Геоэкология: система наук об интеграции геосфер и общества


1.1. Основные понятия

Три корня греческого происхождения связываются воедино в слове "геоэкология": ГЕО/ЭКО/ЛОГ/ия. Корень слова можно рассматривать как иероглиф, обозначающий понятие. В середине находится корень, происходящий от греческого "ойкос", т.е. "дом". Это дом для живых существ разных уровней: видов, их комбинаций, складывающихся в экосистемы, биомов как крупных пространствен­ных биологических систем, и всей совокупности живого вещества Земли, составляющего биосферу. В данном случае имеются в виду взаимоотношения и взаимосвязи как внутри "дома", так и между "домом" и окружающим его миром. Отсюда основа геоэкологии: исследование Земли как системы, с особым интересом к глобальным (общемировым) вопросам, неизбежно находящимся 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 последние десятилетия, человечество превратилось в столь мощную, 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 историческом масштабе времени экспоненциально возрастает. Антропогенные воздействия все в большей степени приобретают необратимый, и даже катастрофический характер. Слово "экология" стало преимущественно отражать комплекс взаимоотношений человека и природы. Другое значение этого слова, используемое еще с 1866 г. Э. Геккелем, обозначает раз­дел биологии, исследующий взаимозависимости между живыми существами и их окружением.

Корень "гео" в слове "геоэкология" восходит к греческой богине Земли Гее. Он традиционно охватывает науки о Земле, подчеркивая их единство и взаимозависимость. Корень "гео" ставит на первое ме­сто Землю в целом, подчеркивая необходимость понимания, прежде всего, общеземных, глобальных процессов, а затем 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 неживую 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" напоминает 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 чрезвычайно широко употребляется.

Геоэкология 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. Из имеющихся нескольких названий этой комплексной оболочки, термин экосфера наиболее точно отражает ее суть, и потому является наиболее подходящим, хотя пока не обще­принятым.

Экосфера представляет собой всемирную область интеграции геосфер и общества. Экосфера есть объект геоэкологии. Геоэкология — это междисциплинарное научное направление, изучающее экосферу как взаимосвязанную систему геосфер в процессе ее интеграции с обществом. 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.

В рамках широкого понятия "геоэкология" находятся многие, весьма разнообразные, мультидисциплинарные научные направления и практические проблемы. Неудивительно, что термин "гео­экология" не получил еще общепринятого определения. Потребуется еще некоторое, может быть, значительное время на то, чтобы геоэкология выкристаллизовалась как область научного познания.

В настоящее время складываются два междисциплинарных науч­ных направления, переплетенных друг с другом и пока еще слабо дифференцированных. Это геоэкология и природопользование.

Природопользование это междисциплинарное научное направление, исследующее общие принципы использования обществом природных ресурсов и геоэкологических "услуг". При этом в понятие экологических "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 возобновимых ресурсов, резервуара биологического разнообразия, механизма поддержания качества воды и воздуха, объекта наслаждения природой и пр.

Геоэкология и природопользование тесно взаимосвязаны: без понимания процессов (как естественных, так и антропогенных) на глобальном уровне невозможно устойчивое использование природных ресурсов, тогда как без понимания проблем использования ресурсов геоэкология оказывается недостаточной. Основное различие между геоэкологией и природопользованием в том, что первое в большей степени направлено на понимание сверхсложной 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, относящиеся и к естественным, и к общественным наукам.

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, географическая оболочка, биосфера и др. Поскольку экосфера это общемировая область интеграции природы и общества, она отличается от понятия "географическая оболочка", в котором на первое место ставится взаимосвязь и взаимодействие различных природных сфер, или геосфер (атмосферы, 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 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 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 отличие от экосферы, где основа - глобальная, а на ее базе возникают локаль­ные задачи, экологические проблемы в понятии "окружающая 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" антропоцентрично, 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 "природная 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 геологии, отражает интерес и вовлеченность этой науки в геоэкологические 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 приложении ко всей совокупности природных явлений и процессов, взаимодейст­вующих с обществом. Термин "биосфера" ближе всего соответствует понятию "природная среда". Он получил широкое распространение благодаря В.И.Вернадскому, который, используя его, справедливо подчеркивал таким образом исключительную 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 обозначает 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 геосфер Земли.

1.2. Взаимозависимость экосферы и общества

В основе существования общества лежит использование ресурсов экосферы. Они включают как собственно природные ресурсы, так и геоэкологические "услуги". К первым относятся полезные ископае­мые (нефть, уголь, руды различных металлов, другие минеральные ресурсы), ресурсы биосферы (урожай сельскохозяйственных куль­тур, древесные ресурсы, рыбные, другие растительные и животные ресурсы), почвы, вода, воздух и пр. В результате приложенного тру­да, природа предоставляет человеку основные категории товаров. К их числу прежде всего относятся: продовольствие, одежда, строи­тельные материалы, используемые в медицине растения, дикие пра­родители домашних растений и животных и пр.

К категории геоэкологических "услуг" можно отнести многочис­ленные природные механизмы и процессы, объединяемые понятием "системы жизнеобеспечения". Это, например, механизмы естествен­ной самоочистки природных и природно-технических систем от за­грязнения, и процессы, поддерживающие качество воды и воздуха. К этой же категории относятся естественные экологические системы, отличающиеся разнообразным набором услуг. Например, лесные экосистемы это резервуар биологического разнообразия, это бога­тейший источник биологических ресурсов, это мощнейший фактор поддержания качества воды и воздуха.

Опыт последнего времени показывает, что относительная важ­ность и приоритетность объектов природопользования постепенно смещается от природных ресурсов к геоэкологическим "услугам". В дальнейшем мы будем понимать под словом "ресурсы" как собст­венно ресурсы, так и геоэкологические "услуги".

К категориям услуг можно отнести процессы синтеза и деструк­ции органического вещества, поддержание круговорота воды (гидрологического цикла), относительно устойчивый для данного места климат, сохранение химического состава атмосферы, очистку воды и воздуха от загрязнений, формирование почв и сохранение их устойчивости, опыление диких и культурных растений, поглощение и детоксикацию загрязнителей, накопление и циркуляцию питательных для растений веществ (биогенов). Сюда же относится и наслаждение природой, использование ее в качестве рекреационного ресурса.

На первых этапах своего существования человек собирал плоды экосистем суши (леса, степи, саванны и пр.), съедобные водоросли, моллюсков, ракообразных и др., ловил рыбу и охотился. Это был пе­риод собирательства и охоты, когда человек зависел от ресурсов биосферы и для поддержания своего устойчивого состояния ин­стинктивно должен был действовать, не нарушая эти ресурсы, а су­ществуя за счет ежегодного прироста биомассы. Охотничье- собирательские, так же как и примитивные скотоводческие и земле­дельческие типы хозяйства, не выходили за пределы устойчивого использования ресурсов биосферы и практически не влияли на дру­гие геосферы Земли. Для пропитания каждому человеку нужна была большая территория. Первобытные охотники и скотоводы использо­вали не менее 100 км2/чел. При этом человек ежедневно должен был проходить расстояние, наибольшее по сравнению со всеми другими живыми существами, что предопределило его эволюцию в направле­нии развития его умственных способностей.

По мере роста численности населения, хотя и весьма неинтенсив­ного, при таком типе хозяйства неизбежно возникали локальные экологические кризисы, когда на определенной территории (или прибрежной акватории) удовлетворяемые потребности человека ус­тойчиво превышали ежегодно возобновляемую часть биологических ресурсов. Кризисы разрешались или через снижение потребления привычного продукта (гибель части населения от голода, миграции населения, полное или частичное переключение на другую пищу и пр.) или же человек начинал потреблять больше, чем данная экоси­стема могла устойчиво производить, трансформируя или даже пол­ностью преобразуя экосистему. Это оттягивало наступление кризиса, но делало его в конечном итоге более сильным и более катастрофи­ческим. Примером экологического кризиса такого типа были, воз­можно, события на перигляциальных равнинах умеренного пояса Евразии, когда человек, способствуя исчезновению мамонтов, лишал себя тем самым источника белковой, высококалорийной пищи.

Дальнейший рост населения и его потребностей не мог быть обеспечен посредством охоты, рыбной ловли и собирательства: этих ресурсов стало недостаточно. Это привело часть человеческого об­щества к одомашниванию диких животных с постепенной селекцией их пород и, следовательно, к пастбищному скотоводству, а другую часть - вначале к примитивному, но затем ко все более усложняю­щемуся земледелию. Тем самым человек перешел от относительно устойчивого использования экосферы, мало ее изменяющего, к ее преобразованию.

Открытые ландшафты (степи, саванны, прерии, пустыни и пр.) в основном относятся к аридным областям разной степени засушливо­сти. В их пределах начали возникать расширяющиеся очаги ското­водства, в сильной степени преобразующего исходные природные ландшафты (изменение состава и состояния растительного покрова и состояния почвы вследствие выпаса скота, запланированных или ес­тественных пожаров травы, и пр.).

Земледельческий тип хозяйства требует большего увлажнения, и потому очаги земледелия появились на границе лесных и открытых ландшафтов, внутри лесных территорий или же в интразональных ландшафтах (например, речных долинах), способствовавших воз­никновению орошения. Превращение природных экосистем в пашню - основная линия трансформации ландшафтов при неорошаемом земледелии. При этом происходят очень глубокие преобразования, затрагивающие все компоненты ландшафтов.

Появление скотоводства и земледелия стало важнейшим событи­ем, без которого дальнейшее развитие человеческого общества было бы попросту невозможно. В среднем на одного человека при паст­бищном типе хозяйства необходимо приблизительно 10-100 га кор­мовой территории. При подсечно-огневом земледелии площадь, дос­таточная для прокорма одного человека, не превышает 10 га. Плот­ность использования земли при традиционном "обычном" земледе­лии порядка 1 га/чел, а при современном высокоинтенсивном земле­делии эта величина достигает 0,2 га/чел. Таким образом, число лю­дей на единице обрабатываемой площади, или, иными словами, по­тенциальная емкость территории может быть увеличена.

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. Сначала это были металлические руды, в основном для изготовления орудий труда, а затем во все большей степени и другие полезные ископае­мые. Роль полезных ископаемых для человеческого общества все более усиливалась, дойдя до такой степени, что добыча и использо­вание горючих ископаемых (нефть, газ, уголь) стали одним из крае­угольных камней современной экономики, но в то же время и одним из важнейших неблагоприятных факторов состояния экосферы.

Развитие промышленности стало следующим важнейшим факто­ром в антропогенной эволюции экосферы. Промышленность исполь­зует продукты литосферы и биосферы, обязательно нуждается в ре­сурсах гидросферы, и при отсутствии специальных мероприятий не­избежно влияет на загрязнение атмосферы и гидросферы. Таким об­разом, все геосферы Земли становятся подвержены антропогенному влиянию и преобразованию. Для периода развития промышленности обычно характерны локальные геоэкологические кризисы, связанные чаще всего с тем, что выбросы индустриальных отходов в воду или воздух превосходят самоочищающую способность рек или местных воздушных бассейнов.

Локальные и региональные промышленные революции чаще все­го сопровождались чрезвычайно тяжелыми экологическими послед­ствиями. К ним относятся, например, лондонские туманы, загрязне­ние Рейна и озера Эри, тяжелая экологическая ситуация в старопро­мышленных районах России и др. Художественная литература XIX и начала XX века, содержит много примеров таких ситуаций. Локаль­ные геоэкологические кризисы возникают и сейчас. За период между 1953 и 1973 гг. объем промышленной продукции мира увеличился более чем втрое, или на 6% в год. Столь бурный рост был возможен частично за счет истощения природных ресурсов и загрязнения ок­ружающей среды, в особенности в развивающихся странах.

Развитие сельского хозяйства шло двумя пересекающимися путя­ми, экстенсивным и интенсивным. С одной стороны, расширялись площади, используемые под пашню и выпас скота, с соответствую­щим глубоким преобразованием ландшафтов. Более половины суши Земли находится под серьезным воздействием человека в виде паш­ни, пастбищ и лесов, включенных в хозяйственное использование. С другой стороны, при интенсивном развитии сельского хозяйства росла площадь орошаемых и осушаемых земель, увеличивалось ис­пользование сельскохозяйственных машин, применение химических веществ, стойловое содержание скота и пр.). Состояние используе­мых земель во многих случаях ухудшалось вследствие эрозии почв, изменения их химических и физических свойств, заболачивания и пр. Эти факторы и процессы привели к значительному преобразова­нию ландшафтов Земли, и к изменению биосферы, гидросферы и ат­мосферы.

Города и сопутствующие им инженерные сооружения, такие как промышленные зоны, склады, дороги, аэродромы, порты, очистные сооружения, свалки и пр. постепенно увеличивались в размерах и интенсивности своего воздействия на экосферу, практически полно­стью преобразуя на своей территории первичные ландшафты в ан­тропогенные.

Роль деятельности человека в преобразовании экосферы увеличи­валась в течение последних 250 лет. Это отразилось в росте числен­ности населения мира и валового производства (рис. 1).

Человечество в процессе своего развития, при использовании природных ресурсов, накопило значительный капитал в виде инже­нерных сооружений (городов, промышленных и сельскохозяйствен­ных предприятий, дорог, портов и пр.), в виде образованных, здоро­вых и умелых членов общества, в виде умения управлять обществом демократическими методами. Весь имеющийся в мире капитал мож­но условно разделить на четыре основные категории: природный ка­питал, человеческий капитал, производственно-финансовый капитал, социальный (общественный) капитал. Позднее мы будем обсуждать этот вопрос более подробно.

Увеличивающееся использование человеком богатств экосферы сформировало противоречие между постоянно растущим воздей­ствием общества на экосферу и ограниченными размерами Земли и ее ресурсов. Это важнейшее обстоятельство ставит на повестку дня проблему выживания человечества. Отсюда на данном этапе вы­текает неизбежность глобального экологического кризиса. Часть специалистов считает, что кризис уже наступил, потому что возника­ет дефицит природных ресурсов (в широком смысле этого слова) и имеются многочисленные свидетельства нарушения устойчивости (гомеостазиса) экосферы. Имеется также много примеров глубоких

Рис. 1. Рост промышленного производства и численности населения ми­ра. Показатели за 1900 г. приняты за 100 %

 

изменений геосфер Земли и ландшафтов планеты. Таким образом, можно полагать, что кризис уже наступил. На этот счет нет единой точки зрения. Другие специалисты возражают, полагая, что челове­чество найдет пути не допустить кризиса, хотя и согласны, что при­чины кризиса объективно существуют.

Человек значительно, и по большей части бессознательно, преоб­разовал Землю в результате своей хозяйственной деятельности. В особенности большие изменения произошли и происходят в послед­ние десятилетия, причем они охватывают как природную, так и об­щественную сферы. 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 учебника.

Итак, основные особенности взаимодействия человека и природы заключаются в следующем:

- Существование и развитие человечества основано на постоян­ном использовании природных ресурсов экосферы (биологических, почвенных, земельных, водных, минеральных) и ее пространства, а также ее систем жизнеобеспечения (геоэкологических "услуг").

- В процессе своей деятельности человечество во все большей степени влияет на системы жизнеобеспечения Земли, такие как гло­бальный круговорот воды вместе с природной самоочищающей спо­собностью водоемов, атмосферу с ее постоянным химическим соста­вом и способностью поглощать загрязнения, механизм образования первичной биологической продукции посредством фотосинтеза как основы питания всех живых существ, включая человека, и др.

- В процессе развития человечества взаимодействие человека и природы началось в пределах биосферы, пришло в гидросферу, про­должилось в литосфере, и, наконец, в атмосфере, охватив тем самым всю экосферу. Интенсивность и глубина взаимодействия постоянно усиливаются. В особенности резко это взаимодействие увеличива­лось в последние десятилетия XX века.

- Использование природных ресурсов и систем жизнеобеспечения приводило к геоэкологическим кризисам, когда потребности челове­ка превышали имеющиеся в данный момент ресурсы или когда вы­бросы продуктов деятельности человека в окружающую среду пре­вышали ее самоочищающую способность. Такие частные, или ло­кальные геоэкологические кризисы - неизбежная особенность сис­темы взаимоотношений природы и человеческого общества. Разре­шение кризисов приводит к частичному преобразованию геосфер Земли и, следовательно, экосферы. При этом по мере развития обще­ства и возникновения геоэкологических кризисов происходит посте­пенное и, по-видимому, необратимое накопление антропогенных преобразований экосферы.

- Ресурсы и размеры экосферы, как и мощность систем ее жизне­обеспечения, ограничены. В то же время, потребности человечества пока непрерывно нарастают. Отсюда вытекает очевидная неизбеж­ность глобального геоэкологического кризиса, связанного с проти­воречием между ограниченными ресурсами и размерами Земли и возрастающими потребностями человека. Пока нет общепринятого мнения по поводу того, наступил этот кризис, или еще нет. Однако ясно, что глобальный геоэкологический кризис, когда бы он ни на­ступил, - одна из самых серьезных, а возможно, и наисерьезнейшая проблема из стоящих перед человечеством.

1.3. Системный характер проблем геоэкологии

Система - вещественно-энергетическая совокупность взаимосвязанных компонентов, объединенных прямыми и обратными связями в некоторое единство. Геоэкологические проблемы носят, как правило, системный характер. Прежде всего, это вытекает из того обстоя­тельства, что они сами - результат взаимодействия сложных систем, - как геосфер между собой, так 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.

В природе, а тем более во взаимодействии общества и природы, существует бесчисленное множество прямых и обратных связей между компонентами, далеко не всегда хорошо изученных. Приведем примеры прямой и обратной связи. Неравномерное нагревание Земли на различных широтах вследствие наклона земной оси к плоскости движения Земли вокруг Солнца вызывает меридиональную циркуляцию атмосферы. При этом чем больше наклон оси, тем неравномернее нагревание и, следовательно, интенсивнее циркуляция. Это прямая связь. А вот пример отрицательной обратной связи. Известно, что чем температура воздуха выше, тем интенсивнее фотосинтез. Это приводит к увеличению поглощения растительностью содержа­щегося в атмосфере углекислого газа, а значит, к уменьшению пар­никового эффекта, и, следовательно, в конечном итоге, к понижению температуры воздуха.

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.

Современный английский философ Д. Лавлок приводит следующие примеры гомеостазиса. Соленость воды Мирового Океана со­ставляет 35 г/л, а при солености 60 г/л основная часть клеток существовать не может. Вынос солей реками в океан удваивал бы концентрацию солей каждые 80 млн. лет, если бы не природные процессы, выводящие соли из океанской воды. При этих условиях относитель­ная стабильность солености океана поддерживается уже несколько сотен миллионов лет.

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. И в этих пре­делах кислородная атмосфера Земли существует два миллиарда лет!

За последние 3,5 млрд. лет излучение Солнца увеличилось на 30 %. При этом вследствие гомеостазиса экосферы, ее тепловой и водный балансы остались в пределах, способствовавших не только поддержанию жизни, но и ее развитию, то есть ее удивительной эволюции.

Еще одним примером гомеостазиса экосферы является поддержание глобального баланса углерода с точностью до 10"8 при геологических масштабах времени и с точностью до 10"4 при масштабах времени порядка нескольких тысяч лет.

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.Холдингу, это способность системы переходить из одного устойчивого состояния в другое). В более общем случае можно сказать, что геоэкологические системы подчиняются принципу Ле-Шателье\ внешнее воздействие, выводя­щее систему из равновесия, вызывает в ней процессы, стремящиеся ослабить результаты этого воздействия. 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 остается линейная связь. Например, в озерах Фенноскандии постепенный рост кислой реакции среды вызывает плавные изменения состояния озера в сторону большего под- кисления. Затем при определенной величине рН (обычно 5,5) проис­ходит выделение свободного алюминия, чрезвычайно токсичного для рыбы и некоторых других представителей водной фауны, и со­стояние озерной системы преображается. При дальнейшем снижении величины рН снова устанавливается плавная реакция системы на внешние возмущения.

В геоэкологии часто встречается такой тип связи между воздейст­вием и результатом, когда постепенные, относительно плавные воз­действия на систему или ее часть приводят к столь же постепенному накоплению изменений состояния системы. Каждый шаг воздейст­вий, хотя и неблагоприятен для системы, но незначителен; столь же плавно накапливаются неблагоприятные изменения. В таком случае невозможно в точности указать момент, когда состояние системы было еще приемлемым, а когда стало уже неприемлемым. Такие из­менения американский социолог М.Гланц называет ползучими. Ти­пичный пример такого явления - состояние почвы: деградация почв вследствие эрозии в большинстве случаев постепенна, каждый день (или год) приносит незначительные и потому малозаметные измене­ния, но через несколько десятилетий после начала сельскохозяйст­венного освоения какой-либо территории природное плодородие почвы оказывается уже намного меньше первоначального или даже катастрофически низким. Примеров таких плавных воздействий, приводящих к неблагоприятным результатам, чрезвычайно много.

Разновидностью ползучих геоэкологических изменений является так называемая "химическая бомба замедленного действия ". Благо­даря способности почв и рыхлых отложений удерживать в стабиль­ном или малоподвижном состоянии токсичные химические вещества непосредственные результаты загрязнения, поступающего в почву, могут быть не видны. Однако относительно небольшие, но продол­жительные изменения химического состояния экосистемы могут вы­звать процессы, приводящие в конечном итоге к внезапным вредным воздействиям. При этом время между поступлением химических ве­ществ в геоэкосистему и их внезапным воздействием может быть весьма продолжительным, то есть бомба замедленного действия на­лицо.

Типичным примером "химической бомбы замедленного дейст­вия", а также и "ползучей геоэкологической деградации", является поведение иона алюминия (А1+++) в почве. Алюминий в почвенном профиле неподвижен, если показатель кислотной реакции почвы (рН) превышает определенную величину. В случае уменьшения ве­личины рН подвижность алюминия увеличивается. Антропогенные кислотные осадки, выпадающие из атмосферы, начинают влиять на кислотность почвы, содержащей ион алюминия, но показатель ки­слотной реакции остается неизменным, пока почвы еще содержат за­пас катионов, играющих роль буфера против увеличивающейся ки­слотности. Так продолжается до той поры, пока не израсходуется буферная способность почвы, после чего рН резко уменьшается, и ион алюминия становится подвижным, вызывая гибель рыбы в озе­рах, ухудшение состояния лесов и другие неблагоприятные геоэко­логические эффекты.

Очень часто изменения состояния сложной системы во времени под влиянием внешнего воздействия описываются (лучше сказать, аппроксимируются) так называемой логистической кривой, имею­щей форму близкую к S-образной и отражающей переход от одного устойчивого состояния системы к другому (рис. 2). Самым типич­ным примером является кривая изменения численности населения мира: слабый и неустойчивый рост числа людей на Земле, характер-

Рис. 2. Типичная переходная (логистическая) кривая

 

ный для истории человечества до начала XX века, сменился в сере­дине XX века его резким ростом, замедляющимся в настоящее вре­мя, с ожидаемым прекращением роста и выходом на очень слабое, асимптотическое приращение к середине следующего века. Переход от одного состояния системы к другому, описываемый логистиче­ской кривой, - чрезвычайно типичный процесс для многих геоэколо­гических систем.

Поведение систем значительно различается в зависимости от про­должительности воздействия на них (по Х.Бёсселю, Германия):

Продолжительность воздействия Реакция системы на воздействие Поведение системы
Очень большая Изменение направленности процесса Эволюция
Большая Изменения структуры системы Самоорганизация
Промежуточная Изменения параметров системы Адаптация
Краткая Реакция обратной связи Обратная связь
Очень краткая Реакция прямой связи Прямая связь

 

В геоэкологии мы можем наблюдать все приведенные выше типы поведения природно-общественных систем.

Рассматривая геоэкологические проблемы как сложные логические системы, можно сказать, что для понимания и решения проблемы исследование взаимодействия между элементами (то есть исследование структуры системы) важнее, чем исследование самих компонентов. Такой подход фактически традиционен для географии, и такой же подход характерен для геоэкологии.

Геоэкологические проблемы по большей части междисциплинарны. Проблема возникает часто как общественная, но корни ее лежат в вопросах естественного характера. Для ее решения необходимо предпринять определенные действия в социальной сфере, изменяя тем самым природные условия, к которым, в свою очередь, должно приспосабливаться общество.

Например, катастрофическое снижение уровня Аральского моря привело к существенным экономическим потерям (прекращение рыболовства, засоление почв вследствие 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. Для восстановле­ния более высокого, чем сейчас, уровня Арала необходимо такое ко­ренное изменение социальных условий в бассейне, которое бы в ко­нечном итоге способствовало снижению водопотребления (снижение доли сельского населения, изменение структуры посевов, пересмотр стратегии развития сельского хозяйства и пр.). Таким образом, проблема Арала, внешне видимая как естественная, в основном по про­исхождению гидрометеорологическая, а фактически социальная. Она уходит своими корнями в советский п<



Дата добавления: 2021-11-16; просмотров: 415;


Поиск по сайту:

Воспользовавшись поиском можно найти нужную информацию на сайте.

Поделитесь с друзьями:

Считаете данную информацию полезной, тогда расскажите друзьям в соц. сетях.
Poznayka.org - Познайка.Орг - 2016-2024 год. Материал предоставляется для ознакомительных и учебных целей.
Генерация страницы за: 0.029 сек.