Страницы: -
1 -
2 -
3 -
4 -
5 -
6 -
7 -
8 -
9 -
10 -
11 -
12 -
13 -
14 -
15 -
16 -
17 -
18 -
19 -
20 -
21 -
22 -
23 -
24 -
25 -
26 -
27 -
28 -
29 -
30 -
31 -
32 -
33 -
зать, в
основном, некоторые достаточно очевидные, но по тем или иным причинам уходящие
на второй план, стороны “экологической проблемы”.
Конкретно, основная задача, стоявшая перед авторами, заключалась в
“расстановке акцентов”, т.е. выделении из курса Экологии наиболее значимой, для
начального понимания мировых процессов, части.
Экологические проблемы имеют и могут иметь только антропогенный
характер и, как было показано выше, являются, во-первых, следствием
демографических и, во-вторых[62], интеллектуальных кризисов человечества.
Глава 1. Введение в предмет: экология, как таковая
Тема 1. К вопросу о задачах экологического образования
Терминология и содержание понятия
Впервые термин "экология" был применен Эрнстом Геккелем в 1869 г.
исследовавшим взаимосвязи живого в пресноводном пруду, где пруд рассматривался
как "дом", общий для растений, животных, рыб, насекомых и микроорганизмов,
обитающих в нем.
По-древнегречески "ойкос” - дом, жилище, "логос” - слово, учение;
поскольку “дом” “нужен” лишь биологическим объектам, то как само собой
разумеющееся полагают, что экология - биологическая наука ("био”- живое):
"Экология - наука о взаимосвязях, порядке в доме живого[63]".
***
Соответствующе данному определению строится основная масса учебных
курсов по экологии. Рассмотрим в качестве примера содержание учебника по
экологии для старших классов средней школы:
Введение.
Глава 1. Организмы и среда их обитания.
Глава 2. Экология популяций.
Глава 3. Экологические взаимоотношения организмов.
Глава 4. Организация и экология сообществ.
Глава 5. Антропогенное воздействие на атмосферу.
Глава 6. Окружающая среда и здоровье человека.
Заключение
Несколько отличается от вышеизложенной современная трактовка предмета экологии
принятая на Западе, что хорошо просматривается на примере содержания “учебника
Т. Миллера “Жизнь в окружающей среде”- одного из основополагающих учебных
пособий по экологии в университетах и колледжах США”.
Сам термин экология определен в нем следующим образом:
“Экология - это изучение живых организмов в их собственном “жилище”,
или окружающей среде, включающей в себя все действующие на организм внешние
условия и факторы, как живые, так и неживые. Иными словами, экология - это
изучение взаимодействия между организмами и окружающей их живой (биотической) и
неживой (абиотической) средой”.
Содержание первых двух книг:
Книга 1.
Часть I. ЧЕЛОВЕК И ПРИРОДА: ОБЩИЙ ОБЗОР
Глава 1.Население, ресурсы, деградация окружающей среды,
загрязнение.
Глава 2. Краткая история освоения и сохранения природных ресурсов.
Часть II. ОСНОВНЫЕ КОНЦЕПЦИИ
Глава 3. Ресурсы вещества и энергии: виды и понятия.
Глава 4. Экосистемы: что они представляют и как работают?
Глава 5. Основные типы экосистем.
Глава 6. Изменения в популяциях, сообществах и экосистемах.
Книга 2.
Часть I. НАРОДОНАСЕЛЕНИЕ
Глава 1. Динамика народонаселения
Глава 2. Регулирование численности населения
Глава 3. Распределение населения: урбанизация и связанные с ней
проблемы.
Часть II. РЕСУРСЫ
Глава 4. Почвенные ресурсы.
Глава 5. Водные ресурсы
Глава 6. Пищевые ресурсы
Глава 7. Земельные ресурсы: леса, пастбища, парки, территории дикой
природы.
Глава 8. Ресурсы растительного и животного мира.
Глава 9. Возобновляемые и вечные энергетические ресурсы: солнце,
ветер, вода, биомасса. Сбережение.
Как видно из оглавления, здесь также рассматриваются вопросы
жизнедеятельности в “доме живого”, но рассмотрение идет преимущественно с точки
зрения интересов Человека и Человечества (правда в их западной или, можно
сказать, американской трактовке). Фактически экология рассматривается в
совокупности с обществоведением (социологией - в полном понимании этого
термина).
Разница в подходах к преподаванию экологии ведет в конечном итоге и
к существенной разнице в мировоззрении населения.
Напомним, что на Западе примерно с 1971-1973 годов[64] практически
всем студентам всех специальностей преподаются экологические дисциплины
построенные фактически на основе доклада Д. Меддоуза Римскому клубу “Пределы
роста”[65]. Доклад посвящен проблемам связанным в основном с демографией
(перенаселенностью планеты). Что и подтверждает содержание[66] американского
учебника.
Частично эти вопросы были исследованы нами выше в Части 1 пособия,
поэтому в экологической части лекций мы будем рассматривать преимущественно
более узкие специальные вопросы: биоэкологию, экологические проблемы городов,
элементы охраны окружающей среды.
***
Термин экология зачастую применяется в качестве синонимов самого
порядка в биосфере, например, говорят “нарушена экология региона”,
“экологическое равновесие”, “экологическая устойчивость” и т.п.
Достаточно очевидно, что домом всего живого на нашей планете
является сфера-поверхность Земли. Поэтому с термином “экология” тесно связывают
еще два - "биосфера" и "экосфера" - являющиеся предметом изучения экологии.
Биосфера - совокупность всех живых и неживых (умерших) организмов в
исторической (временной) проекции (жизнь на планете с момента ее возникновения
до наших дней).
Экосфера - совокупность всего живого и неживого взаимодействующего
друг с другом рассматриваемого в планетарном масштабе.
Чаще всего, применяя эти понятия, имеют в виду сферический слой,
захватывающий 5-50 м ниже уровня почвы (на суше) и 50-150 м выше уровня самых
высоких деревьев; именно в этом слое сосредоточена основная часть биомассы
экосферы и происходит размножение организмов.
В экосфере различают две или три основные составляющие:
1) "абиотические факторы" - вещество и факторы не являющиеся живыми
организмами или их сообществами, но определяющие саму возможность существования
жизни в данной точке пространства и участвующие тем или иным образом в обмене
веществ живых организмов и их сообществ (например, освещенность, вода,
температура и кислотность);
2) "биоту" - совокупность самих живых и неживых (умерших) существ;
3) "косное" вещество - “неживое вещество”, не участвующее в обмене
веществ биоты.
Последнюю составляющую делят еще на две: биокосное - вещество
биологического происхождения не участвующее в обмене веществ биоты (нефть,
каменный уголь и т.д.), и косное - "минералы" (песок, глина, гранит и т.п.).
Третья компонента представляется достаточно искусственной и ее правильнее было
бы отнести к абиотической компоненте экосферы.
Включение биокосного вещества в состав экосферы расширяет ее
границы; некоторые биологи верхней границей считают тропосферу (высота 10 км),
нижней - земную кору до глубины 2-3 км и воды Океана по всей их толщине.
Жизнь на Земле появилась 3-4 млрд. лет назад; за это время и
"порядок в доме живого", и сам “дом”, конечно, заметно изменились.
Сложное взаимодействие живой и неживой природы и их взаимное влияние
друг на друга приводило как к многомиллионолетним периодам относительно
спокойного, почти стационарного состояния экосферы, так и к "внезапным",
"катастрофическим" изменениям состава биоты. "Катастрофы" повторяются примерно
каждые 25-50-200-450 млн. лет и длятся несколько тысяч или миллионов лет.
Кругооборот веществ в экосфере иногда менял степень совершенства,
что привело к появлению, например, гигантских залежей каменного угля, сланцев,
известняка и нефти; в настоящее время интенсивно пополняются запасы торфа (все
это - биокосные вещества).
Около 70 лет назад было отмечено (академик В.И.Вернадский), что в
некоторых случаях влияние жизни в экосфере на геологическую оболочку Земли
оказываются соизмеримыми по масштабам с последствиями чисто геологических
процессов (извержения вулканов, землетрясения, подъем и опускание участков суши
и т.д.). По-видимому, наиболее грандиозным из подобных процессов была смена
состава атмосферы Земли, происшедшая около 500 млн. лет назад; до этого в состав
атмосферы входили обычные для всех планет Солнечной системы газы: метан,
водород, аммиак, углекислый газ и т.п.
Кислород атмосферы по современным представлениям является прямым
продуктом жизни: этот химически активный газ при отсутствии пополнения биотой
будет связан минералами в течение примерно всего 10 тыс. лет. Возможно, обязан
своим существованием жизни (предшествующей нашей в течение 2,5-3,5 млрд. лет) и
азот: в атмосфере его 70%, что нетипично для "обычных" планетных атмосфер.
Человек появился на Земле много миллионов лет назад. Современный же
человек - Homo Sapiens - появился на планете лишь около 400 тыс. лет назад
предположительно в тропической Африке, и за это время генетически практически не
изменился[67]. Большую часть этого времени Человечество, как и все живое,
провело в борьбе за существование, почти не влияя на экосферу.
Эволюция поставила вид Homo Sapiens на особое место в экосфере;
знания, орудия труда и войны постепенно превратили человека в "первого среди
всех видов живого", в "вершину эволюции" и даже - в "хозяина Природы".
Научно-технический прогресс
Научно-техническая революция последних 50-150 лет резко расширила
масштабы сельскохозяйственной и промышленной деятельности Человечества; оно одно
превратилось в силу, по последствиям деятельности в экосфере соизмеримую с
деятельностью всей остальной биоты. "Порядок в доме живого" стал в значительной
мере определяться Человечеством и оно уже реально превратилось в "хозяина”
Природы (точнее, экосферы). Однако, как показывают события (так уж оказалось), к
этой роли Человечество еще не /совсем/ готово; поэтому "новый порядок" чаще
называют "глобальным антропогенным[68] экологическим кризисом", причем в наше
время этот кризис, в отличие от прошлых, грозит уничтожением не только самого
Человечества (одного из видов живого), но и всей современной экосферы. Положение
стало настолько серьезным, что ...
Международное сообщество на конференции 1992 г. в г. Рио-де-Жанейро
по экологии ("ЭКО-92"; документы этой крупнейшей за всю историю ООН конференции
подписали 179 первых лиц государств мира) в "Программе действий на XXI век"
поставило задачу обеспечить стабильное развитие (с целью хотя бы сохранить
существующий порядок в экосфере). Одной из мер решения этой задачи явилось
программа изучения "порядка в доме живого" всеми жителями Земли и, в частности,
введение повсеместно курса "экологии" в систему среднего и высшего образования.
Иерархия ценностей конференции по [4] (содержание брошюры):
Социальные и экономические аспекты.
Международное сотрудничество.
Борьба с бедностью.
Изменение структуры потребления.
Население и устойчивость.
Защита и улучшение здоровья людей.
Устойчивые поселения.
Принятие решений, касающихся устойчивого развития.
Сохранение и рациональное использование ресурсов.
Защита атмосферы.
Рациональное использование земельных ресурсов.
Борьба с уничтожением лесов.
Борьба с опустыниванием и засухой.
Устойчивое развитие горных районов.
Устойчивое развитие сельского хозяйства и сельских районов.
Сохранение биологического разнообразия.
Экологически безопасное использование биотехнологии.
Защита и рациональное использование океанов.
Охрана и рациональное использование ресурсов пресной воды.
Повышение безопасности использования токсичных химических веществ.
Удаление опасных отходов.
Удаление твердых отходов и сточных вод.
Удаление радиоактивных отходов.
Усиление роли основных групп населения
Роль женщин в обеспечении устойчивого развития.
Роль детей и молодежи в обеспечении устойчивого развития.
Усиление роли коренного населения.
Сотрудничество с неправительственными организациями.
Местные власти.
Трудящиеся и профсоюзы.
Деловые и промышленные круги.
Усиление роли фермеров.
Средства осуществления.
Финансирование устойчивого развития.
Передача технологии.
Наука в целях устойчивого развития.
Просвещение, подготовка кадров и информирование населения.
Создание потенциала для устойчивого развития.
Организационные меры, связанные с устойчивым развитием.
Международное законодательство.
Информация для принятия решений.
Предыдущее совещание проходило в 1972 году в Стокгольме по “следам”
результатов работы Римского Клуба. Двадцатилетний перерыв между совещаниями
говорит о многом[69] и сам за себя.
"Внезапное" наступление глобального антропогенного экологического
кризиса свидетельствует также и о пока /еще/ недостаточном уровне развития не
только биологических (в частности - экологии), но и общественных наук. Поэтому
довольно часто встречающееся в популярной, специальной и публицистической
литературе мнение о том, что "при выделении 1% валового национального дохода на
охрану природы она деградирует; при 2% - стабилизируется, при 3% - расцветет"
явно чрезмерно оптимистично и свидетельствует лишь о низкой экологической
культуре Человечества в целом. Необходимые для наведения порядка в "доме живого"
средства, должны быть существенно (!) больше. Более того, порядок необходимо
наводить не только в “природе”, но и в обществе[70].
В первой части работы мы стремились показать[71], что большую роль в
деле сохранения биосферы играют в основном “человеческие качества”.
Последние 50-100 лет исследования порядка в “доме живого" заметно
расширились; зародился комплекс дисциплин, связанных с изучением и устранением
нарушений "естественного порядка" в результате антропогенного вмешательства:
охрана воздуха, воды, почв от загрязнений; заповедное дело; содержание животных
в зоопарках и т.п. Поскольку все эти дисциплины как-то связаны с "порядком" в
экосфере, термин "экология" все чаще применяется не только биологами, но и
инженерами, журналистами, политиками и т.п., причем смысл термина в работах
разных авторов очень заметно отличается.
Мы будем придерживаться подхода, в котором экология рассматривается
как "теоретические основы порядка и общие закономерности естественной[72]
экосферы", а изучение негативной компоненты антропогенного влияния на биосферу и
поиск средств его снижения (создания позитивной компоненты) отнесем к таким
дисциплинам как: "охрана воздуха", "инженерная экология", “охрана окружающей
среды”, “обществоведение” и другим прикладным дисциплинам, называть которые
"экологией" и относить их к ней без доопределения не совсем корректно[73].
Тема 2. Абиотические факторы глобального масштаба
Первовзрыв
Астрофизики и физики-теоретики почти единодушны в том, что наши
Вселенная и Галактика зародились 24-30 млрд. лет назад в процессе “первовзрыва",
когда материя невообразимо высокой плотности практически мгновенно начала
расширяться из “точки” со скоростью света; гипотетический процесс подробно
описан, начиная со времен порядка 10-3 -10-1 секунды.
Возможно, с "первовзрывом" связаны шаровые звездные скопления,
"шаровая" составляющая звездного населения нашей Галактики, сама Галактика (она
относится к числу Галактик-гигантов) а , также, ядро Галактики, где, вероятно,
еще сохранились остатки "протовещества” со времен первовзрыва.
Солнечная система и Земля много моложе Галактики - их возраст не
превышает 5- 6 млрд. лет.
Считают, что:
1) малые по размеру и массе звезды (к ним относятся Сатурн и Юпитер)
характеризуются "вялостью" ядерных превращений, в результате чего они более 100
млрд. лет так и останутся состоящими из водорода и гелия;
2) наше Солнце относится к классу звезд средней массы (G 3) с очень
"спокойным" характером; при этом:
- за 4-6 млрд. лет его яркость (как утверждают климатологи)
увеличилась всего на 40%;
- "мелкомасштабные" колебания излучения (связанные, например, с
солнечными пятнами) не превышают 1% и находятся на пределе точности измерений;
- свои свойства Солнце сохранит еще, по крайней мере, 6 млрд.
лет[74];
3) звезды с массой, в 2-5 раз большей, чем у Солнца, имеет
интенсивный характер протекания ядерных реакций и малый "срок жизни"- миллионы,
десятки миллионов лет.
Особый интерес с точки зрения осмысления эволюции жизни в Солнечной
системе представляют "Сверхновые" звезды - один из видов звезд большой массы.
На начальном этапе жизни большая масса звезды обеспечивает
интенсивное "выгорание" исходного вещества с поддержанием очень высоких
температур внутри нее. После выгорания исходного топлива температура резко
падает; давление внутри не уравновешивает гравитационного притяжения внешних
слоев к центру и они начинают "падать" на ядро звезды. При этом гигантские
количества гравитационной энергии переходят в рентгеновское и гамма- излучения,
в результате чего:
1) давление излучения отбрасывает внешние оболочки звезды (10-40%
массы), которые быстро приобретают скорость, равную 20-40% скорости света; при
таких скоростях яркость оболочки часто в течение недели (месяца) превышает
яркость всей галактики; на звездном небе появляется ослепительно яркая “новая
звезда”;
2) колоссальные энергии излучения и частиц превращают наружные слои
звезды в гигантский термоядерный реактор, где генерируются все элементы таблицы
Менделеева и "космические" лучи.
Такие взрывы "сверхновых" за 24-30 млрд. лет обогатили пространство,
занимаемое звездной ассоциацией, космическими лучами, космической пылью,
метеоритами, кометами, планетами типа Земли, Марса, Луны и т.п. и, конечно,
несколько изменили химический состав звезд.
Наша Звездная ассоциация вращается вокруг ядра Галактики с периодом
около 200 млн. лет; с "момента" своего “рождения” Землей совершено около 50
полных оборотов. Как ясно из вышеизложенного, что за это время неоднократно
имело место влияние на земную жизнь абиотических факторов Галактического
масштаба:
1) "космических" лучей; сейчас они обеспечивают около 50%
"ионизирующего" облучения биоты Земли;
2) неизвестных факторов (ряд астрономов полагает, что в одной зоне
траектории абиотическое воздействие очень неблагоприятно для жизни; с ней
связывают гибель динозавров 65 млн. лет назад);
3) близких взрывов "Сверхновых" с прохождением Солнечной системы
сквозь их "оболочку-реактор".
В нашей Галактике Сверхновые взрываются 2-3 раза в тысячелетие;
наблюдения со спутников показали, что через 200-600 лет к нам приблизится такая
оболочка Сверхновой, взорвавшейся 200-300 лет назад; к счастью, этот довольно
близкий взрыв произошел в плоскости Галактики, сильно захламленной космической
пылью, так что астрономы даже не заметили эту Сверхновую; вероятно, пыль защитит
Землю и от оболочки.
4) загрязнений галактического пространства космической пылью,
метеоритами и т.п. Так, климатологи полагают, что похолодание климата 20-25 млн.
лет назад как-то связано с тектитами - стеклянными метеоритами, остатки которых
высоко ценят аборигены Австралии; по мнению астрономов, тектиты не принадлежат к
объектам Солнечной системы.
Отметим, что факторы Галактического масштаба имеют, как правило,
случайный характер, но могут изменить свой уровень за достаточно малое время
(Сверхновые звезды - за недели, месяцы).
Абиотические факторы, связанные с Солнечной системой
Расстояние от Солнца до ближайших