Структура и основные направления развития экологии

В настоящее время область экологии как науки не имеет четких границ. Она включает в себя как классическую “биологическую экологию”, так и самые разнообразные направления, связанные с изучением воздействия человека на природу и оптимизацией взаимоотношений в системе “общество-природа”. Усилению неопределенности понятия “экология” способствует и современная мода на это слово, которое часто используется к месту и не к месту. Многие специалисты, в том числе и я, считают экологию философской наукой, формирующей особое экологическое мировоззрение и общеметодологический подход к решению проблем выживания человека, а также к решению природоохранных задач. А как и всякая философская, мировоззренческая наука экология охватывает широкий круг вопросов и тесно переплетается с рядом смежных наук, таких как биология, география, геология, физика, химия, химическая технология, генетика и другие. Поэтому в широком смысле слова - это наука о взаимосвязях различных форм жизни с окружающей средой, Предмет экологии - целостность того центрального объекта, который вычленяется в процессе рассмотрения или исследования. Иначе говоря, это наука о выживаемости природных и антропогенных систем в окружающей их среде и о выживаемости самой среды.

Принято выделять следующие основные направления современной экологии: фундаментальная (биологическая), прикладная и социальная.

Н.Ф.Реймерс в своей книге «Экология (теория, законы, правила)» выделил следующую структуру современной экологии.

ЭКОЛОГИЯ

 

ДинамическаяАналитическая

Фундаментальная

(биоэкология)Прикладная

Аутоэкология Геоэкология Промышленная

(инженерная)

Синэкология Экология: Технологическая

Демэкология суши Сельскохозяйственная

(популяционная) моря Медицинская

Биогеоценология пресных вод Промысловая

Глобальная высокогорий Химическая

(учение о Крайнего Рекреационная

биосфере) Севера и др. Радиоэкология

Охрана окружающей

Экология: среды и др.

растений

животных Экология человекаСоциальная экология

микроорганизмов

водных Экология города Экология личности

организмов Экология народо- Экология человечества

населения Этноэкология

Аркоэкология Экологическое:

образование и

воспитание

 

Рис. 1. Структура современной экологии

Фундаментальная экология включает в себя следующие подразделы:

аутоэкология - анализ действия различных факторов (температуры, света, солености воды и др.) на отдельный организм, а также изменение организмов под действием различных факторов;

демэкология (популяционная экология) - наука о структуре и закономерностях функционирования биологических популяций, изменений популяций под действием различных факторов;

синэкология (экология сообществ и экосистем, биоценология) - наука о структуре, закономерностях функционирования экологических систем. Частью синэкологии является глобальная экология, объект изучения которой - уникальная экологическая система, а именно вся биосфера Земли. Несколько обособленным направлением синэкологии является биогеоценология, изучающим экосистемы определенного пространственного масштаба.

Прикладная экология - это приложение знаний, полученных в рамках изучения фундаментальной экологии, к анализу системы “общество-природа”. Структура прикладной экологии еще не устоялась; обычно в ней выделяют следующие основные направления:

промышленная экология - анализ воздействия разных отраслей промышленности (горной, металлургической, пищевой и других), коммунального хозяйства и сферы услуг на природу;

химическая экология (экологическая токсикология) - изучение действия токсических химических веществ на организмы, популяции и экосистемы, анализ закономерностей миграции токсикантов в природных средах;

радиоэкология - изучение миграции в природе и действия на живые организмы естественных и искусственных радиоактивных веществ;

инженерная экология - создание различных инженерных сооружений (системы очистки промышленных выбросов и сбросов, системы доочистки питьевой воды, изменение технологических циклов производства), направленных на охрану окружающей среды и минимизации вредных последствий для здоровья людей;

медицинская экология - анализ влияния различных неблагоприятных факторов на здоровье населения;

сельскохозяйственная экология - изучение функционирования искусственных экологических систем (поля, сады, агроландшафты), оптимизация управления такими системами;

охрана окружающей среды - комплексная дисциплина, направленная на разработку мер по снижению отрицательных последствий деятельности человека (разработка природоохранных законодательных актов и экономических механизмов рационального природопользования, развитие сети особо охраняемых природных территорий); включает в себя также экологическую экспертизу (разработка заключений о состоянии природных комплексов), экологическое прогнозирование (создание прогнозов развития ситуаций при различных сценариях воздействия), экологическое нормирование (разработка нормативов предельных экологических нагрузок, экологический мониторинг (разработка систем постоянного слежения за изменением природных комплексов).

Социальная экология рассматривает разнообразные аспекты взаимодействия человеческого социума и природы (частичное перекрывание с охраной окружающей среды); включает в себя экологическую психологию и экологическую социологию (анализ восприятия человеком и обществом природы), экологическое воспитание и экологическое образование (формирование экологического мышления и поведения).

Развитие экологии в настоящее время продолжается. И главной целью этого развития является решение главной экологической проблемы на Земле – это сохранение жизни. Решение же экологических проблем требует огромной работы во всех областях науки и техники. И теоретическим фундаментом всей природоохранной деятельности является наука экология. Только знание экологических законов – законов развития природных и социальных процессов – позволит поладить с природой и разрешить социальные конфликты. Природоохранные мероприятия не обоснованные научно, бесполезны, а часто даже вредны, так как могут входить в противоречие с законами природы.

 

Биосфера.

Известно, что планета Земля биосферой, в которой существует и активно идет жизнь. То есть биосфера - это и есть то пространство, в котором сосредоточена жизнь и на которое распространяются законы экологии. Термин “биосфера” (биос-жизнь, спераз-шар) введено в биологию французским натуралистом Ж.-Б.Ламарком в 1803 году, а затем в геологию для обозначения области земной поверхности, населенной жизнью, австрийским геологом Эдуардом Зюс в 1875 г. Основы же учения о биосфере были заложены выдающимся ученым В.И.Вернадским. В своей книге «Биосфера», вышедшей в 1926 году, он рассматривал биосферу как единое термодинамическое пространство, в которой сосредоточена жизнь и осуществляется постоянное взаимодействие всего живого с неорганическими условиями среды. Но понятие “термодинамическое пространство” для вас еще трудно воспринимается. Поэтому определим понятие биосферы проще:

Биосфера - это пространство, в котором сосредоточена жизнь и осуществляется постоянное взаимодействие живого с неорганической средой, то есть это в общем-то экологическое пространство. Отсюда на основе этого учения был сформирован системный подход к рассмотрению экологических проблем.

В биосфере Земли В.И.Вернадский выделил семь различных и в тоже время взаимосвязанных видов веществ:

1) живое вещество – совокупность всех живых организмов;

2) биогенное вещество – уголь, нефть и др.;

3) косное вещество – минералы, глины и др.;

4) биокосное вещество – почвы, природные воды, илы;

5) радиоактивные вещества – радий, уран, торий и др.;

6) рассеянные атомы (химические элементы);

7) вещества космического происхождения – метеориты, пыль, протоны, нейтроны, электроны.

Всю совокупность живых организмов на планете он назвал живым веществом, рассматривая в качестве его основных характеристик суммарную массу, химический состав и энергию.

Биогенное вещество создается и перерабатывается живым веществом. Это источник чрезвычайно мощной потенциальной энергии (горючие полезные ископаемые). После образования биогенного вещества живые организмы в нем малодеятельны.

Косное вещество по Вернадскому – это совокупность тех веществ в биосфере, в образовании которых живые организмы не участвуют.

Биокосное вещество – особая категория веществ биосферы. Оно создается в биосфере одновременно живыми организмами и косным веществом, представляя системы динамического равновесия того и другого. Живое вещество в биокосном играет ведущую роль. Биокосные системы – почвы, вода, коры выветривания, донные отложения, свойства которых и генезис зависят от длительности воздействия живого вещества.

Появление жизни по Вернадскому – закономерный процесс самоорганизации материи, приведший к появлению стабильных форм ее существования, способных не только поддерживать себя, но и воспроизводить самих себя.

Организмы при этом представляют собой особые автономные вторичные системы динамических равновесий в первичном термодинамическом поле Земли. А живое вещество может рассматриваться как одна из независимых переменных энергетического поля планеты.

Обычно биосферу подразделяют на три геосферы: газовую оболочку, т.е. атмосферу, водную – гидросферу и твердую – литосферу.

Биосфера включает нижнюю часть атмосферы, гидросферу и верхнюю часть литосферы. Литосфера - это часть земной коры. Вертикальная мощность поля существования жизни ограничивается в атмосфере протяженностью в 6 км. В этом поле наблюдаются положительные температуры и могут существовать хлорофилсодержащие растения. Нижний предел существования жизни в литосфере ограничивается дном океана (примерно до глубины 11 км) и температурой 100^оС - эта температура обнаруживается уже на глубине 6 км. Фактически жизнь в литосфере распространяется до глубины 3-4 км. Область жизни в атмосфере исчезает полностью за озоновым слоем на высотах 10-50 км.

Но мы не будем вдаваться в подробности существования экзотических форм жизни. Это удел биологов. Наша задача накормить, напоить, одеть, обуть и облагородить человека без значительного ущерба окружающей среде. Для существования человека, для осуществления его потребностей существует так называемая биогеосфера или пленка жизни. Это высоты до 3 км, вглубь земли до 10 м и вглубь моря до 100 м. Но это предельные высоты и глубины, в общем-то, экзотика. Вас, в первую очередь, должно интересовать то, что находится на поверхности Земли в городе, поселке, деревне или возле их. Здесь должны быть точки приложения вашего труда, направленного, как я уже говорил, на то, чтобы накормить, напоить, одеть, обуть и облагородить человека. То есть создать ему комфортные условия, которые не дает природа в естественном виде.

Положение человека в биосфере двояко. Как биологические объекты, люди зависят от физических факторов среды и связаны с питанием, дыханием, обменом веществ. Человеческий организм имеет свои приспособительные возможности, которые выработались в ходе биологической эволюции. Изменение физической среды обитания отражается на здоровье и работоспособности людей. В отклоняющихся от оптимальных условиях среды человек затрачивает много сил и средств на создание и поддержание комфортных условий. Однако, главной особенностью является взаимодействие человека с окружающей средой через создаваемую им культуру. Этим человек отличается от всех других видов живых организмов.

Но, создавая все более современную технику, технологию и материалы, люди стараются создать среду обитания, по возможности не зависящую от капризов природы. Однако, человек, будучи творческим существом, тем не менее сам является творением природы в буквальном смысле этого слова и остается неотделимой частью природных сообществ, если, конечно, придерживаться теории Ч.Дарвина об эволюции живой природы, а не инопланетной природы человека. То есть человеку нужно постоянно в своей деятельности искать золотую середину, а это удел в первую очередь технологов, чтобы эта деятельность была экологичной. То есть, как мы говорили в первой лекции, чтобы ваше производство из положительного не перешло в негативное отношение к биосфере.

При этом вам следует учитывать, что жизнь человеческого организма возможна только в определенных условиях: состав атмосферы, температура, структура солнечного излучения, наличие и чистота воды и пищи и др. На ряду с этим производство продуктов питания почти на 100% зависит от природных ресурсов - почвы и водных экосистем (гидропоника и искусственные системы дают незначительное количество продуктов питания). Особое значение для жизни человека имеет количество пресной воды, которая является природным ресурсом и важнейшей составной частью биосферы - самым удивительным минералом, как назвал ее профессор А.М.Черняев в своей книге “Поэзия и проза воды”. Ключевую роль в жизнеобоспечении играют и природные источники энергии, тоже являющиеся составной частью биосферы. В настоящее время уже отчетливо обозначилась ограниченность данного вида природных ресурсов. Это же можно сказать о запасах пресной воды и о плодородии почвенного слоя Земли. Есть еще один фактор, который надвигается на человека - это перенаселение Земли. Но многие из перечисленных факторов в России еще остро не чувствуются. Но мы живем на одной планете и придет время, когда придется потесниться.

Техническая мощь человечества достигла масштабов, соизмеримых с биосферными процессами. Человеческая деятельность на планете изменяет климат, влияет на химический состав атмосферы и мирового океана. Таким образом, с вхождением человечества в индустриальную стадию своего развития возникла угроза разрушения всех элементов биосферы - атмосферы, гидросферы и литосферы. В первую же очередь это касается наиболее чувствительного к условиям существования биосферного слоя - биогеосферы.

Но уже сейчас вместе с техническим оснащением растет и научная вооруженность человеческого общества. Одним из успехов естествознания ХХ века явилось осознание неразрывного диалектического единства природы и общества, необходимости перехода от концепции господства человека над природой к концепции взаимодействия с ней. В результате этого Вернадским было разработано учение о ноосфере – сфере разума.

Смысл учения заключается в следующем. Появление Человека на Земле означало новый огромный шаг в эволюции планеты. Его активность многократно ускоряет все эволюционные процессы, темпы которых быстро растут по мере развития производительных сил и технической вооруженности. Дальнейшее неконтролируемое, ненаправляемое развитие людей таит в себе опасности, которые трудно предвидеть. Именно поэтому однажды наступит время, когда дальнейшая эволюция планеты, а следовательно, и человеческого общества должна направляться Разумом. Биосфера станет постепенно превращаться в сферу Разума – ноосферу.

Трудность современного восприятия нового состояния биосферы заключается в том, что в создающейся переходной биосферно-ноосферной общности, которую принято называть техносферой, уже нет первозданной исторически сложившейся организованности биосферы и еще нет новой организованности ноосферы. В техносфере утрачена часть присущих биосфере свойств авторегулирования, хотя свои основные параметры она сохраняет. В связи с этим хозяйственная и социально-культурная деятельность человека, общества, всего человечества рассматривается научным и обыденным сознанием как глобальный экологический фактор, отрицательно действующий на окружающую среды и даже разрушающий ее.