ISSN 1995-4255 (Print) 1995-4263 (Online)]. IV. Концепция полифункциональной роли фильтраторов в функционировании водных экосистем Hydrobiologia. 2005. V. 542, P. 275 – 286 V. Метод ингибиторного анализа взаимодействий видов С.А.O. Доклады РАН, 2000, Т. 375, № 6. С.847-849 VI. Синэкологический синергизм антропогенных воздействий (термин предложен впервые) С.А.O. ДАН, 2001, т. 380, № 5, с.714-717; ДАН. 2001. Т. 380. №6, С. 847-849 VII. Модернизация определений понятий экосистема и биогеоценоз (даны новые определения экосистемы и биогеоценоза) С.А.O. ДАН 2002, т.383 с.571 VIII. Концептуальное сопоставление особенностей двух живых систем: экосистем и организмов. Впервые проведено сопоставление параметров, которые в той или иной мере характеризуют экосистемы и организмы. Экосистемы и организмы рассмотрены как два вида объектов, вовлеченных в жизненные процессы на двух уровнях организации живых систем. Рассмотренные параметры объектов включали: основные функции, основные предпосылки для осуществления этих функций, дискретность и непрерывность в пространстве, дискретность и непрерывность во времени, границы, способность контролировать физические и химические параметры окружающей среды, способность снижать энтропию, затрачивая энергию и т.д. С.А.O. Сопоставление некоторых особенностей и параметров, характеризующих экосистему и организм // Экологическая химия 2009, 18(2): с.120-122. IX. Новый подход к трактовке границ экосистем С.А.O. Вестн. МГУ. Сер. биол., 2003, №3, С.43 X. Экологические кластеры (понятие и термин сформулированы впервые) С.А.O. Ecological Studies, Hazards, Solutions. 2004. т. 7. С. 150-151 XI. Новый подход к решению проблемы эвтрофирования С.А.O. Доклады Российской Академии Наук (ДАН). 2001 Т. 381 № 5. С.709-712. XII. Выявление новых типов антропогенных нарушений С.А.O. Идентификация нового вида опасности химических веществ: ингибирование процессов экологической ремедиации // ДАН. 2002. т. 385. № 4. C. 571-573. XIII. Введение и разработка понятия "экологическая репарация" (понятие и термин предложены впервые). С.А.O. Идентификация нового вида опасности химических веществ: ингибирование процессов экологической ремедиации // ДАН. 2002. т. 385. № 4. C. 571-573; О биотическом очищении воды и экологической репарации. - Сиб. экол. журнал. 2006. № 3. C. 339-343; Экологическая репарация и восстановление нарушений в системах различных уровней организации жизни: поиск элементов фундаментального сходства // Самарская Лука. 2008. – Т. 17, № 4(26). – С. 708-717; Биоценотическое очищение и качество воды: вклад в экологическую репарацию // Экологическая химия 2009, 18(2): с.123-128; XIV. Введение и разработка нового понятия "экологический налог в водных экосистемах" С.А.O. Ecol. Stud. 2004, 7: 154-157; Hydrobiologia. 2005. V. 542, P. 275 – 286; XV. Создание новой теории биотического механизма самоочищения воды С.А.O. ДАН 2004, т.396, № 1, С.136-141; Сиб. экол. журнал. 2006. № 6. С. 699-706; International Journal of Oceans and Oceanography. 2006. Volume 1, No.1. 111-118; Biotic self-purification of aquatic ecosystems: from the theory to ecotechnologies. - Ecologica International, 2007. 15(50), p.15-23; Basics of the molecular-ecological mechanism of water quality formation and water self-purification. - Contemporary Problems of Ecology, 2008, 1:147-152; XVI. Концепция "biomachinery" (предложена впервые) Biomachinery for maintaining water quality and natural water self-purification in marine and estuarine systems: elements of a qualitative theory // International Journal of Oceans and Oceanography. 2006. Volume 1, No.1. 111-118. XVII. Создание новых научных дисциплин: биохимической экологии и биохимической гидробиологии. Разработка новых концепций и терминов "экологические хемомедиаторы", "экологические хеморегуляторы" С.А.O. Введение в биохимическую экологию (1986); Новая наука в системе экологических и биосферных наук: биохимическая экология // Экология окружающей среды и безопасность жизнедеятельности. 2004. № 4 (22) С. 5-12; Биохимическая экология и гидробиология: вклад в устойчивое использование биоресурсов и развитие экономики // Итоги деятельности секции "Ноосферные знания и технологии" Москва, РАЕН, с. 224-230; О концепциях биохимической экологии и гидробиологии: экологические хемомедиаторы // Сиб. Экол. Журн. - 2006. - 13, №1. - С. 73-82; Новые научные дисциплины в системе экологических и биосферных наук: биохимическая экология и биохимическая гидробиология // Экологическая химия 2009, 18(2): с.102-110. XVIII. Новая типология миграций элементов и вещества в экосистемах (биосфере); концепции векторных и стохастических, циклических и нециклических перемещений; положение о влиянии биоты на длительность удержания химических элементов экосистемой С.А.O. О роли гидробионтов в регуляции потоков вещества и миграции элементов в водных экосистемах // Вестник РАЕН. 2002. Т. 2. № 3. С.50-54; Концептуальная формулировка принципов и закономерностей геохимической и биогеохимической экологии. Перемещение вещества (миграция элементов) – типология и классификация, функции биоты, регуляция // Ecological Studies, Hazards, Solutions. 2004. Т.7. С. 77-78; Полифункциональная роль биоты в миграции химических элементов и формировании геохимической среды: к разработке теории аппарата биосферы. – Проблемы биогеохимии и геохимической экологии. 2006. Т.1 (1). С. 24-31; Гидробионты как фактор регуляции потоков вещества и миграции элементов в водных экосистемах. - Известия Самарского научного центра РАН, 2003. т. 5, № 2, c. 249-255 (есть сайт) XIX. Концепция и новый термин: биокосная регуляция Остроумов С.А. Геохимический аппарат водных экосистем: биокосная регуляция // Вестник РАН. 2004. Т.74. № 9. C.785-791; Остроумов С.А. О роли гидробионтов в регуляции потоков вещества и миграции элементов в водных экосистемах // Вестник РАЕН. 2002. Т. 2. № 3. С.50-54; Гидробионты как фактор регуляции потоков вещества и миграции элементов в водных экосистемах. - Известия Самарского научного центра РАН, 2003. т. 5, № 2, c. 249-255 (есть сайт) XX. Изучение фиторемедиации и толерантности макрофитов: предложен новый метод рекуррентных добавок С.А.O. Ecol. Stud. Haz. Sol. 2006, т.11, c. 72-74. XXI. Дан инновационный анализ роли биоты (живых организмов, совокупности экологических и гидробиологических факторов) в регуляции и стабилизации параметров биосферы, геофизических и геохимических процессов и в результате этого, в предотвращении экстремальных погодных явлений и глобальных изменений климатической системы. Сформулирован и обсуждается список связанных с этим важнейших семи функций биоты. Изложены элементы теории аппарата биосферы. С.А.O. Поиск подходов к решению проблемы глобальных изменений: элементы теории биотическо-экосистемного механизма регуляции и стабилизации параметров биосферы, геохимической и геологической среды // Вестник Моск. ун-та. Сер. биол. 2005. № 1. С.24-33. Резюме на англ. яз. с.33, на русск. яз. с.50. XXII. Автор в книге "Введение в биохимическую экологию" (1986) сформулировал новый подход к видению биосферы, при котором констатируется "разнообразие организмов и веществ, связанных в единый эколого-биохимический континуум, который характерен для биосферы". Приведены и анализируются новые факты, подтверждающие адекватность такого подхода, в том числе факт единого молекулярно-экологического механизма самоочищения воды и поддержания ее качества в водных экосистемах. "Введение в биохимическую экологию" (С.А.O. ,1986); С.А.O. Приложение экологической биохимии к разработке фундаментальных проблем биологии: биосфера как эколого-биохимический континуум. — Ecol. Studies, Hazards, Solutions, 2006, v. 11, с. 156-157. Библиогр. 18 назв. XXIII. Впервые дана новая концепция основных пяти функциональных блоков системы самоочищения водных экосистем (с. 6-9). Дан новый метод подсчета баллов для оценки самоочистительного потенциала пресноводной экосистемы (с. 43-44). Новый подход к оценке стоимости водных экосистем. Дан пример проведения такой оценки, составившей за 1 га 2 714 200 - 2 718 200 долл. (с. 47, без учета стоимости биоресурсов). С.А.O. Гидробиологическое самоочищение вод: от изучения биологических механизмов к поиску экотехнологий (Серия «Академические чтения», вып. 48) - М.: ФГУП Изд-во «Нефть и газ» РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина, 2007. - 53 с. Таблицы. Библиогр. 26 назв., портр. Усл. п.л. 2,25. (Hydrobiological self-purification of water: from studies of biological mechanisms to search of ecotechnologies. Мoscow: Publishers «Oil and Gas» of the Gubkin Russian State University of Oil and Gaz, 2007. – 53 p., portr.). XXIV. Новое определение феромонов (с. 232-233). Даны новые понятия: экологических хемомедиаторов, экологических хеморегуляторов (с. 233), экологических хемоэффекторов (с.234). Новая концепция уровне-блочного подхода к анализу экологической опасности антропогенных нарушений биоты (с. 236). Показано, что одному доллару ВВП России соответствует 0.23-0.35 долларов стоимости пресной воды, изъятой из гидросферы. Подсчитано, что фильтрационная активность моллюсков на участке дна площадью 600 м2 соответствует фильтровальной установке стоимостью 6700 долл. Приведена концепция уровне-блочного подхода к анализу экологической опасности антропогенных нарушений биоты, в том числе загрязнения водных объектов. С.А.O. О функциях живого вещества в биосфере // Вестник РАН. 2003. Т. 73. № 3. С.232-238, табл. Библиогр. 18 назв. (ВестникРАН2003-3-8.rtf). XXV. Предлагается новая классификация некоторых типов миграции элементов, которая включает векторные и стохастические, а также циклические и нециклические миграции. Подчеркнута и анализируется роль живого вещества в регуляции того, какую роль в наблюдаемом перемещении вещества (химических элементов) играет тот или иной тип миграции. Рассмотрены две группы важных регуляторных факторов (биотические и абиотические). Структурирование миграций химических элементов на поверхности Земли находится под комплексным регуляторным воздействием обоих групп факторов. Расширяя область использования термина «биокосный», предложенного В. И. Вернадским, в статье предлагается рассмотреть биокосную регуляцию перемещений вещества и миграций химических элементов в биосфере, включая дихотомию в точках бифуркации между векторными и стохастическими, а также циклическими и нециклическими типами миграции элементов. Нов. концепция: биокосная регуляция. С.А.O. Гидробионты как фактор регуляции потоков вещества и миграции элементов в водных экосистемах. - Известия Самарского научного центра Российской академии наук, 2003. т. 5, № 2, c. 249-255. Библиогр. 24 назв. (Aquatic organisms as a factor in the regulation of the flows of matter and migrations of chemical elements in aquatic ecosystems. - Izvestija Samarskogo nauchnogo centra Rossijskoj akademii nauk, 2003. v.5, No.2, p.249-255). http://www.ssc.smr.ru/ftp/2003/ssc52249.pdf. Полный текст доступен в eLIBRARY. XXVI. Новый список экологических приоритетов. Формулировки 50 приоритетов в экологии в ближайшие десятилетия. Medium-term and long-term priorities in ecological studies // Rivista di Biologia/ Biology Forum. 2003. 96: 327-332. Резюме на англ. и итальянском (p. 332) яз. Библиогр. 20 назв. [Совместно: S.А.O., Dodson S., Hamilton D., Peterson S., Wetzel R.G.] Среди вышеприведенных теоретических и концептуальных разработок, проводившихся нами на основе анализа обширного круга фактов – как из литературы, так и полученных в нашей экспериментальной работе (см. раздел 1) – отметим следующие: предложенные модернизированные варианты определений терминов экосистема и биогеоценоз (см. строку VII в вышеприведенной таблице), формулировку концептуальных основ новой научной дисциплины, биохимической экологии (XVII), новые элементы в анализе представлений об антиэнтропийной направленности функционирования экосистем (XIII), в том числе в связи с поддержанием качества воды и ее самоочищения, формулировку элементов теории полифункциональной роли биоты в самоочищении вод (III, XV), новые подходы к вопросу о критериях опасности антропогенных воздействий и в том числе химических загрязняющих веществ (II), к вопросу о типологии видов миграции элементов и вещества в биосфере (XVIII), представления о биокосной регуляции миграции элементов и перемещении вещества в биосфере (XIX). Предложено рассматривать биосферу как «эколого-биохимический континуум» (XXII) [31]. Эти и другие новые элементы в понимании и видении биосферы постепенно меняют тот концептуальный пейзаж мироздания, который нас окружает. Это представляется очень важным сейчас, когда мы наращиваем нашу способность и реальную активность по разрушению биосферы [56, 57, 68, 69]. Нам остро необходимо более глубокое понимание механизмов и пределов ее устойчивости, что входит в список приоритетов современной экологии [ 67]. В целом вышеупомянутые новые шаги в разработке теоретических вопросов могут рассматриваться как вклад в развитие того раздела учения о биосфере, которое В.И.Вернадский обозначил словами «аппарат биосферы» (Вернадский, 2001; [7] ) (XXI). В книге «Биосфера» им написано: «Мы видим, что…в биосфере действовал… химический аппарат, созданный и поддерживаемый в своей деятельности живым веществом (Вернадский, 2001, стр.153). Однако, используя выражение «аппарат», он никак не детализировал это место в своем учении. Думается, есть целесообразность дополнительного анализа и развития в этом направлении. Дополнение: книга: Гидробионты в самоочищении вод и биогенной миграции элементов http://scipeople.com/publication/68016/