Текст книги "Удивительная экология"

Такая разная экология

Экология – это уникальная, многогранная наука со сложной структурой. Известный советский ученый и теоретик экологии Н. Ф. Реймерс (1931–1993) утверждал, что экология – это цикл знаний, в который входят элементы геологии, географии, физики, химии, социологии, экономики, теории культуры.

Современная экология изучает не только биологические явления, но и антропосферу. Антропосфера – это часть биосферы, которая постоянно используется и видоизменяется человеком; практически то же, что ноосфера. Этот термин впервые применил географ и этнограф Д. Н. Анучин в 1902 году.

Д. Н. Анучин

Существуют различные классификации разделов и направлений экологии. Единого мнения в этом вопросе ученые пока не достигли. Классический подход выделяет общую и частную экологию. Общая экология исследует какие-либо явления окружающей среды в их взаимосвязи, например, то, как приспосабливаются к природным условиям целые популяции. Объект изучения частной экологии – это конкретные классы живых существ или даже отдельные виды животных и растений, например экология соснового бора, экология морей и океанов.

Общая и частная экология подразделяются на несколько разделов. Каждый раздел экологии, в свою очередь, включает в себя несколько направлений. Каждое направление состоит из частных наук (дисциплин).

Общая экология подразделяется на следующие разделы: биоэкология, геоэкология, экология человека, прикладная экология. Общая экология находится в тесной взаимосвязи со всеми частными науками. Формирование общей экологии как науки продолжается по сей день, и каждая из частных дисциплин способствует этому.

Как правило, частную экологию делят на два больших раздела – экология растений и экология животных. Экология растений изучает взаимодействие и взаимозависимость между растительными организмами и средой их обитания. В центре внимания экологии животных – взаимодействие животного мира и живой и неживой среды.

Также применяется более подробное деление частной экологии – это экология млекопитающих, экология беспозвоночных, экология насекомых, экология зайца-беляка и др. Экология микроорганизмов исследует места обитания микроорганизмов, а также их экологические связи. Основное положение экологии микроорганизмов – концепция о доминировании микробов в создании биосферы Земли и дальнейшем поддержании ее экологического баланса.

Помимо частных дисциплин, в структуру экологии входят комплексные науки. Специфика частных наук заключается в том, что они исследуют конкретные объекты окружающего мира, то есть отдельные организмы или совокупность организмов одного вида.

Комплексные науки исследуют определенные условия среды, например воду, почву, леса, а также взаимоотношения живых организмов и этих условий. К частным наукам можно отнести экологию человека, микробиологию, экологию растений, экологию животных и др. К комплексным наукам относят ландшафтоведение, почвоведение, биоценологию и многие другие.

Столь сложное разделение науки экологии связано с тем, что каждый ученый стремится заниматься теми вопросами изучения окружающей среды, которые ему наиболее интересны. Экология настолько разнообразна, что любому специалисту легко выбрать для себя самую близкую и увлекательную сферу работы.

Экология по своей сути сходна с такой наукой, как социология, которая является составной частью предмета обществознание. Только если обществознание рассматривает различные стороны жизни человеч еского общества, такие как политика, экономика, поведение людей при их общении, то экология изучает природную жизнь во всем ее многообразии. При этом и обществознание, и экология объединили в себе множество других наук, используют их методы исследования, приемы работы и беззастенчиво пользуются теориями, которые строят ученые, занимающиеся смежными науками.

Экологам подвластно изучение практически всего живого мира. Существует даже такая наука, как глобальная экология, или мегаэкология.

Книгу под названием «Глобальная экология» в 1977 году выпустил известный советский ученый-климатолог М. И. Будыко (1920–2001), сформулировав в ней основную проблему – круговорот веществ в биосфере.

М. И. Будыко

По мнению ученого, глобальная экология призвана рассмотреть и предложить решение таких проблем, как выживание и сохранение здоровья человечества в условиях повышающейся агрессивности окружающей среды, а также сохранение устойчивости биосферы, нарушающейся в результате воздействия на нее людей.

Ученые, занимающиеся глобальной экологией, много внимания уделяют проблемам, встающим перед людьми с каждым годом все острее. Это нехватка продуктов питания, исчерпание полезных ископаемых, перенаселение планеты, загрязнение биосферы различными видами транспорта, а также проблема получения электроэнергии.

Некоторые ученые относят глобальную экологию к таким разделам общей экологии, как прикладная экология или экология человека. Однако Будыко предложил выделять глобальную экологию как самостоятельный раздел общей экологии.

Конкретные экологические науки посвящены не глобальным проблемам человечества и природы, а частным, но тоже весьма актуальным и важным. Считается, что раньше всех появился такой раздел экологии, как биоэкология, берущая за основу биологические теории. Концепции и выводы биоэкологии лежат в основе многих других дисциплин.

Биоэкология включает в себя следующие направления:

1) аутэкология;

2) демэкология;

3) синэкология;

4) эволюционная экология.

Аутэкология (от греч. autos – «сам») исследует взаимоотношения организма и окружающей среды. Термин был введен швейцарским ботаником Карлом Шретером (1855–1939) в 1896 году. Аутэкология определяет границы стойкости вида и его отношения к различным экологическим факторам. Кроме того, в сферу интересов аутэкологии входит влияние среды на поведение организмов, физиологию и морфологию.

Аутэкология строится на трех законах.

Первый закон – закон оптимума. В соответствии с ним любой организм распространяется в пределах определенной территории потому, что имеет какие-то качества, которые позволяют ему жить именно здесь и не дают выйти за пределы очерченных границ. К примеру, для человека оптимальны условия обитания на Земле, и то не на всех ее территориях. А вот в космос мы просто так выйти уже не можем, его условия – вакуум и холод – для человека губительны.

Второй закон аутэкологии гласит, что каждый вид живых существ в пределах своего оптимума распределяется по-разному. Даже на подходящей для обитания территории условия могут меняться в зависимости от внешних факторов и сезонов года, и живые существа покидают насиженные ареалы обитания. Как мы уже говорили, на Земле не все зоны благоприятны для людей. Если где-то начинается засуха и неурожаи, люди, живущие там, начинают искать для себя новые плодородные земли.

Третий закон аутэкологии можно сформулировать так: наиболее важным для распределения вида является тот фактор, значения которого находятся в минимуме или максимуме.

Эти законы часто применяются в сельском хозяйстве.

Демэкология (от греч. demos – «народ»), или экология популяций, исследует, как под влиянием различных факторов окружающей среды меняется численность популяций. В русле демэкологии изучаются условия, которые способствуют формированию популяции. При этом особь рассматривается в составе группы таких же особей, которые относятся к одному виду и занимают определенную территорию.

Нужно отметить, что в последнее время некоторые ученые стремятся включить в состав демэкологии и аутэкологию.

Синэкология рассматривает взаимодействия организмов разных видов в составе сообществ. Выделить этот раздел экологии как отдельную дисциплину также предложил К. Шретер. Часто синэкологию рассматривают как науку о жизни биоценозов, то есть много-видовых сообществ животных, растений и микроорганизмов.

Эволюционная экология изучает эволюцию экосистем и биоценозов в зависимости от изменения факторов окружающей среды.

По современным представлениям, эволюция жизни на нашей планете – совершенно уникальное явление, создавшее современную нам биосферу. Эта эволюция была не только зависимой от внешних факторов, но и коренным образом изменяла их. Таким образом, эволюционировали не только виды, но и экосистемы.

Геоэкология (от греч. geo – «земля») – это раздел общей экологии, который посвящен изучению геологических и географических сред, таких как атмосфера, гидросфера и др.

Геоэкология зародилась на стыке географии и экологии. Ее основы заложил в 1930-х годах знаменитый немецкий географ Карл Тролль (1899–1975), он же уравнял геоэкологию и ландшафтную экологию. Известный советский географ В. Б. Сочава (1905–1978) впервые упомянул о геоэкологии в 1970-х годах, тогда же началось развитие этой дисциплины в СССР. Однако как отдельная наука геоэкология в России сложилась только к 1990-м годам.

Карл Тролль

Геоэкология направлена прежде всего на исследование взаимодействий экосистем и земных сфер. В русле данного направления изучаются связи между живыми материями и неживыми (абиотическими) факторами, а также взаимодействие между организмами и сообществами в зависимости от условий на суше и в Мировом океане. Отсюда естественным образом возникают отдельные направления в геоэкологии – экология атмосферы, экология гидросферы и т. д.

В. Б. Сочава

Экология атмосферы изучает состояние атмосферы, а также влияние деятельности человека на атмосферу.

Экология гидросферы исследует водную оболочку Земли, которая располагается между атмосферой и твердой земной корой (литосферой). Гидросфера представляет собой совокупность океанов, морей, поверхностных вод суши. В состав гидросферы входят также подземные воды, снег и лед Арктики и Антарктики, атмосферная вода и вода, которая содержится в живых организмах. Воды гидросферы постоянно взаимодействуют с атмосферой, земной корой и биосферой. Сложный круговорот воды на Земле возникает при взаимодействии этих вод и переходах вод из одних видов в другие.

Экология литосферы изучает качества литосферы в совокупности с ее экологическими функциями. Литосфера – это внешняя оболочка Земли. В ней осуществляется формирование почв, ландшафтов, биологических сообществ. Хозяйственная деятельность человека приводит к существенным изменениям литосферы.

Геоэкология – это молодая, но амбициозная наука. Она учит воспринимать Землю как дом для всех живых организмов. Геоэкология не ставит живые организмы «над» неживой материей, ведь без неорганического мира существование органического невозможно. Вода, плодородная почва, воздух – без них жизнь на планете немыслима. От строения ландшафта напрямую зависят строение экосистем и их основные свойства.

Прикладная экология включает науки, исследующие взаимодействие человека и среды обитания. Это направление называется также «человек и природа». В русле прикладной экологии рассматривается влияние антропогенных факторов на окружающую среду, возникающее вследствие различных видов хозяйственной и производственной деятельности человека. Каждая из наук по-своему интересна.

Инженерная экология является относительно новым направлением экологической науки. Она направлена на исследование взаимодействия природы и техники, особенностей формирования природно-технических систем, а также способов управления ими для защиты природной среды и формирования экологической безопасности. Инженерная экология стремится к тому, чтобы техника и технологии промышленных объектов соответствовали экологическим требованиям.

Промышленная экология исследует влияние производственных предприятий на окружающую среду, а также ищет пути снижения негативного влияния к примеру, в результате совершенствования очистных сооружений и технологий.

Очистные сооружения – важный фактор защиты окружающей среды

Химическая экология выясняет, к каким результатам приводит воздействие химических веществ на окружающую среду, а также занимается поиском способов уменьшения отрицательного влияния химических веществ на природу.

Медицинская экология – это отрасль науки, которая находится на стыке экологии и медицины. Она изучает закономерности взаимодействия людей и окружающей среды в сфере здоровья, исследует болезни человека, которые возникают в связи с изменением окружающей среды. Эта область научного знания интегрирует в единый комплекс гигиену, токсикологию и экологию человека.

К примеру, медицинская экология, отталкиваясь от природных причин, отвечает на вопрос, как возникают эпидемии. Это может быть возрастание в процессе эволюции агрессивности вирусов или же перенаселение отдельных регионов, когда из-за скученности проживания инфекции распространяются быстрее.

Сельскохозяйственная экология, или агроэкология, изучает взаимодействия организмов, которые культивируются человеком, их популяций и сообществ с окружающей средой. Очень важной проблемой в сельскохозяйственном производстве является увеличение плодородности почв. Кроме того, сельскохозяйственная экология занимается прогнозами и оценкой отрицательных последствий, которые могут возникать в процессе хозяйственной деятельности человека, когда он вмешивается в жизнь различных экосистем и даже создает новые – так называемые агроэкосистемы.

Агроэкосистемы возникают в результате хозяйственной деятельности человека

Математическая экология моделирует вероятность изменений в природе, которые могут произойти в результате изменения экологических условий.

Экономическая экология исследует экономические механизмы охраны окружающей среды и рационального природопользования.

Городская экология изучает среду обитания человека в городе и возможности ее улучшения.

Социальная экология появилась благодаря американским ученым Роберту Парку (1864–1944) и Эрнсту Берджесу (1886–1966). Именно они впервые использовали данный термин в 1921 году как синоним понятия «экология человека», тем самым подчеркнув, что объектом исследования является именно общественное, а не биологическое начало в человеке.

Общая цель прикладной экологии – формирование экологического мышления. В его основе лежит бережное отношение к природе и ее богатствам, которые человек, конечно же, использовал всегда и будет пользоваться ими и дальше. При этом необходимо помнить, что, нанося вред окружающей среде, люди рискуют получить в итоге такие последствия, которые навредят им самим, а в некоторых случаях – даже человечеству в целом.

Роберт Парк

Эрнст Берджес

Совершенствование промышленных технологий – залог безопасности нашей жизни

Мы знаем о существовании биосферы. Основателем учения о биосфере является великий русский ученый В. И. Вернадский. Именно он первым рассказал людям о тесной взаимосвязи всех существ, обитающих на нашей планете.

Биосфера у Вернадского – не только часть земного шара, в пределах которой существует жизнь. Она включает в себя «живую пленку» Земли, то есть всю совокупность населяющих нашу планету живых организмов. К биосфере относится и область «былых сфер», о чем свидетельствует распределение биогенных осадочных пород. «Былые сферы» – это распределение «живой пленки» Земли в более ранние времена. Ведь ничто на нашей планете не исчезает бесследно, и по распределению пород можно предположить, какие организмы существовали раньше на той или иной территории.

Согласно учению Вернадского, жизнь на Земле, как органическая, так и неорганическая, находится в постоянном движении. Все организмы, обитающие на нашей планете, – это часть огромной совокупности живого покрова Земли. И все они участвуют в круговороте веществ, энергии и особей.

Благодаря солнечной энергии на нашей планете существует два взаимосвязанных круговорота веществ: геологический, или большой, и биологический.

Геологический круговорот веществ на Земле проявляется, в частности, в круговороте воды и циркуляции атмосферы. То есть вода испаряется, принимая газообразное состояние, после чего осадками возвращается на землю.

Биологический круговорот развивается на основе геол огического. Это циркуляция веществ между почвой, растениями, животными и микроорганизмами. Оба выделенных Вернадским круговорота – это единый процесс.

Вклад Вернадского в науку, в частности в экологию, поистине неоценим. Ведь помимо полного определения биосферы ученый дал определение ноосферы.

Термин «ноосфера» впервые появился в конце 1920-х годов. Французские ученые Эдуард Лекруа и Пьер Тейяр де Шарден употребили его в значении «мыслящий пласт» или «новый покров», зародившийся в конце третичного периода и существующий над миром растений и животных, вне биосферы. Ноосфера, в представлениях французских ученых, – это «мыслящая» оболочка Земли, и появилась она с развитием человеческого сознания.

Вернадский же наполнил термин «ноосфера» несколько иным, менее «таинственным» и более научным смыслом. Человек, в представлениях Вернадского, является частью живого вещества и подчиняется законам существования биосферы. Человек не может существовать вне биосферы. Но человек изменяет биосферу, и основная задача такого изменения – сохранение организованности биосферы. То есть, согласно учению Вернадского, человек может и должен преобразовывать, перестраивать биосферу в интересах человечества. И такая новая, измененная биосфера является ноосферой.

Ноосферой называется сфера взаимодействия природы и общества, в пределах которой определяющий фактор развития биосферы и человечества – это разумная деятельность. Согласно учению Вернадского, это новый этап эволюции биосферы. Законы природы и законы развития общества образуют «очеловеченную природу» как высшую материальную целостность. И основной двигатель преобразования биосферы в ноос феру – научная мысль. Посредством научной мысли человечество, по Вернадскому, должно не разрушать, а преобразовывать Землю.

По сути, ноосфера – это идеальный вариант дальнейшего развития жизни на нашей планете. Ведь она предполагает взаимодействие человека и природы на условиях, выгодных обеим сторонам. Развитие ноосферы – процесс длительный и, вероятно, бесконечный. Ведь человек пока только начал открывать для себя целесообразные, не вредящие биосфере взаимоотношения с природой. Ученые говорят, что в перспективе люди смогут даже влиять на глобальный климат Земли, направленно изменять состояния биосферы.

Учение Вернадского о ноосфере получило широкое распространение благодаря вкладу целого ряда ученых и исследователей.

Сегодня ноосфера – одно из важнейших понятий экологии. Для сохранения жизни на нашей планете мы должны знать законы развития биосферы, понимать возможность и допустимость своих действий. Ведь если мы не научимся адекватно оценивать свои силы, обдумывать шаги, прежде чем изменять окружающий нас мир, все может закончиться для человечества весьма печально. Природа не безгранична, и она требует внимательного к себе отношения. А неосторожные и мало обдуманные вмешательства человека в природу могут привести к катастрофам.

Ноосфера как система взаимоотношений человека с природой развивается по определенным законам. Эти законы относятся к нематериальной, информационной природе. Ведь ноосфера фактически является нематериальной составляющей нашего мира, она должна развиваться согласно закономерностям развития Земли.

Человек тысячелетиями воздействовал на природу. По сути, ноосфера появилась и развивается вместе с человеком. Но лишь за последние сто лет, когда человечество сделало огромный скачок в развитии науки и техники, воздействие на природу оказалось поистине разрушительным. И дело не в том, что люди становятся со временем лучше или хуже. Ответственное отношение к природе появилось у человечества сравнительно недавно, раньше же запасы нашей планеты казались безграничными. Да и технические средства, которые наносят огромный и невосполнимый вред природе, люди обрели также не слишком давно.

Золотая драга на реке Пышма

Запуск ракеты «Прогресс-19М» с космодрома Байконур

В XX столетии научно-технический прогресс сделал огромный скачок. Появились всевозможные механизмы, машины, радио и телевидение. Многие из открытий и изобретений человека сказались на окружающем мире не лучшим образом, ведь человечество получило фантастические возможности к самоуничтожению. Открытие атомной энергии привело к появлению ядерного оружия. Разработки в генной инженерии – к возможности изменить генетические особенности живых существ. И если столь мощные силы задействовать необдуманно, человечество может погибнуть.

Впрочем, и без упомянутых «ужасов» мы можем прийти к тому же финалу, правда, гораздо медленнее. Загрязнение окружающей среды, изменение биосферы – все это может привести к глобальному потеплению климата, гибели всего живого на планете…

Человечество сегодня пришло к острой необходимости научиться жить в гармонии с природой, понимать не только собственные потребности, но и «желания» нашей планеты.

Как выяснили ученые, Земля обладает уникальной способностью – она может восстанавливать утраченные ресурсы. Восстанавливаются леса и луга, очищаются водоемы и воздух. Это позволяет нам увидеть картину будущего не в столь мрачных тонах. Ведь если мы придем на помощь нашей планете, совместная деятельность позволит восстановить ресурсы и гармонию в мире. Поэтому деятельность экологов можно сравнить с работой врача, пациентом же выступает Земля.