Научные основы геоэкологических исследований

1. Научные  основы геоэкологических исследований

Основная функция научного исследования состоит в выработке и теоретической систематизации объективных знаний о действительности. Научное исследование включает деятельность по получению нового знания, а также ее результат - сумму знаний, лежащих в основе научной картины мира.

Целью научных исследований, включающих фундаментальные и прикладные направления, является описание, объяснение и предсказание на основе открытых законов, процессов и явлений действительности, составляющих предмет изучения каждой научной дисциплины. Научным мировоззрением и общей методологией познания объективной картины мира, наиболее общих законов развития природы и общества, выступают диалектический и исторический материализм. Теория познания, или гносеология, являющаяся составной частью диалектического материализма говорит о признании принципиальной возможности познания объективной реальности; историзме познания, имеющего свои ступени и формы; критерием истинности наших представлений о мире называет общественно-историческую практику, признает активное начало субъекта познания.

Объектом научного исследования является объективная реальность, субъектом - сознание человека, отражающего реальность в форме деятельности, языка и знаний, выработанных в ходе истории общества, под предметом исследований понимают свойства и отношения, которыми обладает объект.

       1.1. Основные  понятия  научного  исследования

Говорить о научных исследованиях невозможно без четкого понимания сущности основных понятий науки: теории, методологии, метода и методики.

Наиболее завершенной формой научного знания выступает теория, которая дает предметные знания о мире, в наиболее обобщенном, формализованном виде представляет объект.

Теория (от греч. theoria - рассмотрение, исследование) - система основных идей в той или иной отрасли знания, форма научного знания, дающая целостное представление о закономерностях и существенных связях объекта исследований.

Изучение закономерностей, выявление существенных связей и формализация составляют содержание теоретических методов исследования.

Рекомендуемые материалы

Методология (метод и …логия) – учение о структуре, принципах построения, формах и способах научного познания.

Методология исследований включает структуру научных направлений, методы и порядок организации исследования. Вместе с тем это и общий принцип, руководящий всей стратегией исследования. Если теория направлена на получение знаний о самой действительности, то методология - на процесс получения знаний. Между теорией и методологией сохраняется отношение цели и средства.

С методологией тесно связано понятие научного подхода, который характеризуется использованием представлений и моделей за пределами определенной науки. Как указывает В. С. Преображенский, среди методологий частных наук становятся научными подходами лишь те из них, которые раскрывают способы получения новой информации и могут составить суть подхода как явления самостоятельного, более широкого, чем методология собственно конкретной науки.

Метод (от греч methodos - путь исследования) – способ достижения какой-либо цели, решения конкретной задачи; совокупность приемов или операций практического и теоретического освоения (познания) действительности.

Теория познания на уровне философского обобщения говорит о методе как способе построения и обоснования системы философского знания. Важнейшим общенаучным методом выступает материалистическая диалектика, законы и основные положения которой - о всеобщей связи явлений, движении как важнейшем свойстве материи, единстве и борьбе противоположностей, переходе количественных изменений в качественные, отрицании отрицания - составляют методологическую основу современной науки.

Дальнейшим развитием диалектического метода является системный подход, имеющий общенаучное значение. Системный подход рассматривает объект в его внутренних и внешних взаимосвязях, представляет его как структурную часть более крупного целого и как совокупность более мелких структурных частей. С материалистической и исторической диалектикой связан исторический подход, вытекающий из всеобщей связи и развития природы и общества.

Научное исследование включает два уровня знания и, соответственно этому, эмпирические и теоретические методы.

Эмпирические методы представляют собой приемы получения информации, ее обработки в результате целенаправленной познавательной деятельности. В сложившуюся систему научных наблюдений входят: 1) методы непосредственных наблюдений, когда наблюдатель находится в прямом контакте с объектом наблюдения; 2) методы опосредованные, при которых контакт с объектом наблюдения осуществляют специальные устройства - датчики, преобразующие температуру, давление, состав, свойства вещества и иные контролируемые величины в сигналы, удобные для передачи и регистрации; 3) методы дистанционные (бесконтактные), с помощью которых информация о состоянии объекта наблюдения регистрируется на расстоянии от него.

Теоретические методы включают приемы выявления закономерностей по результатам накопленных наблюдений, выводы из них. Они основаны на приемах абстрагирования, анализа и синтеза.

Абстрагирование - выделение существенных свойств и связей предмета и отвлечение от других частных его свойств и связей. Абстрагирование необходимо для того, чтобы во множестве конкретных наблюдений и фактов выделить нечто общее, типичное.

Анализ – расчленение объекта (мысленное или реальное) на элементы. Анализ состоит, как правило, в исследовании результата абстрагирования, часто изолированно от других явлений.

Синтез – соединение элементов в единое целое. Синтез сводится к поиску рациональной картины мира, которая объединяет в целостную систему множество данных и частных абстракций.

При абстрагировании, анализе и синтезе пользуются правилами абстрактной логики, различными общенаучными и конкретно-научными принципами. Основными методами логического действия являются дедукция - исследования от «общего» к «частному» - и индукция - от «частного» к «общему». Посылками дедукции (аксиоматического метода) являются аксиомы, постулаты или гипотезы, имеющие характер общих утверждений («общее»), а завершением - следствия из посылок, теоремы («частное»). Дедукция является основным средством научного доказательства. Индукция представляет собой умозаключение от фактов («частного») к некоторой гипотезе (общему утверждению).

Разграничение знаний на теоретические и эмпирические не имеет жесткого характера, так как и при наблюдениях, и тем более при экспериментах, используют определенные теоретические представления.

К основным общенаучным методам исследования относятся также моделирование и эксперимент.

Моделирование - исследование каких-либо явлений, процессов или систем объектов путем построения и изучения их моделей; использование моделей для определения или уточнения характеристик и рационализации способов построения конструируемых объектов.

Модель рассматривается как любой образ, аналог, мысленный или условный, какого-либо объекта, процесса или явления - «оригинала» данной модели. На идее моделирования базируется любой метод научного исследования - как теоретический, при котором используются различного рода идеальные модели, так и экспериментальный, использующий предметные модели. Идеальные модели подразделяются на: 1) образные (фотографии, зарисовки с натуры); 2) образно-знаковые, включающие вербальные (дефиниции, законы), графические (диаграммы, схемы), картографические; 3) знаковые или математические (математическая обработка данных, математическое моделирование и прогноз). Предметные модели включают пространственно и физически подобные.

Экспериментом называют чувственно-предметную деятельность в науке, опыт, построение предметных моделей, воспроизводящих объект, проверку гипотез.

В географических исследованиях к числу экспериментальных методов относятся: 1) натурные эксперименты, связанные с организацией направленных воздействий на природные системы и изучением реакции (откликов) систем; 2) модельные эксперименты, которые осуществляются на аналогах определенных природных систем.

Современный этап развития всех наук характеризуется усилением внимания к методике исследований.

Методика - совокупность, система общих и частных приемов получения нового знания.

Методика исследований включает выбор объекта и предмета исследования, отбор свойств и признаков, вовлекаемых в исследование, их ранжирование по значимости для изучаемого явления, методы получения и обработки информации об объекте, приемы нахождения  эмпирических зависимостей.

       1.2. Методологические  основы
       геоэкологических  исследований

Наиболее общим объектом географии является географическая оболочка - целостная и непрерывная оболочка Земли, охватывающая нижние слои атмосферы, верхние толщи литосферы, почти всю гидросферу и всю биосферу. Географическая среда - это часть географической оболочки в наибольшей степени измененная человеком в процессе развития цивилизации и тождественная его современной окружающей среде. Окружающая среда рассматривается как среда обитания и производственной деятельности человечества, окружающий человека природный (природная среда) и материальный (искусственная, техногенная среда) мир.

Геоэкологические исследования направлены на разработку теоретических основ, принципов и нормативов рационального природопользования, устойчивого развития общества и оптимизации его взаимодействия с окружающей средой. Современный этап становления геоэкологии как научного направления обусловливает различные, а подчас и противоречивые взгляды ученых на объект и предмет изучения. В научной литературе термин «геоэкология» является термином свободного пользования, указывая на авторскую трактовку объекта и предмета исследований (табл. 1).

Таблица 1

Трактовка объекта и предмета геоэкологических исследований

Объектом геоэкологических исследований нами рассматривается географическая среда, предметом - изучение природных и природно-антропогенных геосистем различного иерархического уровня на основе гуманитарно-экологического подхода.

В геоэкологических исследованиях базовым является понятие геосистемы.

Геосистема - это географическое образование, состоящее из целостного множества взаимосвязанных, взаимодействующих компонентов географической оболочки.

Корневые слова термина не накладывают ограничений в сфере его применения в географических науках, и к настоящему времени сложились четыре группы его использования: 1) для природных географических образований; 2) для социально-экономических образований; 3) для сложных образований, включающих одновременно элементы природы, населения и общества, целостность которых поддерживается прямыми, обратными и преобразованными связями; 4) для обозначения всех объектов отрасли знания наук о Земле.

Следует помнить, что в экологии ключевым является понятие экосистемы, представляющей собой единство биотических компонентов с абиотической средой, организованное потоками энергии и абиотическим круговоротом веществ.

При одинаковом составе элементов природной геосистемы и экосистемы учитывается их разная организация (рис. 1).

                   А                                                                    Б

                  1                2                   3

Рис. 1. Сходство и различие содержания понятий А) «геосистема» и
Б) «экосистема» (по Преображенскому В. С., 1986)

1- элементы системы; 2 - связи между элементами системы;
3 - элемент системы, которому придается особое значение.

Трактовка объекта и предмета геоэкологических исследований позволяет устанавливать границы исследований геосистем в зависимости от решаемой задачи, объединить физико-географические и экономико-географические направления для решения практических задач рационального природопользования.

Специфика геоэкологических исследований заключается в чрезвычайном разнообразии, разнокачественности и разномасштабности элементов геосистем. Геоэкология ориентируется на комплексные исследования в триаде «природа - хозяйство - общество», связанные с геоэкологической оценкой последствий хозяйственной деятельности, качества среды жизнедеятельности населения и выработкой рекомендаций рационального природопользования.

Методологическую установку геоэкологических исследований можно сформулировать как набор следующих подходов:

· гуманитарно-экологический подход - совокупность взглядов и действий, выражающихся в уважении достоинства и прав человека, его ценности как личности, заботе о благе людей, их всестороннем развитии, создании благоприятных для человека условий среды жизнедеятельности с учетом экологических ограничений;

· системный подход, ядром которого является рассмотрение объекта как системы, ориентирующее исследователя на раскрытие целостности объекта, выявления многообразия типов связей и сведение разнородных элементов в единую теоретическую картину;

· экологический подход - представления о сложных системах, в которых одновременно с множеством разнородных элементов различают две подсистемы: «хозяина» и окружающую его среду;

· функциональный (факторный) подход, в основе которого лежит представление о том, что состояние одного из компонентов рассматривается как функция масштаба активности других компонентов, анализируемых в качестве факторов. Функциональный подход опирается на развитый аппарат статистики и прежде всего на факторный анализ, позволяет понять и описать с помощью математического аппарата многие связи в природе, хотя он имеет и ряд существенных ограничений в применении;

· ландшафтный подход выражает идею взаимной связи и взаимной обусловленности природных географических компонентов и элементов в природно-территориальных комплексах;

· информационный анализ строится на основе представлений о передаче информации в географической среде;

· структурный анализ, в основе которого лежит изучение взаимодействия составных частей геосистемы в целом. Основные элементы и аппарат этого анализа заимствованы из кибернетики, и ключевым понятием является понятие «обратной связи»;

· структурно-морфологический анализ направлен на изучение морфологического характера объекта и его компонентного или элементного состава;

· позиционный анализ - определение положения объекта относительно природных и антропогенных потоков вещества и энергии, природных и антропогенных тел.

Геоэкология использует общенаучные принципы и подходы, частные методы эмпирических наблюдений и теоретических обобщений физической и социально-экономической географии, экологии, химии, физики, активно применяет математический аппарат.

Бесплатная лекция: "Приложение 1" также доступна.

Геоэкологические исследования требуют особой тщательности и подготовки. Полноценное научное исследование включает в себя подготовительный, полевой и камеральный периоды. Их временная продолжительность существенно различается в зависимости от целей, задач и масштаба исследований.

В схеме геоэкологических исследований выделяют несколько логически последовательных этапов.

Инвентаризационный этап - выявление, описание, систематизация, картографирование элементов природных и природно-антропогенных геосистем, их свойств, процессов и явлений. Этот этап, как правило, занимает подготовительный и полевой периоды.

Оценочный этап включает приемы анализа и синтеза взаимодействия природных условий и ресурсов с различными формами деятельности общества, выявление, картографирование и оценку сложившихся геоэкологических ситуаций. Этап завершается разработкой рекомендаций по оптимизации свойств и территориальной организации геосистем.

Прогнозный этап направлен на изучение ожидаемых изменений геоэкологических ситуаций за заданный период времени.

Геоэкологические исследования отличаются значительной продолжительностью подготовительного и камерального периодов в связи с возрастанием объема и разнокачественности информации, усилением аналитических исследований, применением математических методов анализа и ГИС-технологий при обработке данных.