Свойства естественных и антропогенных экосистем. Изменение природной среды

Главная

Чехов

Примерно 10 тыс. лет назад человек перестал быть обычным консументом , как и остальные животные, собирающим дары природы, и начал производить пищевые продукты сам, создав сельское хозяйство - растениеводство и животноводство. В дальнейшем человек освоил изготовление сначала простейших, а затем и все более сложных механизмов, что привело к развитию ремесел и возникновению промышленности в относительно простых ее формах. Наконец, лет 200 назад человек исторически подошел к промышленной революции . В результате на современном этапе отношения человека с окружающей средой являются комплексным взаимодействием, описываемым не естественной моделью взаимодействия организма с экосистемой, а искусственной моделью, созданной самим человеком . Для удовлетворения своих все возрастающих потребностей человек изменяет природные экосистемы и даже разрушает их, быть может, и не желая этого.

В обычных природных экосистемах процессы (круговорот биогенных элементов) происходят исключительно за счет энергии солнечного излучения (экосистемы океана, высокогорных лесов), либо обеспечиваются также другими естественными источниками энергии (экосистемы материковых шельфов, речные экосистемы, дождевые леса и т.п., в которых используется энергия приливов, течений, ветра; за счет чего подобные экосистемы обладают высоким естественным плодородием). Многие процессы в искусственных экосистемах, созданных человеком, также могут происходить за счет естественных источников энергии. Однако, используя топливно-энергетические ресурсы, человек добавляет энергию в искусственные экосистемы, или даже полностью обеспечивает их энергией. Поэтому искусственные экосистемы, созданные человеком, относят к особому классу - антропогенным экосистемам .

Природные экосистемы функционируют без какого-либо вмешательства со стороны человека, направленного на поддержание их жизнеспособности и развития, более того, в них создается и заметная доля пищевых продуктов и других материалов, необходимых уже для жизни самого человека. Но главное, именно в природных экосистемах происходит очистка громадных объемов воздуха, возвращается в оборот пресная вода, формируется климат и др.

Совсем иначе работают антропогенные экосистемы (агроэкосистемы, аквакультуры), производящие, в частности, продукты питания. В них этот процесс осуществляется не только за счет энергии солнечного излучения, но и за счет дотации ее человеком путем использования горючего. Такие экосистемы походят на природные, поскольку саморазвитие культурных растений в период вегетации - это процесс природный, происходящий за счет солнечной энергии. Но обработка почвы, сев, уборка урожая и др. производятся уже за счет энергозатрат, дополнительно вносимых человеком. Более того, человек практически полностью меняет природную экосистему, что выражается, прежде всего, в ее упрощении , т.е. снижении видового разнообразия, вплоть до сильно упрощенной монокультурной системы.

Современное сельское хозяйство позволяет постоянно удерживать экосистемы на ранних стадиях сукцессии, добиваясь максимальной продуктивности одного или нескольких видов растений. Устойчивое появление сорняков, т.е. новых видов, например травянистых растений, есть результат естественного сукцессионного процесса. Сорняки - это не что иное, как пионерные виды растений, вредители - насекомые и другие животные, стремящиеся занять свою экологическую нишу в экосистеме, а возбудители болезней - микроорганизмы.

Таблица

Сравнение природной и упрощенной антропогенной экосистем

Общие представления об антропогенных экосистемах

Введение.

Глава 1. Человек и экосистемы

1.1 Типы экосистем

1.2 Агроэкосистемы

Глава 2. Индустриально–городские системы

2.1 Процессы урбанизации

2.2 Урбанистические системы

Заключение

Список используемой литературы

Введение

Человек в конкурентной борьбе за выживание в природной окружающей среде начал строить свои искусственные антропогенные экосистемы. Примерно десять тысяч лет назад он перестал быть, рядовым» консументом, собирающим дары природы, и начал эти «дары» получать сам, посредством своей трудовой деятельности, создав сельское хозяйство – растениеводство и животноводство.

Освоив сельскохозяйственную модель, человек исторически подошел к промышленной революции, которая началась 200 лет назад, и до современного комплексного взаимодействия с окружающей средой по искусственной модели (рис.1). На современном этапе он для удовлетворения своих все возрастающих потребностей вынужден изменять природные экосистемы и даже разрушать их, возможно, и не желая этого.

Термин «Экосистема » (от греческого оikos – жилище, местообитание, объединение) – это совокупность совместно обитающих организмов и условий их существования, находящихся в закономерной взаимосвязи друг с другом и образующих систему взаимообусловленных биотических и абиотических явлений и процессов .

Термин «экосистема» предложен английским ботаником А.Д.Тенсли (1871-1955). Он считал, что экосистемы, «с точки зрения эколога, представляют собой основные природные единицы на поверхности Земли», в которые входит «не только комплекс организмов, но и весь комплекс физических факторов, образующих факторы местообитания в самом широком смысле».

Энергия – это изначальная движущая сила экосистем, при чем всех – и природных и антропогенных. Энергетические ресурсы всех систем могут быть исчерпаемы - солнце, ветер, приливы и исчерпаемы – топливо-энегетичес - кими (уголь, нефть, газ). Используя топливо, человек должен добавлять энергию в систему или даже полностью ее субсидировать энергией.

Глава 1. Человек и экосистемы

1.1 Типы экосистем

Опираясь на энергетические особенности существующих систем, можно их классифицировать, приняв энергию за основу, и выделил четыре фундаментальных типа экосистем:

1. природные: движимые Солнцем, несубсидируемые;

2. природные, движимые Солнцем, субсидируемые другими естественными источниками;

3. движимые Солнцем и субсидируемые человеком;

4. индустриально-городские, движимые топливом (ископаемым, другим органическим и ядерным).

Эта классификация принципиально отличается от биомной, основанной на структуре экосистем, так как она основана на свойствах среды. Тем не менее, она хорошо дополняет ее. Первые два типа – это природные экосистемы , а третий и четвертый следует отнести к антропогенным.

К первому типу экосистем относятся океаны, высокогорные леса, являющиеся основой жизнеобеспечения на планете Земля.

Ко второму типу экосистем относятся эстуарии в приливных морях, речные экосистемы, дождевые леса, т.е. те, которые субсидируются энергией приливных волн, течений и ветра.

Экосистемы первого типа занимают громадные площади – одни океаны – это 70% территории земного шара. Ими движет энергия только самого Солнца, и они являются основой, стабилизирующей и поддерживающей жизнеобеспечивающие условия на планете.

Экосистемы второго типа обладают высокой естественной плодородностью. Эти системы «производят» столько первичной биомассы, что ее хватает не только на собственное содержание, но часть этой продукции может выноситься в другие системы или накапливаться.

Таким образом, природные экосистемы «работают» на поддержание своей жизнедеятельности и собственного развития без всяких забот и затрат со стороны человека, более того, в них создается и заметная доля пищевых продуктов и других материалов, необходимых для жизни самого человека. Но главное именно здесь очищаются большие объемы воздуха, возвращается в оборот пресная вода, формируется климат и др.

Совсем иначе работают антропогенные экосистемы. К ним можно отнести третий тип – это агроэкосистемы, аквакультуры, производящие продукты питания и волокнистые материалы, но уже не только за счет энергии Солнца, а и дотации ее в форме горючего, поставляемого человеком.

Эти системы походят на природные, поскольку саморазвитие культурных растений в период вегетации – это процесс природный и вызван к жизни природной солнечной энергией. Но подготовка почв, сев, уборка урожая и др. – это уже энергетические затраты человека. Более того, человек практически целиком меняет природную экосистему, что выражается, прежде всего, в ее упрощении, т.е. снижении видового разнообразия вплоть до сильно упрощенной монокультурной системы (таблица 1).

Таблица 1

Сравнение природной и упрощенной антропогенной экосистем (по Миллеру, 1993)

*Природная экосистема* *(болото, луг, лес)*	*Антропогенная экосистема* *(поле, завод, дом)*
Получает, преобразует, накапливает солнечную энергию.	Потребляет энергию ископаемого и ядерного топлива.
Продуцирует кислород и потребляет диоксид углерода.	Потребляет кислород и продуцирует диоксид углерода при сгорании ископаемого топлива.
Формирует плодородную почву.	Истощает или представляет угрозу для плодородных почв.
Накапливает, очищает и постепенно расходует воду.	Расходует много воды, загрязняет ее.
Создает местообитания различных видов дикой природы.	Разрушает местообитания многих видов дикой природы.
Бесплатно фильтрует и обеззараживает загрязнители и отходы.	Производит загрязнители и отходы, которые должны обеззараживаться за счет населения.
Обладает способностью самосохранения и самовосстановления.	Требует больших затрат для постоянного поддержания и восстановления.

Современное сельское хозяйство позволяет постоянно из года в год удерживать экосистемы на ранних стадиях сукцессий, добиваясь максимальной первичной продуктивности одной или нескольких растений. Крестьянам удается добиваться высоких урожаев, но дорогой ценой, а цена эта обуславливается затратами на борьбу с сорняками, на минеральные удобрения, на образование почв и т.д.

Устойчивое появление новых видов, например, травянистых растений, есть результат естественного сукцессионного процесса.

Животноводство – это также путь к упрощению экосистемы; охраняя полезных ему сельскохозяйственных животных, человек уничтожает диких животных: травоядных, как конкурентов в пищевых ресурсах, хищников – как уничтожающих домашний скот.

Вылов ценных видов рыб упрощает экосистемы водоемов. Загрязнение воздушной и водной сред также ведет к гибели деревьев и рыб и «обирает» природные экосистемы.

По мере роста народонаселения, люди будут вынуждены преобразовывать все новые зрелые экосистемы в простые молодые продуктивные. На поддержание этих систем в «молодом» возрасте увеличивается использование топливо-энергетичеких ресурсов. Кроме того, произойдет утрата видового (генетического) разнообразия и природных ландшафтов (таблица 1).

Молодая, продуктивная экосистема очень уязвима из-за монотипного видового состава, так как в результате какой-то экологической катастрофы (засухи), ее уже не восстановить вследствие разрушения генотипа. Но для жизни человечества они необходимы, поэтому наша задача – сохранить баланс между упрощенными антропогенными и соседствующими с ним более сложными, с богатейшим генофондом, природными экосистемами, от которых они зависят.

Энергетические затраты в сельском хозяйстве велики – природные плюс субсидируемые человеком и, тем не менее, самое продуктивное сельское хозяйство находится примерно на уровне продуктивных природных экосистем.

Продуктивность и тех и других основана на фотосинтезе действительное различие между системами лишь в распределении энергии: в антропогенной она поглощается лишь несколькими (одним-двумя) видами, а в природной - многими видами и веществами.

В экосистемах четвертого типа , к которым относятся индустриально-городские системы – энергия топлива полностью заменяет солнечную энергию. По сравнению с потоком энергии в природных экосистемах – здесь ее расход на два-три порядка выше.

1.2 Сельскохозяйственные экосистемы (агроэкосистемы)

Главная цель создаваемых сельхозсистем – рациональное использование тех биологических ресурсов, которые непосредственно вовлекаются в сферу деятельности человека – источники пищевых продуктов, технологического сырья, лекарственных препаратов.

Агроэкосистемы создаются человеком для получения высокого урожая - чистой продукции автотрофов.

Обобщая все уже сказанное об агроэкосистемах подчеркнем следующие их основные отличия от природных (таблица 2).

1. В агроэкосистемах резко снижено разнообразие видов:

·снижение видов культивируемых растений снижает и видимое разнообразие животного населения биоценоза;

·видовое разнообразие разводимых человеком животных ничтожно мало по сравнению с природным;

·культурные пастбища (с посевом трав) по видовому разнообразию похожи на сельскохозяйственные поля.

2. Виды растений и животных, культивируемых человеком, «эволюционируют» за счет искусственного отбора и неконкурентоспособны в борьбе с дикими видами без поддержки человека.

3. Агроэкосистемы получают дополнительную энергию, субсидируемую человеком, кроме солнечной.

4. Чистая продукция (урожай) удаляется из экосистемы и не поступает в цепи питания биоценоза, а частичное ее использование вредителями, потери при уборке, которые тоже могут попасть в естественные трофические цепи. Всячески пресекаются человеком.

5. Экосистемы полей, садов, пастбищ, огородов и других агроценозов – это упрощенные системы, поддерживаемые человеком на ранних стадиях сукцессии, и они столь же неустойчивы и неспособны к саморегуляции, как и природные пионерные сообщества, а потому не могут существовать без поддержки человека.

Таблица 2

Сравнительная характеристика природных экосистем и агроэкосистем.

*Природные экосистемы*	*Агроэкосистемы*
Первичные естественные элементарные единицы биосферы, сформировавшиеся в ходе эволюции.	Вторичные трансформированные человеком искусственные элементарные единицы биосферы.
Сложные системы со значительным количеством видов животных и растений, в которых господствуют популяции нескольких видов. Им свойственно устойчивое динамическое равновесие, достигаемое саморегуляцией.	Упрощенные системы с господством популяций одного вида растения и животного. Они устойчивы и характеризуются непостоянством структуры своей биомассы.
Продуктивность определяется приспособленными особенностями организмов, участвующих в круговороте веществ.	Продуктивность определяется уровнем хозяйственной деятельности и зависит от экономических и технических возможностей.
Первичная продукция используется животными и участвует в круговороте веществ. «Потребление» происходит почти одновременно с «производством».	Урожай собирают для удовлетворения потребностей человека и на корм скоту. Живое вещество некоторое время накапливается, не расходуясь. Наиболее высокая продуктивность развивается лишь на короткое время.

Упрощение природного окружения человека, с экологических позиций, очень опасно. Поэтому нельзя превращать весь ландшафт в агрохозяйственный, необходимо сохранять и умножать его многообразие, оставляя нетронутые заповедные участки, которые могли бы быть источником видов для восстанавливающихся в сукцессионных рядах сообществ.

Глава 2. Индустриально – городские системы

2.1 Процессы урбанизации

Урбанизация – это рост и развитие городов, увеличение доли городского населения в стране за счет сельской местности, процесс повышения роли городов и развития общества . Рост численности населения и его плотности – характерная черта городов. Исторически самым первым городом с миллионным населением был Рим во времена Юлия Цезаря (44-10гг.). Самым большим городом мира в наше время является Мехико – 14 млн. человек.

Плотность населения в городах, особенно крупных составляет от несколько тысяч до нескольких десятков тысяч человек на 1 квадратный км. Как известно, на человека не распространяется действие факторов, зависящих от плотности популяции, подавляющих размножение животных: интенсивность роста населения ими автоматически не снижается. Но объективно высокая плотность ведет к ухудшению здоровья, к появлению специфических болезней, связанных, например, с загрязнением среды, делает обстановку эпидемилогически опасной в случае вольного или невольного нарушения санитарных норм.

Особенно интенсивно протекают процессы урбанизации в развивающихся странах, о чем красноречиво свидетельствуют вышеприведенные показатели роста численности городов в ближайшие годы.

Человек сам создает эти сложные урбанистические системы, преследуя благую цель – улучшить условия жизни, и не только просто «оградившись» от литерующих факторов, но и создав для себя новую искусственную среду, повышающую комфортность жизни. Однако это ведет к отрыву человека от естественной природной обстановки к нарушению природных экосистем.

2.2 Урбанистические системы

Урбанистическая система (урбосистема ) – «неустойчивая природно-антропогенная система, состоящая из архитектурно-строительных объектов и резко нарушенных естественных экосистем».

По мере развития города в нем все более дифференцируют его функциональные зоны – это промышленная, селитебная, лесопарковая.

Природные зоны – это территории сосредоточения промышленных объектов различных отраслей (металлургической, химической, машиностроительной, электронной). Она является основными источниками загрязнения окружающей среды.

Селитебные зоны – это территория сосредоточения жилых домов, административных зданий, объектов культуры, просвещения.

Лесопарковая – это зеленая зона вокруг города, окультуренная человеком, т.е. приспособленная для массивного отдыха, спорта, развлечения. Возможны ее участки и внутри городов, но обычно здесь городские парки – древесные насаждения в городе, занимающие достаточно обширные территории и тоже служащие горожанам для отдыха. В отличие от естественных лесов и даже лесопарков городские парки и подобные им более мелкие посадки в городе (скверы, бульвары) не являются самоподдерживающимися и саморегулируемыми системами.

Лесопарковая зона, городские парки и другие участки территории, отведенные в специально приспособленные для отдыха людей, называют рекреационными зонами (территориями, участками).

Углубление процессов урбанизации ведет к усложнению инфраструктуры города. Значительное место начинает занимать транспорт и транспортные сооружения (автомобильные дороги, заправки, гаражи, станции обслуживания, железные дороги со своей сложной инфраструктурой, а в том числе подземные – метрополитен; аэродромы с комплексом обслуживания и др.).

Транспортные системы пересекают все функциональные зоны города и оказывают влияние на всю городскую среду (урбосреду).

Среда, окружающая человека в этих условиях, - это совокупность абиотической и социальных сред, совместно и непосредственно оказывающих влияние на людей и их хозяйство. Одновременно ее можно делить на собственную природную среду и преобразованную человеком природную среду (антропогенные ландшафты вплоть до искусственного окружения людей – здания, асфальт дорог, искусственное освещение т.д., т.е. до искусственной среды) .

В целом же среда городская и населенных пунктов городского типа – это часть техносферы, т.е. биосферы, коренным образом преобразованной человеком в технические и техногенные объекты.

Помимо наземной части ландшафта в орбиту хозяйственной деятельности человека попадает и его литогенная основа, т.е. поверхностная часть литосферы, которую принято называть геологической средой. Геологическая среда – это горные породы, подземные воды, на которые оказывает воздействие хозяйственной деятельность человека (рис.2).

Рис.2 . Взаимодействие технической системы с внешними средствами:

ТС – техническая система; ПТС – природно-техническая система; ЗВ – зона воздействия (влияния) технической системы на геологическую среду.

На городских территориях, в урбоэкосистемах, можно выделить группу систем, отражающую всю сложность взаимодействия зданий и сооружений с окружающей средой, которые называют природно-техническими системами (рис.2). Они теснейшим образом связаны с антропогенными ландшафтами, с их геологическим строением и рельефом.

Таким образом, урбосистемы – это сосредоточение населения, жилых и промышленных зданий и сооружений. Существование урбосистем зависит от энергии горючих ископаемых и атомноэнергетического сырья, искусственно регулируется и поддерживается человеком.

Среда урбосистем, как ее географическая, так и геологическая части, наиболее сильно изменена и по сути дела стала искусственной, здесь возникают проблемы утилизации вовлекаемых в оборот природных ресурсов, загрязнения и очистки окружающей среды, здесь происходит все большая изоляция хозяйственно-производственных циклов от природного обмена веществ и потока энергии в природных экосистемах. И, наконец, именно здесь наибольшая плотность населения и искусственная среда, которые угрожают не только здоровью человека, но и выживанию всего человечества. Здоровье человека – индикатор качества этой среды.

Список используемой литературы

1. Акимова Т.А., Экология: Учебник для вузов. – М., 2000.

2. Одум Ю. Экология. – М., 1999.

3. Передельский Л.В., Коробкин В.И. Экология в вопросах и ответах. – Ростов н/Д., 2002.

4. Реймерс Н. Экология. – М., 1998.

5. Сукачев В.Н. Основы экологии. Учебное пособие для вузов. – М., 2001.

Природная экосистема	Антропогенная экосистема
Получает, преобразует, накапливает солнечную энергию	Потребляет кислород и продуцирует диоксид углерода при сгорании ископаемого топлива
Формирует плодородную почву	Истощает плодородие почв
Накапливает, очищает и постепенно расходует воду	Расходует много воды, загрязняет ее
Создает местообитания представителей различных видов дикой природы	Разрушает местообитания представителей многих видов дикой природы
Фильтрует и обеззараживает загрязнители и отходы	Производит загрязнители и отходы, которые должны обеззараживаться за счет населения
Обладает способностью самосохранения и самовосстановления	Требует больших затрат для постоянного поддержания и восстановления

Современное сельское хозяйство позволяет постоянно, из года в год, удерживать экосистемы на ранних стадиях сукцессий, добиваясь максимальной первичной продуктивности одного или нескольких растений кукурузы, пшеницы. Цена высоких урожаев обусловлена затратами на борьбу с сорняками, обработку почв, стоимостью минеральных удобрений. Сорные растения, вредители и возбудители болезней могут уничтожить весь урожай, если активно не бороться с ними.

Животноводство – это также путь к упрощению экосистемы. Охраняя полезных сельскохозяйственных животных, человек сокращает численность диких травоядных, как конкурентов в пищевых ресурсах, хищников, уничтожающих домашних скот.

По мере роста народонаселения, люди будут вынуждены преобразовывать все новые зрелые (климаксные) экосистемыв молодые продуктивные, например, путем уничтожения тропических лесов, осушения болот. На поддержание этих систем на начальных этапах сукцессионного процесса увеличивает использование топливно-энергетических ресурсов. Происходит произойдет утрата видового разнообразия и разрушение природных ландшафтов. Упрощение природного окружения человека, с экологических позиций, крайне опасно. Нельзя превратить весь природный ландшафт в агрохозяйственный. Необходимо сохранять и умножать его многообразие, оставляя нетронутые заповедные участки, которые могли бы стать источниками видов для восстанавливающихся в сукцессионных рядах сообществ.

Агроэкосистемы создаются человеком для получения высокого урожая – чистой продукции автотрофов. Энергетические затраты в сельском хозяйстве велики, но тем не менее, самое продуктивное сельское хозяйство находится примерно на уровне продуктивности природных экосистем. Продуктивность и тех и других основана на фотосинтезе. Различие между системами состоит лишь в распределении энергии: в антропогенной она поглощается одним-двумя видами, а в природной – многими видами живых организмов.

Основные отличия агроэкосистем от природных:

1. В агроэкосистемах резко снижено разнообразие видов. Снижение видов культивируемых растений снижает и видовое разнообразие животного населения биоценоза.

2. Виды растений и животных, культивируемых человеком, эволюционируют за счет искусственного отбора и неконкурентноспособны в борьбе с дикими видами без поддержки человека.

3. Агроэкосистемы получают дополнительную энергию, субсидируемую человеком, кроме солнечной.

4. Чистая продукция изымается из агроэкосистемы и не поступает в цепи питания биоценоза.

5. Экосистемы полей, садов, пастбищ других агроценозов – это упрощенные системы, поддерживаемые человеком на ранних стадиях сукцессии. Они неустойчивы и неспособны к саморегуляции, как и природные пионерные сообщества, поэтому не могут существовать без поддержки человека.

К экосистемам четвертого типа относятся индустриально-городские системы , в которых энергия топлива полностью заменяет солнечную энергию. По сравнению с потоком энергии в природных экосистемах – расход энергии на два-три порядка выше.

Урбанизация – это рост и развитие городов, увеличение доли городского населения, процесс повышения роли городов в развитии общества. Человек, создавая сложные урбанистические системы, улучшает условия жизни, оградившись от лимитирующих факторов, создает новую искусственную среду, повышающую комфортность жизни. Однако, это ведет к отрыву человека от естественной природной обстановки и к нарушению природных экосистем. Урбанистическая система, по определению Н.Ф.Реймерса,неустойчивая природно-антропогенная система, состоящая из архитектурно-строительных объектов и резко нарушенных естественных экосистем.

По мере развития города в нем дифференцируются функциональные зоны – промышленная, селитебная, лесопарковая. Промышленные зоны – это территории сосредоточения промышленных объектов различных отраслей. Селитебные зоны – это территории сосредоточения жилых домов, административных зданий, объектов культуры, просвещения. Лесопарковая зона - зеленая зона вокруг города, окультуренная человеком, то есть приспособленная для массового отдыха, спорта, развлечения.

Участки лесопарковой зоны могут располагаться внутри городов. В отличие от естественных лесов городские парки и подобные им более мелкие посадки в городе (скверы, бульвары) не являются самоподдерживающимися и саморегулирующимися системами. Лесопарковая зона, городские парки и другие участки территории, отведенные и специально приспособленные для отдыха людей, называют рекреационными зонами.

Углубление процессов урбанизации ведет к усложнению инфраструктуры города. Значительное место начинает занимать транспорт и транспортные сооружения (автомобильные дороги, автозаправочные станции, гаражи, станции обслуживания, железные дороги, метрополитен, аэродромы. Транспортные системы пересекают функциональные зоны города и оказывают влияние на всю городскую среду.

Среда урбосистем, как ее географическая, так и геологическая части, наиболее сильно изменена и по сути дела стала искусственной. Здесь возникают проблемы утилизации и реутилизации, вовлекаемых в оборот природных ресурсов, загрязнения и очистки окружающей среды отмечается все большая изоляция хозяйственно-производственных циклов от обмена веществ и потока энергии в природных экосистемах.

В целом городская среда и населенных пунктов городского типа – это часть техносферы , то есть биосферы, коренным образом преобразованной человеком в технические и техногенные объекты.

Глава 5. Структура социоэкосистемы

Социоэкосистема представляет собой взаимодействие геосферы (геосистем), биосферы (экосистем) и общества (социальные системы). Если придерживаться принципов экологического подхода, то общество в данном случае предстает как центральная система, а гео- и биосфера – как внешняя (природная) среда.

Рис. Биосфера , весьма динамичная планетарная экосистема, во все периоды своего эволюционного развития постоянно изменялась под воздействием различных природных процессов. В результате длительной эволюции биосфера выработала способность к саморегуляции и нейтрализации негативных процессов. Достигалось это посредством сложного механизма круговорота веществ.

Главным событием эволюции биосферы признавалось приспособление организмов к изменившимся условиям путем изменения внутривидовой информации. Гарантом динамической устойчивости биосферы в течение миллиардов лет служила естественная биота в виде сообществ и экосистем в необходимом объеме.

В процессе эволюции планетарная экосистема все в большей степени стала испытывать влияние новых небывалых по силе, мощности и разнообразию воздействий. Под антропогенными воздействиями понимают деятельность, связанную с реализацией экономических, военных, рекреационных, культурных и других интересов человека, вносящую физические, химические, биологические и другие изменения в окружающую природную среду.

Известный эколог Б. Коммонер (1974) выделял пять, по его мнению, основных видов вмешательства человека в экологические процессы:

Упрощение экосистемы и взрыв биологических циклов;

Концентрация рассеянной энергии в виде теплового загрязнения;

Рост ядовитых отходов от химических производств;

Введение в экосистему новых видов;

Появление генетических изменений в организмах растений и животных.

Подавляющая часть антропогенных воздействий носит целенаправленный характер, то есть осуществляется человеком сознательно во имя достижения конкретных целей. Существуют и антропогенные воздействия: стихийные, непроизвольные, имеющие характер последствия (Котлов, 1978). Например, к этой категории воздействий относятся процессы подтопления территории, возникающие после ее застройки.

Анализ экологических последствий антропогенных воздействий позволяет разделить все их виды на положительных и отрицательные (негативные). К положительным воздействиям человека на биосферу можно отнести воспроизводство природных ресурсов, восстановление запасов подземных вод, полезащитное лесоразведение, полезащитное лесоразведение, рекультивацию земель на месте разработок полезных ископаемых и некоторые другие мероприятия.

Отрицательное (негативное) воздействие человека на биосферу проявляется в самых разнообразных и масштабных акциях: вырубке леса на больших площадях, истощении запасов пресных подземных вод, засолении и опустынивании земель, резком сокращении численности, а также видов животных и растений, и так далее.

Главнейшим и наиболее распространенным видом отрицательного воздействия человека на биосферу является загрязнение . Большинство острейших экологических ситуаций в мире и в России так или иначе связаны с загрязнением окружающей природной среды (Чернобыль, кислотные дожди, опасные отходы и так далее). Поэтому понятие «загрязнение» рассмотрим подробнее.

Загрязнением называют поступление в окружающую природную среду любых твердых, жидких и газообразных веществ, микроорганизмов или энергий (в виде звуков, шумов, излучений) в количествах, вредных для здоровья человека, животных, состояния растений и экосистем.

По объектам загрязнения различают загрязнение поверхностных и подземных вод, загрязнение атмосферного воздуха, загрязнение почв и так далее. В последние годы актуальными стали и проблемы, связанные с загрязнением околоземного космического пространства.

По видам загрязнений выделяют химическое, физическое и биологическое загрязнение (рис; по Н. Ф. Реймерсу, 1990; с изменениями). По своим масштабам и распространению загрязнение может быть локальным (местным), региональным и глобальным.

Под видами загрязнений понимают также любые нежелательные для экосистем антропогенные изменения (рис; по Г. В. Стадницкому и А. И. Радионову, 1988):

ингредиентное (минеральное и органическое) загрязнение как совокупность веществ, чуждых естественным биогеоценозам (например, бытовые стоки, ядохимикаты, продукты сгорания и так далее);

параметрическое загрязнение, связанное с изменениями качественных параметров окружающей среды (тепловое, шумовое, радиационное, электромагнитное);

биоценотическое загрязнение, вызывающее нарушение в составе и структуре популяций живых организмов (перепромысел, направленная интродукция и акклиматизация видов и так далее);

социально – деструкционное загрязнение (стация – место обитания популяции, деструкция - разрушение), связанное с нарушением и преобразованием ландшафтов и экосистем в процессе природопользования (зарегулирование водостоков, урбанизация, вырубка лесных насаждений и прочее).

Без всякого преувеличения можно отметить, что воздействие человека на биосферу в целом и на отдельные ее компоненты (атмосферу, гидросферу, литосферу и биотические сообщества) достигло к настоящему времени беспрецедентных размеров. Современное состояние планеты Земля оценивается как глобальный экологический кризис. Особенно возросли темпы роста ингре6диентных и параметрических загрязнителей, причем не только в количественном, но и в качественном отношениях. Негативные тенденции этих воздействий на человека и биоту носят не только выраженный локальный, но и глобальный характер. Единство человека, природы и общества.

Выделяют социоэкосистемы различного масштаба: локальные (местные), региональные (в границах определенной территории, устанавливаемой на основе экологических, географических, социально-экономических критериев) и глобальная, включающая географическую оболочку Земли, биосферу, все человечество. Объектом изучения экологии человека служит антропоэкосистема, в которой протекает жизнедеятельность (общности людей).

Антропоэкологические системы – сообщества людей, находящихся в динамической взаимосвязи со средой и использующие эти связи для удовлетворения собственных потребностей. Антропоэкологические системы различаются в зависимости от численности и характера организации человеческих популяций (города, сельские поселения, транспортные коммуникации). Антропоэкологические системы отличаются от природных экосистем наличием в их составе человеческих сообществ, которым принадлежит доминирующая роль в развитии всей системы.

Рис. Графическая модель антропоэкосистемы.

В центре модели находится общность людей (блок 1 ). Она взаимодействует с природой (блок 2 ), хозяйством (блок 3 ), населением (блок 4 ), частью которого является, с социально-экономическими условиями (блок 5 ). Очень сильное влияние на человека оказывает загрязнение окружающей среды (блок 6 ).

Свойства отдельных элементов и всей совокупности факторов внешней среды и их изменения приводят к тому, что меняются основные характеристики общности людей – демографическое поведение (7), экологическое сознание (8), уровень здоровья (9), профессиональные предпочтения (10), уровень культуры (11) и уровень образования (12). Изменения эти могут быть как положительными, так и отрицательными.

Блок 1. Общность людей – объединение людей, в котором создана и сохраняется, хотя бы в течение очень короткого периода, определенная социальная связь. В зависимости от целей исследования может быть выбрана любая общность людей: профессиональная, этническая, возрастная.

Изучение жизнедеятельности населения и влияющих на нее факторов среды обитания человека связано с проблемами образа жизни. Образ жизни охватывает совокупность типичных видов жизнедеятельности социальной группы, которая рассматривается в единстве с условиями жизни, определяющими ее. При изучении образа жизни выявляются ценностные ориентации людей и причины их поведения, обусловленные укладом, уровнем и качеством жизни.

Блок 2. Природа - совокупности естественных условий существования человеческого общества. Именно это подразумевается при рассмотрении взаимодействия общества и природы. Природная среда - совокупность природных факторов, непосредственно и опосредованно влияющих на человека и общество - в широком смысле слова весь мир, вся Вселенная, включая человека и общество.

Природа определяет наиболее важные параметры хозяйства и условия жизни населения, но одновременно сама находится под ощутимым прессингом хозяйственной деятельности людей. На жизнедеятельность населения непосредственно и опосредованно, через социально-экономические условия, влияют как отдельные компоненты природной среды, так и их совокупность. Среди них наиболее существенными являются: приземный слой атмосферы со всеми происходящими в нем процессами и явления, природные воды, почвенный покров, геологическое строение территории.

Биологические компоненты ландшафта, имеющие промысловое значение, могут стать: 1) источниками тяжелых отравлений вследствие контактов с ядовитыми растениями и животными; 2) источниками опасных для человека инфекционных заболеваний. Во многих районах большая опасность для жизни и здоровья людей представляют стихийные явления.

Влияние природных условий отражается на уровне популяционного здоровья, демографическом поведении населения, социально-бытовой инфраструктуре, обеспечивающей жизненный комфорт.

Блок 3. Население. Жизнедеятельность любой общности людей самым тесным образом связана с остальным населением, частью которого она является. Хозяйственные навыки, культурные традиции, религия, система воспитания, экономические процессы, торговля, осуществление крупнейших строительных проектов, защита от внешнего врага – все это и многое другое объединяет конкретные общности с остальными людьми, живущими с ними в едином хозяйственном, социальном, политическом пространстве, делает возможным их существование.

Блок 4. Хозяйство. От уровня развития хозяйственной деятельности в рамках существующей социальной системы зависит качество жизни населения. В наиболее обобщенной форме хозяйство трактуется как процесс взаимоотношений между человеческим обществом и природой, в результате которого люди посредством своего труда, используя исторически определенные орудия производства, в условиях конкретных производственных отношений добывают себе необходимые средства существования и развития.

Хозяйство складывается из экономических объектов, в рамках которых осуществляется производство. Любой экономический объект всегда содержит следующие элементы: совокупность лиц, связанных с функционированием объекта; совокупность зданий, сооружений, машин, системы коммуникаций; специфические формы общественной организации производства.

Хозяйство всегда связано с характером культуры. В отечественной этнографической литературе сформулировано представление о хозяйственно-культурных типах, то есть об определенных комплексах хозяйства и культуры, которые складываются у народов в определенных социально-исторических и естественно-географических условиях. Способ производства определяет в конечном счете характер взаимодействия людей и окружающей природой.

При антропоэкологических исследованиях современных сообществ людей, живущих преимущественно на высокоурбанизированных территориях и так или иначе связанных с индустриальным производством, хозяйство обычно рассматриваются как источник материальных благ и жизненного комфорта и как источник деградации окружающей среды, производственного травматизма, психологической усталости, стрессов.

Блок 5. Социально-экономические условия . Этот блок объединяет большое число показателей, характеризующих социально-экономические условия жизни населения. К их числу относят размер жилой площади на одного человека, уровень оплаты труда, уровень безработицы, состав пищевых рационов и их стоимости и т.п.

Блок 6. Загрязнение окружающей среды. На условия жизни людей весьма существенное и постоянно увеличивающееся негативное воздействие оказывают факторы среды, возникшие в результате технологической деятельности человечества. Загрязнение окружающей среды приводит: к ухудшению состояния здоровья населения; изменениям в демографическом поведении; деградации и гибели рекреационных ресурсов; снижению урожайности и качества пищевых и технических культур, снижению продуктивности лесных насаждений; невосполнимому урону святыням национальной и мировой культуры и истории; разрушению жилого фонда, транспортных коммуникаций.

Под влиянием перечисленных факторов меняются основные характеристики общности людей.

Блок 7. Демографическое поведение. Демографическое поведение представляет собой систему взаимосвязанных действий или поступков, направленных на изменение или сохранение демографического состояния общности людей. Демографическое поведение включает действия, связанные с воспроизводством населения (брачное и репродуктивное поведение), миграцией населения (миграционное поведение), отношением к своему здоровью (самосохранительное поведение). Ключевое значение имеют следующие характеристики: рождаемость, смертность, естественное движение населения, продолжительность жизни, жизненный потенциал населения, миграцию населения.

Демографическое поведение населения сильно зависит от внешних факторов. Например, загрязнение окружающей среды определенной территории меняет репродуктивное поведение людей: семьи опасаются заводить ребенка.

Блок 8. Экологическое сознание. Экологическое сознание – это способность понимания неразрывной связи человеческого сообщества с природой, зависимости благополучия людей от целостности и сравнительной неизменности природной среды и использования этого понимания в практической деятельности.

Блок 9. Уровень здоровья населения. Уровень или качество общественного здоровья можно оценить с помощью медико-демографических коэффициентов заболеваемости, инвалидности, смертности и т.д. Уровень здоровья – показатель адаптированности конкретной общности людей к определенным условиям жизни, антропоэкологической ситуации.

Влияние техногенных факторов на здоровье населения вызывает следующие последствия: снижение работоспособности и социальной активности у условно здоровых людей; появление генетических нарушений, приводящих к возникновению наследственных болезней; возникновение онкологических заболеваний; ухудшение здоровья детей, живущих в загрязненных районах; увеличение числа острых и хронических заболеваний; сокращение продолжительности жизни людей на территориях с высоким уровнем загрязнения среды обитания.

Влияние факторов природы на здоровье может приводить: к метеострессам, обострению сердечно-сосудистых заболеваний, возникновению некоторых форм онкологической патологии (в районах с интенсивной инсоляцией → рак кожи), заражение природно-очаговыми инфекциями, травматизму при стихийных бедствиях, эндемическим заболнваниям.

Внутренняя среда организма и внешняя среда представляет собой единую, целостную систему, находящуюся в динамическом равновесии. Расстройство равновесия, выражающееся в нарушении процессов жизнедеятельности или в развитии болезни, может наступать при воздействии чрезвычайного по величине или необычного по характеру фактора внешней среды. Подобные ситуации имеют место на определенных территориях вследствие естественного неравномерного распределения химических элементов в биосфере: атмосфере, гидросфере, литосфере. На этих территориях избыток или недостаток конкретных химических элементов наблюдается и в местной флоре и фауне. Такие территории были названы биогеохимическими провинциями, а наблюдаемые эндемичные (от греч.endemos – местный) неинфекционные заболевания населения получили названиегеохимических заболеваний.

Территория земного шара по геохимическим особенностям различна. Таежно-лесная нечерноземная зона характеризуется недостатком кальция, фосфора, калия, кобальта, меди, йода, бора, цинка, достаточным количеством магния и относительным избытком стронция, особенно по речным поймам. В лесостепной и степной черноземной зоне достаточное количество кальция, кобальта, меди, магния. Сухостепная, полупустынная и пустынная зоны отличаются повышенным содержанием сульфатов, бора, цинка. В некоторых пустынях имеется избыток нитратов и нитритов. В горных зонах на разных высотах отмечается недостаток йода, иногда - кобальта, меди, свинца, цинка. Геохимическая обстановка в каждой местности сказывается на химическом составе растительных и животных организмов.

Потребляемые человеком в небольшом количестве с пищей и водой микроэлементы оказывают значительное влияние на его обмен веществ и общее здоровье. Если того или иного химического элемента, например йода, оказывается недостаточно в почве, то пищевые продукты как растительного, так и животного происхождения оказываются обедненные йодом. Отмечается недостаток йода в питьевой воде, понижена его концентрация в атмосферном воздухе. В биогеохимической провинции, обедненной йодом, организм человека постоянно недополучает йод с пищей, водой и воздухом. Следствием является распространение среди населения геохимического заболевания - эндемического зоба. Среди наиболее известных заболеваний, связанных с биогеохимической обстановкой, можно назвать также флюороз, кариес зубов, анемию.

Блок 10. Профессиональные предпочтения. Условия жизни существенно влияют на выбор профессий внутри реальных общностей людей. Определяющая роль принадлежит природным и социально-экономическим условиям. Например, житель тундры не может стать лесорубом.

Блок 11. Уровень культуры . В данном контексте культура рассматривается как социальная система видов человеческой деятельности, которые сформировались на основе функционально полезных для общества норм и ценностей и закрепились в общественной практике и сознании общества. Культура в повседневной жизни представлена материальными предметами, социальными институтами, традициями, духовными ценностями.

Культура любой человеческой общности формируется под воздействием всех элементов антропоэкосистемы. Общности с высоким уровнем культуры заботятся не только о своем благополучии, но их волнуют судьбы всего человечества, т.к. они понимают сопричастность к мировым проблемам, свою зависимость от их решения.

Блок 12. Уровень образования. Образование применительно к анализу структуры антропоэкосистемы рассматривается как социальный институт, который выполняет в обществе экономическую, социальную и культурную функции. Экономическая функция образования состоит в создании и поддержании профессиональной структуры общества. Социальная функция определяет участие образования наряду с семьей и другими общественными институтами, в социализации личности, то есть в процессе становления каждого человека. Культурная функция образования заключается в том, чтобы использовать ранее накопленную культуру в целях просвещения и воспитания людей, формирования их творческих способностей. Один из важных разделов современного образования – его экологическая составляющая.

Глава 6.Социально-экологические законы.

Закон отражает необходимые, устойчивые, повторяющиеся связи между явлениями в природе и в обществе. На современном этапе исторического развития принято выделять две формы взаимодействия общества и природы: экономическая форма – потребление ресурсов природы и экологическая форма – охрана окружающей природной среды с целью сохранения человека и его естественной среды обитания.

В нынешних условиях развития общества на первое место выдвигаются не количественные показатели потребления экономических благ на душу населения, а качественные, среди которых важнейшее значение имеет показатель экологического благосостояния общества. До сих пор не одна наука не пыталась выявить законы, которые отражали бы единство общества и природы.

Впервые социальная экология сформулировала социоприродные законы, призванные определить необходимые условия устойчивого развития социоэкосистем различного уровня. Эти условия должны регламентировать характер, ориентацию человеческой деятельности в пределах биосферы.

Законы социальной экологии могут быть подразделены на законы экорегреса , ведущие к гибели биосферы и человечества, и законы экоразвития , способные предотвратить гибель. В ходе освоения природы возможно создание таких условий и технико-организационных связей, когда доминировали бы созидательные, а не разрушительные законы. Экологически оптимальная стратегия заключается в том, чтобы из двух типов законов выбрать именно законы выживания. Выявление этой системы законов и составляет главную задачу социоэкологии. Опираясь на законы выживания, общество сможет решать вопросы взаимосвязанного экологического и социально-экономического развития.

Проблема интегративно-общенаучного статуса социальной экологии поставила вопрос о более общих законах, чем социальные или естествонаучные. Систему основных законов социальной экологии в нашей стране изложил Н.Ф. Реймерс.

Правило социально-экологического равновесия содержит мысль о том, что общество развивается тогда и настолько, насколько сохраняется равновесие между его давлением на среду и возможностью восстановления этой среды естественным или искусственным путем.

Принцип культурного управления развитием свидетельствует об ограниченности экономического развития экологическими рамками и указывает на необходимость управлять им с учетом процессов взаимодействия, происходящих между обществом, природой и человеком.

Правило социально-экологической замены содержит мысль о возможности изменения социально-экологических потребностей человека разными способами, которые обусловлены характерными особенностями природной среды и которые на нее же влияют.

Закон исторической социально-экологической необратимости содержит мысль об исторической необратимости процесса развития общества.

В качестве пятого закона приведен закон В.И.Вернандского, в соответствии с которым биосфера неизбежно переходит в ноосферу , то есть в такую сферу, в которой человеческий разум играет преобладающую роль в развитии системы «человек-природа». Тем самым развитие природы на основе естественной саморегуляции заменяется разумной стратегией, основывающейся на прогнозировании и плановом регулировании процессов развития природы.

Известный американский эколог Барри Коммонер выделил четыре широко известные аксиомы – поговорки, сформулированные на основе фундаментальных законов природы.

«Все связано со всем» . Закон отражает существование сложнейшей сети взаимодействий в экосфере. Он призван предостеречь человека от необдуманного воздействия на отдельные части экосистем, что может привести к непредвиденным последствиям.

Живые системы характеризуются наиболее разнообразными, разветвленными и интенсивными взаимопереходами вещества, энергии и информации, образующими экологические сети взаимосвязей. Множественность связей относится не только к локальным экосистемам. Всё живое на Земле подчинено космическим силам, единому потоку солнечной энергии, его ритмам. Глобальные круговороты веществ, ветры, океанские течения, реки, трансконтинентальные и трансокеанические миграции птиц и рыб, переносы семян и спор, деятельность человека и влияние антропогенных агентов - всё это связывает пространственно удаленные природные комплексы биосферы в единую коммуникативную систему. Широкая сеть связей и зависимостей характерна и для человеческого общества. Природа и общество находятся в единой сети системных взаимодействий. Существует несколько важных для экологии следствий всеобщей связи.

Закон больших чисел - совокупное действие большого числа случайных факторов приводит, при некоторых общих условиях, к результату, почти не зависящему от случая, т.е. имеющему системный характер. Мириады бактерий в почве, воде, в телах растений и животных создают особую, относительно стабильную микробиологическую среду, необходимую для нормального существования всего живого. Сочетание большого числа случайных актов спроса и предложения формирует относительно постоянный товарооборот и ценообразование свободного рынка.

Принцип Ле Шателье - при внешнем воздействии, выводящем систему из состояния устойчивого равновесия, это равновесие смещается в направлении, при котором эффект внешнего воздействия уменьшается. Разработанный первоначально для условий химического равновесия этот принцип стал применяться для описания поведения самых различных самоподдерживающихся систем. На биологическом уровне он реализуется в виде способности экологических систем к саморегуляции.

Любое частное изменение в системе неизбежно приводит к развитию цепных реакций, идущих в сторону нейтрализации произведенного изменения или формирования новых взаимосвязей.

Любые системные изменения в природе оказывают прямое или опосредованное воздействие на человека - от состояния индивидуума до сложных общественных отношений.

«Все должно куда-то деваться». Закон вытекает из фундаментального закона сохранения материи. Благодаря данному закону удается установить одну из главных причин нынешнего кризиса окружающей природной среды. Она состоит в том, что «огромные количества веществ извлечены из земли, преобразованы в новые соединения и рассеяны в окружавшей среде без учета того факта, что все куда-то девается».

Закон является и одним из важнейших требований рационального природопользования. В отличие от человеческого производства и быта живая природа в целом почти безотходна, т.к. характеризуется высокой степенью замкнутости круговорота веществ в биосфере.

Деятельность человека привела к изменениям химической среды на поверхности планеты, к возникновению необычных для поверхности земли, воды и воздуха высоких концентраций ряда элементов, к появлению стойких синтетических соединений, чуждых химизму живых организмов - ксенобиотиков (от греч. ксенос - чужой). Некоторые из этих веществ являются сильными ядами. При этом существенно нарушается замкнутость круговорота веществ.

Этой мощной загрязняющей деятельности природа противопоставляет по существу только функцию разбавления - рассеивание в атмосфере, на большой площади суши, растворение в воде природных резервуаров. Некоторую роль играет частичная иммобилизация веществ в донных отложениях океана. Но так или иначе подавляющая масса антропогенных загрязнителей остается в пределах биосферы, доступна для различных форм организмов и может продолжать оказывать свое вредное действие.

Отметим два постулата, являющиеся интерпретацией закона «все должно куда то деваться» и имеющие практическое значение:

Закон развития системы за счет окружающей ее среды : любая природная или общественная система может развиваться только за счет использования материально-энергетических и информационных возможностей окружающей среды. Абсолютно изолированное саморазвитие невозможно.

Закон неустранимости отходов или побочных воздействий производства, согласно которому в любом хозяйственном цикле образующиеся отходы и возникающие эффекты неустранимы, они могут быть лишь переведены из одной формы в другую или перемещены в пространстве, а их действие может быть растянуто во времени. Этот закон исключает принципиальную возможность безотходного производства и потребления в современном обществе.

«Природа знает лучше» . Автор исходил из того, что «структура организма нынешних живых существ или организация современной природной экосистемы – наилучшие в том смысле, что они были тщательно отобраны из неудачных вариантов и что любой новый вариант, скорее всего, будет хуже существующего ныне». Этот закон призывает не к бездеятельности, а наоборот, к тщательному изучению естественных био- и экосистем и сознательному отношению к преобразующей деятельности. Иллюстрацией действия этого закона может служить прекращение работ в нашей стране по переброске части стока северных рек на юг. Из-за недостаточной экологической обоснованности данного гидромелиоративного проекта.

Это утверждение очень важно для понимания взаимоотношений человека и природы. Оно также имеет два взаимосвязанных аспекта: бионический и эволюционный.

В результате технического прогресса люди создали множество вещей, которых не существует в природе. Человеческая техника превзошла многие возможности живых организмов, в особенности по таким характеристикам, как прочность, мощность, концентрация энергии, скорость движения, и т.п. Но по изобретательности использования законов природы, оригинальности, совершенству и красоте конструктивных решений, по экономичности и эффективности, технические устройства намного уступают биологическим системам. Это было подтверждено бионикой - наукой о применении принципов действия живых систем и биологических процессов для решения инженерных задач.

Принцип «природа знает лучше» определяет прежде всего то, что может и что не должно иметь места в биосфере. Главный критерий этого отбора - включенность в глобальный биотический круговорот, увеличение его эффективности, заполненность всех экологических ни. Для любого вещества, выработанного организмами, должен существовать деструктор. Все продукты распада должны вновь вовлекаться в круговорот. С каждым биологическим видом, который нарушал этот закон природа рано или поздно расставалась, находя организмы, способные восстановить замкнутость экологических циклов.

Человеческая индустриальная цивилизация грубо нарушает замкнутость биотического круговорота в глобальном масштабе, что грозит серьезными последствиями для человечества.

«Ничто не дается даром». Б. Коммонер предполагает, что четвертый закон объединяет предшествующие три закона, «потому что глобальная экосистема представляет собой единое целое, в рамках которой ничего не может быть выиграно или потеряно и которая не может являться объектом всеобщего улучшения; все, что было извлечено из нее человеческим трудом, должно быть возмещено». В экономике природы, как и в экономике человека, не существует бесплатных ресурсов: пространство, энергия, солнечный свет, вода, кислород, какими бы «неисчерпаемыми» ни казались их запасы на Земле, оплачиваются любой расходующей их системой. Оплачиваются полнотой и скоростью возврата, оборота ценностей, замкнутостью материальных круговоротов - биогенных элементов, энергоносителей, пищи, денег, здоровья.

Большие системы способны к эволюции в сторону усложнения и совершенствования организации. Но развитие происходит за счет не только окружающей среды, но и собственных качественных ресурсов: любое новое приобретение в эволюции системы обязательно сопровождается утратой какой-то части прежнего состояния и возникновением новых, сложных проблем.

Закон необратимости эволюции : большие системы эволюционируют только в одном направлении - от простого к сложному; регресс может относиться только к отдельным частям или отдельным периодам развития системы.

Правило ускорения эволюции: с ростом сложности организации систем темпы эволюции возрастают. Это правило в равной мере относится и к сменяемости видов в эволюции органического мира, и к человеческой истории, и к развитию техники.

Закон ограниченности ресурсов. В природе действует правило максимального «давления жизни»: организмы способны к размножению в геометрической прогрессии. "Биологический взрыв" не происходит из-за ограничений по веществу: масса питательных веществ для всех форм жизни на Земле ограничена. Ее не хватает для всех делящихся клеток, формируемых спор, семян, яиц, личинок, зародышей. В связи с этим общее количество живого вещества всех организмов планеты в пределах больших отрезков времени сравнительно мало изменяется. Эта закономерность была сформулирована В.И.Вернадским в виде закона константности количества живого вещества: количество живого вещества биосферы для данного геологического периода есть величина постоянная. Поэтому значительное увеличение чиленности и массы каких-либо организмов в глобальном масштабе может происходить только за счет уменьшения численности и массы других организмов.

Закон «на всех не хватит» - источник всех форм конкуренции, соперничества и антагонизма в природе и в обществе. Внутри популяций или между популяциями различных растений или животных предметом конкуренции чаще всего бывают пища, пространство, убежище или половой партнер. В человеческом обществе все это сохраняет свое значение, но усложняется социальными, экономическими, этическими и эстетическими «надстройками», часто начинающими играть самостоятельную роль.

Законы Б. Коммонера, не охватывают все стороны взаимодействия общества и природы. В них не отражено, например, влияние социально-экономических, правовых механизмов на характер природопользования. Социально-экологические законы В.Д.Комарова и Данило Ж.Марковича дополняют и уточняют изложенные законы.

Законы социальной экологии В.Д.Комаров понимает как стабильные периодичные связи между общественными и природными явлениями, которые имеют относительно статистический характер. К числу социально-экологических законов В.Д.Комаров относит: закон управлявшей роли общественного строя по отношению к характеру природопользования; закон последовательного производственного освоения форм движения материи; закон оптимального соответствия состояния природной среды характеру и темпам развития производства; закон естественноисторического расширения ойкумены; закон волнообразного прогресса ноосферы и некоторые другие.

На основе уже накопленного материала по осмыслению отношений человека, общества к окружающей среде Данило Ж.Марковичем сформулированы следующие десять основных законов социальной экологии.

· Человек как природно-общественное существо живет в природе, в которой все формы органического и неорганического мира составляют нерушимое единство, с которым человек связан неразрывными связями.

· Жизненная среда человека состоит из заданных условий и обстоятельств, возникших без приложения к ним человеческого труда, а также условий и обстоятельств, созданных человеческой деятельностью.

· Возможности развития технических систем, которые возникают как результат человеческой способности осмысления и творчества, неограниченны, природные же ресурсы ограничены, а некоторые и невосполнимы.

· Использование природы человеком ограничено необходимостью поддерживать экологическое равновесие в данном пространстве и времени, а экологические проблемы возникают из-за несогласованности биосферы, техносферы и социосферы.

· Быстрое и технологическое развитие сопровождается ростом возможностей нарушения экологического равновесия, а природа сама не может освобождаться от его отрицательного воздействия с помощью саморегуляции, для этого необходимы действия общества по сохранению и защите природной среды.

· Существует взаимосвязь между состояниями экосистемы человека, концепцией и целями общественного развития и качеством жизни человеческих сообществ и человека.

· Экологические проблемы имеют глобальный характер, все общества, представляющие собой составные части человечества Земли в целом, стоят перед лицом опасности, вызванной нарушением экологического равновесия, поэтому присвоение человеком природы как в локальном, так и в глобальном масштабе, должно соответствовать экологическим возможностям.

· Для преодоления некритичного присвоения природы, необходимо развивать экологическое сознание и понимание того, что пренебрежение экологическими закономерностями жизни природы ведет к разрушению биологической системы, от которой зависит жизнь человека на Земле.

· Между человеческой природной средой жизни и его трудовой средой существует связь, которая проявляется через возможность нарушения экологического равновесия и которую следует поддерживать выработкой концепции системы защиты как природной, так и трудовой среды.

· Существует связь между концепцией защиты жизненной среды человека в отдельных обществах и их общественно-экономическим системами, но не только ими, но и системами ценности и культурно-духовным развитием.

Перечисленные законы социальной экологии мы охарактеризовали как основные, а это означает, что возможно их дальнейшее осмысление и критический пересмотр на основе новых исследований.

Законы социальной экологии окончательно еще не установлены. Но уже сейчас очевидно, что социальная экология призвана выявить и сформулировать качественно новые типы законов, отражающих взаимосвязь природы, техносферы и общества как единого целого.

Выявление законов социальной экологии приобретает ныне особую значимость, так как ее положения имеют нормативный характер по отношению к разнообразным сферам человеческой деятельности. Только основываясь на них, можно осуществить подлинную экологическую перестройку технологической структуры современной цивилизации, материального и духовного производства.

Глава 7. Экологические проблемы современности.

Глобальные проблемы человечества. Во второй половине ХХ в. перед человечеством встали проблемы, которые носят глобальный характер. В отличие от местных проблем каждого государства анализом и разработкой предложений по решению этих проблем занимаются в настоящее время тысячи специалистов в разных странах и ряд научных организаций.

Каковы критерии глобальности? Во-первых, по масштабу своего действия они носят общепланетарный характер, затрагивая интересы всего человечества, всех регионов и государств. Во-вторых, затрагиваемые ГП интересы имеют жизненное значение не только для ныне живущих людей, но и для последующих поколений, которые могут и не появиться на свет, если ныне, живущие ней найдут разумных способов решения этих противоречий. В-третьих, решение глобальных проблем нельзя откладывать на будущее. В-четвертых, для своего решения они требуют объединения усилий всего человечества.

В рамках общепринятой классификации, разработанной в начале 1980-х годов, выделяют три основные группы глобальных проблем . К первой относятся проблемы, связанные с основными социальными вопросами (предотвращение мировой ядерной катастрофы, преодоление разрыва в уровнях социально-экономического развития между развитыми и развивающимися странами и т.п.).

Ко второй – проблемы, касающиеся отношений человека и окружающей среды (экологическая, энергосырьевая, продовольственная, освоение космического пространства и т.п.).

К третьей – проблемы, фиксирующие внимание на отношениях между человеком и обществом (использование достижений научно-технического прогресса, ликвидация опасных болезней, улучшение системы здравоохранения, ликвидации неграмотности и др.).

Все эти три группы проблем необходимо решать в комплексе. Взаимосвязь имеет место, например, между материальной, энергетической и продовольственной проблемами; ликвидация экологических противоречий требует соответствующего формирования социально-экономических и социально-культурных условий. Система глобальных проблем динамична и все время пополняется новыми проблемами, которые вырастают до общемировых.

Антропогенные экосистемы , как правило, оказываются весьма далёкими от естественного равновесия. При этом возможны несколько типичных ситуаций.

Прежде всего, это эксплуатируемые человеком природные экосистемы, находящиеся под большой антропогенной нагрузкой. Если антропогенная нагрузка снимается, то предоставленные самим себе они возвращаются в равновесное состояние. В таком положении находятся леса, систематически подвергающиеся массовой рубке, многие пастбищные угодья. После уничтожения значительной части природной растительности человек покидает эти территории с тем, чтобы вернуться, когда в результате сукцессии растительность восстановится.

Однако при чрезмерной нагрузке экосистема теряет устойчивость, и в таких случаях бездумная эксплуатация природных ресурсов зачастую ведёт к экологическим катастрофам. Страшный пример такого рода — судьба Аральского моря. Это огромное озеро питалось всегда водами двух больших рек — Амударьи и Сырдарьи — и вместе с ними образовывало устойчивую систему. Во второй половине XX века воды этих рек стали разбирать на орошение хлопковых плантаций, Аральское море стало быстро высыхать, и к настоящему времени его экосистема практически погибла. Это в свою очередь привело к социальной и гуманитарной катастрофе в окрестностях Арала. Другой пример — строительство гидроэлектростанций без учёта последствий для водных экосистем. В подобных случаях нерестилища ценных пород рыб оказываются уничтоженными, а окружающие земли — подтопленными. На месте зрелых природных равновесных экосистем, как правило, возникают бедные малопродуктивные незрелые сообщества, далекие от естественного равновесия. Наконец, заброшенные карьеры и места открытых разработок полезных ископаемых оказываются пустынными территориями, на которых происходит первичная сукцессия.

Другой тип антропогенных биогеоценозов — искусственно созданные и удерживаехмые в неравновесном положении системы. Это — пахотные земли и другие сельскохозяйственные угодья. Как правило, они засеваются одной культурой. Для получения максимального урожая человек стремится сохранить только два трофических уровня — собственно культурное растение — продуцент и детритофагов и редуцентов в почве, необходимых для поддержания плодородия. Видовое разнообразие становится минимальным, а экологическая ниша культивируемых растений — максимальной. Понятно, что эта ситуация крайне неустойчива. Культивируемые растения не способны захватить полностью экологическую ёмкость системы, и фитофаги стараются захватить пустующие ниши, а дикорастущие растения — конкурировать с выращиваемыми культурами. Человек называет первых «сельскохозяйственными вредителями», а вторых — «сорняками» и вступает с ними в тяжёлую борьбу, длящуюся с переменным успехом уже несколько тысячелетий.

Эпоха цивилизации, особенно ее последние столетия, ознаменована не только быстрым ростом населения, созданием сложных технических систем, но и созданием антропогенных экосистем. Классическим примером таких систем являются города.

Практически любой город является гетеротрофной экосистемой, получающей энергию и вещество с местности, находящейся за его пределами. Жизнедеятельность индустриального города невозможна без притока огромного количества энергии: примерно 0,7 МДж/(ч м 2). Энергия образуется в результате сжигания различных энергоносителей (газ, мазут, каменный уголь), а также поступает в виде электроэнергии, полученной за пределами города. В основном вся эта энергия в конечном итоге превращается в тепловую и лишь небольшая часть - в энергию химических связей различных соединений (химических волокон, пластмасс и т.д.) (рис. 4.14). Тепловая энергия рассеивается в окружающем город пространстве и частично уходит за него со стоками (температура стоков зачастую достигает 40-50 °С). В результате в городах несколько теплее и больше облачность, чем в соседней сельской местности.

Города имеют зеленые насаждения: деревья, газоны, клумбы, кустарники, растения в водоемах, которые относятся к продуцентам. Вместе с тем их первичная органическая продукция в снабжении города веществом и энергией играет крайне незначительную роль. «Зеленый пояс» городов имеет в основном эстетическое и рекреационное (лат. recreatio - отдых, выздоровление) значение, уменьшает колебания температуры, поглощает шум, уменьшает загрязнение воздуха. Там поселяются сообщества птиц и мелких животных. На содержание и восстановление зеленых насаждений города затрачивается определенная энергия. Так, для содержания 1 м 2 аккуратного газона требуются затраты энергии до 2 МДж в год.

Рис. 4.14.

С^> Поток энергии С^> Поток вещества

Город производит товары, услуги, культурные ценности, которые потребляются не только городским, но и сельским населением. Одновременно город является основным источником вредных выбросов: твердых, жидких и газообразных. В результате в городах появился ряд экологических проблем, не свойственных сельской местности: недостаток чистой воды и чистого воздуха, высокая концентрация вредных веществ в почве.

Площадь суши, занятая городами, невелика (не более 5%). Несмотря на это, города оказывают существенное влияние на обширные прилегающие территории. Газообразные выбросы загрязняют прилегающие территории, площадь которых почти в 10 раз превышает площадь города. Жидкие загрязняющие вещества достигают Мирового океана, изменяя его химический состав. Огромные территории за городом заняты под твердые отходы. Тем не менее наблюдается постоянный рост городского населения и увеличивается площадь, занимаемая городами.

Следует отметить, что без огромных поступлений энергии, воды и пищи извне город существовать не может. Важнейшую роль в функционировании города играет поступающая энергия. Город как переуплотненный биоценоз без притока энергии может обойтись очень непродолжительное время. Без энергии перестанут работать водопровод, канализация, прекратится вывоз твердых отходов, начнется интенсивное загрязнение территории города, а затем и эпидемии, особенно в летнее время, жители начнут покидать город, поэтому первостепенной задачей для обеспечения функционирования такого переуплотненного биоценоза, каким является город, становится обеспечение его энергией.

К антропогенным экосистемам относятся также агроэкосистемы - искусственно созданные и постоянно поддерживаемые человеком экосистемы , предназначенные для получения сельхозпродукции {поля, огороды , сады , комплексы по выращиванию животных с прилегающими пастбищами и т.д.)- В отличие от городов значительную долю в агроэкосистемах составляют продуценты. По сравнению с естественными экосистемами (лес, луг), которые используют только энергию Солнца, агроэкосистемы получают также и дополнительную энергию при выполнении различных работ людьми, животными, машинами, механизмами, в виде удобрений, ядохимикатов, воды для орошения. Для получения максимума чистой валовой продукции животные и растения подвергаются искусственному отбору, снижается их разнообразие. Так, 30 пищевых растений составляет 95% от массы всей нашей растительной пищи. Из них больше всего используются пшеница, кукуруза, рис и картофель .

Характерной особенностью агроэкосистем является их малая экологическая устойчивость при высокой урожайности, как правило, одной культуры или высокой продуктивности животных. Если прекращается приток к ним вещества и энергии, то агроэкосистемы быстро деградируют и уступают место естественным экосистемам. Так, если не убрать пшеничное поле и прекратить его дальнейшую обработку (вспашку, засевание и т.д.), то через несколько лет пшеница с него будет полностью вытеснена, а на смену придут естественные фитоценозы.

По способу производства агроэкосистемы делят на два типа: доинду- стриальпые и интенсивные .

Доиндустриальные агроэкосистемы используют дополнительную энергию, получаемую в результате мышечных усилий человека и домашних животных. Незначительная часть энергии поступает с минеральными удобрениями, а также возвращается вместе с органическими удобрениями (навоз, компост). Такие системы имеются в подсобных домашних хозяйствах России и Беларуси, в крестьянских хозяйствах Китая, Индии, стран Африки и Латинской Америки и других стран, где производят продукты в основном для своей семьи и частично поставляют на местный рынок.

Интенсивные агроэкосистемы производят товарную продукцию в виде сырья для дальнейшей промышленной переработки. При этом они получают огромный приток энергии в виде выполняемой сельхозмашинами работы, удобрений и т.д. Данные агроэкосистемы характерны для стран Западной Европы и Северной Америки, достаточно развиты они в России и Беларуси. В настоящее время интенсивные агроэкосистемы обеспечивают питанием основную часть населения Земли.

Зачастую доиндустриальные агроэкосистемы называют примитивными и отсталыми. Конечно, по сравнению с индустриальными системами они производят значительно меньше продукции с единицы площади почвы. Вместе с гем эти агроэкосистемы значительно лучше гармонируют с природными экосистемами и почти в 15 раз потребляют меньше энергии на единицу произведенной продукции, чем индустриальные агроэкосистемы. В будущем, видимо, следует ожидать изменений в способах получения пищи в агроэкосистемах.

Много написано фантастических произведений, посвященных длительным космическим путешествиям людей. Космический корабль, предназначенный для обитания в нем людей десятки и сотни лет, должен представлять собой искусственную экосистему, содержащую все основные атрибуты природной экосистемы Земли. При этом необходимо решить главнейшую задачу по обеспечению круговорота веществ. Как известно, в природных экосистемах нет отходов. По сути дела происходит бесконечное использование абиотических веществ живыми организмами. Так должно быть и на космическом корабле, так как пополнение запасов минералов в космосе, например с астероидов, является делом достаточно сложным и проблематичным.

Рис. 4.15. Объемы атмосферы и океана, приходящиеся на 1 м 2 суши

В настоящее время космические орбитальные станции снабжены системами жизнеобеспечения, которые даже отдаленно не напоминают природные экосистемы. В них осуществляется лишь частичная регенерация воды и воздуха физико-химическими методами. Такие системы могут функционировать только при получении дотаций энергии и вещества с Земли.

В биосфере Земли огромную роль играют демпфирующие возможности атмосферы и океана. Они стабилизируют многие экологические факторы, например климат, температуру, влажность воздуха. На 1 м 2 суши нашей планеты приходится 1260 м 3 воздуха атмосферы и более 8300 м 3 воды Мирового океана (рис. 4.15).

Атмосфера и океан также играют роль накопителей различных веществ, которые используются в круговороте; так, в атмосфере накапливается кислород и углекислый газ, используемые живыми организмами в процессе жизнедеятельности. Кроме того, Мировой океан является крупнейшим накопителем и перераспределителем преобразованной в тепловую солнечной энергии .

В США проводились эксперименты по созданию миниатюрной модели биосферы в условиях Земли. Результаты таких экспериментов скорее отрицательные, чем положительные. Создание модели в космосе не только значительно сложнее, но и дороже, поэтому сегодня и в обозримом будущем биосфера Земли для человека является единственным «домом» и сберечь ее для потомков - главная сегодняшняя задача человечества.

Подводя итог сказанному в четвертой главе, надо отметить следующее. Жизнь в биосфере достаточно четко структурирована и имеет три иерархических надорганизменных уровня: популяция, биоценоз и экосистема. В последние 100-150 лет человек оказал существенное влияние на большинство природных популяций, причем в сторону уменьшения их численности. В результате некоторые виды живых организмов исчезли, многие находятся под угрозой исчезновения. Исчезающие виды заносятся в особые перечни - Красные книги и находятся под защитой государств и мирового сообщества.

Популяции обособленно существовать не могут, они вступают во взаимоотношения с другими популяциями, образуя тем самым многовидовые сообщества живых организмов - биоценозы. По участию в биогенном круговороте веществ биоценозы содержат три группы организмов: продуценты, консументы и редуценты. Продуценты из простых неорганических соединений синтезируют сложные органические вещества, которые консументы используют в качестве питания. Редуценты разлагают мертвое органическое вещество до исходных неорганических соединений, которые опять вовлекаются в круговорот.

Популяции, биоценозы, обмениваясь с окружающей неорганической средой веществом и энергией, образуют с ней единое целое, называемое экосистемой. Экосистемы (луг, лес, озеро) не имеют четко очерченных границ, что в основном связано с возможностью перемещения живых организмов в пространстве, поэтому в экологии чаще всего изучаются крупные экосистемы - биомы. Выделяют три группы биомов: сухопутные, морские и пресноводные. В эпоху цивилизации человеком созданы искусственные экосистемы: города и агроэкосистемы. Они неустойчивы и требуют постоянного притока вещества и энергии извне.

Самой крупной экосистемой Земли является биосфера, которая в прошлом, настоящем и обозримом будущем остается для человека единственным местом обитания. Сохранение биосферы во всем ее многообразии для потомков - главная задача человечества.

Разделы