Геоэкология. I. Геоэкология система наук об интеграции геосфер и общества i основные понятия Основа геоэкологии
 Скачать 28.54 Kb.
|
|
I. Геоэкология: система наук об интеграции геосфер и общества I.1. Основные понятия Основа геоэкологии: исследование Земли как системы, с особым интересом к глобальным (общемировым) вопросам, неизбежно находящимся в пересекающихся сферах как естественных, так и общественных наук. Слово «экология» стало преимущественно отражать комплекс взаимоотношений человека и природы с 1866 г. Э. Геккелем Геоэкология имеет дело не с Землей в целом, а лишь с относительно тонкой поверхностной оболочкой, где пересекаются геосферы (атмосфера, гидросфера, педосфера, литосфера и биосфера) и где живет и действует человек. Из имеющихся нескольких названий этой комплексной оболочки термин экосфера наиболее точно отражает ее суть и потому является наиболее подходящим, хотя и пока не общепринятым. Экосфера – это всемирная область интеграции геосфер и общества. Геоэкология – междисциплинарное научное направление, изучающее экосферу как взаимосвязанную систему геосфер в процессе ее интеграции с обществом. Природопользование – это междисциплинарное научное направление, исследующее общие принципы использования обществом природных ресурсов и геоэкологических «услуг». Иногда экосферу Земли представляют в виде трех основных компонентов: геосферы, техносферы и социосферы, отражающих, соответственно, природную, техногенную и общественную части единой системы Земля. I.2. Взаимозависимость экосферы и общества лесные экосистемы – это резервуар биологического разнообразия, это богатейший источник биологических ресурсов, это мощнейший фактор поддержания качества воды и воздуха. Возникшие скотоводство и земледелие позволили временно разрешить геоэкологический кризис, связанный с дефицитом земельных ресурсов при уровне технологии прошлого. В то же время увеличение потребления человеком ресурсов биосферы и начавшееся преобразование естественных ландшафтов Земли стали первым, очень серьезным шагом в сторону антропогенного преобразования экосферы. Следующим серьезным шагом в развитии человечества, а также и в антропогенном преобразовании экосферы, стало обращение к ресурсам литосферы, а именно добыча полезных ископаемых. Развитие сельского хозяйства шло двумя пересекающимися путями, экстенсивным и интенсивным. Роль деятельности человека в преобразовании экосферы увеличивалась в течение последних 250 лет. Это отразилось в росте численности населения мира и валового производства Весь имеющийся в мире капитал можно условно разделить на четыре основные категории: природный капитал, человеческий капитал, производственно-финансовый капитал, социальный (общественный) капитал. Увеличивающееся использование человеком богатств экосферы сформировало противоречие между постоянно растущим воздействием общества на экосферу и ограниченными размерами Земли и ее ресурсов. Отсюда вытекает неизбежность глобального экологического кризиса. Это важнейшее обстоятельство ставит на повестку дня проблему выживания человечества. К наиболее существенным, общепланетарным изменениям следует отнести: • трансформацию ландшафтов Земли; • изменения глобальных биогеохимических циклов вещества; • изменения особенностей и режима геосфер; • сокращение биологического разнообразия. Эти изменения столь значительны, что для их обозначения в научной и политической литературе на английском языке возник и стал общепринятым и общепонятным специальный термин Global Change, что может быть переведено как глобальные изменения. Более детальный анализ этих процессов выполнен в соответствующих главах. I.3. Системный характер проблем геоэкологии Система – это вещественно-энергетическая совокупность взаимосвязанных компонентов, объединенных прямыми и обратными связями в некоторое единство. Экосфера – очень сложная экосистема. Геоэкологические проблемы отличаются, как правило, системностью. Прежде всего, это вытекает из того обстоятельства, что они сами – результат взаимодействия сложных систем, как геосфер между собой, так же как и между геосферами и обществом, то есть они суть сплав естественных, социальных, экономических и политических проблем. Геоэкологические системы – это, как правило, сложные саморегулируемые и самоорганизующиеся системы. Существуют системы закрытые, когда не происходит обмен веществом, энергией, информацией через их внешние границы, и, наоборот, системы открытые. Естественные природно-территориальные системы (экосистемы, ландшафты), как правило, закрытые, с высокой степенью сбалансированности их компонентов. По мере усиления антропогенного воздействия их сбалансированность снижается, а степень открытости увеличивается. Приведем примеры прямой и обратной связи. Неравномерное нагревание Земли на различных широтах вследствие наклона земной оси к плоскости движения Земли вокруг Солнца вызывает мередиональную циркуляцию атмосферы. Отличительная особенность экосферы – наличие гомеостазиса, то есть состояния внутреннего динамического равновесия системы, поддерживаемого регулярным возобновлением ее структур, вещественно-энергетического состава и постоянной функциональной саморегуляцией ее компонентов. Соленость воды Мирового Океана составляет 35 г/л, Содержание кислорода в атмосфере около 21 %. При 16 % дыхание останавливается, а древесина не горит. При повышении содержания кислорода до 25 % даже влажные леса способны гореть. За последние 3,5 миллиардов лет излучение Солнца увеличилось на 30 %. Наряду со свойством гомеостазиса существуют и другие свойства геоэкологических систем: стабильность (отсутствие или быстрое затухание колебаний в системе), устойчивость (способность восстановления прежнего состояния системы после ее возмущения), упругость (согласно канадскому экологу Б. Холлингу, это способность системы переходить из одного устойчивого состояния в другое). В общем случае можно сказать, что геоэкологические системы подчиняются принципу Ле-Ша-телье: внешнее воздействие, выводящее систему из равновесия, вызывает в ней процессы, стремящиеся ослабить результаты этого воздейстия. Этот принцип, хорошо известный химикам и физикам, распространил в 1925 г. на геоэкологические системы американский биофизик и демограф А. Лотка. Многие процессы в геоэкологических системах нелинейны, то есть малое приращение фактора может приводить к непропорционально большим (или непропорционально малым) изменениям результата. Во многих случаях в природно-общественных системах существуют пороги, когда происходит резкое, непропорциональное воздействию в данный момент времени изменение свойств системы, в то время как до и после порога сохраняется линейная зависимость. Типичным примером «химической бомбы замедленного действия», а также и «ползучей геоэкологической деградации», является поведение иона алюминия (Al+++) в почве. Например, катастрофическое снижение уровня Аральского моря привело к существенным экономическим потерям (прекращение рыболовства, засоление почв из-за разноса солей с обнажившегося дна ветром и др.) и имело очень большой общественный резонанс. Падение уровня произошло в результате изменения составляющих его водного баланса: вследствие развития орошения резко уменьшился приток в море воды Амударьи и Сырдарьи. Земля как планета. геоэкологические следствия Площадь ее поверхности составляет 510 млн км2, из них суша – 149 млн км2, а свободная от ледников суша – 133 млн км2. б) Главный источник энергии, необходимой для функционирования экосферы, – это Солнце. в) Ось вращения Земли наклонена под углом 66°33′ к плоскости движения Земли вокруг Солнца (плоскости эклиптики). г) Параметры движений Земли изменяются с определенной периодичностью. Среди многих периодов выделяются, например, вариации средней продолжительностью 92, 40 и 21–23 тысяч лет Во-первых, шарообразность Земли обеспечивает закономерное изменение от экватора к полюсам интенсивности солнечного излучения и накапливаемых за год сумм солнечной радиации. Это обстоятельство – основная причина формирования природных зон и ландшафтов Земли, то есть того ландшафтного разнообразия, которое столь отличает нашу планету от других.  II.3. Энергетические и вещественные особенности экосферы Наиболее характерными особенностями любой сложной природной системы являются ее энергетическое и вещественное состояние и режим. В этой связи важнейшими факторами, определяющими режим и эволюцию экосферы, являются ее тепловой баланс и глобальные циклы вещества. Тепловой баланс экосферы Солнце – главный источник энергии, которая необходима для функционирования Земли как системы. Общее количество солнечной энергии, достигающей верхней атмосферы, составляет 5,49 · 1024 джоулей за год Роль биоты в функционировании экосферы Биота – это совокупность организмов, обитающих на какой-либо территории. Один из самых важных, а может быть, и наиважнейший природный процесс в экосфере – фотосинтез, то есть процесс образования растительностью органического вещества из углекислого газа атмосферы и воды с использованием солнечной энергии. Фотосинтезированное органическое вещество – это важнейший возобновимый ресурс экосферы, основа всей жизни и мощный регулятор глобальных биогеохимических циклов. |