Развитие экологии как науки

Размещено на http://www.allbest.ru

Размещено на http://www.allbest.ru

Развитие экологии как науки

ЭКОЛОГИЯ - наука о взаимодействии живых организмов и их систем с окружающей средой (ОС), об их взаимовлиянии и взаимопроникновении, что позволяет определить пути оптимизации и возможного изменения условий для окружающей среды и живых организмов. Под окружающей средой понимается практически вся Вселенная.

Термин «экология» возник сравнительно недавно, но свой вклад в эту науку внесли еще ученые древности - Аристотель, Гиппократ, Эпикур и др.

Известный постулат Эпикура: «…нельзя насиловать Природу, следует повиноваться ей, необходимые желания исполняя, а также естественные, если они не вредят. А вредные - сурово подавляя».

Первый этап развития науки - накопление фактического материала, первый опыт его систематизации.

Леонардо да Винчи (вода - организм человека); Михаил Васильевич Ломоносов (воздух - тепло - человек) - лучшие умы человечества уделяли внимание вопросам взаимоотношения человека. Но накопление экологических знаний шло в основном в сфере зоологии и анатомии. Качественный скачок произошел в середине XIX века, когда экология оформилась как самостоятельная наука из таких дисциплин, как анатомия, зоология, ботаника. По своей сути - это была лишь биоэкология.

Ее основоположники - Чарлз Дарвин, Э.Геккель и профессор МГУ К. Рулье. В начале XX века появились первые экологи, которые трудились в заповедниках и занимались наблюдениями за животными и растениями, а также анализом изменения их численности (популяции). Их именовали «естественниками».

Позднее в биоэкологию входят другие науки: о климате (Ю. Ганн, А. Воейков), о почвах и покровах земли (А. Гумбольт, В. Докучаев), ландшафтах (Л. Берг) и другие.

Особое внимание следует обратить на труды В. Вернадского (1863 - 1945), который первым применил количественный анализ в экологии, раскрыл понятие о биосфере Земли в комплексе (термин «биосфера» - это название монографии В. Вернадского, вышедшей в1926 г.). Он настолько опередил свое время, что только на третьем этапе развития этой науки, когда она сформировалась как всеобщая (глобальная) экология и стала учитывать влияние человеческой деятельности на все условия ОС, стало понятно, как далеко Вернадский заглядывал в будущее. Экологические представления возникли непосредственно в связи с практическими запросами человечества.

Второй этап развития науки связан с крупномасштабными ботанико-географическими исследованиями в природе. В конце второго этапа развития экологии (1945 - 1955 гг.) к биологам прибавились гигиенисты - медики, агрономы, лесоводы, инженеры и т.д. Стали отрабатываться нормативы взаимодействия человека и ОС, принципы инженерного подхода к защите среды. Этот этап завершился, когда человек осознал, какой вред может принести неконтролируемое развитие крупной промышленности ОС, природе. Начался «экологический бум», вызванный интенсификацией промышленной деятельности человека, фактом обнищания, исчезновения биоматресурсов. И если до этого ресурсы успевали восстанавливаться, то теперь эта цепочка нарушилась.

Третий этап развития экологии характеризуется деятельностью таких ученых, как Б. Коммонер, Д. Одум, С. Шварц (российский академик, один из создателей экологии человека), А. Молчанов - разработчик основ математической экологии.

В данный момент у экологии две функции - прогностическая и формирующая.

ПРОГНОСТИЧЕСКАЯ функция - это удел деятелей науки; ФОРМИРУЮЩАЯ - всеобщая, опирающаяся на прогноз, грамотность человека.

Отрасли: А. биоэкология - экологоия микроорганизмов, грибов, простейших, животных (отдельно рассматривается биоэкология птиц, рыб и т.д.), а также палеоэкология (эволюционная экология);

Б. экология систем - тундр, пустынь, полупустынь, лесов, степей и т.п. А также радиационная и химическая экология. Сам термин «экосистема предложен в1935 г. английским ботаником А. Гексли;

В. Экология человека - историческая, археологическая, собственно человека, города (урбоэкология), промышленная, сельскохозяйственная, рекреационная (экология зон отдыха), правовая, экономическая и т.п.

В современных условиях предметом изучения любой отрасли стали математико - физические модели. Часто говорят о науке - математической экологии, так как в перспективе многим экологам видится цельная система экологического управления народным хозяйством и социальными проектами.

В последние годы во всем мире резко возросло внимание к вопросам природопользования. Признано необходимым, чтобы каждый проект, каждое вновь вводимое предприятие имели экологическое обоснование, прошли экологическую экспертизу.

Очень много сделали для популяризации знаний и развития экологии отечественные ученые: Н. Реймерс, М. Лемешев, А. Яншин, А. Яблоков и др., а также зарубежные коллеги - Б. Коммонер, Д. Одум, К. Уатт, Ф. Дре, М. Танг и др.

В последнее время чаще говорят и пишут об охране окружающей среды (ОС), а не природы, так как это точнее. ОС - это все, что нас окружает, включая звезды, галактику и т.д. А под термином «природа» понимают живой мир и неживую материю нашей планеты. А в дальнейшем, говоря о природе станут оперировать более широким понятием - Вселенная, т.е. окружающая среда в этом случае равнозначна природе. По В. Вернадскому, это «живое вещество» (живая составляющая Земли) и неживой компонент - атмосфера, гидросфера и литосфера. К литосфере логично добавить и дальний Космос (т.е. космосферу), который все больше обживается человеком.

БИОСФЕРА - относительно тонкая оболочка жизни на Земле, занимающая нижнею часть атмосферы (12 -15 км), всю водную среду планеты и ее недра до 3 -5 км ( в том числе область «белых биосфер» с остатками следов живых организмов). В. Вернадский считал, что человечество стало «геологической силой», т.е. земной, сравнимой с силами самой природы. Но если силы природы направлены на ее благо, т.е. на круговорот в природе, то человечество действует не всегда разумно. Потребляя больше, чем восстанавливая, оно под час, становиться вредной силой, большей чем природная. Воздействие человека 9и всего человечества) на природу является антропогенным фактором, т.е. созданным человеческой деятельностью. Убил мамонта - проявил антропогенное воздействие; отравил воды реки канализационными сбросами - то же самое; провел очистку - также антропогенной воздействие.

Таким образом, антропогенный фактор может иметь и позитивные и негативные стороны. Доминирующая негативная сторона - загрязнение воздуха, воды, поверхности земли и истощение ее ресурсов. Позитивные - предотвращение всего этого в рамках биосферы. Преобразуемую человеком биосферу называют, по В. Вернадскому, «ноосферой» (или сферой разума). Это название может быть оправдано только в том случае, если человек будет вести себя как «гомо сапиенс» - человек разумный.

Право человека на благоприятную окружающую среду закреплено в Конституции РФ (ст.42). Это право обеспечивается и подкрепляется целым сводом законов РФ. Важнейшими из них являются: «Об охране окружающей природной среды» (1991), «О санитарно - эпидемиологическом благополучии населения» (1999), «О животном мире» (1995), «О недрах» (1992, 1995), «Об использовании атомной энергии» (1995), «Об экологической экспертизе» (1995), «Водный кодекс» (1995) и другие.

В основу этих законов положены принципы экономического стимулирования рационального природопользования, органической связи между развитием экономики и экологизацией всех сфер жизни. Эти законы имеют свое отражение и в международных соглашениях: Конференция ООН по окружающей среде (Рио-де-Жанейро, 14.06.92) «Для того, чтобы добиться устойчивого развития, охрана окружающей среды должна стать неотъемлемой частью процесса развития» (принцип 4) и «Мир, развитие и защита окружающей среды взаимосвязаны и неразделимы» (принцип 25).

Современный этап характеризуется:

· Признанием того, что проблемы окружающей среды затрагивают все страны мира.

· Определением приоритетных проблем глобального характера (изменения, в озоновом слое атмосферы, накопление углекислого газа, загрязнение океана)

· Решением такого рода проблем объединением усилий ученых многих стран.

Последний этап наиболее органичен и естественен для человека, поскольку он замыкает эволюционный цикл и восстанавливает природную роль и значение человека, а именно его органическую неразрывную связь с биосферой.

2. Специфика экологических законов

Основные законы экологии.

Законы экологии были определены Б. Коммонером и включают следующие положения:

-- все связано со всем;

-- все должно куда-то деваться;

-- природа знает лучше;

-- ничто не дается даром.

Первый закон Б. Коммонера обращает внимание на всеобщую связь всех процессов и явлений в природе. Он близок по смыслу к части закона внутреннего динамического развития.

Второй закон экологии близок по смыслу к первому закону, а также закону развития природной системы за счет окружающей ее среды, особенно по первому его следствию, которое гласит: ...абсолютно безотходное производство невозможно (оно равноценно созданию вечного двигателя).

Третий закон экологии гласит о том, что пока мы не имеем абсолютно достоверной информации о механизмах и функциях природы, мы подобны человеку, не знакомому с устройством часов, но желающему их починить, легко вредим природным системам, пытаясь их улучшить. Он призывает к предельной осторожности. Природа пока знает лучше нас и подчиняется принципу направленности эволюции. Принцип направленности эволюции в природопользовании служит для расшифровки закона оптимальности и тесно связан с законом увеличения размеров и веса (роста) организмов физиогенетической ветви. Отчасти принцип направленности эволюции справедлив и для процессов более короткого, чем эволюционный, интервала времени и, видимо, его проявление служит подосновой принципа сукцессионного замещения (последовательная смена биоценозов под влиянием природных факторов).

Четвертый закон экологии Б. Коммонера вновь касается тех проблем, которые обобщает закон внутреннего динамического равновесия, и особенно его следствие о том, что любое местное преобразование природы вызывает ответные реакции в глобальной биосфере и в ее крупнейших подразделениях, приводящие к относительной неизменности эколого-экономического потенциала, увеличение которого возможно лишь путем значительного возрастания энергетических вложений.Закон внутреннего динамического равновесия -- одно из основных положений в природопользовании. Четвертый закон обобщает закон константности, который по В.И. Вернадскому гласит, что количество живого вещества биосферы есть константа, и закон развития природной системы -- за счет окружающей ее среды.По Б. Коммонеру, четвертый закон экологии -- Глобальная экосистема представляет собой единое целое, в рамках которого ничего не может быть выиграно или потеряно и которое не может являться объектом всеобщего улучшения. Все, что было извлечено из нее человеческим трудом, должно быть возмещено. Платежа по этому векселю нельзя избежать: он может быть только отсрочен. Естественнонаучной основой охраны природы служат законы экологии, в частности учение о биосфере, основоположником которого является выдающийся отечественный ученый В.И. Вернадский. Идеи, положенные в основу учения о биосфере, он изложил в статьях, объединенных затем общим названием Биосфера (1926 г.).В.И. Вернадский рассматривал биосферу не как простую совокупность живых организмов, а как единую термодинамическую оболочку, в которой сосредоточена жизнь и осуществляется постоянная взаимосвязь живых организмов с неорганической средой посредством обмена веществ и потоков энергии.Человек вел опустошительные войны, нерационально, а порой преступно относился к природе и не руководствовался необходимыми законами в системе общество-природа. Рассмотрим эти законы.

Закон максимизации энергии: выживание одной системы в соперничестве с другими определяется наилучшейорганизацией поступления в нее энергии и использования ею максимального количества наиболее эффективным способом. Он основан на следующих положениях:

-- создание накопителей высококачественной энергии;

-- расходование накопителей энергии на обеспечение получения новой энергии;

-- обеспечение кругооборота веществ;

-- создание механизмов регулирования, поддерживающих устойчивость системы и ее способность приспособления к изменяющимся условиям;

-- налаживание с другими системами обмена, необходимого для обеспечения потребности в жизни специальных видов.

Этот закон справедлив и в отношении информации, т. к. наилучшими шансами на самосохранение обладает та система, которая в наибольшей степени способствует поступлению, выработке и эффективному использованию энергии и информации.

Закон минимума, его называют законом Либиха. По Ю. Либиху, выносливость организма определяется самым слабым звеном в цепи его экологических потребностей, то

есть жизненные возможности лимитируют экологические факторы, количество и качество которых близко к необходимому организму или экосистеме минимуму. Дальнейшее их снижение ведет к гибели организма или деструкции экосистемы. Закон минимума дополняется правилом взаимодействия факторов, согласно которому организм в определенной мере способен заменить дефицитное вещество или другой действующий фактор иным функционально близким веществом или фактором. Выявление слабого звена цепи является важным обстоятельством в оптимизации и управлении в системе общество--природа, а также в экологическом прогнозировании развития биогеоценозов и экспертизе проектов.

Закон обеднения разнородового живого вещества (в островных его сгущениях). По Г. Хильми -- индивидуальная система, работающая в среде с уровнем организации более низким, чем уровень самой системы, обречена. Система постепенно теряет свою структуру, через некоторое время растворяется в окружающей среде. Любое сложное биотическое сообщество, сохранившееся на незначительных пространствах, обречено на постоянную деградацию. В практике природопользования закон обеднения разнородового живого вещества в островных сгущениях диктует необходимость создания буферных зон, в пределах которых запрещаются любые действия, способные нарушить установившиеся в них природные режимы, например заповедники, долгосрочные заказники и другие охраняемые территории. В целом закон дает ключ для разработки целенаправленной стратегии управления живой природой без ее количественного и качественного обеднения.

Закон ограниченности природных ресурсов гласит, что все природные ресурсы Земли являются конечными. Он базируется на том, что поскольку планета Земля представляет собой естественно ограниченное целое, то на ней не могут существовать бесконечные ресурсы. В этой связи категория неисчерпаемых природных ресурсов не выдерживает критики. К таким ресурсам относят, например, энергетические, полагая, что Солнце -- практически неисчерпаемый источник получения полезной энергии. При этом не учитываются ограничения, накладываемые самой энергетикой биосферы, антропогенные изменения которой сверх допустимого предела чреваты серьезными последствиями. Если использовать правило одного процента, то именно такое изменение энергетики природной системы выводит из равновесного состояния природную систему. Все крупномасштабные явления на поверхности Земли (циклоны, извержения вулканов, процесс глобального фотосинтеза), как правило, имеют суммарную энергию, не превышающую 1 % от энергии солнечного излучения, падающего на поверхность нашей планеты.

Закон пирамиды энергии: переход с одного трофического уровня экологической пирамиды на другой приводит к изменению энергии в среднем не более чем на 10% (по Р. Линдерману). Используя этот закон, можно сделать расчеты необходимой земельной площади для обеспечения населения продовольствием и другие эколого-экономические расчеты. Согласно правилу десяти процентов среднемаксимальный переход энергии с одного трофического уровня экологической пирамиды на другой может колебаться от 7 до 17 % , что не приводит к неблагоприятным последствиям для экосистемы и может быть принято как оптимальное для природопользования в хозяйственной деятельности человека. Пустующая экологическая ниша всегда бывает заполнена за счет вырабатываемых приспособительных способностей новых видов. Эти ниши порой заполнены самым неожиданным образом. Поэтому нельзя торопиться с выводами о возможности заполнения этих ниш путем акклиматизации, т. к. в хозяйственной деятельности попытки человека порой акклиматизировать различные виды оказывались безуспешными. А иногда встречаются и вредные работы, приносящие значительный социально-экономический вред.

В качестве примера можно привести акклиматизацию дальневосточной пчелы в европейскую часть России, которой были занесены клещи, погубившие немало пчелиных семей варроатозными заболеваниями. Это означает, что многие виды, исключенные в ходе борьбы с этими болезнями, могут иногда освобождать экологические ниши для еще более опасных форм. Другим примером служит возникновение новых заболеваний (например, СПИДа). Основанием для его появления послужила победа над многими инфекционными заболеваниями человека, которая высвободила экологические ниши для заполнения вирусом с высокой степенью изменчивости.

Правило мягкого управления природой. Мягкое управление природой заключается в посредованном, направляющем и восстанавливающем экологический баланс управлении природными процессами с вызовом желательных природных цепных реакций. Это правило еще называют правилом целесообразного преобразования природы, основанным на восстановлении бывшей продуктивности экосистемы, которая может быть повышена в результате серии проведенных мероприятий, базирующихся на использовании объективных законов природы, направляющих природные цепные реакции в благоприятную для хозяйства и жизни людей сторону. Примером мягкого управления природой может служить сопоставление двух форм ведения лесного хозяйства -- сплошнолесосечная (жесткое воздействие) и выборочная рубка (мягкое воздействие). С экономических позиций сплошная рубка является более рентабельной, когда в один прием с участка забирается вся древесина. При выборочной рубке возникает много осложнений технического порядка, и поэтому древесина по себестоимости оказывается дороже. При этом предусматривалось, что на сплошных лесосеках лес восстанавливается путем массовой посадки. Такое мероприятие обходится в целом недорого. Но при сплошных вырубках теряется сама лесная среда, что приводит к падению уровня рек, их заболачиванию, зарастанию нелесными видами растений, размножению очагов вредителей леса и к другим неблагоприятным последствиям. В итоге более низкие начальные затраты мероприятия приводят к значительному ущербу, требующему для своей ликвидации больших расходов. При выборочной рубке сохраняется лесная среда, а повышенные начальные затраты окупаются за счет предотвращения различных негативных последствий. Переход к жестким методам управления целесообразен только лишь при одновременной замене экстенсивной формы хозяйствования интенсивной в пределах относительно коротких интервалов времени. В долгосрочной перспективе эффективно лишь мягкое управление природными процессами. Антропогенное изменение экологического равновесия для увеличения биологической продуктивности природных комплексов получило название преобразование природы. Оно может быть связано как с хозяйственным освоением новых пространств, так и с восстановлением биологической и иной продуктивности природных систем. В ряде случаев в процессе преобразования природы происходит деградация биологических сообществ. Это построение экосистем связано с их приближением к зональному естественному виду, понимаемому как финальная относительно устойчивая фаза естественной последовательности смены биоценозов. Такая смена возникает на одной и той же территории под влиянием человека.

Преобразование природы ограничено экологическими законами и правилами по сохранению больших экосистем, что доказывает несостоятельность теорий о беспредельном преобразовании природы. Данная теория пагубна экономически и опасна экологически, т. к. в конечном счете это ведет к возникновению таких условий, которые окажутся непригодными для жизни человека как биологического вида.

ИЛИ

1. Закон сохранения вещества и закон сохранения энергии.

Любые физические, химические или иные изменения не приводят к исчезновению вещества или получению его из ничего.

Любые превращения энергии не позволяют получить ее больше, чем было затрачено изначально.

2. Второй закон термодинамики.

При любом энергетическом процессе, текущем самопроизвольно происходит переход энергии из концентрированной формы в рассеянную.

3. Закон внутреннего динамического равновесия.

Энергия, вещество, информация и динамические качества отдельных природных систем, включая биосферу в целом взаимосвязаны, и любые изменения одного из их компонентов вызывают структурные, количественные и качественные изменения всех других компонентов, сохраняя общую сумму качеств системы.

4. Закон биогенной миграции атомов (Вернадский).

Миграция химических элементов на Земной поверхности и в биосфере осуществляется под превосходящим влиянием живого вещества.

5. Закон константности (Вернадский).

Количество живого вещества биосферы за определенное биологическое время есть величина постоянная.

6. Закон максимума биогенной энергии (Вернадский, Бауэр).

Любая биологическая система, находящаяся в состоянии стойкого неравновесия увеличивает, развиваясь, свое влияние на среду. В процессе эволюции выживают только те виды, которые увеличивают влияние на среду.

7. Закон минимума.

Стойкость организма или системы определяется самым слабым звеном в цепи ее экологических потребностей.

8. Закон генетического разнообразия.

Все живое генетически разное, имеет тенденцию к увеличению генетической разнородности.

9. Закон ограниченности естественных ресурсов.

Все ресурсы на Земле являются исчерпаемыми.

10. Закон единонаправленности потока энергии.

11. Закон пирамиды энергии.

С одного трофического уровня экологической пирамиды на другой переходит не более 10% энергии.

12. Закон равнозначности условий жизни.

Все естественные условия среды, необходимые для жизни, играют равнозначные роли.

13. Закон физико-химического единства живого вещества.

Законы Б. Коммонера:

Все связано со всем.

Все должно куда-то деваться.

Природа знает лучше.

Ничто не проходит напрасно.

3. Биосфера- глобальная экосистема Земли

Понятие биосферы впервые было введено австрийским ученым геологом Эдуардом Зюссом в 1875 году. Понятие биосферы имеет два аспекта: с одной стороны как специфическая оболочка земного пространства, с другой - как глобальная экосистема. С точки зрения составляющих компонентов биосфера - это нижняя часть атмосферы, гидросфера и верхняя часть литосферы, населенные живыми организмами, или по выражению Владимира Ивановича Вернадского - "область распространения живого вещества".

Биосфера (от греч. bios - жизнь, sphaira - шар) - область системного взаимодействия живого и костного вещества планеты. Она представляет собой глобальную экосистему - совокупность всех биогеоценозов (экосистем) нашей планеты.

Итак, биосфера включает в себя:

* Аэробиосферу - нижнюю часть атмосферы;

* Гидробиосферу - всю гидросферу;

* Литобиосферу - верхние горизонты литосферы (твердой земной оболочки).

Границы нео - и палеобиосферы различны.

Верхняя граница теоретически определяется озоновым слоем. Для необиосферы - это нижняя граница озонового слоя (около 20 км), ослабляющего до приемлемого уровня губительное космическое ультрафиолетовое излучение, а для палеобиосферы - это верхняя граница того же слоя (около 60 км), ибо кислород в атмосфере Земли есть результат преимущественно жизнедеятельности растительности.

В большинстве случаев в качестве верхней теоретической границы биосферы указывают озоновый слой без уточнения его границ.

Практически же максимальная высота над уровнем моря, на которой может существовать жизнь, ограничены уровнем, до которого сохраняются положительные температуры и могут жить растения. Выше, до «линии снегов», обитают лишь пауки и некоторые клещи. Еще выше живые организмы могут попадаться лишь случайно.

На высотах 7500-8000м критически низкого для абсолютного большинства организмов значения достигает другой абиотический фактор - абсолютное атмосферное давление. Наиболее зависимы от величины давления птицы и летающие насекомые, преимущественно занимающие нижнюю зону.

Вся толща Мирового океана по современным представлениям полностью занята жизнью.

Нижняя граница существования активной жизни традиционно определяется дном океана 11022м (максимальная глубина Марианской впадины) и глубиной литосферы, характеризующейся температурой 100 градусов С (около 6000 м, по данным сверхглубокого бурения на Кольском полуострове). В основном жизнь в литосфере распространена лишь на несколько метров вглубь, ограничиваясь почвенным слоем.

Осадочные породы, практически все претерпевшие переработку живыми организмами, определяют нижнюю границу былых биосфер, которая, тем не менее, не опускается на материках ниже самых больших глубин океана.

Биосфера включает в себя: живое вещество, образованное совокупностью организмов; биогенное вещество, которое создается в процессе жизнедеятельности организмов (газы атмосферы, каменный уголь, нефть, торф, известняки и др.); косное вещество, которое формируется без участия живых организмов; биокосное вещество, представляющее собой совместный результат жизнедеятельности организмов и небиологических процессов (например, почвы).

Косное вещество биосферы. Границы биосферы определяются факторами земной среды, которые делают невозможным существование живых организмов. Верхняя граница проходит примерно на высоте 20 км от поверхности планеты и ограничена слоем озона, который задерживает губительные для жизни коротковолновую часть ультрафиолетового излучения Солнца. Таким образом, живые организмы могут существовать в тропосфере и нижних слоях стратосферы. В гидросфере земной коры организмы проникают на всю глубину Мирового океана - до 10-11 км. В литосфере жизнь встречается на глубине 3,5-7,5 км, что обусловлено температурой земных недр и условием проникновения воды в жидком состоянии.

Атмосфера. Газовая оболочка состоит в основном из азота и кислорода. В небольших количествах в ней содержится диоксид углерода (0,03%) и озон. Состояние атмосферы оказывает большое влияние на физические, химические и биологические процессы на поверхности Земли и в водной среде. Для биологических процессов наибольшее значение имеют: кислород, используемый для дыхания и минерализации мертвого органического вещества, диоксид углерода, участвующий в фотосинтезе, и озон, экранирующий земную поверхность от жесткого ультрафиолетового излучения. Азот, диоксид углерода, пары воды образовались в значительной мере благодаря вулканической деятельности, а кислород - в результате фотосинтеза.

Гидросфера. Вода - важнейший компонент биосферы и один из необходимых факторов существования живых организмов. Основная ее часть (95%) находится в Мировом океане, который занимает около 70% поверхности земного шара и содержит 1300 млн. км3. Поверхностные воды (озера, реки) включают всего 0,182 млн. км3, а количество воды в живых организмах составляет всего 0,001 млн. км3. Значительные запасы воды (24 млн. км3) содержат ледники. Большое значение имеют газы, растворенные в воде: кислород и диоксид углерода. Их количество широко варьирует от температуры и присутствия живых организмов. Диоксида углерода, содержащегося в воде, в 60 раз больше, чем в атмосфере. Гидросфера формировалась в связи с развитием литосферы, которая в течение геологической истории Земли выделяла большое количество водяного пара.

Литосфера. Основная масса организмов, обитающих в пределах литосферы, находится в почвенном слое, глубина которого не превышает нескольких метров. Почва включает минеральные вещества, образующиеся при разрушении горных пород, и органические вещества - продукты жизнедеятельности организмов.

Живые организмы (живое вещество). Хотя границы биосферы довольно узки, живые организмы в их пределах распределены очень неравномерно. На большой высоте и в глубинах гидросферы и литосферы организмы встречаются относительно редко. Жизнь сосредоточена главным образом на поверхности Земли, в почве и в приповерхностном слое океана. Общую массу живых организмов оценивают в 2,43х1012т. Биомасса организмов, обитающих на суше, на 99,2% представлена зелеными растениями и 0,8% - животными и микроорганизмами. Напротив, в океане на долю растений приходится 6,3%, а на долю животных и микроорганизмов - 93,7% всей биомассы. Жизнь сосредоточена главным образом на суше. Суммарная биомасса океана составляет всего 0,03х10 12 т, или 0,13% биомассы всех существ, обитающих на Земле.

В распределении живых организмов по видовому составу наблюдается важная закономерность. Из общего числа видов 21% приходится на растения, но их вклад в общую биомассу составляет 99%. Среди животных 96% видов - беспозвоночные и только 4% - позвоночные, из которых десятая часть - млекопитающие. Масса живого вещества составляет всего 0,01-0,02% от косного вещества биосферы, однако она играет ведущую роль в геохимических процессах. Вещества и энергию, необходимую для обмена веществ, организмы черпают из окружающей среды. Ограниченные количества живой материи воссоздаются, преобразуются и разлагаются. Ежегодно, благодаря жизнедеятельности растений и животных, воспроизводится около 10% биомассы.

4.Синергетика и экология

Синергетика (от греческого synergлtikos - совместный, согласованно действующий) - научное направление, изучающее связи между элементами структуры (подсистемами), которые образуются в открытых системах (биологических, физико-химических и других) благодаря интенсивному (потоковому) обмену веществом и энергией с окружающей средой в неравновесных условиях. В таких системах наблюдается согласованное поведение подсистем, в результате чего возрастает степень их упорядоченности, то есть уменьшается энтропия (так называемая самоорганизация). Основа синергетики - термодинамика неравновесных процессов, теория случайных процессов, теория нелинейных колебаний и волн

Рассмотрение принципов системологии (синергетики) при изложении основ экологии нам представляется вполне оправданным по следующим соображениям.

Во-первых, системный подход, учение о системах в значительной степени формировались в недрах биологии, а соответственно и экологии, как ее теоретическое обоснование. И лишь позднее многие положения, предложенные и обоснованные биологами, были распространены или открыты заново в рамках иных направлений естествознания.

Во-вторых, системный подход наиболее универсален и интегративен по своей природе. На его основе формируется единый эволюционный подход, рассматривающий развитие материи, как единый и закономерный процесс, начиная с момента “большого взрыва”, во всех его ипостасях - от элементарных частиц до социальной организации общества. Синергетика, по существу, становится естественнонаучной философской системой, "наукой всех наук". В частности, в рамках синергетики находят научно обоснованное решение гениальные предвидения, идущие с начала цивилизации, например, такие как возникновение порядка из хаоса. Очевидно, что с помощью синергетики могут быть решены и многие спорные проблемы биологии. В частности, эволюционные представления Л.С.Берга о закономерном характере биологической эволюции с позиций синергетики более обоснованы, нежели представления о микроэволюции - путем поэтапного накопления частных полезных мутаций. Еще в начале века натуралист-любитель Теодор Рузвельт отмечал, что "…идеология полезных признаков означает не исследование природы, а лишь упражнение в красноречии, поскольку каждому признаку можно придумать какую-то полезность и именно ею объяснить его распространение, равно как можно придумать вредность" (цит. по: Чайковский, 1994, с. 215). Экология же является, по существу, "частной синергетикой", поскольку она интегрирует все уровни организации жизни, взаимодействие живого и костного вещества, биосферы и человека, материального и идеального мира.

5. Экстремальные воздействия на биосферу

Экстремальные, разрушительные воздействия на природную окружающую среду могут иметь антропогенный (военные действия, аварии, катастрофы) и природный характер (стихийные бедствия).

Территории, где в результате действия аварий, катастроф, военных действий или стихийных бедствий происходят отрицательные изменения в окружающей среде, а в частности воздействия на биосферу угрожающие здоровью человека, состоянию естественных экологических систем, генетическому фонду растений и животных, объявляют юнами чрезвычайной экологической ситуации.

Самым мощным разрушительным фактором из всех видов экстремальных воздействий на биосферу воздействия человека на окружающую среду считаются военные действия. Война наносит неслыханный урон человеческой юпуляции и экосистемам. Только в период второй мировой Войны военными действиями была охвачена площадь около 3,3 Шля км2, в ходе войны погибло 55 млн человек.

Во время войны в Персидском заливе в феврале 1991 г. было взорвано 1250 нефтяных скважин, в результате чего ежедневно сгорало около 1 млн т нефти, загрязняя воздух на многие сотни километров от Кувейта. Ракетно-бомбовые удары lATO по военным и гражданским объектам Югославии в первой половине 1999 г. привели к мощным пожарам и разрушениям, весьма опасному загрязнению воздуха, почвы, вод Ду-!ая токсичными химическими веществами и нефтепродукта. Крупные техногенные аварии и катастрофы также оказывают пагубное влияние на большое число природных экосистем, вызывают необратимые изменения окружающей среды, нередко сопровождаются значительными людскими и материальными потерями. Без всякого преувеличения можно отметить, что они серьезно нарушают экологическую безопасность государства, вызывают резко негативное отношение населения к государственной политике в области охраны окружающей среды. В. В. Петров (1995) отмечает, что именно трагедии Чернобыля, Арала, крупные аварии и катастрофы с тяжелыми экологическими последствиями окончательно повернули общественное мнение в сторону защиты окружающей среды и положили начало широкому экологическому движению в России.

Мощным дестабилизатором экологической обстановки являются и природные стихийные бедствия, в результате которых гибнет огромное число людей, меняются рельеф и климат планеты, уничтожается растительный покров, нарушаются основные системы жизнеобеспечения Земли.

6.Решение экологических проблем в РФ

Известно, что Россия относится к числу наиболее загрязненных стран мира, что оказывает существенное негативное влияние и на глобальную окружающую среду. Известны тяжелые последствия для экологии чернобыльской аварии, ставшей самой крупной трагедией такого рода. Позднее стало известно, что это была не первая авария, скрывавшаяся в нашей стране и повлекшая большие потери.

Из-за небольшого опыта решения экологических проблем, неразработанности природоохранного законодательства, весьма ограниченной вовлеченности в мировое хозяйство и международные экономические отношения Россия сталкивается с весьма сложными проблемами перед лицом экологизации мирового хозяйства. Осложняющим фактором оказывается переход страны на новые политические и экономические основы организации в связи с провозглашением независимости бывших союзных республик, добавочными трудностями при проведении единого курса в данном вопросе. Страна в целом оказалась чрезвычайно уязвима для тех опасностей, которые ставят современные МЭО для экологической безопасности слабых в экономическом отношении государств. При игнорировании экологических соображений можно оказаться местом сброса токсичных отходов, размещения «грязных» производств, сбыта опасных для здоровья продуктов. В то же время имеется уникальная возможность избежать повторения экологически несостоятельных моделей экономического развития Запада, сразу же заложив экологическую составляющую во все сферы своей экономической деятельности.

Есть еще один уровень проблемы, который также нельзя игнорировать. Отсутствие должной требовательности к технологическим стандартам, по-видимому, создаст дополнительные трудности при организации международно оперирующего бизнеса за рубежом. То, что проходило при нашем весьма нетребовательном стандарте внутри страны, может оказаться изначально неприемлемым на жестко регулируемых зарубежных рынках.

В последние годы в стране активизировалась работа по полноценному включению в международное природоохранное сотрудничество. Этот курс основан на убежденности в том, что добиться устойчивого экономического развития и экологической безопасности можно только путем использования богатого международного опыта экономического и природоохранного взаимодействия, объединения усилий всех государств для противостояния не признающей границ экологической угрозе.

Существуют три главных направления в которых мы нарушаем экосистему планеты. Сжигая продукты нефтепереработки при работе огромного числа двигателей внутреннего сгорания и при работе электростанций, мы выбрасываем в атмосферу продукты сгорания, прежде всего углекислый газ. Огромные завалы непереработанного мусора, который сам не разлагается, занимают массу места, загрязняют почву и воду, часть его попадает в моря и океаны. Наконец, при добыче полезных ископаемых открытым способом, разработке карьеров мы приводим в безжизненное состояние громадные территории.

Эти главные проблемы, соответственно, и определили те направления, по которым ведется борьба за сохранение экологии. В первую очередь надежды на решение проблем связаны с разработкой энергосберегающих технологий и доведением до уровня промышленных мощностей экологично чистых источников энергии. Разработка электромобилей, расширение общественного электротранспорта позволят постепенно очистить воздух городов. Со своей стороны, автомобильные компании работают над сокращением потребления топлива. Активно ведется разработка электронных систем контроля за движением, которые позволяют максимально сократить лишний расход топлива. Солнечные батареи и ветряные электростанции должны уменьшить, а в перспективе и вообще свести к нулю, сжигание топлива в теплоэлектростанциях, которые сейчас производят львиную долю электроэнергии в мире. К тому же эти источники энергии хороши тем, что их можно -- теоретически -- использовать везде, значит, со временем должна отпасть необходимость в строительстве мощных магистральных линий электропередач и трубопроводов. Использование этих источников в промышленности пока вопрос будущего, но уже есть первые разработки жилых комплексов с полностью автономным, экологично чистым, энергоснабжением.

Любые попытки вторичного использования мусора или безотходной его переработки сейчас очень ценны. Особенно с учетом того, что значительная часть мусора, это вещи вполне пригодные, выброшенные просто потому, что заменены новыми. Все, что можно сделать из вторсырья, нужно делать из вторсырья -- таков сейчас главный лозунг. Во-первых, мы сократим дальнейший расход ресурсов, а во-вторых, избавим планету от хлама. Поэтому существует целое дизайнерское направление по созданию предметов интерьера, бытовых вещей - это лампочки, чайники, мебель и даже целые дома. Цель -- донести до сознания людей идею: не спешите выбрасывать старую вещь, проявив долю фантазии, можно дать ей вторую жизнь.

Конечно, бытовой мусор это только малая часть проблемы. Куда больше отходов дает промышленность. Переработка отходов на специальных мусорных заводах позволяет получить из мусора аналог природного газа, который можно использовать вместо топлива.

Все эти направления, несмотря на заметные успехи последних лет, решают только часть задачи. По-прежнему нерешенным вопросом остается переработка пластика и резины. Огромное количество автомобильных шин создают целые мусорные горы вокруг крупных европейских столиц. А доля легких пластиковых пакетов, бутылок и упаковок по весу составляет до 30% всех отходов. Большие надежды здесь возлагаются на биотехнологии, которые, хочется верить, позволят либо переработать эти завалы, либо как-то интегрировать их в окружающую среду.

7.Тенденции экологизации науки и техники

Почему наука не выполняет своей основной роли?

Наука предоставляет информацию. Информация в ее субъектном аспекте способствует росту знания человеком природы, в объективном аспекте представляет собой один из ресурсов человечества. Накапливая информацию, можно преодолевать вещественно-энергетические барьеры. Человечество, перерабатывая информацию, в состоянии противодействовать повышению энтропии системы. Наука дает возможность увеличить количество упорядоченности, извлекаемой человеком из природной среды.

Научно-техническая информация, которая призвана оказывать негэнтропийное влияние на природную среду, на самом деле приводит к явно энтропийным последствиям. Приобретая информацию в процессе познания, человек использует ее для увеличения энтропии природной среды. Количественный экономический рост достигается за счет уменьшения разнообразия в природе, служащего источником ее саморазвития. Тем самым количественный рост современного производства обеспечивается зачастую за счет потенций развития, и это грозит экологическими бедами.

В самой структуре науки и ее связях с другими общественными институтами заложены предпосылки экологических трудностей, но наука не обладает абсолютной истиной в последней инстанции, не может предсказать все последствия человеческой деятельности и реагирует на изменение ситуации с запаздыванием. И все-таки она является способом отражения действительности и может сыграть положительную роль при гармонизации взаимоотношений с природной средой.

Для того чтобы наука успешно смогла выполнять свою негэнтропийную роль, необходимо увеличивать количество информации о природной среде более быстрыми темпами. Рост познавательных и преобразовательных возможностей человека не должен сопровождаться упрощением природы.

Укрепление взаимосвязи между познавательной и преобразовательной сторонами человеческой деятельности приобретает важное значение. Чем выше технический уровень, тем более прочные и важные связи в природе могут быть нарушены. Перед наукой встает задача - изучение системы адаптации биосферы к условиям, созданным человеком, изучение механизмов и возможностей адаптации самого человека к изменяющейся природной среде.

Насущной потребностью становится проведение комплексных экологических исследований. Цепь обратной связи, существующая между социальными изменениями, экологическими изменениями в биологии человека, должна находить свое отражение и в науке.

Куда ведет внутренняя логика развития науки?

Наука развивается не только под влиянием внешних целей и внутренней логики. Изменение природы человеком является одним из импульсов развития науки. Преобразование природной среды, представляющее собой крупномасштабное экспериментирование, ведет к повышению теоретического статуса наук о природной среде.

Положение человека по отношению к природной среде, рост его технической мощи требуют существенной модификации науки. Для науки становится характерной ее переориентация, которую можно назвать тенденцией экологизации. Одной из основных форм этой тенденции выступает развитие наук, переходных от экологии к другим наукам биологического цикла (эволюционная экология, палеоэкология), к наукам о Земле (геология окружающей среды, или геологическая экология), к наукам физико-химического цикла (геохимическая экология, радиоэкология), к техническим и сельскохозяйственным наукам (космическая экология, сельскохозяйственная экология), к медицине (экологическая физиология человека, экология человеческих болезней, медицинская экология, геогигиена, медицинская география), к общественным наукам (социальная экология).

Экологизация науки - одно из проявлений экологизации человеческой деятельности

Развитие научных направлений протекает в рамках тенденции экологизации человеческой деятельности. В общем плане под экологизацией человеческой деятельности понимают учет возможных последствий воздействия человека на природную среду с целью свести к минимуму отрицательные результаты природопреобразовательной деятельности. Эта тенденция - насущная потребность времени, и ее развитие призвано решить экологическую проблему как на глобальном, так и на региональном и локальном уровнях.

Одна из наиболее характерных черт экологизации науки - стремление к комплексному исследованию поведения природных систем при взаимодействии их с обществом. Экологизация способствует преодолению конфликтов между познающей и преобразующей деятельностью человека. Экологические направления в естествознании представляют собой, по существу, теоретико-прикладные дисциплины. В их задачу входит гармонизация взаимоотношений человека и природной среды. Важная черта экологизации науки - повышение теоретического уровня исследований.

Существенный момент экологизации науки - творческое отношение к предмету исследования: чем более творческий характер имеет научная деятельность в области решения экологической проблемы, тем выше экологическое значение науки.

Какой должна быть наука с точки зрения социальной экологии?

В исследовании экологической проблемы наука должна выступать как единое целое. Это единство обусловлено единством целей, стоящих перед исследователями (знания для гармонизации взаимоотношений общества с природной средой), и единством предмета исследований (природопреобразовательная деятельность).

Необходимое единство методологии познания взаимоотношений человека и природной среды: сочетать особенности методологии социального и естественнонаучного познания, поскольку экологическое познание занимает промежуточное и связующее положение между науками о природе и науками о человеке. Методология экологического познания должна включать в себя нормативный аспект и использовать методы опережающего отражения и преобразования действительности. В то же время она должна сохранять все черты естественнонаучной методологии с учетом человеческой деятельности в целом как важнейшего фактора изменения и развития биосферы, а также общественных и индивидуальных особенностей человека.

Современная наука дает возможность достичь согласия с природой. Для этого потребуется изменить структуру связей между научными дисциплинами. Пока что знания о природной среде находятся в неравноправном положении по отношению к знаниям о преобразовании мира.

Экологическая проблематика все больше входит в гуманитарные науки. Основные тенденции социальной экологии: социологизация различных разделов жизни и культуры, гуманизация, интеграция быстро дифференцирующихся дисциплин экологического цикла друг с другом и с другими науками (Горелов, 2000).

Техника способствует становлению производственно-потребительских потенций человека, порождает стандартизацию мышления и ве­щизм. Возникает производство ради потребительства - ущербная цель, которая влияет на человека самым негативным образом.

Ощущение неприемлемости стандартизации растет. Одинаковость машин можно вынести, а однообразие зданий становится угнетающим, создавая психологический дискомфорт. В обострение противоречий между человеком и природной средой техника вносит свой вклад: раньше человек был вынужден приноравливаться к природной среде, теперь появилась возможность игнорировать многие ее особенности (ландшафт, разнообразие видов жизни и т.п.). Реализация цели приближения техники к природе представляется сомнительной. Иногда ссылаются на то, что современная техника не может удовлетворять экологическим и эстетическим требованиям, потому что функционирует с использованием типовых конструкций и в ней преобладают экономические соображения. Но это неверно. Экономические соображения должны и могут гармонировать с экологическими и эстетическими.

К чему ведет развитие науки и техники, обособленное от личности и природы?

Обособленное от личности и природы развитие науки и техники привело к тому, что научно-технический прогресс стал пониматься в узком смысле как совокупность достижений науки и техники. Такое понимание социально и экологически негативно, поскольку в этом случае прогрессом придется называть изобретение новых видов оружия и технологическое уничтожение природной среды. Происходит подмена. Когда говорят о научно-техническом прогрессе, подразумевают, что он оказывает благотворное влияние на человека и природу; результаты же часто бывают совершенно противоположными.

Каждое отдельное достижение науки и техники - несомненно прогресс в данной отрасли знания и практики. Но будет ли оно прогрессом культуры в целом - это уже вопрос, так как оно может оказать негативное влияние на развитие общества, тем более по отношению к состоянию природы.

Как обеспечить экологическую безопасность научно-технического прогресса?

Научно-технический прогресс тогда экологически полезен, когда его достижения находятся в гармонии с направлением эволюции и возможностями природы. Для того чтобы сочетать научно-технический прогресс с социально-природным, необходимо следовать трем принципам внедрения достижений науки и техники.

1. Существует, как правило, несколько вариантов преобразования природы, из которых выбрать предстоит наилучший с экологической точки зрения. Чтобы выбор был полноценным, следует проработать имеющиеся варианты с привлечением всего набора наличных средств (принцип альтернативности). До осуществления любого проекта, влекущего за собой те или иные экологические последствия, требуется создание комплексных проектно-исследовательских групп, составленных из специалистов различного профиля, которые разрабатывают альтернативы поставленных целей. Работа таких организаций должна состоять не только в изучении положения в данном районе, но также в натурном и математическом моделировании будущих ситуаций. Данным организациям необходимо тесно сотрудничать между собой, и координация их работы должна осуществляться единым центром, в который поступала бы вся информация и на основе моделей развития отдельных регионов строились бы глобальные модели.

2. Учитывая ограниченные возможности современных методов прогнозирования последствий воздействия человека на природу и растущий риск отрицательных экологических моментов, необходимо создавать крупные научно-технические полигоны, на которых в течение продолжительного времени (двух-трех поколений, чтобы последствия полностью обнаружили себя, ибо, по данным генетиков, они могут проявиться именно у последующих поколений) проверялись бы все новые научно-технические разработки, в том числе в области атомной энергетики, химизации и т.д. (принцип проверки). Эти своеобразные научно-технические заповедники должны быть удалены от мест скопления населения, и испытывать научно-технические инновации ученые должны на самих себе и на добровольцах, осведомленных о возможных последствиях.