Воздействие человека на природные экосистемы.

1. Дисциплина "Экологические основы природопользования" является принципиально новой комплексной дисциплиной, которая объединяет общественные и естественные науки.

Под природопользованием понимает­ся использование человеком природной среды. При исполь­зовании природных ресурсов человек оказывает на окру­жающую природную среду определенное негативное воз­действие, изменяя не только ее качества, но вместе с тем и условия своего существования. Таким образом, актуаль­ным направлением, которое формируется в процессе взаи­модействия человеческого общества и природы, является охрана окружающей природной среды.

Основные начала природопользования заложены в эко­логии - науке о взаимодействии и взаимосвязи различ­ных факторов среды с живыми организмами. Термин "эко­логия", впервые употребленный Геккелем в 1866 г., обра­зован от греческих слов «экос», что означает "дом" и "ло­гос" - "наука". Что означает наука о местообитании.

Экология как наука зародилась в конце XIX в. Перво­начально это была биологическая наука, которая изучала популяции животных и растений в среде их обитания.

Позднее экология получила широкое развитие на сты­ке многих естественных (биология, медицина, география, физика, химия) и гуманитарных (экономика, социология, политология) наук.

Основным объектом экологии является экосистема - совокупность живых организмов и среды их обитания. Кро­ме того, экология изучает и группы организмов одного вида входящих в экосистемы, - популяции, а также отноше­ние к среде отдельных организмов.

 Предметом изучения дисциплины "Эко­логические основы природопользования" является взаимо­действие и взаимосвязь человека, человеческого общества со средой своего обитания.

Под средой обитания следует понимать не только при­родную среду, но и искусственно созданную человеком фи­зическую среду, т. е. промышленность, города, транспорт и т.д.

В настоящее время многие отрасли экологии приобре­ли ярко выраженное практическое значение для развития различных сфер деятельности человека. В связи с этим по­явились новые научно-практические дисциплины (на стыке экологии и практической деятельности человека): приклад­ная экология, призванная оптимизировать взаимоотноше­ния человека с биосферой; промышленная экология, изу­чающая взаимодействие общества с природной средой в про­цессе общественного производства, и др. Все эти новые прикладные отрасли экологии можно объединить в отдель­ное направление - природопользование.

Экология рассматривает закономерности взаимодействия любого биологического вида (в том числе и Homo sapiens) со средой, природопользование — только человека. 

Специфика, цель и задачи дисциплины

Дисциплина "Экологические основы природопользова­ния" имеет две особенности.

· Во-первых, она является прин­ципиально новой интегрированной дисциплиной, которая связывает физические и биологические явления, образуя мост между естественными и общественными науками.

· Во-вторых, она не принадлежит к числу дисциплин с линейной структурой, т. е. развивается не по вертикали (от простого к сложному), а по горизонтали, охватывая все более ши­рокий круг вопросов.

Ни одна отдельная наука не способна решить все зада­чи по совершенствованию взаимодействия общества и при­роды, так как это взаимодействие имеет социальные, эко­номические, технологические, географические и другие ас­пекты. Решать эти задачи может лишь интегрированная на­ука, целью которой является изучение основных законо­мерностей рационального взаимодействия общества и при­роды.

Основные задачи дисциплины ЭОП:

1. Объективная оценка состояния природных ресур­сов. Оценка состояния природных ресурсов проводится по целому ряду параметров: количество, качество, степень загрязненности, влияние различных сфер человеческой де­ятельности на их воспроизводство и т.д.

2. Оптимизация взаимоотношений между человеком, с одной стороны, и отдельными видами и популяциями, эко­системами, с другой. Оптимизация взаимоотношений чело­века с природой рассматривается как необходимое условие существования человека.

3. Детальное изучение количественными методами ос­нов структуры и функционирования природных и создан­ных человеком систем.

Окружающая нас живая среда не является беспоря­дочным и случайным сочетанием живых существ. Она пред­ставляет собой устойчивую и организованную систему, сло­жившуюся в процессе эволюции органического мира. Лю­бые системы поддаются моделированию, т. е. можно пред­сказать, как та или иная система отреагирует на внешнее воздействие. Системный подход — это основа изучения эко­логии.

Экологические основы природопользования — научно-практическая дисциплина, призванная быть основой опти­мизации взаимоотношений человека с биосферой.

Структура экологии

П риродопользование явля­ется самостоятельным направлением, которое объединяет прикладные отрасли экологии. Чтобы понять, какие отрас­ли "классической" экологии составляют основу природополь­зования, рассмотрим подробнее структуру экологии.

Экология - это комплекс научных дисциплин. Базовой является общая экология, которая изучает основные за­кономерности взаимоотношений организмов и условий сре­ды. Отдельной отраслью является прикладная экология, изучающая механизмы разрушения биосферы человеком и способы предотвращения этого процесса, а также разра­батывающая принципы рационального использования при­родных ресурсов. Прикладная экология базируется на сис­теме законов, правил и принципов общей экологии и при­родопользования.

Из прикладной экологии по научным направлениям вы­текают: биосферная экология, сельскохозяйственная, промышленная, медицинская, экономическая, юриди­ческая, математическая.

Биосферная экология изучает глобальные изменения, которые происходят на нашей планете в результате воз­действия хозяйственной деятельности человека на природ­ные явления.

Сельскохозяйственная экология изучает способы полу­чения сельскохозяйственной продукции без истощения ре­сурсов почвы, при сохранении окружающей среды.

Промышленная экология изучает влияние выбросов промышленных предприятий на окружающую природную среду и возможности уменьшения этого влияния за счет совершенствования технологий и очистных сооружений.

Медицинская экология изучает болезни человека, свя­занные с загрязнением окружающей среды.

Некоторые науки экологического комплекса выделе­ны не по объекту изучения, а по методам, которыми они

пользуются.

Математическая экология моделирует экологические процессы, т. е. изменения в природе, которые произойдут при изменении экологических условий.                             

Экономическая экология разрабатывает экономические механизмы рационального природопользования.

Юридическая экология разрабатывает систему законов, направленных на защиту природы.

2. Основные понятия и определения

Ключевым объектом изучения экологии и природополь­зования является биосфера. Создателем современного уче­ния о биосфере является выдающийся русский ученый ака­демик В. И. Вернадский. Центральным в его концепции яв­ляется понятие о живом веществе, которое он определяет как совокупность живых организмов. Биосфера - это единство всего живого и мине­ральных элементов.

С развитием цивилизации, согласно концепции В. И. Вер­надского, возникает новая оболочка Земли — ноосфера — сфера человеческой деятельности, человеческого разума.

Ноосфера (от греч. - "разум" и "шар") - новое состо­янии биосферы, при котором разумная деятельность чело­века становится главным, определяющим фактором ее раз­вития. Разрабатывая учение о ноосфере, В. И. Вернадский рассматривал ее как новое эволюционное состояние био­сферы, преобразуемой в интересах мыслящего человече­ства.

Биосфера — это оболочка Земли, содержащая всю сово­купность живых организмов и ту часть вещества плане­ты, которая находится в непрерывном процессе обмена с этими организмами.

Вокруг Земли расположены концентрические слои или оболочки, которые характеризуются соответствующим со­ставом и свойствами вещества. Атмосфера - - внешняя га­зовая оболочка Земли, которая граничит с космическим пространством, через нее осуществляется обмен вещества и энергии с космосом. Атмосфера имеет несколько слоев: тро­посфера - нижний слой, примыкающий к поверхности Зем­ли; мезосфера; ионосфера (в двух последних - "живое ве­щество" отсутствует). Гидросфера - водная оболочка Зем­ли, которая включает моря и океаны. Литосфера -- вне­шняя твердая оболочка Земли, состоящая из осадочных и магматических пород. Биосфера - та часть Земного шара, в пределах которой имеется жизнь. Верхний предел био­сферы обусловлен интенсивной концентрацией УФ-лучей, т. е. верхней ее границей является озоновый слой, нижний предел — высокой температурой земных недр (свыше 100⁰⁰с).

Биосфера охватывает нижнюю часть атмосферы, гид­росферу и верхнюю часть литосферы. Устойчивость био­сферы поддерживается благодаря круговороту веществ и энергии. Энергия солнечного излучения преобразуется в органическую материю благодаря процессу фотосинтеза. Образуемые зелеными растениями органические вещества служат пищей для других живых существ, а выделяемый кислород обеспечивает процессы дыхания. Таким образом, основу биологического круговорота веществ составляют энергия солнца и хлорофилл растений. Все остальные кру­говороты - воды, углерода, азота - связаны с биологи­ческим и способствуют ему (рис. 2, 3, 4).

В основе экологического взгляда на мир лежит пред­ставление, что каждое живое существо окружено множе­ством влияющих на него различных факторов, образую­щих в комплексе его место обитания •— биотоп. Организ­мы, характерные для определенного биотопа, составляют жизненное сообщество, или биоценоз. Жизненное сообще­ство образует со своим биотопом единое целое, называе­мое экологической системой (экосистемой). Основными компонентами экосистем являются:

Ê неживая (абиотическая) среда. Это вода, минераль­ные вещества, газы, а также органические вещества и гу­мус;

Ê биотические компоненты: продуценты, консументы, редуценты.

К продуцентам (производителям) относятся живые существа, способные из неорганических материалов среды строить органические вещества. Такую работу выполняют главным образом зеленые растения, производящие с помо­щью солнечной энергии из двуокиси углерода, воды и мине­ральных веществ органические соединения в процессе фотосинтеза. При этом высвобождается кислород. Органичес­кие вещества, производимые растениями, идут в пищу животным и человеку, кислород используется для дыха­ния.

Консументы (потребители) — живые существа, ис­пользующие растительную продукцию. Организмы, питаю­щиеся только растениями, называются консументами пер­вого порядка. Организмы, питающиеся только (или преиму­щественно) мясом, называются консументами второго по­рядка.

Редуценты (деструкторы, разлагатели) - организмы, разлагающие остатки отмерших живых существ, напри­мер, растительные остатки или трупы животных, и пре­вращающие их снова в исходное сырье - воду, минераль­ные вещества и углекислый газ, которые пригодны для продуцентов, преобразующих эти составные части снова в орга­нические вещества.

Примерами естественных экосистем могут служить пруд, луг, лес, классическим примером искусственной эко­системы является космический корабль.

Природа действует в высшей степени экономно. Есте­ственные ненарушенные экосистемы стремятся к равнове­сию. Созданная организмами биомасса (вещество их тел) и содержащаяся в них энергия передаются другим членам эко­системы: животные поедают растения, этих животных поедают другие животные. Этот процесс называют пище­вой (трофической) цепью. Примеры пищевых цепей: рас­тение - растительноядное животное - хищник; злак — полевая мышь — лиса.

 Как правило, каждый вид питается не одним единственным видом. Поэтому пищевые цепи переплетаются, образуя пищевую сеть. Чем сильнее организмы связаны между собой пищевыми сетями и другими взаимодействиями, тем устойчивее сообщество против возможных нарушений. Состояние равновесия основано на взаимодействии биотических и абиотических факторов среды, которое поддерживается благодаря непрерывному обмену материей и энергией между всеми компонентами экосистем.

В замкнутых круговоротах естественных экосистем на­ряду с другими обязательно участие двух факторов: нали­чие редуцентов и постоянное поступление солнечной энер­гии.

В городских и искусственных экосистемах мало или со­всем нет редуцентов, поэтому жидкие, твердые и газооб­разные отходы накапливаются, загрязняя окружающую сре­ду. В отношении потребности в энергии природные и ант­ропогенные (созданные человеком) экосистемы сходны.