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):

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<