Текст книги "Экология"

История развития теории эволюции показывает, что концепция непрерывности или постепенного развития более сложных видов из предществующих более простых форм возникла у ряда философов и естествоиспытателей еще в Древнем Китае (Конфуций), в Античную эпоху (Диоген, Демокрит, Аристотель и др.) и в Средневековье, т. е. задолго до формального провозглашения эволюционных гипотез в начале XIX в.

Французский биолог Ж. Б. Ламарк (1809) выдвинул гипотезу о механизме эволюции, основанную на двух предпосылках: упражнение и неупражнение частей организма и наследование приобретенных признаков. Взгляды Ж. Ламарка способствовали подготовке почвы для принятия эволюционной концепции, но не получили широкого признания.

Несколько раньше священник Т. Мальтус (1798) опубликовал «Трактат о народонаселении», где привлек внимание к репродуктивному потенциалу человека и ярко обрисовал, к чему мог бы привести рост населения, происходящий по экспоненте, если бы он ничем не сдерживался.

Ч. Дарвин (1809–1882), вернувшись в 1836 г. из пятилетнего кругосветного путешествия, совершенного на военном корабле «Бигль», перенес рассуждения Т. Мальтуса на полученные им в плавании материалы наблюдений за флорой и фауной Галапагосских островов. Сопоставляя огромное количество сведений, он в 1839 г. сформулировал теорию эволюции путем естественного отбора. Считают, что основной вклад Ч. Дарвина в науку заключается не в доказательстве существования эволюции, а в объяснении, как именно она может происходить.

Одновременно с Ч. Дарвином другой много путешествовавший естествоиспытатель А.Р.Уоллес (1822–1913), изучив труд Т. Мальтуса, пришел к таким же выводам, что и Ч. Дарвин. В 1858 г. он изложил свою теорию в письме к Ч. Дарвину. В июле 1858 г. они выступили с докладами на заседании Линнеевского общества в Лондоне, а уже в ноябре следующего года Ч. Дарвин опубликовал «Происхождение видов путем естественного отбора». Тираж книги был продан за один день, и считают, что по своему воздействию на человеческое мышление она уступала только Библии.

Теория эволюции, предложенная Ч. Дарвиным и А. Уоллесом, была значительно расширена и доработана в свете современных данных генетики, палеонтологии, молекулярной биологии и экологии и получила название «неодарвинизма», который определяют как теорию органической эволюции путем естественного отбора признаков, детерминированных генетически.

Теория эволюции завоевала широкое признание,[88]88
  Запрет Ватикана на теорию эволюции Ч. Дарвина был снят лишь в 1996 г., а четырьмя годами раньше, в 1992 г., было отменено действие Декрета от 1633 г., осуждавшего Г.Галилея за приверженность гелиоцентрической теории строения Солнечной системы.


[Закрыть] однако предстоит еще многое сделать для ее уточнения и приложения ко всем наблюдаемым ситуациям. В научных дискуссиях об эволюции давно обсуждается не сам факт ее существования, а то, что она происходит п у т е м е с т е с т в е н н о г о о т б о р а случайно возникающих мутаций. Современное объяснение изменчивости живых организмов – это результат синтеза теории эволюции, основанной на работах Ч. Дарвина и А. Уоллеса, и теории наследственности, основанной на законах Менделя.

Эволюция органического мира, осуществлявшаяся на основании только биологических закономерностей жизнедеятельности и развития, происходила в два этапа:

• возникновение первичной биосферы с биотическим круговоротом (химическая эволюция по А. И. Опарину) примерно 4,6–3,5 млрд лет тому назад;

• усложнение биоценоза как результат появления многоклеточных организмов (органическая эволюция), начиная примерно с 3,5 млрд лет тому назад.

Возникновение на Земле человеческого общества способствовало выделению третьего этапа эволюции биосферы.

Эволюция центральной нервной системы постепенно превратила Ногтю sapiens в самое могущественное существо на земном шаре, по крайней мере по способности изменять функционирование экосистем и биосферы в целом. Человек долгое время усиливал власть над природой, развивал технический потенциал, увеличивал эксплуатацию природных ресурсов, однако в дальнейшем этот процесс может привести лишь к катастрофическому разрушению природной среды с последующим снижением качества жизни.

Приняв за исходное биогеохимическую основу биосферы, установленную академиком В. И. Вернадским, французский философ Э. Леруа (1927) предложил понятие ноосферы (от греч. noos – ум, разум; sphaira – шар), назвав так современную ему стадию развития биосферы. Э. Леруа и его последователи дали трактовку ноосферы как «мыслящего пласта», зародившегося в конце неогена (около 1 млн лет назад) и с тех пор разворачивающегося над миром растений и животных вне биосферы и над ней. В свою очередь В. И. Вернадский принял и в последующие 15–20 лет развил понятие «ноосферы» как сферы разума – высшей стадии развития биосферы, связанной с возникновением и становлением в ней цивилизованного человека, с периодом, когда разумная человеческая деятельность становится главным, определяющим фактором развития на Земле. Окончательно сформулировавшиеся к 1943 г. и опубликованные в 1945 г. идеи В. И. Вернадского о неотделимости человечества от биосферы указывают на главную цель в построении ноосферы. Она заключается в неизменности того типа биосферы, в которой возник и может существовать человек как вид, сохраняя свое здоровье, образ жизни.

На современном этапе отношения «человек—природа» носят сложный характер. Преобразующая деятельность человека в биосфере неизбежна, так как с ней связано благосостояние населения. Незнание или нежелание учитывать свойственные природе законы поставило на грань сомнения если не существование всей биосферы, то как минимум возможность достойного развития в ней «Человека разумного».

Мозг человека представляет собой «устройство» с низкими количественными и высокими качественными энергетическими характеристиками, а также с огромными способностями к управлению. Однако нельзя не признать, что человек пока не обладает достаточной прозорливостью, чтобы понимать последствия своих действий. Говорить о сегодняшнем состоянии биосферы, как о ноосфере, еще рано. В современном понимании

ноосфера – это гипотетическая стадия развития биосферы, когда в будущем разумная деятельность людей станет главным определяющим фактором ее устойчивого развития.

Гармония антропогенной деятельности человека и природы возможна только при

• осуществлении контроля численности человечества;

• ограничении чрезмерных потребностей людей;

• рационализации использования природных ресурсов;

• использовании только экологически целесообразных промышленных технологий с максимальной переработкой и применением вторичных материальных и энергетических ресурсов;

• осуществлении глобального мониторинга за состоянием окружающей природной среды и др.

Определенный шаг в направлении перехода биосферы в ноосферу – осознание и провозглашение необходимости перехода мирового сообщества на позиции устойчивого развития.

7.5. Ресурсы биосферы

Источниками существования живого в биосфере, или ее ресурсами, являются кислород, вода, почва, минералы, растительность, животные и др. Ресурсы делятся на неисчерпаемые и исчерпаемые (рис. 7.29). Неисчерпаемость Космоса, энергии Солнца, гравитации и многого другого в масштабе сроков эволюции человека в биосфере очевидна.

Быстро возобновимые исчерпаемые ресурсы воссоздаются популяциями, имеющими большой биотический потенциал (видовая способность к размножению при отсутствии ограничений со стороны среды) и большую скорость роста (травяная растительность, животные).

Относительно (медленно или не полностью) возобновимые ресурсы являются сложными многокомпонентными экосистемами (почва, лес). Так, почва – результат деятельности почвенных микроорганизмов, растений, грибов и животных – способна возродить свое плодородие, но происходит это крайне медленно. Для восстановления 1 см толщины плодородного слоя почвы требуется в среднем около 150 лет. В разных климатических и ландшафтных зонах этот процесс идет с разной скоростью. Для восстановления зрелого хвойного леса (устойчивое климаксное сообщество) требуется около 100 лет. Молодые леса, не являющиеся устойчивыми сообществами, восстанавливаются быстрее.

Рис. 7.29. Классификация ресурсов по признакам исчерпаемости

Невозобновимые ресурсы биосферы (например, ископаемые руды, осадочные породы и др.) и сейчас образуются при геохимических процессах в недрах, глубинах океана, а также на поверхности земной коры, но скорость их формирования в земной коре или ландшафтной сфере несравнимо меньше скорости их потребления человеческим обществом.

Часть ресурсов биосферы, которые на данном уровне развития производительных сил и изученности могут использоваться для удовлетворения потребностей человеческого общества, принято называть природными ресурсами (по определению А. А. Минца). При этом к природным ресурсам также относят некоторые компоненты недр Земли, которые никому, кроме человека, не нужны и даже вредны (нефть, ртуть, уран и др.).

В настоящее время природными ресурсами называют природное сырье и топливо для производства продуктов потребления человека.

Важно отметить, что т е л а и я в л е н и я п р и р о д ы становятся определенным ресурсом лишь в том случае, если в них возникает потребность. Поэтому объем природных ресурсов меняется в зависимости от района земного шара и стадии социально-экономического развития общества. Так, в первобытно-общинном обществе потребности человека и его возможности по их удовлетворению путем использования природных богатств были исключительно скромными и не выходили за рамки охоты, рыбной ловли и собирательства.

Потребности общества изменяются с развитием новых технических возможностей освоения природных богатств. Например, нефть была известна как горючее вещество еще за 600 лет до н. э., но в качестве сырья для топлива в промышленных масштабах ее стали использовать лишь в середине XIX в. Именно с тех пор нефть превратилась в реально доступный энергетический природный ресурс, значение которого неуклонно возрастало.

До середины ХХ в. нефть, залегающая в донных отложениях шельфа Мирового океана, не считалась ресурсом, ибо уровень развития техники не позволял производить ее добычу на шельфе. Лишь в 40-х годах ХХ в. в акваториях озера Маракайбо (Венесуэла) и Каспийского моря впервые началась промышленная разработка нефтяных залежей мелководья морей и океанов.

Исходя из первоочередности цели сохранить окружающую среду на нашей планете в неизменном, привычном человеку виде, следует особо отметить, что природными ресурсами для человечества являются абсолютно все ресурсы биосферы, а биота, обладающая мощнейшей средообразующей и средорегулирующей функцией, есть главный природный ресурс.

В зависимости от технического и технологического совершенства процессов извлечения и переработки природных ресурсов, экономической рентабельности, а также с учетом сведений об объемах природного сырья выделяют две категории природно-ресурсных запасов:

 доступные (доказанные или реальные) запасы – объемы природного ресурса, выявленные современными методами разведки, технически доступные и экономически рентабельные для освоения;

 потенциальные (общие) ресурсы – ресурсы, помимо доступных, установленные на основе теоретических расчетов и обследований, включая те, которые в настоящее время нельзя освоить по техническим или экономическим соображениям (например, залежи бурого угля на больших глубинах, запасы пресной воды в ледниках). Кроме того, потребности в природном ресурсе могут полностью блокироваться технологической невозможностью их освоения в наши дни, например, производство энергии на основе управляемого термоядерного синтеза. Поэтому потенциальные ресурсы образно называют «ресурсами будущего».

С развитием научно-технического прогресса потенциальные ресурсы переходят в категорию доступных.

Разработаны и применяются несколько классификаций природных ресурсов: по природному происхождению, по видам хозяйственного использования, по признаку исчерпаемости.

Классификация по происхождению. По указанному признаку природные ресурсы подразделяют на минеральные, климатические, водные, земельные, почвенные, биологические (растительные и животные). Эта классификация не отражает хозяйственной роли ресурсов и их экономического значения, поэтому чаще применяют классификацию по направлениям и формам использования.

Классификация по видам хозяйственного использования. В зависимости от отнесения к тому или иному сектору материального использования природные ресурсы подразделяют на ресурсы промышленного и сельскохозяйственного производства. Ресурсы промышленного производства включают в себя все виды сырья, используемого промышленностью: энергетические (горючие полезные ископаемые, гидроэнергоресурсы, биоконверсионная энергия, ядерная энергия) и неэнергетические (ресурсы металлургии, химии и нефтехимии, лесопереработки и т. п.).

Классификация по признаку исчерпаемости. По признаку исчерпаемости все природные ресурсы, как и ресурсы биосферы, подразделяют на исчерпаемые и неисчерпаемые[89]89
  При этом необходимо иметь в виду важное замечание Н. Ф. Реймерса о том, что выделить группу неисчерпаемых природных ресурсов можно лишь со значительными оговорками.


[Закрыть] (рис. 7.29).

Неистощимость ресурса подразумевает его бесконечность, хотя бы в сравнении с потребностями в нем. Так, условно неисчерпаемым ресурсом для первобытных людей была, например, территория Земли. Однако поскольку сегодня численность человечества растет опасными темпами, а планета имеет совершенно конкретные конечные размеры, то возникли два очевидных ограничения:

• на ограниченной в целом Земле не может быть ничего бесконечного (часть не может быть больше целого), а следовательно, для человека нет неисчерпаемых природных ресурсов;

• экспоненциально растущая часть биосферы – человечество со своими постоянно увеличивающимися потребностями легко исчерпывает ресурсы любой емкости.

Ресурсы, которые иногда еще кажутся неисчерпаемыми (например, поток солнечной энергии и иные мощные природные явления) по сравнению с энергопотреблением человечества (разница действительно велика; см. табл. 6.2) оказываются в действительности резко ограниченными из-за лимитов потребления.

Контрольные вопросы и задания

7.1. Дайте определение биосферы: какова ее структура?

7.2. Кто впервые ввел в науку термин «биосфера»?

7.3. Назовите основные оболочки Земли.

7.4. Каковы важнейшие аспекты учения В. И. Вернадского о биосфере?

7.5. Чем отличается земная кора от мантии и ядра?

7.6. Как отражается на развитии жизни на Земле нарушение равновесия 0₂/СО₂?

7.7. Почему человек абсолютно зависим от жизнедеятельности и разнообразия других организмов?

7.8. Что такое ноосфера и почему возникло это понятие?

7.9. Возможно ли возникновение ноосферы в результате коэволюции человеческого общества и природной среды?

7.10. Что такое природные ресурсы?

7.11. Как классифицируются природные ресурсы?

7.12. Как формировалась кислородная атмосфера Земли?

ГЛАВА 8
ЧЕЛОВЕК В БИОСФЕРЕ

Представления о роли человечества в эволюции Земли, так же как и знания о влиянии экологических факторов на жизнь и здоровье отдельного человека, сложились в основном во второй половине XX в. (см. гл. 1). Базовым положением современного экологического мировоззрения является общность природы человека со всеми живыми существами Земли и необходимость сохранения современной биосферы для продолжения жизни человечества. Проблемы взаимодействия природы и общества рассматриваются в этой книге неоднократно (см. гл. 1, 7, 9, 10).

В настоящее время активно развиваются такие направления экологии, как экология человека и социальная экология. Первая изучает закономерности взаимодействия человеческих обществ с окружающей природной средой, а также зависимость здоровья и качества жизни человека от экологических факторов. Вторая посвящена динамике численности и особенностям размещения населения на земном шаре, перспективам развития этносов[90]90
  Этнос – биосоциальное, эколого-социально-экономическое и историко-культурное единство значительной группы (популяции) людей, объективно составляющих и сознающих себя как единое целое и противопоставляющих свою общность другим подобным группам («мы» – «они»). Обычно для этноса характерна общность территории и языка.


[Закрыть] и стран разных регионов Земли.

Развитие этих научных представлений имеет большое практическое значение для планирования дальнейших путей экономического и социального прогресса человечества, определения причин и возможных путей преодоления современного экологического кризиса. Правильное понимание места и роли человека в биосфере необходимо для перехода человечества к сбалансированному («устойчивому») развитию (см. разд. 10.8).

Человек как биологический вид появился в биосфере сравнительно недавно, не более миллиона лет назад, и за столь короткий срок перестроил биосферу в соответствии со своими потребностями. Дальнейшая судьба человечества зависит от того, насколько оно сможет соотносить свое развитие с фундаментальными природными законами, определяющими существование всей биосферы.

8.1. Экология человека

Человек является биосоциальным существом и в то же самое время – представителем биологического вида «Человек разумный» (Ното sapiens), принадлежащего к царству животных, типу хордовых, классу млекопитающих, подклассу плацентарных, отряду приматов, семейству гоминид. Другие семейства, входящие в отряд приматов, – это понгиды – крупные человекообразные обезьяны (орангутаны, шимпанзе, гориллы) и хилобатиды – малые человекообразные обезьяны (гиббоны).

Характерной чертой, отличающей человека от животного, является прежде всего речь, способность к которой определяется развитием мозга, а также артикуляционного аппарата. Речь в свою очередь является средством коммуникации, планирования совместных действий и, что очень важно, концептуального мышления. Второе важнейшее отличие, связанное с первым, – это наличие крупного, сложного, хорошо развитого мозга, в котором увеличено (по сравнению с животными) не только количество нейронов, но главным образом межнейронных связей, т. е. усложнена организация всего мозга и прежде всего коры его больших полушарий.

Развитие мозга и руки дало возможность применять орудия труда. В свою очередь все эти изменения связаны со способностью к прямохождению и соответствующему изменению скелета и пропорций тела человека.

Еще человека отличает от животных абстрактное мышление, поэтому его иногда называют «животным, создающим символы». Слово для людей является не сигналом, как для животных, а понятием. Люди способны к планированию своих действий, словесной передаче опыта, к осознанию таких понятий, как «совесть», «вера», «красота». Кроме того, человеку, в отличие от других видов животных, характерны иные темпы онтогенеза,[91]91
  Онтогенез (от греч. ontos – сущее и genos – происхождение) – индивидуальное развитие особи, включая всю совокупность ее преобразований от зарождения до конца жизни, или «история индивидуальной жизни». Термин введен Э. Геккелем (1866).


[Закрыть] а именно удлиненные периоды эмбриогенеза[92]92
  Эмбриогенез (от греч. embryon зародыш и genos – происхождение) – ранний период развития особи.


[Закрыть] и детства, периода обучения и экономической, а также физиологической зависимости от взрослых.

Появление человека в биосфере было предопределено около 4,0 млн лет назад,[93]93
  Встречаются оценки от 4 до 8 млн лет, в частности, по расчетам С. П. Капицы, это произошло 4,5 млн лет назад.


[Закрыть] когда произошло отделение эволюционной ветви предков человека. Это, по-видимому, случилось в Африке. Человек же, подобный современному, так называемый «кроманьонский человек» появился в биосфере всего около 40 тыс. лет тому назад. Если представить всю историю жизни на Земле в масштабе суток, то можно сказать, что в природе человек появился всего за несколько секунд до полуночи. За этот краткий срок его биологические свойства не изменились, тогда как его бурная социокультурная эволюция изменила лик Земли, в итоге поставив природу под угрозу уничтожения.

Первые люди существовали под властью природы и в ее составе. Экологическая ниша этого вида определялась прежде всего его положением в трофических цепях. По своему положению в них человек является консументом (как и всякое животное он – гетеротроф, а по типу своего питания – полифаг, т. е. способен питаться пищей разного рода. Многие современные исследователи и врачи считают, что природой человек более всего предназначен и приспособлен к потреблению растительной пищи – зерновых и плодов. Сейчас он занимает положение на вершине трофических пирамид, питаясь различными видами пищи.

Несмотря на свои уникальные свойства (разум, членораздельная речь, трудовая деятельность, социальное поведение и др.), человек не лишился биологической сущности, и все законы экологии для него справедливы полностью, как и для любого другого живого организма.

Численность первых людей была невелика и контролировалась различными природными факторами согласно природной экологической нише: с одной стороны – хищниками, паразитами, с другой стороны – конкурирующими видами человекообразных, внутривидовой борьбой. Кроме того, со временем численность человека регулировалась истощением кормовых ресурсов. По возможностям географического распространения Ното sapiens является панойкуменным видом, т. е. способен обитать на различных участках и в различных климатических зонах планеты, хотя как биологический вид человек может обитать только в пределах суши экваториального пояса (в тропиках и субтропиках) до высоты 3–3,5 км над уровнем моря.

Современный человек расширил границы местообитания: расселился во всех широтах, освоил глубины океана и космическое пространство. Однако за пределами первоначального ареала он может выжить не благодаря физиологической адаптации, а с помощью специальных защитных устройств и приспособлений (отапливаемые жилища, одежда, кислородные приборы и т. д.). Они имитируют среду обитания человека подобно тому, как это делается для экзотических животных и растений в зоопарках, ботанических садах, океанариях. Тем не менее в отдельных случаях все экологические факторы воспроизвести не удается, как, например, гравитацию в космическом полете, после которого космонавтам требуется реадаптация.

Выход человека из-под контроля среды начался примерно 10 тыс. лет назад, когда впервые появились признаки сельского хозяйства. Именно тогда люди перестали зависеть от ресурсной кормовой базы и начался постепенный рост их численности, больший, чем предусмотрено законами биосферы.

В XIX–XX вв. проявились признаки нового мирового демографического перехода – демографического взрыва. В 1960–1965 гг. человечество насчитывало 3,5 млрд человек, а к концу века эта цифра почти удвоилась, достигнув[94]94
  По расчетам специализированных организаций ООН это произошло в октябре 1999 г.


[Закрыть] 6 млрд. По прогнозам в 2007 г. нашей эры население планеты будет насчитывать 7 млрд человек.

Очевидно, что биосфера как единая биологическая система обладает соответствующей емкостью и при своих природных ресурсах способна прокормить лишь ограниченное количество людей. При этом численность народонаселения, которое биосфера может прокормить, зависит и от уровня потребления людей. Обычно считают, что уровень жизни человека определяется численностью населения страны, валовым национальным продуктом (экономическим развитием страны), а также экологическим сознанием, воспитанием и культурой, т. е. характером потребностей человека. Поэтому воздействовать на будущее нашего вида в биосфере возможно, не только влияя на численность народонаселения, но и изменяя сознание человечества и каждого человека в отдельности так, чтобы люди не стремились превысить некоторый разумный уровень потребления ресурсов биосферы и прежде всего энергетических ресурсов.