Геологические характеристики экологического кризиса

Главнейшим фактором глобального экологического кризиса на Земле стала техногенная деятельность человека. Техногенное развитие цивилизации носит катастрофически быстрый, точнее взрывной характер. Индустриальная революция в мире привела к глобальному вмешательству человека в литосферу, прежде всего при добыче полезных ископаемых. Так, например, количество только механически извлекаемого человеком материала в литосфере Земли при добыче полезных ископаемых и строительстве превышает 100 миллиардов тонн в год, что примерно в четыре раза больше массы материала, сносимого водами рек в океаны в процессе денудации размыва суши (рис. 4). На огромных площадях поверхности Земли и в ее недрах на наших глазах происходит активизация различных неблагоприятных геологических процессов и явлений (оползней, селей, подтоплений и заболачиваний территорий, засолений почв и т.п.), вызванных или активизированных человеком, его неразумной хозяйственной деятельностью. Такие процессы искусственного происхождения стали называть инженерно-геологическими. По мере углубления экологического кризиса масштабы их проявлений на Земле все более возрастают. Инженерно-геологические процессы происходят наряду с природными геологическими, но их интенсивность, концентрация и другие параметры существенно превышают аналогичные природные. Ежегодный объем наносов, перемещаемых всеми текучими водами на земной поверхности, составляет не более 13 км3, то есть в 30 раз меньше, чем перемещается горных пород при строительстве и добыче полезных ископаемых. При этом надо иметь в виду, что суммарная мощность производства в мире удваивается каждые 14—15 лет. То есть антропогенная деятельность по своим масштабам и интенсивности стала не только соизмеримой с природными геологическими процессами, но существенно их превосходит, на что указывал еще В.И. Вернадский, не видя, однако, в этом никакой угрозы цивилизации.

Рис.4. Объемы некоторых потоков минеральных веществ на Земле в млрд. т за один год (по Л.Г. Бондареву)

Заключение

Пока человек не в состоянии предотвратить многие опасные и катастрофические геологические процессы. Однако в арсенале методов инженерной геологии накоплен огромный научный опыт по прогнозу геологических и инженерно-геологических процессов, направленному на инженерную защиту территорий и снижение ущерба. Таким образом, в обостряющемся на Земле экологическом кризисе роль различных геологических и инженерно-геологических процессов, происходящих в литосфере, огромна, что необходимо иметь в виду при решении экологических проблем. В связи с этим в современных условиях значение инженерной и экологической геологии в жизни общества неизменно возрастает.

Тема: Концепции биологии, биосферы, экологии

 

Концепции возникновения жизни

 

 Происхождение жизни - одна из трёх важнейших мировоззренческих проблем наряду с происхождением нашей Вселенной и проблемой происхождения человека. Сейчас пока невозможно провести прямой эксперимент, т. е. воспроизвести условия существовавшие миллиарды лет назад.

 Начиная с античных времен можно выделить пять основных концепций возникновения жизни:

1) креационизма-т.е. божественного сотворения живого;

2) самозарождения живого из неживого, органического из неорганического, например из почвы (имеет исторический интерес и была опровергнута Ф. Реди, а окончательно Пастером в середине 19 века)

3) концепция стационарного состояния, в соответствии с которой жизнь существовала всегда с момента зарождения Вселенной; основана на антропном принципе;

4) концепция панспермии, т.е. жизнь на Землю занесена из других космических миров и из космического пространства, где существуют зародыши жизни.

5) концепция происхождения жизни на Земле в историческом прошлом, в результате процессов, подчиняющихся физическим и химическим законам.

    В этой концепции существуют два основных варианта:

а) жизнь на Земле - есть результат случайного образования "живой молекулы", в строении которой был заложен весь план дальнейшего развития;

б) жизнь возникла из неживого вещества в результате эволюции материи. Жизнь- это свойство материи, которой раньше не существовало, и которое появилась в особый момент истории нашей планеты Земля.

Планета Земля - золотая середина Солнечной системы. Например, если бы расстояние от Земли до Солнца было бы меньше всего на 2 %, то испарилась бы вся вода, а если больше, то низкая температура повлекла бы за собой гибель жизни. Сила притяжения и температура являются так же критическими с точки зрения существования атмосферы и сочетания факторов, необходимых для поддержания жизни. Оптимальна и скорость вращения Земли, определяющая различия между... и точкой температуры и скорость ветра.

 В первичной атмосфере не было кислорода, т.е. она имела не окислительный как сейчас, а восстановительный характер. Следовательно, существовали условия для создания и сохранения. органических веществ.

Начало жизни связывается с появлением нуклеиновых кислот способных к синтезу белков.

Однако, переход от сложных органических веществ к простым живым организмам неясен.

В настоящее время делаются попытки объяснения появления жизни на основе принципов теории самоорганизации, в первую очередь на явлении самовоспроизведения.

Что же касается возможности возникновения в виде "случайной молекулы", то чем больше изучается живая клетка, тем более, она оказывается похожей на самые высокотехнологичные продукты человеческого разума (типа компьютеров).

 Билл Гейтс: "ДНК похоже на компьютерную программу, но она является гораздо более совершенной, чем любой программный продукт, созданный когда либо. Расчёты показывают,что вероятность образования такой "живой молекулы" можно сравнить с вероятностью того, что ураган, обрушиваясь на свалку мусора, приведёт к сборке Боинга-747."

 

Специфика живого

 

 Если поиски ответа на вопрос о происхождении жизни далеки от завершения, то изучение специфики живого и неживого даёт более определённые результаты.

Специфика живого:

1) Биополимерная основа, т.е. совокупность белков, ферментов, нуклеиновых кислот и.т.п.

2) Системная целостность;

3) Активность отражения - под воздействием внешних факторов биологические системы могут изменять свою структуру, физиологические особенности, приспосабливаясь к среде обитания;

4) Всюдность живого - быстрое освоение свободного пространства;

5) Негэнтропийность (антиэнтропийность), т.е. уменьшение энтропии - повышение степени упорядоченности (организованности) живого

6) Исключительная сложность живого - клетка представляет собой миниатюрнейшую фабрику, содержащую тысячи частей сложнейшим образом организованного молекулярного организма. Эта фабрика гораздо сложнее любого механизма, построенного человеком, и не имеет аналогов в неживом мире.

Концепции биологической эволюции

 

Образование более сложных видов из простых является одной из трудных проблем, так как невозможно провести прямой эксперимент, что вызывает противоречивость в гипотезах выводящих на теорию эволюции.

1) Первую развернутую концепцию эволюции органического мира предложил Ламарк. Согласно ей эволюция происходит путем приспособления к окружающей среде и гармонизации с ней в результате тренировки организмов.

2) Иным образом конкретизировалась идея развития в учении о катастрофизме (Кювье). Биологическая эволюция происходит в результате катастроф, когда происходят кардинальные изменения органического мира (массовое вымирание одних групп организмов и их замена другими группами, более приспособленными к изменившимся условиям).

3) Эволюция живого происходит в результате взаимопомощи, считал П.Кропоткин.

4) Дарвиновская теория развития органического мира основана на принципах:

а) наследственности и изменчивости;

б) естественного отбора;

в) борьбы за существование.

 

   Синтетическая теория эволюции

 

В настоящее время делаются попытки создать синтетическую теорию эволюции (СТЭ) на основе синтеза основных идей Дарвина и новых результатов биологических исследований в области наследственности и изменчивости, т.е. генетики, а так же молекулярной биологии. СТЭ исходит из того, что эволюция осуществляется в процессе естественного отбора наследуемых изменений, случайным образом возникающих среди особей популяции. В СТЭ единицей эволюции является не вид, как в теории Дарвина, а популяция  в рамках которой происходят наследственные изменения признаков.

 Кроме этого в СТЭ различают:

а) микроэволюцию, которая происходит в генофонде популяций в сравнительно небольшой срок и приводит к образованию новых видов: различные виды

динозавров, птиц, млекопитающих и.т.п.

б) макроэволюцию, которая связана с эволюционными преобразованиями за длительный период и приводит к возникновению новых форм организации живого, например млекопитающих.

 Сейчас выявлен ряд закономерностей, которые можно использовать при создании СТЭ:

1) каждая группа организмов характеризуется определенным темпом эволюции. Чем быстрее совершается процесс приспособления группы к конкретным условиям окружающей среды, тем быстрее она достигает расцвета и гибели;

2) целые группы, исчезнувшие в результате естественного отбора, впоследствии никогда не восстановятся в прежней форме;

3) эволюция не всегда идет от простого к сложному. Бактерии сохранились с древнейших эпох только благодаря упрощению своей организации.

Концепция коэволюции

 

Критика дарвинизма велась с момента его возникновения. Под влиянием экологических исследований появилась концепция коэволюции, которая смогла объяснить возникновение полов и другие феномены. Как химическая эволюция - результат взаимодействия химических элементов, так по аналогии биологическая эволюция - это результат взаимодействия организмов. В природе наблюдается удивительная согласованность всех видов жизни, которая объясняется следствием коэволюции.

Концепция коэволюции хорошо объясняет эволюцию в системах "хищник-жертва", "паразит-хозяин". Объясняет симбиоз и проявление альтруизма у животных: забота о детях, снижение агрессивности путём демонстрации "умиротворяющих поз", повиновение вожакам, взаимопомощь в трудных ситуациях и.т.п.

С точки зрения коэволюции естественный отбор, который играл главную роль у Дарвина, является не "автором", а скорее "редактором" эволюции.

Гипотеза Гея-Земли.

Возникла в последние десятилетия на основе учения о биосфере, экологии и концепции коэволюции Авторами её являются английский химик Джеймс Лавлок и американский микробиолог Линн Маргулис.

Суть Гея - гипотезы следующая:

1) Существует неравновесность атмосферы Земли, которая рассматривается как признак жизни. Т. е., если жизнь представляет глобальную ценность, её присутствие можно обнаружить через изменение химического состава атмосферы планеты.

2) Химически состав атмосферы Земли сохраняется с начала появления жизни (3,5 млрд. лет) и благодаря обратным связям поддерживается благоприятное для жизни постоянство климата и сохраняется химический состав атмосферы.

3) Следовательно, Земля является саморегулирующейся системой, созданной биотой и окружающей средой.

4) Мы - обитатели и часть квазиживой (мнимой, не настоящей, почти, якобы) целостности, которая обладает способностью глобального гомеостаза (постоянство, устойчивость внутреннего состава), снисходительного к нарушениям, если она в хорошей форме, в пределах своей способности к саморегуляции. Когда подобная система попадет в состояние стресса, близкого к границам саморегуляции, даже маленькое потрясение может толкнуть её к переходу в новое стабильное состояние или даже полностью уничтожить.

5) В то же время "Гея" превращает даже отбросы в необходимые элементы, и, видимо, может выжить даже после ядерной катастрофы. Эволюция биосферы может быть процессом, который выходит за рамки полного понимания, контроля и даже участия человека. Жизнь на Земле – сеть взаимосвязанных связей, позволяющих планете действовать как саморегулирующаяся и самопроизводящая система.

Поведение и гены

Генетика оказала огромное влияние на сформировавшуюся в 70-х годах XX века социобиологию. Основоположник социобиологии — американский ученый Э. Уилсон, Социобиология представляет собой синтез популяционной генетики, эволюционной теории, этологии и экологии.

Индивидуальный отбор в природе сопровождается родственным отбором, ответственным за взаимопомощь в природе.

Альтруизм. В природе скорость размножения скоррелирована с ресурсами, выживают те, которые следуют этому принципу. Дальше развивая групповой отбор.

Центральный тезис социобиологии звучит так: каждая форма социального поведения обязательно имеет генетическую основу, которая «заставляет» индивидов действовать так, чтобы обеспечить успех для себя и сородичей.

Она объяснила различия в поведении, обусловленные полом животного. Главное назначение самок — обеспечить выживание потомства. Самка руководствуется или генетическими качествами самца, или его помощью в заботе о потомстве. Интерес самцов-репродуктивный успех, и в меньшей степени — организация семьи. Таким образом, верность, измена, выбор, по представлениям социобиологов, детерминируются генетически.

Один из спорных моментов социобиологии, что в большей мере эгоизм или альтруизм является движущей силой эволюции. Само воспроизводство жизни — функция эгоизма, то тогда как объяснить широкое распространение альтруистического поведения?

Перед сторонниками второй точки зрения стоит вопрос: как альтруистическое поведение может передаваться из поколения в поколение? Ответ на него к настоящему времени таков. Если одно животное подает сигнал об опасности другим, рискуя своей жизнью, это поведение может быть сохранено отбором, так как дает преимущества родственным особям. Они оказываются в более выгодных условиях, чем другие. Социобиология только начинает развиваться

Э тология и социобиология

Инстинкт и научение

В начале 30-х годов XX века усилиями австрийского зоолога К. Лоренца (1903-1989) и других ученых были заложены основы науки о поведении животных, которая получила название этологии (от греческого «этос» — нрав, характер; тот же корень в слове «этика»-наука о поведении человека).

Этология изучает животных преимущественно в свободных условиях. Ее результаты значительно расширили представление об их поведении. Поведение животных зависит от стимула и от внутренних процессов и агентов

Животные рождаются на свет со значительной частью приспособительных форм поведения, которые носят название инстинктов.

Инстинкты специфичны для каждого вида и отличаются от простых рефлексов степенью сложности.

Инстинкты - результат воздействия внешнего мира на организм.

 Можно выделить следующие особенности поведения животных:

1. Наличие обратной связи в механизме поведения предохраняет животных от излишних действий (если желудок полон, животное не будет есть). Внешние воздействия выбираются животным в зависимости от его внутреннего состояния.

2. Улучшение одних аспектов поведения влечет за собой вредные последствия в других, так что идеал недостижим. Так и должно быть, чтобы разнообразие увеличивало устойчивость биосферы.

3.«В природе существует не только целесообразное для сохранения видов, но и все не настолько нецелесообразное, чтобы повредить существованию вида»

4. Животное обладает примитивными формами предвидения.

5. Поведение целостно и все инстинкты соединены в «Парламент Инстинктов», устанавливающий определенную координацию.

Питанию, росту, размножению и самосохранению соответствуют четыре рода инстинктов: голода, половой, агрессии и страха.

  Агрессия, по Лоренцу, является подлинным первичным инстинктом, направленным на сохранение вида. В конкуренции внутри вида наиболее приспособленные особи могут захватывать большую территорию, приносить большее потомство и передавать свои гены следующему поколению.

Агрессия способствует равномерному распределению особей одного вида по территории. Защита потомства проявляется в виде поединков, особенно с вневидовым окружением. Нет врага, животное готово проявить свою агрессивность к кому угодно, в том числе и в первую очередь, к тем, кто находится рядом. Торможение при бое самцов, при этом, чем изощрённее оружие, тем выше степень торможения. Волки как самые совершенные убийцы обладают самыми надёжными тормозами. Механизм торможения включает «позы покорности» - самки и дети нападать и убивать нельзя. Ритуализация поведения выполняет функцию перевода агрессии в безопасное для животных русло и построения прочного союза. Так, в переориентированной церемонии умиротворения или «приветствии» соединяются две позы — агрессии и страха. Ритуальное поведение способствует переводу агрессии в безопасное для животных русло и построение прочного союза.

В поединках выбирается боевой защитник семьи и внутривидовая агрессия, таким образом, способствует охране потомства.

Агрессивность вызывает чувство страха. Если самка испытывает чувство страха, это повышает ее сексуальность, а чувство агрессивности - снижает. У самца, наоборот.

Ни одну поведенческую реакцию нельзя рассматривать, как только инстинктивную или приобретенную. Условия жизни могут значительно изменять инстинктивную форму поведения. Врожденные способности совершенствуются в результате научения.

 Таким образом, у животных появляются элементы психики - новый фактор адаптивной эволюции, возникающий у позвоночных животных. Одним из видов — запечатление — раздражитель эффективен в том случае, если он предъявляется животному в раннем возрасте. Имитационные движения, следовательно, играют важнейшую роль. Возрастает роль опыта старых животных в передаче ими накопленной информации.

и.

 

Направленность эволюции

В естественнонаучном плане наиболее обобщенную характеристику направленность развития получает в законах термодинамики.

 Для развития живых систем характерно преодоление энтропийного состояния, которое является основной чертой направленности развития живого. В процессе эволюции энтропийное состояние преодолевается с помощью обменных процессов между живыми объектами и окружающей природной средой. Само существо жизни связано с уменьшением энтропии в результате естественного отбора. Таким образом, биологическая эволюция является неотъемлемой составной частью глобальной эволюции всего материального мира. Живая материя находится в процессе эволюции и самоупорядоченности, т.е. в переходе от хаоса к порядку, иначе говоря, в процессе самоорганизации.

                                    Самоорганизация в развитии живого.

        Современная наука считает, что появление жизни на Земле стало возможным благодаря грандиозному скачку материи в эволюции Вселенной. Так же мы отметили, что жизнь на нашей планете появилась в форме примитивной биосферы, развивающейся от ступени к ступени, скачкообразно, переходя в качественно новые состояния. В целом образовывались все более сложные и упорядоченные формы живого вещества. В истории развития биосферы были зигзаги, временами остановки прогрессивного развития, но развитие никогда не переходило в стадию деградации, поворота движения вспять. Достаточно взглянуть на перечень важнейших вех в истории биосферы, чтобы убедиться в этом.

        Первая глобальная бифуркация в истории биосферы - появление живого, простейших протокариотов (организмы, лишенные оформленного ядра).

         Затем настал черед значительно более высокоразвитых эукариотов (все высшие организмы, клетки которых содержат оформленное ядро), в том числе и аэробных (кислорододышащих) организмов. Появление их было связано с большим локальным снижением энтропии, но ценой этому было уменьшение стабильности отдельного организма и появление индивидуальной смертности, закодированной в генетическом аппарате, отсутствующей ранее. Это стало еще одной точкой бифуркации в развитии биосферы Земли, как и появление гетеротрофных организмов, обладающих способностью максимального усвоения энергии. Это привело к увеличению эффективности в использовании внешней энергии и материи, интенсифицировавшей внешний отбор.

            Следующими точками бифуркации стали:

         третья - появление многоклеточных организмов и функциональной дифференциации клеток внутри организмов;

          четвертая - появление организмов с твердыми скелетами, открывшее путь к образованию высших животных;

         пятая - возникновение у высших животных развитой нервной системы и формирование мозга как центра сбора, переработки, хранения информации и управления на её основе функционированием и поведением организмов;

          Появление разума - это вторая фундаментальная бифуркация в истории биосферы. После этого появилась способность материи познавать себя, что стало возможным с появлением человека и человечества.

          Палеоантропологические исследования и открытия последних лет дали дополнительные доказательства того, что человек своими корнями прочно уходит в биосферу и является одним из её многочисленных естественных созданий.

 

 

      Концепция человека как предмета естествознания.

 

В настоящее время в науке утвердилось представление о человеке как о существе биосоциальном. То есть, это живое (биологическое) существо, как и все другие живые существа по праву рождения. В то же время, это также существо социальное, обладающее даром мышления и речи, нравственно – этическими качествами, способностью создавать орудия труда и пользоваться им и в процессе общественного производства; субъект исторического процесса, творец всей материальной и духовной культуры.

Об этом говорили античные ученые, которые, определяя природу человека, видели ее в естественном образе жизни, ограничении желаний и потребностей, чувствах общих у животных и человека, в разуме. Поисками границ между биологическим и специфически человеческим занимается наука социобиология.

Человека можно рассматривать в трех аспектах: 1)происхождение; 2) соотношение в нем естественного и гуманитарного; 3).изучение специфики человека методами естественно научного познания.

                        Проблема появления человека на Земле.

1). Существует представление о божественном творении человека, как жизни и Вселенной.

2).В первобытных обществах считалось, что человек произошёл от разных животных.

3).Имеется точка зрения, что человек произошел от внеземных существ или от скрещивания их с человекообразными обезьянами.

4). Господствует с XIX века, основанная на теории эволюции Дарвина концепция происхождения человека от предков современных человекообразных обезьян. В ХХ веке она нашла своё генетическое подтверждение (по генетическому аппарату ближе всех к человеку оказались шимпанзе).                

                                           Антропология.

Человек появился в Восточной Африке, где произошло разделение человека и человекообразных обезьян (12 млн. лет назад) Почему? Здесь имеются выходы урановых руд, повышенная радиация, приводящая к различным                                                                           мутациям. Эволюционные изменения здесь происходили быстрыми темпами. Это проявилось в особой эволюции мозга, которая происходила очень бурно и не имеет аналогов у других живых существ, а также в связи с его феноменальными последствиями – возникновением уникального в животном мире биосфере явления – человеческой психики.

Обычно выстраивают следующую последовательность эволюции человека: австралопитеки, питекантропы, неандертальцы, кроманьонцы. После кроманьонца человек не изменялся генетически, но социальная эволюция продолжалась. Есть точка зрения, что человек появился 200 тыс. лет назад в Восточной Африке, а питекантропы, синантропы, неандертальцы не предки современного человека, а различные группы гоминид, вытесненные человеком прямоходящим из Восточной Африки, но данных пока мало. По крайней мере, твердо установлено, что неандертальцы – это самостоятельный вид, существовавший рядом и одновременно с нашими предками и возможно вытесненный ими. Генетические исследования показывают, что у всех нас был один предок (ПраАдам), а существовавшие рядом с ним другие люди и их потомки исчезли с лица Земли. Генетические исследования также показывают, что всё население Европы и Азии произошло от небольших групп людей, насчитывающих 8-10 мужских и женских особей, которым учёные присвоили имена собственные.

Есть точка зрения, что современные люди возникли там, где живут, а архаичные люди (архантропы) в Африке – мультирегионе эволюции человека. Какая из гипотез справедлива, сказать пока не возможно, так как данных не достаточно.            

.

                                   Эволюция культуры

   

 Кроме биологической эволюции человек прошёл культурную эволюцию: каменный, медный, бронзовый, железный века.

Для нормального развития нужны кризисы (Тойнби)                                           

Прогресс общества определяется ответом на вызов объективных условий существования.