Основы экологии

Вмешательство человека в естественные процессы изменяет состав биосферы и ее свойства. Изменение условий среды обитания влияет не только на растения и животных, но и изменяет природу человека.

Хозяйственная деятельность человека, приобретая все более глобальный характер, начинает оказывать весьма ощутимое влияние на процессы, происходящие в биосфере. До определенного уровня биосфера способна к саморегуляции, что позволяет свести к минимуму негативные последствия деятельности человека. Но существует предел, когда биосфера уже не в состоянии поддерживать равновесие. Начинаются необратимые процессы, приводящие к экологическим катастрофам.

Человечество существенно изменило ход течения целого ряда процессов в биосфере, в том числе биохимического круговорота и миграции ряда элементов. Поэтому в настоящее время, хотя и медленно, происходит качественная и количественная перестройка всей биосферы планеты. Уже возник ряд сложнейших экологических проблем биосферы, которые необходимо разрешить в ближайшее время. Наиболее значимыми являются следующие:

• изменение климата в результате загрязнения атмосферы промышленными и транспортными выбросами;

• общее ослабление стратосферного озонового экрана на 1–2 % в год, образование «озоновых дыр» над рядом регионов, чреватое усилением интенсивности жесткого ультрафиолетового излучения;

• загрязнение океана и внутренних водоемов за счет захоронения ядовитых и радиоактивных отходов, смыва минеральных удобрений, нефтепродуктов и ядохимикатов с суши, насыщения оксидами серы, азота и углерода из загрязненной атмосферы, что изменяет скорость и эффективность биогеохимического круговорота веществ и приводит к снижению фотосинтетической активности гидросферы;

• локальное радиоактивное загрязнение за счет эксплуатации атомных устройств, АЭС и испытаний ядерного оружия;

• геохимическое загрязнение биосферы в результате неудержимого накопления на поверхности суши тяжелых металлов, ядовитых, радиоактивных и промышленных отходов, бытового мусора и пр.;

• опустынивание планеты во всеувеличивающихся масштабах, углубление процесса опустынивания (60 тыс. км

/год), что ежегодно значительно сокращает площади плодородных земель и снижает их общее плодородие;

• сокращение площади лесов, особенно тропических (200 тыс. км

/год), ведущее к дисбалансу поступления кислорода в атмосферу и усилению процесса необратимого исчезновения многих видов животных и растений (от 5 до 150 тыс. видов ежегодно из существующих 30 млн);

• сокращение площади экосистем со скоростью 1 % в год;

• освобождение в результате гибели животных и растительных видов экологических ниш и заполнение их более стойкими организмами, обычно паразитами, вредителями и возбудителями ряда заболеваний. Так, появление и стремительное распространение в последние десятилетия таких заболеваний, как легионеллез («болезнь легионеров»), гепатит С, лихорадка Эбу, желтая лихорадка Скалистых гор, СПИД и других, неподдающихся пока излечению, инфекционных заболеваний, многие ученые напрямую связывают с мутированием под воздействием изменившихся условий существования привычных вирусов гриппа, паратифа, некоторых риккетсий и захват ими освободившихся экологических ниш, принадлежавших исчезнувшим видам;

• абсолютное перенаселение Земли и относительное демографическое переуплотнение в отдельных регионах;

• ухудшение условий жизни в селитебных (жилых) зонах сел и городов за счет шумового, электромагнитного, вибрационного и других воздействий, стрессов присутствия, привычного стресса от напряженного темпа городской жизни и потери социальных связей между людьми, нарастания общей психологической усталости.

Также к хорошо известным глобальным последствиям экологического кризиса в настоящее время добавились такие, как:

• ожирение;

• информационное загрязнение;

• высокотехнологичный терроризм и др.

К региональным экологическим проблемам, стоящими перед белорусским обществом, относятся:

• загрязнение атмосферы, гидросферы и литосферы выбросами промышленных предприятий и автотранспорта, накопление промышленных и бытовых отходов разной категории опасности, в том числе токсичных и радиоактивных;

• сокращение сельскохозяйственных земель после катастрофы на ЧАЭС в результате загрязнения почвы радионуклидами, после мелиорации и химизации сельскохозяйственного производства;

• истощение и загрязнение поверхностных водных источников и подземных горизонтов, нарушение гидрогеологических условий региона;

• техногенная деградация ландшафтов;

• демографическая дестабилизация и ухудшение состояния здоровья населения в результате изменения социально-экономических и экологических условий существования.

3.4. Биосфера

3.4.1. Общие положения

Содержание понятия биосферы не всегда было однозначным. Первоначально биосферами называли гипотетические глобулы (видимо, под влиянием идей французских ученых XVIII в. П. Л. Мопертюи и, особенно, Ж. Л. Бюффона о бессмертных органических молекулах), якобы составляющие живую основу всех организмов. Такое понимание продержалось во Франции до середины XIX в.

Существенно иное представление о биосфере сформулировал в 1875 г. австрийский геолог Э. Зюсс. В монографии «Происхождение Альп» он говорит о «самостоятельной биосфере» как об особой оболочке Земли, образованной живыми организмами. В заключительной главе большого трехтомного труда «Лик Земли» (1909) этот автор пишет, что понятие «биосфера» возникло как следствие идей Ж. Ламарка и Ч. Дарвина о единстве органического мира.

Работы Зюсса положили начало биологическому представлению о биосфере как о совокупности организмов, населяющих Землю, как о живой оболочке планеты. Такого взгляда придерживались многие русские географы, например Н. М. Си бирцев (1899), Д. Н. Анучин (1902), П. И. Броунов (1910), А. А. Григорьев (1948), английский исследователь и философ Дж. Бернал (1969) и др.

Представление Зюсса о биосфере как об особой оболочке Земли использовал и В. И. Вернадский (1926), вложив в него, однако, существенно иное, биогеохимическое содержание.

Биосфера, по Вернадскому, – это область распространения жизни, включающая наряду с организмами и среду их обитания. Зачатки этого представления можно обнаружить уже в высказываниях ученых XVII и XVIII вв., в книге «Космос» А. Гум больдта и в работах В. В. Докучаева.

Общее учение о биосфере создано в 20–30-х гг. ХХ в. В. И. Вер надским, развившим идеи Докучаева о комплексном естественно-историческом анализе взаимодействующих в природе разнокачественных объектов и явлений (факторов почвообразования) и выявлении самостоятельных природных объектов гетерогенной структуры и состава (почвы, природные зоны).

В основе учения В. И. Вернадского лежат следующие представления:

• о планетарной геохимической роли живого вещества (совокупности всех живых организмов, существовавших или существующих в определенный отрезок времени, рассматриваемых как мощный геологический фактор). Живое вещество, в понимании Вернадского, как биогеохимический фактор количественно выражается в элементарном химическом составе, массе и энергии;

• об организованности биосферы, являющейся продуктом сложного превращения вещественно-энергетического и информационного потоков живым веществом за время геологической истории Земли.

Биосфера включает не только область жизни (биогеосферу, фитогеосферу, витасферу), но и другие структуры Земли, генетически связанные с живым веществом. По Вернадскому, вещество биосферы состоит из семи разнообразных, но геологически взаимосвязанных частей: живое вещество; биогенное вещество; косное вещество; биокосное вещество; радиоактивное вещество; рассеянные атомы; вещество космического происхождения.

В пределах биосферы везде встречается либо живое вещество, либо следы его биогеохимической деятельности. Атмосферные газы (кислород, азот, углекислый газ), природные воды, равно как и природное топливо (нефть, уголь), известняки, глины и их метаморфические производные (сланцы, мраморы, граниты и др.) в своей основе созданы живым веществом планеты.

Слои земной коры, лишенные в настоящее время живого вещества, но переработанные им в геологическом прошлом, Вернадский относил к области «былых биосфер».

Биосфера мозаична по структуре и составу, в ней отражается геохимическая и геофизическая неоднородность лика Земли (океаны, озера, горы, ущелья, равнины и т. д.) и неравномерность в распределении живого вещества по планете, как в прошлые эпохи, так и в наше время. Максимальное содержание живого вещества гидросферы приурочено к мелководьям, минимальное – к глубинным акваториям (абиссаль); на суше эта неравномерность проявляется в мозаике биогеоценотического покрова (леса, болота, степи, пустыни и др.) с минимумом плотности живого вещества в высокогорьях, пустынях и полярных областях.

Живое вещество выполняет следующие биогеохимические функции:

• газовую (миграция газов и их превращения);

• концентрационную (аккумуляция живыми организмами химических элементов из внешней среды);

• окислительно-восстановительную (химические превращения веществ, содержащих атомы с переменной валентностью, – соединений железа, марганца, микроэлементов и т. д.);

• биохимическую и биогеохимическую (включение разного рода химических веществ, поступающих в окружающую среду в процессе жизнедеятельности человека).

Совокупность этих функций определяет все химические превращения в биосфере.

Эволюция биосферы диалектически связана с эволюцией форм живого вещества (организмы и их сообщества), усложнением его биохимических функций, совершающихся на фоне геологической истории Земли.

В учении о биосфере Вернадского выделяют следующие основные аспекты:

• энергетический, освещающий связь биосферно-планетарных явлений с космическими излучениями (в основном солнечными) и радиоактивными процессами в земных недрах;