Геоэкология. Геоэкология Голубев учебник. Учебник для студентов высших учебных заве дений. М. Издво геос, 1999. 338 с
 Скачать 2.02 Mb.
|
|
Г.Н.ГОЛУБЕВ ГЕОЭКОЛОГИЯ Рекомендовано Министерством общего и профессионального образования Российской Федерации в качестве учебника для студентов высших учебных заведений, обучающихся по направлению “Экология и природопользование” и специальностям “Геоэкология”, “Экология” и “Природопользо- вание” ГЕОС Москва 1999 УДК 574.9 ББК 26.82 Г 35 Голубев Г. Н. Геоэкология. Учебник для студентов высших учебных заве- дений. – М.: Изд-во ГЕОС, 1999. – 338 с. ISBN 5-89118-059-6 Учебник составлен в соответствии с типовой вузовской про- граммой дисциплины “Геоэкология”. Изложены основы геоэко- логии – междисциплинарного научного направления, изучающего экосферу как взаимосвязанную систему геосфер в процессе ее ин- теграции с обществом. Рассмотрены природные и социально- экономические факторы экосферы, проблемы глобальных изме- нений, геоэкологические проблемы атмосферы, гидросферы, пе- досферы, литосферы, биосферы. Даны геоэкологические аспекты природно-техногенных систем. В свете проблемы выживания че- ловечества рассматриваются взаимосвязанные глобальные про- блемы кризисного характера (геоэкологическая, демографиче- ская, водная, энергетическая, продовольственная, минерально- ресурсная). Р е ц е н з е н т ы : кафедра геоэкологии и природопользования СПбГУ; доктор географических наук И. С. Зонн Genady N. Golubev Geoecology (Problems of Global Environment). – Moscow: GEOS, 1999. – 338 p. This text-book is prepared in accordance with the standard curricula for the university course on Geoecology (Global Environment). The fundamentals of Geoecology are discussed. It is an interdisciplinary scientific area dealing with the Ecosphere as en interrelated system of the Earth’s Geospheres in the process of their integration with the So- ciety. The natural and socio-economic factors of the Ecosphere are re- viewed. The global environmental change is discussed, as wel as the geoecological problems of the Atmosphere, Hydrosphere, Pedosphere, Lithosphere and Biosphere. The geoeco-logical aspects of the natural- and-technological systems are considered as well. The world-wide critical problems such as the geoecological, demographic, water, en- ergy, food, mineral resources crises are discussed in light of the man- kind’s survival. ISBN 5-89118-059-6 © Г.Н.Голубев © Географический ф-т МГУ © ГЕОС Содержание Предисловие . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . Часть I. Экосфера . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . I. Геоэкология: система наук об интеграции геосфер и об- щества I.1. Основные понятия . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . I.2. Взаимозависимость экосферы и общества. . . . . . . . . . . I.3. Системный характер проблем геоэкологии. . . . . . . . . . . I.4. Краткая история геоэкологических взглядов . . . . . . . . . II. Природные факторы экосферы . . . . . . . . . . . . . . . . . . II.1. Геосферы и экосфера . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . II.2. Земля как планета. Геоэкологические следствия . . . . . . II.3. Энергетические и вещественные особенности эко- сферы . . II.3.1. Тепловой баланс экосферы . . . . . . . . . . . . . . . . . II.3.2. Глобальные циклы вещества . . . . . . . . . . . . . . . II.4. Роль биоты в функционировании экосферы . . . . . . . . . II.5. Географическая зональность ландшафтов мира и ее эволюция III. Социально-экономические факторы экосферы . . . . . . . III.1. Основные группы факторов состояния экосферы . . . . . III.2. Население мира как геоэкологический фактор . . . . . . . III.3. Потребление природных ресурсов и геоэкологиче- ских “услуг” III.3.1. Рост потребления . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . III.3.2. Природные ресурсы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . III.3.3. Различия в уровнях потребления . . . . . . . . . . . . III.4. Геоэкологическая роль технического прогресса . . . . . . . III.5. Геоэкологические аспекты внешнего долга госу- дарств и “свободной торговли” . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . III.6. Виды капитала и богатство стран . . . . . . . . . . . . . III.7. Рост и развитие. Необходимость изменения стратегии . Часть II. Глобальные изменения . . . . . . . . . . . . . . .. . . IV. Глобальные изменения и стратегии человечества . . . . . . IV.1. Переходный период и его особенности . . . . . . . . . . . . IV.2. Несущая способность (потенциальная емкость) территории IV.3. Элементы стратегии выживания человечества . . . . .. . IV.4. Понятие устойчивого развития . . . . . . . . . . . .. . . . IV.5. Индикаторы геоэкологического состояния и ус- тойчивого развития . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . IV.6. Понятие об экологической экономике . . . . . . . . . . . . IV.7. Управление состоянием окружающей среды на локальном уровне . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Часть III. Геосферы Земли и деятельность человека . . . . . V. Атмосфера. Влияние деятельности человека на атмо- сферу и климат . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . V.1. Основные особенности атмосферы и климата Земли . . . . V.2. Антропогенное изменение климата и его последст- вия . . . V.2.1. Парниковый эффект . . . . . . . . . . . . . . . . . . . V.2.2. Газы с парниковым эффектом . . . . . . . . . . . . . . V.2.3. Воздействие тропосферных аэрозолей на пар- никовый эффект . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . V.2.4. Гидроклиматические последствия антропо- генного парникового эффекта . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . V.2.5. Природные и социально-экономические послед- ствия изменения климата . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . V.2.6. Стратегии, связанные с проблемой изменения климата . V.3. Деградация озонового слоя . . . . . . . . . . . . . . . . . . V.4. Асидификация экосферы и кислотные осадки . . . . . . . . V.5. Локальное загрязнение воздуха . . . . . . . . . . . . . . . . . VI. Гидросфера. Влияние деятельности человека . . . . . . . . VI.1. Основные особенности гидросферы . . . . . . . . . . . . . VI.2. Воды суши и деятельность человека . . . . . . . . . . . . . VI.2.1. Основные функции вод суши в экосфере . . . . . . . . VI.2.2. Геоэкологические аспекты водного хозяйства . . . VI.2.2.1. Водные ресурсы и водообеспеченность . . . . .. . VI.2.2.2. Регулирование речного стока . . . . . . . . . . . . . VI.2.2.3. Переброски речного стока . . . . . .. . . . . . . VI.2.2.4. Управление водопотреблением и водохо- зяйственный баланс . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . VI.2.3. Геоэкологические особенности бессточных областей мира . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . VI.2.4. Вопросы качества вод суши . . . . . . . . . . . . . . VI.2.5. Дефицит и деградация вод суши . . . .. . . . . . . VI. 3. Мировой океан. Влияние деятельности человека . .. . . . VI.3.1. Основные геоэкологические особенности океанов и морей . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . VI.3.2. Деятельность человека, влияющая на состоя- ние океанов и морей . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . VI.3.3. Геоэкологические проблемы морских побере- жий и внутренних морей . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . VII. Геоэкологические проблемы использования почвен- ных и земельных ресурсов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . VII.1. Основные функции сферы почв (педосферы) . . . . . . . . VII.2. Антропогенная деградация почв . . . . . . . . . . . . . . VII.3. Земельные ресурсы мира и их использование . . . .. . . . VII.4. Геоэкологические проблемы земледелия . . . . .. . . . . VII.4.1. Водная и ветровая эрозия почв . . . . . . .. . . . VII.4.2. Геоэкологические последствия применения удобрений . VII.4.3. Геоэкологические последствия применения пестицидов VII.4.4. Уплотнение почвы . . . . . . . . . . . . . . . . . . VII.4.5. Геоэкологические проблемы орошения .. . . . . . VII.4.6. Геоэкологическая устойчивость сельского хозяйства . VIII. Литосфера. Влияние деятельности человека . . . . . . . . VIII.1. Строение Земли и литосфера . . . . . . . . . . . . . . VIII.2. Большой круговорот вещества и роль в нем чело- века . . . VIII.3. Антропогенные воздействия на неблагоприят- ные экзогенные процессы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . IX. Биосфера и ландшафты Земли. Влияние деятельности человека . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . IX.1. Основные особенности биосферы и ее роль в эко- сфере. . IX.2. Биотическое управление экосферой и роль дея- тельности человека . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . IX.3. Современные ландшафты мира . . . IX.4. Проблемы обезлесения . .. . . . . . . . . . . . . . . . . IX.5. Проблемы опустынивания . .. . . . . . . . . . . . . . . IX.6. Проблемы сохранения биологического разнообра- зия Земли . Часть IV. Геоэкологические аспекты природно- техногенных систем . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . X.1. Природно-техногенные системы . . .. . . . . . . . . . . X.2. Геоэкологические аспекты урбанизации . .. . . . . . . . . X.3. Геоэкологические аспекты энергетики . . . . .. . . . . . . X.4. Геоэкологические аспекты промышленности . .. . . . . . X.5. Геоэкологические аспекты транспорта . . . . . . . . . X.6. Геоэкологические аспекты сельского хозяйства . .. . . . . Часть V. Заключение. Выживание человечества? . . . . . . . Рекомендуемая литература . . . . . . . . . . . . .. . . . . . Предисловие Рост численности населения мира, опережающее возрастание его потребностей, неуклонное расширение использования ресур- сов Земли, внедрение новых технологий и расширение производ- ства в энергетике, промышленности, сельском хозяйстве, транс- порте, антропогенное преобразование ландшафтов мира, услож- нение и расширение межнациональных хозяйственных связей, – эти и многие другие факторы привели к возрастающей антропо- генной нагрузке на окружающую человека среду, с усилением взаимодействия между средой и обществом. В ХХ веке, и в осо- бенности во второй его половине, антропогенная нагрузка экспо- ненциально усиливалась, став одним из важнейших факторов су- ществования общества. Возник новый круг задач междисциплинарного характера, для которых не существовало предшествующего опыта и не была разработана методология. В частности, возникли задачи взаимо- действия между геосферами Земли на различных иерархических уровнях, от планетарного до локального, при неуклонно увеличи- вающемся антропогенном давлении. Возрастающая потребность в решении этих задач привела к возникновению нового научного междисциплинарного направления, стихийно получившему в русской литературе и практике название “геоэкология”. В англоя- зычной литературе наиболее близкий его эквивалент – “global environmental change”. Объективное возникновение нового междисциплинарного на- правления привело к необходимости открытия новой специально- сти в университетском образовании. В рамках Учебно- методического объединения (УМО) университетов России, ответ- ственность за вопросы геоэкологии принял на себя Совет УМО по экологии. Был разработан и утвержден как учебный план по спе- циальности “Геоэкология”, так и программы курсов. В том числе Совет по экологии УМО России утвердил программу курса по геоэкологии, подготовленную проф. Г.Н.Голубевым и проф. В.Т.Трофимовым. Данный учебник составлен в соответствии с программой, утвержденной УМО. Учебник предназначен для студентов старших курсов универ- ситетов, обучающихся по направлению “Экология и природо- пользование” и по специальностям “Геоэкология”, “Экология”, “Природо-пользование”. Он может быть также полезен студентам других специальностей факультетов наук о Земле (географиче- ском, геоэкологическом, геологическом, биологическом, почвен- ном и др.). Студентам, изучающим геоэкологию на физических, химических, юридических, экономических и других факультетах, потребуется предварительное ознакомление с науками о Земле. Книга может быть также полезна широкому кругу лиц, интере- сующихся глобальными вопросами геоэкологии и природополь- зования. При работе над учебником автор ставил задачу, сохраняя крат- кость изложения, максимально полно использовать накопивший- ся к настоящему времени мировой опыт как практической дея- тельности, так и научных исследований в области, относящейся к проблемам геоэкологии. В этой связи автор использовал основ- ные публикации, известные к 1998 г., по этому кругу вопросов, выпущенные почти исключительно на английском и русском языках, но в учебнике ссылки даются только на основные публи- кации. Определенное внимание в тексте уделяется вопросам со- ответствия терминов на английском и русском языках. Помимо публикаций данный учебник опирается также на мно- голетний опыт работы автора в Программе ООН по окружающей среде (UNEP), Всемирном Союзе охраны природы (IUCN) и Уни- верситете ООН (UNU), а также на опыт общественной деятельно- сти автора, в основном, в рамках Международного Совета науч- ных союзов (ICSU), в таких механизмах и программах как Систе- ма анализа, исследований и подготовки кадров для Глобальных изменений (START), Международная геосферно-биосферная про- грамма (IGBP), Международная Ассоциация гидрологических на- ук (IAHS) и др. Книга подготовлена на географическом факультете Москов- ского государственного университета им. М.В.Ломоносова. Ав- тор благодарен руководству факультета за благоприятную рабо- чую обстановку и поддержку. В особенности автор ценит поддержку и помощь сотрудников кафедры физической географии мира и геоэкологии МГУ. Автор выражает также глубокую благодарность следующим организациям и лицам, оказавшим решающее содействие на раз- личных этапах работы: Программе ООН по окружающей среде (ЮНЕП), и в особен- ности проекту ЮНЕП “Глобальная экологическая перспектива” (GEO); Центру международных проектов Госкомэкологии России; Институту гидросферно-атмосферных наук Университета г. Нагоя (Япония) в лице проф. Й. Фукушима; Центру исследований и конференций Фонда Рокфеллера в Бел- ладжио (Италия). Особая благодарность за ценные замечания выражается рецен- зентам книги: Кафедре геоэкологии и природопользования факультета гео- графии и геоэкологии Санкт-Петербургского Государственного Университета (заведующий кафедрой профессор, д.б.н. В.Н.Мовчан); Доктору географических наук И.С.Зонну (Российский Нацио- нальный Комитет содействия Программе ООН по окружающей среде – ЮНЕПКОМ). Взгляды и положения, представленные в этой книге, не обяза- тельно отражают позицию выше упомянутых организаций и лиц. Часть I. Экосфера I. Геоэкология: система наук об интеграции геосфер и общества I.1. Основные понятия Три корня греческого происхождения связываются воедино в слове “геоэкология”: ГЕО/ЭКО/ЛОГ/ия. Корень слова можно рас- сматривать как иероглиф, обозначающий понятие. В середине на- ходится корень, происходящий от греческого “ойкос”, т.е. “дом”. Это дом для живых существ разных уровней: видов, их комбина- ций, складывающихся в экосистемы, биомов как крупных про- странственных биологических систем, и всей совокупности живо- го вещества Земли, составляющего биосферу. В данном случае имеются в виду взаимоотношения и взаимосвязи как внутри “до- ма”, так и между “домом” и окружающим его миром. Отсюда ос- нова геоэкологии: исследование Земли как системы, с особым ин- тересом к глобальным (общемировым) вопросам, неизбежно на- ходящимся в пересекающихся сферах как естественных, так и общественных наук. Это “дом” и для человеческого общества с самого начала его возникновения. Однако в последнее время, в особенности в по- следние десятилетия, человечество превратилось в столь мощ- ную, стихийную, общемировую силу, что оно не просто живет в своем доме, но и своими действиями преобразует его, вплоть до разрушения отдельных его компонентов. Важность понятий, стоящих за корнем “ойкос” и связанных с человечеством, в исто- рическом масштабе времени экспоненциально возрастает. Антро- погенные воздействия все в большей степени приобретают необ- ратимый, и даже катастрофический характер. Слово “экология” стало преимущественно отражать комплекс взаимоотношений че- ловека и природы. Другое значение этого слова, используемое еще с 1866 г. Э. Геккелем, обозначает раздел биологии, иссле- дующий взаимозависимости между живыми существами и их ок- ружением. Корень “гео” в слове “геоэкология” восходит к греческой бо- гине Земли Гее. Он традиционно охватывает науки о Земле, под- черкивая их единство и взаимозависимость. Корень “гео” ставит на первое место Землю в целом, подчеркивая необходимость по- нимания, прежде всего, общеземных, глобальных процессов, а за- тем уже, на этой базе, явлений более низкого иерархического уровня, относящихся к отдельным регионам и местностям, или же процессам. В простейшем случае, корень “гео” как бы представляет нежи- вую природу, в то время как корень “эко” обозначает ее живую часть. В этом смысле комбинация “геоэко” фактически отражает единство неживой и живой природы. Комбинация “геоэко” напо- минает также о зависимости состояния нашего “дома”, то есть Земли, от деятельности человека. Корень “логос” обозначает науку, или изучение чего-либо, и в естественных, и в общественных науках, и в таком смысле чрез- вычайно широко употребляется. Геоэкология имеет дело не с Землей в целом, а лишь с относи- тельно тонкой поверхностной оболочкой, где пересекаются гео- сферы (атмосфера, гидросфера, литосфера и биосфера), и где жи- вет и действует человек. Из имеющихся нескольких названий этой комплексной оболочки, термин экосфера наиболее точно от- ражает ее суть, и потому является наиболее подходящим, хотя пока не общепринятым. Экосфера представляет собой всемирную область интеграции геосфер и общества. Экосфера есть объект геоэкологии. Геоэко- логия – это междисциплинарное научное направление, изучающее экосферу как взаимосвязанную систему геосфер в процессе ее интеграции с обществом. Геоэкология появилась, когда деятель- ность человека стала существенным фактором преобразования Земли. Она основывается на глобальном, общемировом подходе, но на этой основе не меньшее значение имеют проблемы регио- нального и локального характера. В рамках широкого понятия “геоэкология” находятся многие, весьма разнообразные, мультидисциплинарные научные направ- ления и практические проблемы. Неудивительно, что термин “гео-экология” не получил еще общепринятого определения. По- требуется еще некоторое, может быть, значительное время на то, чтобы геоэкология выкристаллизовалась как область научного познания. В настоящее время складываются два междисциплинарных на- учных направления, переплетенных друг с другом и пока еще слабо дифференцированных. Это геоэкология и природопользо- вание. Природопользование это междисциплинарное научное направ- ление, исследующее общие принципы использования обществом природных ресурсов и геоэкологических “услуг”. При этом в поня- тиеэкологических “услуг” входят разнообразные явления, такие как процессы поддержания устойчивости экологических и других природных систем, как механизмы естественной самоочистки природных и природно-техногенных систем от загрязнения, как комплексная роль биологических систем в качестве источника во- зобновимых ресурсов, резервуара биологического разнообразия, механизма поддержания качества воды и воздуха, объекта наслаж- дения природой и пр. Геоэкология и природопользование тесно взаимосвязаны: без понимания процессов (как естественных, так и антропогенных) на глобальном уровне невозможно устойчивое использование при- родных ресурсов, тогда как без понимания проблем использова- ния ресурсов геоэкология оказывается недостаточной. Основное различие между геоэкологией и природопользованием в том, что первое в большей степени направлено на понимание сверхслож- ной системы, называемой экосфера, в то время как второе больше ориентировано на рациональное использование ее ресурсов. Можно сказать, что геоэкология в большей степени основана на естественных науках о Земле, в то время как природопользование в такой же степени базируется на экономических науках, но в том и другом случае это междисциплинарные направления, относя- щиеся и к естественным, и к общественным наукам. Наряду с понятием “экосфера” существует еще несколько по- добных понятий, употребляемых в литературе. Как правило, они плохо определены, и границы между ними нечетки. Это такие по- нятия как окружающая среда, природная среда, географическая оболочка, биосфера и др. Поскольку экосфера это общемировая область интеграции природы и общества, она отличается от поня- тия “географичес-кая оболочка”, в котором на первое место ста- вится взаимосвязь и взаимодействие различных природных сфер, или геосфер (атмосфе-ры, гидросферы, биосферы и литосферы). Выражение “окружающая среда” употребляется чаще всех других подобных понятий. Оно возникло в русском языке для обозначения понятий, отражающих новые для науки междисцип- линарные области знания, касающиеся взаимоотношений челове- ка с окружающей его средой. Ему соответствуют: “environment” по-английски и по-французски, “umwelt” по-немецки, “medio ambiente” по-испански, “ambiente” по-итальянски. Часто возника- ет 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 проще: слову “environment” соответствует прилагательное “environmental”, отличающееся по смыслу от слова “ecological”, происходящего от “ecology”. Как и экосфера, термин “окружающая среда” подчеркивает взаимоотношения общества с окружающей его природой. В отли- чие от экосферы, где основа – глобальная, а на ее базе возникают локальные задачи, экологические проблемы в понятии “окру- жающая среда” носят скорее локальный характер, а из них уже выстраиваются глобальные проблемы. Кроме того, в названии “окружающая среда” просвечивают интересы, ориентированные на человека. Часто даже говорят и пишут “окружающая человека среда”. Таким образом, понятие “окружающая среда” антропоцен- трично, то есть оно ставит в центр нашего мира человека, забывая о том, что человек это часть природы. Термин “экосфера” более нейтрален или даже биоцентричен. Если представить окружающую среду в виде двух основных компонентов, естественного и общественного, то термин “при- родная среда” относится к первому. Иногда экосферу Земли представляют в виде трех основных компонентов: геосферы, техносферы и социосферы, отражающих, соответственно, природную, техногенную и общественную части единой системы Земля. Такое деление представляется несколько искусственным, механистичным. Термин “геологическая среда”, чаще употребляемый в геоло- гии, отражает интерес и вовлеченность этой науки в геоэкологи- ческие проблемы, особенно в проблемы взаимодействия верхних горизонтов литосферы и деятельности человека. Отсюда более корректный термин “экологическая геология”. В литературе, в особенности публицистической и научно- популярной, часто используется понятие “биосфера” в приложе- нии ко всей совокупности природных явлений и процессов, взаи- модействующих с обществом. Термин “биосфера” ближе всего соответствует понятию “природная среда”. Он получил широкое распространение благодаря В.И.Вернадскому, который, исполь- зуя его, справедливо подчеркивал таким образом исключитель- ную роль живого вещества в формировании и функционировании Земли как системы. Однако роль человека в этом термине в явном виде не определена. Кроме того, понятие “биосфера” часто обо- значает также сферу живого вещества как одну из геосфер Земли, наряду с литосферой, атмосферой и гидросферой, а путаница в основных понятиях нежелательна. В этой книге, как и во многих других публикациях, слово “биосфера” обозначает одну из гео- сфер Земли. |