Научные основы сохранения и улучшения окружающей человека среды базируются на принципах экологии. Современные экологические проблемы могут рассматриваться в двух принципиальных аспектах. Первый из них связан с задачей снятия антропогенного стресса, вызванного стихийным развитием сельского хозяйства, промышленности, транспорта, строительства и другими сторонами деятельности человека, осуществляемыми без учета возможных экологических последствий. Разрешение этой задачи требует проведения специальных исследований по выявлению последствий антропогенных воздействий, механизмов влияния различных антропогенных факторов на экосистемы, реакций последних на эти воздействия, пределов толерантности и т.п. На этой основе возможна разработка экологически обоснованных нормативов нагрузки на экосистемы, предельно допустимых доз вредных веществ и др.
К этой же категории проблем относится разработка методов снижения всех форм загрязнения среды, в том числе безотходных и малоотходных технологий в промышленности и сельском хозяйстве. Эта проблема имеет принципиальное значение, поскольку промышленные, сельскохозяйственные и бытовые загрязнения содержат много веществ, никогда не входивших в естественные циклы биогенного круговорота и потому не имеющих разрушителей. Но проектирование отдельных безотходных технологий можно рассматривать лишь как частную задачу, так как проблема загрязнения окружающей среды может быть решена только на основе создания глобальных замкнутых технологических циклов, действующих параллельно с естественными процессами биологического круговорота веществ. Комплексный характер экологических проблем открывает широкие перспективы для проведения исследований в международном масштабе. Необходимость международной консолидации определяется и тем, что многие формы антропогенных воздействий на окружающую среду выходят за рамки территорий отдельных стран и приобретают глобальный характер.
Антропогенные влияния на окружающую среду не ограничиваются воздействием на здоровье человека и прямыми формами действия на флору и фауну. Упрощение структуры экосистем, уменьшение набора составляющих их видов означает нарушение эволюционно сложившихся механизмов, поддерживающих устойчивость экосистем и эффективность их функционирования. Это ведет к снижению уровня продуктивности, угрожает поддержанию постоянства газового состава атмосферы, нарушает естественные процессы самоочищения вод, поддержания плодородия почв и т.д. Таким образом, сохранение биологического разнообразия означает сохранение регулирующих механизмов природы, обеспечивающих функционирование экосистем и поддержание устойчивого уровня биологической продукции, регуляции физико-химических свойств биосферы, формирования и регулирования климата и других условий существования жизни на планете.
Второй аспект экологических проблем современности включает постановку фундаментальных исследований в области экологии, реализация которых является залогом гармоничного развития человеческого общества и природной среды. По современным представлениям устойчивое поддержание глобального круговорота основывается на трех генеральных свойствах жизни: ее разнокачественности, системности и гомеостазировании функций. На основе видовой разнокачественности обмена веществ строятся замкнутые циклы круговорота. Системность жизни обеспечивает осуществление этих процессов на разных уровнях (организменном, популяционном, экосистемном, биосферном). Система гомеостазирования обеспечивает устойчивое функционирование экосистем в условиях изменчивой и динамичной среды. В конечном итоге через многообразие форм жизни определяются свойства биосферы как саморегулирующейся системы, гомеостаз которой запрограммирован на всех уровнях организации живой материи.
Результаты фундаментальных экологических исследований создают научные основы экологической экспертизы, экологических прогнозов и планирования. Такие комплексные исследования необходимы и для разработки и внедрения эффективных стратегий и методов охраны природы. Таким образом, в решении глобальных проблем современности, улучшении качества окружающей среды, оптимизации антропогенных нагрузок на экосистемы, организации рационального природопользования ведущее место принадлежит экологии.
Рациональное использование ресурсов природы – основное условие перехода на устойчивое развитие. В рациональное использование ресурсов включают: их восстановление; комплексное использование; вторичное использование; проведение природоохранных мероприятий; внедрение новейших технологий с целью снижения антропогенной нагрузки на окружающую среду.
Использование природных ресурсов должно сопровождаться их восстановлением. Восстановительные мероприятия могут использоваться только для возобновления природных ресурсов, к которым относится растительный и животный мир, плодородие почв.
Комплексное использование природных ресурсов должно осуществляться в первую очередь для исчерпаемых природных ресурсов. Вторичное использование природных ресурсов обязательно для всех видов производимых материалов: металла, бумаги, ткани, пластмассы. Внедрение новейших технологий с целью снижения нагрузки на окружающую природную среду должно проводиться по многим направлениям: энергосбережение, ресурсосбережение, вторичная переработка, отчистка выбросов, мониторинг окружающей среды.
Для перехода на адаптивный, устойчивый уровень развития необходимо создавать качественно новую природно-окультуренную окружающую среду, гармонически сочетающие природные и антропогенные компоненты. Уровень загрязнения среды можно значительно снизить, если вырабатывать энергию из возобновляемых источников: энергии ветра, воды.