ОПРЕДЕЛЕНИЕ И СОДЕРЖАНИЕ ГЕОЭКОЛОГИИ КАК НАУКИ

Термин «геоэкология» более 80 лет используется в экологии, географии, геологии для обозначения области междисциплинарных знаний. Однако его универсальное, общепризнанное определение пока отсутствует.

Пристальный интерес к этой науке со стороны исследователей разных научных направлений, широкий охват проблем предопределяют некоторые разногласия в понимании содержания этого научного направления.

Обратимся к этимологии термина «геоэкология», которая, на наш взгляд, достаточно подробно рассмотрена в учебнике Г.Н. Голубева (2006). Слово «геоэкология» состоит из трех корней греческого происхождения.

Корень «гео» происходит от греческого «Гага», имени греческой богини Земли Геи, традиционно охватывает науки о Земле, подчеркивая их единство и взаимозависимость, и при этом ставит на первое место Землю в целом, обусловливая необходимость понимания, прежде всего, общеземных, глобальных процессов, а затем уже, на этой базе, явлений более низкого иерархического уровня, относящихся к отдельным регионам и местностям.

Корень «эко» происходит от греческого «oiKoq» (ойкос), т.е. «дом». И означает, что в рамках геоэкологии Земля рассматривается как дом для живых существ разных уровней: видов, их комбинаций, складывающихся в экосистемы, биомов как крупных пространственных биологических систем и всей совокупности живого вещества Земли. Отсюда вытекает определение основной задачи геоэкологии: исследование Земли как системы, с первоочередным вниманием к глобальным (общемировым) вопросам. И в такой постановке неизбежным оказывается пересечение в рамках геоэкологии сфер интересов как естественных, так и общественных наук.

Корень «гео» отождествляет неживую природу, в то время как корень «эко» обозначает ее живую часть. В этом сочетании комбинация «геоэко» отражает единство неживой и живой природы.

Корень «лог» происходит от греческого «Хоуос,» (логос) - слово, учение и является частью сложных слов, означающей науку, знание, учение. Этот корень используется достаточно широко для обозначения названия наук как естественного, так и общественного цикла, например геология, биология, филология, социология и т.п.

Таким образом, исходя из этимологии термина, геоэкология - это наука о единстве живой и неживой природы или, иными словами, наука о доме под названием «Земля».

Если рассматривать значение слов, входящих в состав рассматриваемого термина «геоэкология», то первоначально предложенный Эрнестом Геккелем в 1866 г. термин «экология» означал познание «экономики природы», одновременное исследование всех взаимоотношений живого с органическими и неорганическими компонентами среды. Под экологией понималась наука, изучающая все сложные взаимосвязи в природе, рассматриваемые как условия борьбы видов за существование, а также представляющая собой раздел биологии, исследующий взаимозависимости между живыми существами и их окружением. Современное же понимание экологии несколько шире.

Первым ученым, употребившим собственно термин «геоэкология», был немецкий географ К. Тролль, который понимал под ней одну из ветвей естествознания, объединяющую экологические и географические исследования в изучении экосистем. По его мнению, термины «геоэкология» и «ландшафтная экология» как раздел географии являются синонимами.

Тролль Карл -Troll Carl (1899-1975). Немецкий физико- географ, с 1930 г. профессор колониальной и «заморской» географии Берлинского университета, с 1938 г. профессор географии и директор Географического института Боннского университета (в 1960-1961 гг. ректор университета). Президент Международного географического союза (1960- 1964 гг.). Участвовал (с 1926 г.) в экспедициях в горные районы Северной и Южной Америки, Африки, Центральной Азии. Основные труды по изучению рельефа, климата, растительности и их взаимосвязей, особенно в горных и тропических странах, а также по проблемам экологии ландшафтов. Основатель ландшафтной экологии (1939 г.), или геоэкологии (1968 г.), как учения о взаимодействии рельефа, климата, растительности и человеческого общества.

В период экологического «алармизма», начавшегося с 1950-х гг., все проблемы взаимодействия технически вооруженного человечества с окружающей средой стали относить к области экологии. Однако термином «экология», с одной стороны, стали обозначать научное направление, предложенное Э. Геккелем, а с другой - науку о взаимодействии общества и природы. В отношении второй его функции было крайне неверно относить экологию к биологической области знаний, поскольку научные корни так называемой большой экологии преимущественно формировались за пределами биологии. В связи с этим назрела необходимость обозначения нового научного направления и определения его отличия собственно от экологии, как раздела биологии. Достаточно активно подобный процесс начал происходить в конце 60-х годов XX в., когда и началось активное употребление термина «геоэкология».

В России широкое использование термина «геоэкология» началось с 1970-х гг., после упоминания его известным советским географом В. Б. Сочавой, который определил геоэкологию как науку о состоянии геологической среды и всех ее компонентов, о происходящих в ней процессах, активизация которых может отражаться (в том числе и негативно) на состоянии других геосфер Земли. В таком понимании содержание геоэкологии принципиально отличалось от введенного К. Троллем и по существу представляло собой новую геологическую науку. Однако В.Б. Сочаве не суждено было в дальнейшем развить это научное направление.

Виктор Борисович Сочдва (1905-1978). Русский географ, геоботаник и ландшафтовед, академик АН СССР. Работал в Биологическом музее, Ботаническом институте АН СССР, Арктическом институте (г. Ленинград). В 1938-1958 гг. - преподаватель (с 1944 г. - профессор) ЛГУ, в 1959-1976 гг. -директор Института географии Сибири и Дальнего Востока СО АН СССР (Иркутск), в 1976-1978 гг. - старший научный сотрудник-консультант этого института.

Основоположник Сибирской географической школы, создатель нового направления в географической науке - учения о геосистемах. Выделил топологический, региональный и планетарный масштабы геосистем и создал их дробную иерархическую классификацию. Его имя носит институт географии Сибирского отделения РАН в г. Иркутске.

И все же, учитывая насущную необходимость появления подобной науки и отчасти благодаря усилиям ученого-энциклопедиста Н.Ф. Рей- мерса, термин «геоэкология» стал утверждаться особенно быстро в 80-90-х годах прошлого века. Н. Ф. Реймерс предложил классическую экологию называть «биоэкологией», для того чтобы отличать ее от социальной экологии и геоэкологии. Геоэкология, по мнению Н.Ф. Реймерса, представляет собой раздел экологии, исследующий экосистемы (геосистемы) высоких иерархических уровней - до биосферы включительно.

В последней четверти XX в. термин стал широко использоваться почти во всех естественных науках, потерял свою четкость и стал термином «свободного пользования». Термин «геоэкология» с 1980-х гг.

появился в названиях некоторых кафедр и даже факультетов российских вузов, на обложках книг, журналов, а также в названиях лекционных курсов. Считается, что как отдельная наука геоэкология окончательно сложилась в начале 90-х годов XX в.

За время, прошедшее с начала становления данного научного направления, к определению его содержания обращалось достаточно большое количество видных ученых. Однако смысл слова «геоэкология» все еще трактуется по-разному. На сегодняшний день наиболее полный анализ становления понятийной базы этого научного направления сделан в работах В.Т. Трофимова. В свое время (2009) были обозначены так называемые «парадоксы» этой новой динамично развивающейся науки, которые в упрощенном виде сводятся к шести простым позициям, таким как:

• 1) «многоликость» понимания содержания термина;
• 2) «многоликость» понимания структуры как науки;
• 3) отсутствие четко определенных теоретических задач;
• 4) неоднозначное отношение к необходимости оценки состояния биоты;
• 5) неоднозначное отношение к необходимости изучения воздействия природных и антропогенных факторов;
• 6) неразработанность вопроса о междисциплинарном характере науки.

Начиная с последнего из перечисленных «парадоксов», охарактеризуем нынешнее положение в области развития геоэкологии как науки. В настоящее время уже ни у кого не вызывает сомнения, что геоэкология является междисциплинарной наукой. В становлении этого научного направления определенный приоритет имели география и геология. Является также общепризнанным, что на сегодняшний день обособленное исследование явлений и процессов природы с позиции отдельных научных дисциплин оказывается неадекватным.

Кроме того, следует отметить, что поскольку в геоэкологии как комплексной междисциплинарной науке рассматриваются экологические последствия влияния процессов, происходящих в геосферах Земли, на состояние живых организмов (что дает, по сути, ответ на четвертый из перечисленных выше «парадоксов»), населяющих нашу планету, то, рассматривая взаимное влияние процессов в геосферах Земли на существование человека как одного из представителей живых существ на планете, геоэкология не может полностью исключать из своего рассмотрения социально-экономические аспекты этого влияния.

В целом геоэкология во многом по-другому начинает раскрывать известные ранее законы природы и подошла к открытию новых. Тем самым она оказывает мощное воздействие на развитие общества. Без сомнения геоэкологию можно отнести к числу наиболее важных областей знания, призванных обеспечить выживание человечества. И недаром в своих трудах один из видных ученых-современников, С.П. Горшков (2001), отмечал, что геоэкология становится одной из главных наук XXI в.

Последовательное раскрытие остальных позиций, связанных с обозначенными В.Т. Трофимовым «парадоксами» современной геоэкологии, будет дано в последующем изложении материала настоящего учебного пособия.

Рассмотрим основные современные трактовки содержания геоэкологии как науки, предложенные разными авторами.

Так, по мнению В.И. Осипова (1997), геоэкология - это наука, изучающая геосферные оболочки Земли как компоненты окружающей среды и минеральную основу биосферы и происходящие в них изменения под влиянием природных и техногенных факторов, а также неорганическое вещество биосферы и происходящие в нем изменения. Живое вещество (в том числе и человек) не является объектом ее исследования. С последним утверждением нельзя полностью согласиться, поскольку без рассмотрения влияния изменений, происходящих в неорганическом веществе биосферы геоэкология теряет свою экологическую направленность и превращается в традиционную науку о Земле. Однако собственно живое вещество вполне справедливо не является объектом изучения геоэкологии. Влияние процессов в неорганическом веществе раскрывается через предмет геоэкологии. Именно система знаний о влиянии (на первых стадиях элементарная оценка влияния) этих процессов на живые организмы должна стать предметом изучения геоэкологии.

В.Т. Трофимовым (2002) геоэкология трактуется как междисциплинарная наука, изучающая экологические функции абиотических сфер Земли, закономерности их формирования и пространственно-временного изменения под влиянием природных и техногенных причин в связи с жизнью и деятельностью биоты и прежде всего - человека. Данное определение весьма удачно отражает все аспекты в содержании понятия геоэкологии, но зачастую представляется сложным для понимания студентами. Основную трудность представляет объем понятия, вкладываемого в представление об «экологических функциях абиотических сфер». Однако это определение может быть взято за основу и по мере развития геоэкологии должно стать главным.

Г.Н. Голубевым (2006) геоэкология определялась как междисциплинарное научное направление, изучающее систему взаимосвязанных геосфер Земли в процессе их интеграции с обществом. Такая трактовка содержания геоэкологии, к сожалению, не снимает обозначенных выше, в формулировке В.Т. Трофимова, «парадоксов» этой науки, поскольку не раскрывает позиции, связанные с необходимостью рассмотрения влияния процессов, происходящих в геосферах Земли, на ю

живое и необходимость изучения воздействия как антропогенных, так и природных факторов.

В формулировке Высшей аттестационной комиссии при Минобрнауки Российской Федерации (формула научной специальности «Геоэкология» - 25.00.36) (http://vak.ed.gov.ru) геоэкология - это междисциплинарное научное направление, объединяющее исследования состава, строения, свойств, процессов, физических и геохимических полей геосфер Земли как среды обитания человека и других организмов. В раскрытии содержания этой специальности указывается, что геоэкология ориентирует исследователей:

• на изучение биологически значимых природных и антропогенных изменений в природной среде;
• изучение сложных природных процессов, протекающих при различных антропогенных воздействиях;
• выявление предельных антропогенных нагрузок на природные системы.

И подобная трактовка вполне удовлетворяет современным представлениям о содержании геоэкологии как науки. Кроме того, позиции, раскрывающие содержание дисциплины, могут рассматриваться как задачи этой науки, с одной оговоркой: в последних двух позициях нет необходимости уточнять, что рассмотрение ведется лишь антропогенных воздействий и нагрузок (выделены курсивом).

Геоэкология - междисциплинарная отрасль знаний, рассматривающая экологические последствия природных и антропогенных процессов, происходящих в геосферах Земли.

Безусловно, что по мере развития геоэкологии определение этой науки будет совершенствоваться.

Следует также отметить, что геоэкология появилась, когда деятельность человека стала существенным фактором преобразования Земли. Она основывается на глобальном, общемировом подходе, но на этой основе не меньшее значение имеют проблемы регионального и локального характера.

Говоря о содержании и основных атрибутах геоэкологии как науки, а именно об объекте и предмете ее изучения, следует подчеркнуть, что, по мнению большинства исследователей, эта наука имеет дело не с Землей в целом, а лишь с относительно тонкой поверхностной оболочкой, где пересекаются геосферы (атмосфера, гидросфера, литосфера и биосфера) и где живет и действует человек. По отношению к этой комплексной оболочке Г. Н. Голубевым был предложен термин «экосфера», который наиболее точно отражает ее сущность. Однако этот термин не является общепринятым. Экосфера, по определению Г.Н. Голубева, представляет собой всемирную область интеграции геосфер и общества. По мнению этого автора, экосфера является объектом изучения в геоэкологии.

Наряду с понятием «экосфера» существует еще несколько подобных понятий, употребляемых в литературе. Как правило, они плохо определены, и границы между ними нечетки. Это такие понятия, как «окружающая среда», «природная среда», «геологическая среда», «географическая оболочка», «биосфера», «социобиотехносфера» и др. Рассмотрим кратко содержание и соотношение этих понятий, сравнивая их с термином «экосфера», для того чтобы в дальнейшем определить объект изучения геоэкологии как науки.

Термин «окружающая среда» употребляется чаще других подобных понятий. Он возник в русском языке для обозначения понятий, отражающих новые для науки междисциплинарные области знания, касающиеся взаимоотношений человека с окружающей его средой. Ему соответствуют: «environment» по-английски и по-французски, «umwelt» по-немецки, «medio ambiente» по-испански, «ambiente» по- итальянски. Часто возникает необходимость образовать прилагательное от словосочетания «окружающая среда». В русском языке термину «окружающая среда» и термину «экология» соответствует прилагательное «экологический». Это создает определенную путаницу в понятиях. В английском языке ситуация несколько иная: слову «environment» соответствует прилагательное «environmental», отличающееся по смыслу от слова «ecological», происходящего от «ecology». Термин «окружающая среда» подчеркивает взаимоотношения общества с окружающей его природой. Экологические проблемы в понятии «окружающая среда» носят все же локальный характер, а из них уже выстраиваются глобальные проблемы. Кроме того, в термине «окружающая среда» ярко выражены интересы, ориентированные на человека. Часто даже говорят и пишут «окружающая человека среда». Таким образом, понятие «окружающая среда» антропоцен- трично, т.е. оно ставит в центр нашего мира человека, забывая о том, что человек это часть природы.

Если представить окружающую среду в виде двух основных компонентов, естественного и общественного, то термин «природная среда» относится к первому, т.е. «природная среда» является частью окружающей. И для этого термина справедливы все те же замечания, высказанные в отношении термина «окружающая среда».

Под широко используемым в географии термином «географическая оболочка» понимается целостная и непрерывная оболочка Земли, где ее составные части - верхняя часть литосферы (земная кора), нижняя часть атмосферы (тропосфера, стратосфера), гидросфера и биосфера, а также антропосфера - проникают друг в друга и находятся в тесном взаимодействии, между ними происходит непрерывный обмен веществом и энергией. Предложенный Г.Н. Голубевым термин «экосфера» представляет собой общемировую область интеграции природы и общества и отличается от понятия «географическая оболочка», в котором на первое место все же ставится взаимосвязь и взаимодействие различных природных сфер, или геосфер (атмосферы, гидросферы, биосферы и литосферы).

Термин «геологическая среда», введенный Е.М. Сергеевым (1979) и чаще употребляемый в геологии, отражает интерес и вовлеченность этой науки в геоэкологические проблемы, особенно в проблемы взаимодействия верхних горизонтов литосферы и деятельности человека. Геологическая среда - верхняя часть литосферы, которая рассматривается как многокомпонентная динамичная система, находящаяся под воздействием инженерной деятельности человека, и которая, в свою очередь, в известной степени определяет эту деятельность. Очевидно, что геологическая среда представляет лишь одну из частей объекта изучения геоэкологии как науки.

В литературе, особенно в публицистической и научно-популярной, часто используется понятие «биосфера» в приложении ко всей совокупности природных явлений и процессов, взаимодействующих с обществом. Биосфера - это оболочка Земли, заселенная живыми организмами и преобразованная ими. Она включает почти всю гидросферу, нижнюю часть атмосферы и верхнюю часть земной коры. Границы биосферы определяются наличием условий, необходимых для жизни различных организмов. Термин «биосфера» ближе всего соответствует понятию «природная среда». Данный термин получил широкое распространение благодаря трудам В.И. Вернадского, который, используя его, справедливо подчеркивал исключительную роль живого вещества в формировании и функционировании Земли как системы. Однако в этом термине в явном виде не определена роль человека. Кроме того, понятие «биосфера» часто обозначает также сферу живого вещества как одну из геосфер Земли, наряду с литосферой, атмосферой и гидросферой.

Термин же «социобиотехносфера», используемый М.А. Водяновой и др. (2010), не определен четко, но исходя из его состава это некая оболочка, в которой взаимодействуют три подсистемы: социальная, биотическая и техническая. В такой трактовке из этой оболочки исключается или ставится на второй план природная составляющая. Однако вполне очевидно, что влияние природной составляющей является определяющим в формировании условий существования жизни на Земле.

Из приведенного рассмотрения отметим, что на сегодняшний день однозначного представления об объекте изучения этой науки не сформировалось. Наибольшая трудность, на наш взгляд, заключается в выделении границ той комплексной оболочки, которая является объектом изучения геоэкологии. Вполне очевидно, что процессы, происходящие в глубинных оболочках Земли, равно как и процессы космического характера, оказывают существенное влияние на населяющие Землю организмы. В силу чего при решении конкретных задач границы рассмотрения могут существенно варьировать.

Приведем авторские представления об основных атрибутах геоэкологии как науки, которые позволяют во многом избежать рассмотренных ранее неопределенностей. Будем в качестве объекта изучения геоэкологии рассматривать экосистему Земли со всеми входящими в нее компонентами. Предмет же изучения определим как систему знаний о реакции экосистемы Земли на воздействие внутренних и внешних факторов. В свою очередь, экосистема Земли представляет собой совокупность трех подсистем:

• абиотических сфер (атмосферы, гидросферы, литосферы и педо- сферы);
• живых организмов;
• источников воздействия природного и техногенного происхождения.

Особенность включения в состав экосистемы Земли человека приводит нас к необходимости включения в круг вопросов, рассматриваемых геоэкологией, социально-экономических аспектов, поскольку человек в отличие от других представителей биоты характеризуется наличием нравственных качеств и жесткой структурой социальной системы.

Попытаемся в соответствии с этими представлениями изложить в последующих главах содержательную часть геоэкологии как науки.

До 80-х годов прошлого столетия об экологических проблемах литосферы не упоминалось. Однако вскоре глобальный экологический кризис все более стал проявляться в верхних слоях земной коры. По этой причине в геологии постепенно стали акцентировать внимание на экологических проблемах. Геоэкология зародилась в недрах инженерной геологии, изучающей свойства и динамику верхних горизонтов земной коры в связи с инженерно-хозяйственной деятельностью человека (по определению И.В. Попова). Задачи инженерной геологии первоначально охватывали достаточно узкий спектр вопросов, например, в сфере строительства, в т.ч. геологическое обоснование проектов зданий, дорог, карьеров, плотин, ГЭС, и т.д. Поэтому инженерная геология была чрезмерно антропоцентричной, учитывала только экономическую прибыльность того или иного хозяйственного проекта, оставляя без внимания экологическую составляющую вопроса.

Со временем такое положение стало меняться, т.к. все более осознавалась связь между геологической средой и человеческим обществом. Благодаря этому фактору впоследствии в инженерной геологии стало разрабатываться направление, исключающее негативные последствия инженерной деятельности человека в литосфере.

Перед инженерной геологией были поставлены задачи защиты геологической среды и вопросы рационального использования ресурсов литосферы. В это время зародилось новое направление в инженерной геологии - инженерная геоэкология, наука, занимающаяся практическими и теоретическими вопросами экологии верхних горизонтов литосферы. Так инженерная геоэкология передала эстафету более универсальной науке -- экологической геологии, изучающей вопросы экологии литосферы и различных геосфер Земли в их взаимосвязи.

Большой вклад в формирование экологической геологии внесли работы В.И. Вернадского по геохимии биосферы. Учение Вернадского о геосферах Земли привнесло серьезный стимул для дальнейших исследований в развитии новой науки.

И, наконец, только к концу 20-века появилось осознание того, что методами инженерной геологии нельзя решить глобальных экологических проблем литосферы. Появилась необходимость в разработке следующих наук:

· экологической геохимии: для изучения вопросов загрязнения литосферы и миграции в ней элементов с точки зрения их влияния на экосистемы;

· экологической геофизики: для изучения физических полей литосферы Земли с точки зрения их влияния на экосистемы;

· экологической гидрогеологии: для изучения вопросов загрязнения подземных вод.

Все вышеперечисленные науки объединились сегодня в одну большую науку - геоэкологию.

Определение, объект, предмет, задачи исследований

Экологическая геология рассматривается как новое направление, которое изучает взаимосвязи между литосферой, биотой, населением и хозяйством (Гарецкий, Каратаев, 1995; Теория…, 1997; Бгатов, 1993).

Объект исследования экологической геологии - приповерхностная часть земной коры - литосфера, расположенная преимущественно в зоне антропогенного воздействия. Литосферный блок включает горные породы, рельеф и геодинамические процессы. В структуре экологической геологии выделяются две области -предметная и информационно-методическая.

Предметом экологической геологии являются экологические функциилитосферы.

Как и большинство геологических наук, экологическая геология исследует, по В.Т. Трофимову и Д.Г. Зилингу (2000,2002), задачи трех типов: морфологические, ретроспективные и прогнозные.

Морфологические задачи - это задачи, связанные с изучением состава, состояния, строения и свойств анализируемой системы, ее эколого-геологических условий в целом. Решение задач этого типа позволяет ответить на вопрос: «Что это за система, и какие качества ей присущи?», а также получить качественные и количественные показатели, характеризующие современные эколого-геологические условия (обстановки) изучаемого объекта.

Ретроспективные задачи - задачи, обращенные в прошлое и связанные с изучением (точнее, восстановлением) истории формирования объекта исследования, формирования его современного качества. Решение задач этого типа позволяет ответить на вопросы: «Почему объект такой? Каким путем он сформировался?».

Прогнозные задачи - задачи, связанные с изучением поведения, тенденций развития исследуемой системы в будущем под воздействием различных причин природного и техногенного происхождения. Решение задач этого типа позволяет ответить на вопрос: «Как будет вести себя объект в будущем при тех или иных воздействиях?»

Как и в инженерной геологии, вэкологической геологии приходится решать задачи пространственного, временного и пространственно-временного прогноза изменения эколого-геологической системы под влиянием причин естественных (природных), техногенных или их совместного действия. Методика решения прогнозных задач разработана значительно слабее, чем морфологических и ретроспективных.

Ранее уже было показано, что экологическая геология исследует эколого-геологические системы. Выделяется четыре типа этих систем (Трофимов, Зилинг, 2002):

* природная эколого-геологическая система реальная;

* природная эколого-геологическая система идеальная;

* природно-техническая эколого-геологическая система идеальная;

* природно-техническая эколого-геологическая система реальная.

Взаимосвязь экологической геологии с естественными науками

Экологическая геология находится на стыке экологических и геологических дисциплин

Рис.1

Экологическая геология - это синтез двух взаимосвязанных наук: геологических и экологических, куда входят также естественные, точные, медицинские и социально-экономические дисциплины. Центральную часть в ней занимает геоэкология - междисциплинарное научное направление, изучающее экологические аспекты взаимодействия природы и общества (Ясаманов, 2003)

Структура геоэкологии

Экологическая геология развивается по принципу «экологизации» основных разделов геологии и включает дисциплины, с экологических позиций изучающие:

· состав и свойства Земли (экологическая петрология, геохимия, гидрогеология, геофизика);

· геологические процессы (экологическая геодинамика);

· роль органической жизни в формировании литосферы и месторождений полезных ископаемых (экология литогенеза и экология полезных ископаемых);

· геологическую среду (инженерная экологическая геология);

· дисциплины методического содержания (экологическая картография и геоинформатика).

Основными разделами экологической геологии являются:

· экологическая петрология;

· экологическая геодинамика;

· экологическая геоморфология;

· экологическая геохимия;

· экологическая геофизика;

· экологическая гидрогеология;

специальная экологическая геология, включающая эколого-геологические аспекты проектирования и строительства. В ее состав можно включить рекреационную экологическую геологию.

1.2. Основные понятия и определения в геоэкологии

Существование и различные виды деятельности человека протекают на Земле в пределах так называемой окружающей среды. Под окружающей средой, которую правильнее называть, средой, окружающей человека, принято понимать систему взаимосвязанных природных и антропогенных объектов, в которых протекают труд, быт и отдых людей. Это понятие включает природные, социальные и искусственно создаваемые, различные по назначению и масштабам явления, прямо или косвенно воздействующие на жизнь человека. Факторы окружающей среды делятся на естественные (природные) и искусственные (антропогенные или техногенные).

Важнейшей составной частью окружающей среды является природная среда, объединяющая четыре геосферы Земли. Под геосферами понимают более или менее правильные концентрические слои, охватывающие всю Землю, меняющиеся с глубиной и обладающие характерными физическими, химическими и биологическими свойствами. Геосферы подразделяются на внешние и внутренние. К внешним относятся атмосфера и поверхностная гидросфера, к внутренним - подземная гидросфера, земная кора, мантия и ядро. Земная кора и верхняя мантия составляют литосферу, которая также относится к внутренним геосферам. Атмосфера, гидросфера и верхи литосферы образуют биосферу - сложную прерывистую оболочку Земли, являющуюся средой обитания биоты - живого "вещества" планеты. С термином "биосфера", введенным в науку австралийским геологом Э. Зюссом в 1875 г. и широко использовавшимся В.И. Вернадским [З], тесно смыкается термин "экосфера" Ю. Одума (1971), определявшего ее как сферу деятельности живых организмов и окружающую их среду. Многие ученые считают био- и экосферу синонимами. Использование термина "экосфера", по их мнению, нецелесообразно.

Биосфера, в свою очередь, распадается на ряд экосистем (или геоэкосистем).

Экосистемой называют любое сообщество живых организмов и его среду обитания, объединенные в функциональное целое. Размеры экосистем могут меняться от микроэкосистем (например, ствол гниющего дерева) до глобальной экосистемы, к которой, собственно, и относится биосфера.

Термин "экосистема" введен в экологию английским геоботаником Л. Тенели в 1935 г. Важнейшим среди экосистем считается биогеоценоз - единый взаимообусловленный природный комплекс, представляющий собой совокупность растений, животных и микроорганизмов с соответствующим участком земной поверхности - биотопом.

Таким образом, биогеоценоз - это совокупность биотических и абиотических факторов - биоценоза и биотопа (рис. 1.1). При этом под биотопом понимается участок земной поверхности, характеризующийся однородностью геологического строения, микроклимата, водного режима, рельефа и почвенного покрова.

В соответствии с другими определениями биогеоценоза во главу угла ставится однородный участок земной поверхности с определенным составом живых (биоценоз) и косных (почва и др.) компонентов и динамическими взаимодействиями между ними.

Многие исследователи рассматривают термины "экосистема" и "биогеоценоз" в качестве синонимов. Причем "экосистема" чаще используется американскими, а "биогеоценоз" - европейскими и российскими исследователями.

Таким образом, природная среда включает в себя биосферу с экосистемами (биогеоценозами), атмосферу, гидросферу и литосферу .

Перечисленные выше геосферы представляют собой природные оболочки Земли.

Рис. 1.1 Схема биогеоценоза

(Охрана ландшафтов. - М.: Прогресс, 1982)

Кроме них, выделяется также и искусственная (антропогенная) или техногенная " оболочка" – техносфера, созданная человеком среда обитания, являющаяся частью биосферы. Техносфера рассматривается как материальная часть общественной системы – социосферы, взаимодействующей с природной средой. В пределах техносферы выделяются хозяйственные (природно-технические, геотехнические , технические) системы, объединяющие материально-технические средства производственной и сопутствующей ей деятельности, а также технологические процессы. Такими хозяйственными системами являются промышленность, сельское хозяйство, строительство, жилищно-коммунальное хозяйство и т.д.

Биосфера преобразуется в качественно новое состояние - ноосферу, или сферу разума. Ноосфера выступает как особая оболочка Земли, в которой проявляется деятельность человеческого общества .

Ноосфера отражает духовную жизнь общества и, по мнению отдельных ученых, представляет собой вторую (первая - техносфера) часть социосферы.

Влияние человека на состояние компонентов окружающей среды возрастало по мере совершенствования его технического оснащения и возрастания потребностей. Первый закон об охране окружающей среды издал английский король Эдуард IV в 1273 г., запретив отапливать дома Лондона каменным углем, т.к. образовывалось много копоти. В 1388 г. был издан закон об охране р. Темзы в черте города. В XVI веке на первых географических картах Московского государства уже содержатся сведения об обмелении рек, возникшем в результате сведения лесов и распашки пойм. В "Морском регламенте", утвержденном Петром I в 1718 г., было запрещено сбрасывать в реки мусор или оставлять его на льду. Тогда же была утверждена должность наблюдателя за чистотой воды на верфях. В 1773 г. Н.И. Новиков издает книгу "Древняя Российская гидрография", где значительно уточняет информацию по преобразованию гидросети России. XVIII - XIX вв. - время начала научно-технической революции человечества. Открыты основные законы механики, электричества. Видные ученые того времени Вик д. Азир, Ж. Ламарк и др. обращают внимание человечества на деградационные процессы, фиксируемые в природе. О глобальности влияния человека на окружающую среду в своем известном труде "Космос" пишет А. Гумбольт. В 1876 г. Э. Реклю вводит понятие "географическая среда", под которой подразумевает пространство, испытывающее влияния деятельности человека. В 1866 г. Геккель выдвигает впервые термин "экология" как наука об отношениях организма с окружающей внешней средой. На Украине в 1910 г. было образовано первое "Общество охранителей природы". В трудах К. Маркса, Ф. Энгельса, В.И. Ленина изложены основы диалектико-материалистического понимания взаимоотношений общества и природы. В 1918 г. был принят закон о лесах РСФСР. В нем нашли отражение основные природоохранные положения. В 1921 г. был принят декрет "Об охране памятников природы, садов и парков".

В 1927 г. французскими учеными Э. Леруа и П. Гейяром введено понятие "ноосфера".

остановимся кратко на содержании и сущности понятия "ноосфера", а также постараемся определить его методологическое значение и соотношение с такими понятиями, как "антропосфера", "социосфера" и "техносфера".

ВВЕДЕНИЕ

Рост численности населения мира, опережающее возрастание его потребностей, неуклонное расширение использования ресурсов Земли, внедрение новых технологий и расширение производства в энергетике, промышленности, сельском хозяйстве, транспорте, антропогенное преобразование ландшафтов, усложнение и расширение межнациональных хозяйственных связей; эти и многие другие факторы привели к возрастающей антропогенной нагрузке на окружающую среду, с усилением взаимодействия между средой и обществом .

Рациональное использование и охрана природных ресурсов от загрязнения и истощения были и остаются одной из важнейших экологических проблем. Особое значение придается изучению экологического состояния природных ресурсов, связанного с антропогенным загрязнением .

При антропогенном воздействии происходит изменение качества атмосферы, педосферы и гидросферы, и нарушение существующих биоценозов. Необходимость решения этой проблемы определяет важность разработки методов оценки качества окружающей среды, дающих надежную информацию об её экологическом состоянии [Там же].

В современных условиях появился широкий круг экологических проблем междисциплинарного характера, которые должны решаться на планетарном, региональном и локальном уровнях и которые рассматривает новое научное направление - геоэкология .

Современная геоэкология в качестве объекта изучения охватывает геологическую среду во всех ее проявлениях, ее эволюцию в процессе геологической истории биосферы под воздействием эволюционных и катастрофических природных факторов, а также возрастающих по экспоненте антропогенного (демографический взрыв XX в.) и техногенного (хозяйственная деятельность общества) факторов .

Цель исследования - комплексный геоэкологический анализ Вологодского района Вологодской области.

Для достижения цели поставлены следующие задачи:

Провести анализ природно-климатических условий района;

Выявить источники техногенного воздействия на окружающую среду;

Рассмотреть возможности уменьшения техногенного воздействия на окружающую среду района.

ГЕОЭКОЛОГИЯ КАК НАУКА

Геоэкология - комплексная наука на стыке экологии, геологии, геохимии, биологии и географии. Зарождение геоэкологии связывают с именем немецкого географа К. Тролля, который ещё в 30 годах прошлого века понимал под ней одну из ветвей естествознания, объединяющую экологические и географические исследования в изучении экосистем. По его мнению, термины «геоэкология» и «ландшафтная экология» являются синонимами. В России широкое использование термина «геоэкология» началось с 1970 годов, после упоминания его известным советским географом В. Б. Сочавой. Как отдельная наука окончательно сложилась в начале 1990 годов ХХ века .

Геоэкология исследует естественное (природное) окружение человека в том виде, в котором оно существует в настоящее время, то есть с учетом воздействия деятельности человека на географическую оболочку [Там же].

Н.Ф. Реймерс (1990) считает, что геоэкология - это раздел экологии (по другим воззрениям - географии), исследующий экосистемы (геосистемы) высоких иерархических уровней - до биосферы включительно. Синонимы: ландшафтная экология, иногда биоценология .

По мнению В. В. Браткова и Н. И. Овдиенко, геоэкология - направление на стыке географии и экологии, которое исследует естественное (природное) окружение человека не в его первозданном виде, а в том виде, в каком оно существует в настоящее время, то есть с учётом тех деформаций, которым подверглись все частные географические оболочки, а также биосфера и ландшафтная оболочка в результате хозяйственной деятельности человека. Изменённая человеком среда, в свою очередь, также накладывает ограничения на развитие человеческого общества как в аспекте среды жизни человека, так и с точки зрения ресурсов, используемых обществом .

Т. А. Акимова и В. В. Хаскин (1998) определяют геоэкологию как науку, изучающую взаимоотношения организмов и среды обитания с точки зрения их географической принадлежности. В неё входят: экология сред - воздушной, наземной (суши), почвенной, пресноводной, морской, преобразованной человеком; экология природно-климатических зон тундры, тайги, степи, пустыни, гор, других зон и их более мелких подразделений - ландшафтов (экология речных долин, морских берегов, болот, островов, коралловых рифов и тому подобное). К геоэкологии относится также экологическое описание различных географических областей, регионов, стран, континентов. Совместной областью биоэкологии и геоэкологии является учение о биосфере - биосферология - главное содержание глобальной экологии .

Геоэкология подразделяется на общую, прикладную и региональную. Общая геоэкология изучает общеземные, глобальные процессы и явления. В ее состав входят экогеоморфология, экология недр, экология атмосферы, гидроэкология и другие .

Процессы и явления, связанные с формированием и изменением геоэкосистем в определенных сферах хозяйственной деятельности изучает прикладная геоэкология (агроэкология, урбоэкология, лесохозяйственная, рекреационная, водохозяйственная экология и другие) .

Региональная геоэкология изучает процессы и явления, происходящие на конкретных территориях, используемых в хозяйственной деятельности (геоэкология административно-территориальных образований, геоэкология природных зон, геоэкология гидрогеологических и речных бассейнов и другие) [Там же].

Прикладные геоэкологические исследования выполняются для экологического обоснования хозяйственной деятельности при разработке инвестиционной документации (программы отраслевого и территориального развития, программы комплексного использования и охраны природных ресурсов, схемы инженерной защиты территории, схемы районных планировок), градостроительной документации (разработка генпланов населенных пунктов, проектов детальной планировки), проектной документации (разработка проектов и рабочей документации для строительства зданий и инженерных сооружений, проектов землепользования) и для организации экологического мониторинга .

Можно выделить по меньшей мере два крупных направления в понимании термина «геоэкология», предмета, целей и задач этой науки. Геоэкология рассматривается, как экология геологической среды. При таком подходе геоэкология изучает закономерные связи (прямые и обратные) геологической среды с другими составляющими природной среды - атмосферой, гидросферой, биосферой, оценивает влияние хозяйственной деятельности человека во всех её многообразных проявлениях и рассматривается как наука на стыке геологии, геохимии, биологии и экологии .

Геоэкология трактуется как наука, изучающая взаимодействие географических, биологических и социально-производственных систем. В этом случае геоэкология изучает экологические аспекты природопользования, вопросы взаимоотношений человека и природы, для неё характерно активное использование системной и синергетической парадигм, эволюционного подхода. Геоэкология рассматривается как наука на стыке географии и экологии [Там же].

Существует и ряд других воззрений на геоэкологию. Так, можно выделить различные трактовки в зависимости от того, какую науку автор принимает за основу геоэкологии. Ряд авторов рассматривает геоэкологию как экологизированную географию, изучающую приспособление хозяйства к вмещающему ландшафту. Другие - частью экологии, в которой изучаются последствия взаимодействия биотических и абиотических компонентов [Там же].

Многие учёные считают геоэкологию результатом современного развития и синтеза целого ряда наук: географических, геологических, почвенных и других. Эти авторы выступают за широкое понимание геоэкологии как интегральной науки экологической направленности, изучающей закономерности функционирования антропогенно-измененных экосистем высокого уровня организации. Для выполнения работ, связанных с идами физических, химических и биологических анализов, прогнозированием, разработкой системы геоэкологического мониторинга, следует проводить геоэкологические изыскания [Там же].

В состав геоэкологических изысканий в общем случае входят :

Исследования химического загрязнения грунтов;

Радиационно-экологические исследования;

Газогеохимические исследования;

Исследование и оценка физических воздействий;

Стационарные наблюдения (геоэкологический мониторинг);

Прогноз изменения состояния компонентов природной среды при строительстве и эксплуатации подземного объекта;

Камеральная обработка материалов и составление технического отчета (заключения) по результатам изысканий.

В область исследования геоэкологии входят :

1) Глобальные геосферные жизнеобеспечивающие циклы - изучение роли геосферных оболочек Земли в глобальных циклах переноса веществ;

2) Глобальная геодинамика и ее влияние на состав, состояние и эволюцию биосферы. Экологические кризисы в истории Земли. Исторические реконструкции и прогноз современных изменений природы и климата;

3) Влияние геосферных оболочек на изменчивость климата и экологическое состояние, дегазацию, геофизические и геохимические поля, геоактивные зоны Земли;

4) Глобальный и региональные экологические кризисы;

5) Междисциплинарные аспекты стратегии выживания человечества, и разработка теоретических научных основ регулирования качественного состояния окружающей среды;

6) Природная среда и ее изменения под влиянием урбанизации и хозяйственной, в том числе горнодобывающей, деятельности человека: химическое и радиоактивное загрязнение почв, пород, поверхностных и подземных вод, возникновение и развитие опасных техноприродных процессов, наведенные физические поля, деградация криолитозоны, сокращение ресурсов подземных вод;

7) Характеристика, оценка состояния и управление современными ландшафтными объектами;

8) Разработка научных основ рационального использования и охраны водных, воздушных, земельных, рекреационных, минеральных и энергетических ресурсов Земли, санация и рекультивация земель, ресурсосбережение и утилизация отходов;

9) Геоэкологические аспекты биоразнообразия;

10) Геоэкологические аспекты природно-технических систем. Геоэкологический мониторинг и обеспечение экологической безопасности.

11) Динамика, механизм, факторы и закономерности развития опасных природных и техноприродных процессов, прогноз их развития, оценка опасности и риска, управление риском, превентивные мероприятия по снижению последствий катастрофических процессов, инженерная защита территорий, зданий и сооружений;

12) Геоэкологическое обоснование безопасного размещения, хранения и захоронения токсичных, радиоактивных и других отходов;

13) Геоэкологические аспекты устойчивого развития регионов;

14) Геоэкологическая оценка территорий: современные методы и методики геоэкологического картирования, моделирования, геоинформационные системы и технологии, базы данных; разработка научных основ государственной экологической экспертизы и контроля;

15) Теория, методы, технологии и технические (в том числе строительные) средства оценки состояния, защиты, восстановления и управления природно-техническими системами, включая агросистемы;

16) Специальные экологически и технически безопасные конструкции, сооружения, технологии строительства и режимы эксплуатации объектов и систем в области природопользования и охраны окружающей среды; экологически безопасное градостроительство;

17) Технические средства, технологии и сооружения для прогноза изменений окружающей среды и ее защиты, для локализации и ликвидации негативных природных и техногенных воздействий на окружающую среду;

18) Технические средства контроля и экологического мониторинга состояния окружающей среды;

19) Технические методы и средства безопасной утилизации, хранения и захоронения промышленных, токсичных и радиоактивных отходов;

20) Теория и методы оценки экологической безопасности, рисков существующих и создаваемых технологий, конструкций и сооружений, используемых в процессе природопользования;

21) Методы и технические средства оперативного обнаружения, анализа причин и прогноза последствий чрезвычайных ситуаций, угрожающих экологической безопасности;

22) Разработка и совершенствование государственного нормирования и стандартов в природопользовании, в оценке состояния окружающей среды;

23) Разработка научно-методических основ экологического образования.

К числу последних геоэкологических разработок также относятся :

1) урбанизация как образование среды нового типа в границах биосферы;

2) урбогеоэкология Сибири (А. Н. Антипов, С. П. Елин и другие);

3) урбогеоэкология Москвы (В. И. Осипов и другие);

4) концепция кризисных природных и антропогенных экологических ситуаций (Г. В. Сдасюк, С. М. Мягков и другие);

5) концепция устойчивости геологической среды (Т. И. Аверкиева, А. С. Герасимова, С. Б. Ершова, Д. Г. Зиллинг и другие)

По сказанному в главе следует сделать выводы. Рассмотрена область исследования геоэкологии, геоэкология как наука, состав геоэкологических изысканий. Сформулированы цель и задачи, а так же необходимость данного комплексного геоэкологического исследования. Вопрос о сохранении качества окружающей среды остаётся актуальным и требует дальнейшего изучения.