Предмет геоэкологии

План

1. Основные понятия

. Взаимозависимость экосферы и общества

. Системный характер проблем геоэкологии

Литература
 

1.Основные понятия

Геоэкология - это междисциплинарное научное направление, изучающее экосферу как взаимосвязанную систему геосфер в процессе ее взаимодействия с обществом.

Геоэкология имеет дело не с Землей в целом, а лишь с относительно тонкой поверхностной оболочкой, где пересекаются геосферы (атмосфера, гидросфера, литосфера и биосфера) и где живет и действует человек. Из имеющихся нескольких названий этой комплексной оболочки термин экосфера наиболее точно отражает ее суть и потому является наиболее подходящим, хотя пока не общепринятым.

Экосфера представляет собой всемирную область интеграции геосфер и общества. Она является объектом изучения геоэкологии.

Геоэкология появилась тогда, когда деятельность человека стала существенным фактором преобразования Земли. Она основывается на глобальном, общемировом подходе, но не меньшее значение имеют проблемы регионального и локального характера.

Геоэкология и природопользование. В настоящее время складываются два междисциплинарных научных направления, переплетенных друг с другом и пока еще слабо дифференцированных: геоэкология и природопользование.

Природопользование - это междисциплинарное научное направление, исследующее общие принципы использования обществом природных ресурсов и геоэкологических «услуг».

В понятие геоэкологические « услуги» входят разнообразные явления:

процессы поддержания устойчивости экологических и других природных систем,

механизмы естественной самоочистки природных и природно-техногенных систем от загрязнения,

комплексная роль биологических систем в качестве источника возобновляемых ресурсов, резервуара биологического разнообразия, механизма поддержания качества воды и воздуха, объекта наслаждения природой и пр.

Сходства и различия геоэкологии и природопользования. Геоэкология и природопользование тесно взаимосвязаны: без понимания процессов (как естественных, так и антропогенных) на глобальном уровне невозможно устойчивое использование природных ресурсов, тогда как без понимания проблем использования ресурсов геоэкология оказывается недостаточной.

Основные различия между геоэкологией и природопользованием в том, что (1) первое в большей степени направлено на понимание сверхсложной системы, называемой экосфера, в то время как второе больше ориентировано на рациональное использование ее ресурсов. Можно сказать, что (2) геоэкология в большей степени основана на естественных науках о Земле, в то время как природопользование в такой же степени базируется на экономических науках, но в обоих случаях это междисциплинарные направления, относящиеся и к естественным, и к общественным наукам.

1. Поскольку понятие «экосфера» - это общемировая область интеграции природы и общества, то оно отличается от понятия «географическая оболочка», в котором на первое место ставится взаимосвязь и взаимодействие различных природных сфер, или геосфер (атмосферы, гидросферы, биосферы и литосферы).

. Выражение «окружающая среда» употребляется чаще других экологических понятий. Как и «экосфера», термин «окружающая среда» подчеркивает взаимоотношения общества с окружающей его природой. В отличие от «экосферы», где основа - глобальная, а на ее базе возникают локальные задачи, экологические проблемы в понятии «окружающая среда» носят локальный характер, а из них уже выстраиваются глобальные проблемы.

. Термин «геологическая среда», употребляемый в геологии, отражает интерес и вовлеченность этой науки в геоэкологические проблемы, особенно в проблемы взаимодействия верхних горизонтов литосферы и деятельности человека. Отсюда более корректный термин «экологическая геология».

. Термин «биосфера» ближе всего соответствует понятию «природная среда». Он получил широкое распространение благодаря В. И. Вернадскому, который, подчеркивал таким образом исключительную роль живого вещества в формировании и функционировании Земли как системы. Однако роль человека в этом термине в явном виде не определена. Кроме того, понятие «биосфера» часто обозначает также сферу живого вещества как одну из геосфер Земли, наряду с литосферой, атмосферой и гидросферой, а путаница в основных понятиях нежелательна. В этой книге, как и во многих других публикациях, слово «биосфера» обозначает одну из геосфер Земли.

. Взаимозависимость экосферы и общества

геоэкология природопользование экосфера общество

Природные ресурсы и геоэкологические «услуги». В основе существования общества лежит использование ресурсов экосферы. Они включают как собственно природные ресурсы, так и геоэкологические «услуги».

Природные ресурсы - это полезные ископаемые (нефть, уголь, руды различных металлов, другие минеральные ресурсы), ресурсы биосферы (урожай сельскохозяйственных культур, лесные ресурсы, рыбные, другие растительные и животные ресурсы), почвы, вода, воздух и пр. В результате приложенного труда природа предоставляет человеку основные категории товаров. К их числу относятся: продовольствие, одежда, строительные материалы, используемые в медицине растения, дикие прародители домашних растений и животных и пр.

К категории геоэкологических «услуг» можно отнести многочисленные природные механизмы и процессы, объединяемые понятием «системы жизнеобеспечения». Это, например, механизмы естественной самоочистки природных и природно-технических систем от загрязнения и процессы, поддерживающие качество воды и воздуха. К этой же категории относятся естественные экологические системы, отличающиеся разнообразным набором услуг. Так, лесные экосистемы это резервуар биологического разнообразия, это богатейший источник биологических ресурсов, мощнейший фактор поддержания качества воды и воздуха. К категориям услуг можно отнести процессы синтеза и деструкции органического вещества, поддержание круговорота воды (гидрологического цикла), относительно устойчивый для данного места климат, сохранение химического состава атмосферы, очистку воды и воздуха от загрязнений, формирование почв и сохранение их устойчивости, опыление диких и культурных растений, поглощение и детоксикацию загрязнителей, накопление и циркуляцию питательных для растений веществ (биогенов). Сюда же относится и наслаждение природой, использование ее в качестве рекреационного ресурса.

Опыт последнего времени показывает, что относительная важность и приоритетность объектов природопользования постепенно смещается от природных ресурсов к геоэкологическим «услугам». В дальнейшем мы будем понимать под словом «ресурсы» как собственно ресурсы, так и геоэкологические «услуги». По мере развития человечества изменялся характер использования ресурсов экосферы.

Этапы взаимодействия экосферы и общества

1. Первый этап. Человек собирал плоды экосистем суши (леса, степи, саванны и пр.), съедобные водоросли, моллюсков, ракообразных и др., ловил рыбу и охотился. Это был период собирательства и охоты, когда человек зависел от ресурсов биосферы и для поддержания своего устойчивого состояния инстинктивно должен был действовать, не нарушая эти ресурсы, а существуя за счет ежегодного прироста биомассы. Охотничье-собирательские, так же как и примитивные скотоводческие и земледельческие типы хозяйства, не выходили за пределы устойчивого использования ресурсов биосферы и практически не влияли на другие геосферы Земли.

Известно, что для пропитания каждому человеку нужна была большая территория. Первобытные охотники и скотоводы использовали не менее 100 км2/чел. При этом человек ежедневно должен был проходить расстояние, наибольшее по сравнению со всеми другими живыми существами, что предопределило его эволюцию в направлении развития его умственных способностей.

По мере роста численности населения, хотя и весьма неинтенсивного, при таком типе хозяйства неизбежно возникали локальные экологические кризисы, когда на определенной территории (или прибрежной акватории) удовлетворяемые потребности человека устойчиво превышали ежегодно возобновляемую часть биологических ресурсов.

Кризисы разрешались (1) через снижение потребления привычного продукта (гибель части населения от голода, (2) миграцию населения, (3) полное или частичное переключение на другую пищу и пр.). Вместе с тем, иногда человек начинал потреблять продукции больше, чем данная экосистема могла устойчиво производить, трансформируя или даже полностью преобразуя ее. Это оттягивало наступление кризиса, но делало его в конечном итоге более сильным и более катастрофическим.

Примером экологического кризиса такого типа были, возможно, события на равнинах умеренного пояса Евразии, когда человек, способствуя исчезновению мамонтов, лишал себя тем самым источника белковой, высококалорийной пищи.

. Второй этап. Дальнейший рост населения и его потребностей не мог быть обеспечен посредством охоты, рыбной ловли и собирательства: этих ресурсов стало недостаточно. Это привело часть человеческого общества к одомашниванию диких животных с постепенной селекцией их пород и, следовательно, к пастбищному скотоводству, а другую часть - ко все более усложняющемуся земледелию. Тем самым человек перешел к преобразованию экосферы.

На открытых ландшафтах (степях, саваннах, прериях), которые относятся к аридным областям разной степени засушливости, начали возникать расширяющиеся очаги скотоводства, в сильной степени преобразующего исходные природные ландшафты (изменение состава и состояния растительного покрова, почвы вследствие выпаса скота, запланированных или естественных пожаров травы и пр.).

Очаги земледелия появились на границе лесных и открытых ландшафтов, внутри лесных территорий или же в интразональных ландшафтах (речных долинах), способствовавших возникновению орошения. Превращение природных экосистем в пашню - основная линия трансформации ландшафтов при неорошаемом земледелии. При этом происходят очень глубокие преобразования, затрагивающие все компоненты ландшафтов.

Возникшие скотоводство и земледелие позволили временно разрешить геоэкологический кризис, связанный с дефицитом земельных ресурсов при уровне технологии прошлого. В то же время увеличение потребления человеком ресурсов биосферы и начавшееся преобразование естественных ландшафтов Земли стали первым, очень серьезным шагом в сторону антропогенного преобразования экосферы.

. Четвертый этап. Развитие промышленности стало следующим важнейшим фактором в антропогенной эволюции экосферы. Промышленность, которая использует продукты литосферы и биосферы, обязательно нуждается в ресурсах гидросферы, а при отсутствии специальных мероприятий неизбежно влияет на загрязнение атмосферы и гидросферы. Таким образом, все геосферы Земли подвергаются антропогенному влиянию и преобразованию. Для периода развития промышленности обычно характерны локальные геоэкологические кризисы, связанные чаще всего с тем, что выбросы индустриальных отходов в воду или воздух превосходят самоочищающую способность рек или местных воздушных бассейнов.

5. Пятый этап - современный период. Развитие современного сельского хозяйства идет двумя пересекающимися путями, экстенсивным и интенсивным. С одной стороны, расширяются площади, используемые под пашню и выпас скота, с соответствующим глубоким преобразованием ландшафтов. С другой стороны, при интенсивном развитии сельского хозяйства растет площадь орошаемых и осушаемых земель, увеличивается использование сельскохозяйственных машин, применения химических веществ, стойлового содержание скота. Состояние используемых земель во многих случаях ухудшается вследствие эрозии почв, изменения их химических и физических свойств. Эти факторы и процессы привели к значительному преобразованию ландшафтов Земли и к изменению атмосферы, гидросферы, литосферы. Современное сельское хозяйство основано на интегрированном подходе: применение современной техники, ограниченное использование химических удобрений, открытий в области генетики (генной инженерии), применение биологических методов защиты растений. Формируются антропогенные и техногенные ландшафты. Города и сопутствующие им инженерные сооружения, промышленные зоны, склады, дороги, аэродромы, порты, очистные сооружения, свалки постепенно увеличивались в размерах и по интенсивности своего воздействия на экосферу. Они практически полностью преобразовали первичные ландшафты в антропогенные.

Увеличивающееся использование человеком богатств экосферы сформировало противоречие между постоянно растущим воздействием общества на экосферу и ограниченными размерами ресурсов Земли. Это важнейшее обстоятельство поставило на повестку дня проблему выживания человечества. Отсюда на данном этапе вытекает неизбежность глобального экологического кризиса.

Таким образом, человек значительно и по большей части бессознательно преобразовал Землю в результате своей хозяйственной деятельности. В особенности большие изменения произошли и происходят в последние десятилетия, причем они охватывают как природную, так и общественную сфер. К наиболее существенным, общепланетарным изменениям следует отнести:

трансформацию ландшафтов Земли;

изменения глобальных биогеохимических циклов вещества;

изменения особенностей и режима геосфер;

сокращение биологического разнообразия.

Эти изменения столь значительны, что для их обозначения в научной и политической литературе на английском языке возник и стал общепринятым и общепонятным специальный термин «глобальные изменения».

Основные особенности взаимодействия человека и природы.

Существование и развитие человечества основано на постоянном использовании природных ресурсов экосферы (биологических, почвенных, земельных, водных, минеральных) и ее пространства, а также ее систем жизнеобеспечения (геоэкологических «услуг»).

В процессе своей деятельности человечество во все большей степени влияет на системы жизнеобеспечения Земли.

В процессе развития человечества взаимодействие человека и природы началось в пределах биосферы, пришло в гидросферу, продолжилось в литосфере и в атмосфере, охватив тем самым всю экосферу.

Использование природных ресурсов и систем жизнеобеспечения приводило к геоэкологическим кризисам. Частные, или локальные, геоэкологические кризисы - неизбежная особенность системы взаимоотношений природы и человеческого общества.

Ресурсы и размеры экосферы, как и мощность систем ее жизнеобеспечения, ограничены. Очевидна неизбежность глобального геоэкологического кризиса, связанного с противоречием между ограниченными ресурсами и размерами Земли и возрастающими потребностями человека.

3.Системный характер проблем геоэкологии

Система - вещественно-энергетическая совокупность взаимосвязанных компонентов, объединенных прямыми и обратными связями в некоторое единство. Геоэкологические проблемы носят, как правило, системный характер. Геоэкологические системы это, как правило, сложные саморегулируемые и самоорганизующиеся системы. Существуют системы закрытые, когда не происходит обмен веществом, энергией, информацией через их внешние границы, и системы открытые. Естественные природно-территориальные системы (ландшафты) - как правило, закрытые, с высокой степенью сбалансированности их компонентов. По мере усиления антропогенного воздействия их сбалансированность снижается, а степень открытости увеличивается.

Свойства геоэкологических систем

1. В природе, а тем более во взаимодействии общества и природы, существует бесчисленное множество прямых и обратных связей между компонентами, далеко не всегда хорошо изученных.

Пример прямой связи. Неравномерное нагревание Земли на различных широтах вследствие наклона земной оси к плоскости движения Земли вокруг Солнца вызывает меридиональную циркуляцию атмосферы. При этом, чем больше наклон оси, тем не равномернее нагревание и, следовательно, интенсивнее циркуляция. Это прямая связь.

. Отличительная особенность экосферы - наличие гомеостаза, т.е. состояния внутреннего динамического равновесия системы, поддерживаемого регулярным возобновлением ее структур, вещественно-энергетического состава и постоянной функциональной саморегуляцией ее компонентов.

Пример. Соленость воды Мирового океана составляет 35 г/л, а при солености 60 г/л основная часть клеток существовать не может. Вынос солей реками в океан удваивал бы концентрацию солей каждые 80 млн. лет, если бы не природные процессы, выводящие соли из океанской воды. При этих условиях относительная стабильность солености океана поддерживается уже несколько сотен миллионов лет.

. Линейные и нелинейные процессы. Многие процессы в геоэкологических системах нелинейны, т.е. малое приращение фактора может приводить к непропорционально большим (или непропорционально малым) изменениям результата. Во многих случаях в природно-общественных системах существуют пороги, когда происходит резкое, непропорциональное воздействию в данный момент времени изменение свойств системы, в то время как до и после порога остается линейная связь.

Например, в озерах Фенноскандии постепенный рост кислой реакции среды вызывает плавные изменения состояния озера в сторону большего подкисления. Затем при определенной величине рН (обычно 5,5) происходит выделение свободного алюминия, чрезвычайно токсичного для рыбы и некоторых других представителей водной фауны, и состояние озерной системы преображается. При дальнейшем снижении величины рН снова устанавливается плавная реакция системы на внешние возмущения.

В геоэкологии часто встречается такой тип связи между воздействием и результатом, когда постепенные, относительно плавные воздействия на систему или ее часть приводят к столь же постепенному накоплению изменений состояния системы. Такие изменения американский социолог М. Гланц называет ползучими (линейными).

Например. Деградация почв вследствие эрозии в большинстве случаев постепенна, каждый день (или год) приносит незначительные и потому малозаметные изменения, но через несколько десятилетий после начала сельскохозяйственного освоения какой-либо территории природное плодородие почвы оказывается уже намного меньше первоначального или даже катастрофически низким.

Существуют и другие свойства геоэкологических систем: стабильность (отсутствие или быстрое затухание колебаний в системе), устойчивость (способность восстановления прежнего состояния системы после ее возмущения), упругость (согласно канадскому экологу Б. Холдингу, это способность системы переходить из одного устойчивого состояния в другое). В более общем случае можно сказать, что геоэкологические системы подчиняются принципу Ле-Шателье: внешнее воздействие, выводящее систему из равновесия, вызывает в ней процессы, стремящиеся ослабить результаты этого воздействия.

Сложность геоэкологических систем приводит к возникновению сложных проблем системного характера, отличающихся следующими чертами:

взаимодействие естественных и общественных процессов и закономерностей;

междисциплинарность, требующая интеграции различных наук;

множество пользователей ресурса или системы, зачастую с различными интересами;

многие критерии носят качественный характер и тем более не могут исчисляться в денежном выражении;

одновременно встречаются явления хорошо и плохо описываемые количественно;

состояние системы или проблемы не может быть охарактеризовано одним показателем, и необходимо разработать систему геоэкологических индикаторов.

Таким образом, мы рассмотрели геоэкологию как науку об интеграции геосфер и общества.
 

Литература

. Будыко М.И. Глобальная экология. - М.: Мысль, 2007. - 327 с.

. Голубев Г.П. Геоэкология. - М., 2009. - 337 с.

. Горшков С.П. Концептуальные основы геоэкологии. - Смоленск: СГУ, 2008. - 448 с.

. Петров К.М. Гэоэкология: основы природопользования. - СПб.: Санкт-Петербургский университет, 2004. - 216 с.