Из учебного курса дисциплины «Экология», доцента, к.т.н. Афониной Марины Игоревны.
Лекция 1.
Еще в 17-м веке человек жил в мире, который с точки зрения количества энергии, приходящейся на душу населения, мало отличался от доисторических времен. Лишь в 18-м веке была изобретена паровая машина; Уатт (и независимо от него Ползунов) с помощью паровой машины преобразовали тепло в механическую работу.
19 век был веком великого оптимизма. Он дал человечеству одно из величайших достижений фундаментальной науки — электромагнитную теорию — основу современной техники. 19 век породил уверенность в том, что рационализм вместе с наукой и техникой принесут миру облегчение и покой.
Первая половина 20 века была временем колоссального прогресса в фундаментальных научных исследованиях. Теория относительности связала воедино массу и энергию; квантовая механика дала возможность понять, что микромир подчиняется совершенно другим законом, чем макромир. После открытия в 1939 году О. Ганом и Ф.Штрассманом процессов ядерного деления, м в 1942 г. создания группой ученых во главе с Э.Ферми первого атомного реактора весь период после 1945 г. до середины 70-х годов характерен кульминацией оптимистических взглядов на науку и технику. Тогда многие всерьез считали, что в технически развитых странах спустя несколько десятилетий физическому труду не будет места и наступит полностью автоматизированный «рай».
Однако в 60-х годах при разработке долговременных проектов экономического развития столкнулись со множеством препятствий, вызванных прежде всего экспоненциальным ростом населения и распространением экономического влияния развитых стран на 2/3 человечества, которые раньше его не испытывали. В настоящее время население растет со скоростью 2,1% в год; время удвоения населения — 33 года.
Значительное увеличение роста населения приводит к ускорению темпов антропогенного воздействия на окружающую среду и в настоящее время оно уже соизмеримо с действием при родных факторов, что приводит к качественному изменению соотношения сил между обществом и природой. На современном этапе человечество поставлено перед фактом возникновения в природе необратимых процессов, новых путей перемещения и превращения энергии и вещества. В результате в природу внедряется все больше и больше новых веществ, чуждых ей, порой сильно токсичных для организмов. Часть из них не включается в естественный круговорот и накапливается в биосфере, что приводит к нежелательных экологическим последствиям.
В 70-х годах прошлого века Медоуз с сотрудниками (США) в своей работе пытались предсказать качественную и количественную причины того, как промышленное производство и повышение уровня благосостояния приводят к загрязнению окружающей среды. Они подчеркнули, что истощение природных ресурсов наступит гораздо раньше, чем его ожидали; например, металлов не будет хватать через 35-40 лет. Природное топливо — основа тепло- , энергоресурсов — будет исчерпано еще до того, как на смену придут альтернативные источники энергии (например, АЭС, о безопасности которых отдельных разговор).
Таким образом, в 70-е годы, когда человечество начало осознавать серьезность встающих перед ним экологических проблем, возник вопрос: сколько времени у нас осталось, прежде чем мы столкнемся с последствиями нашего пренебрежительного отношения к окружающей среде? Ответом было: те же 35-40 лет. Сейчас мы приближаемся к концу назначенного срока и видим, что состязание, в котором участвуют, с одной стороны, технологии (потребляющие ресурсы), а с другой — источники энергии и рециркуляция, к сожалению, выигрывают первые. Следовательно, прогресс человечества стал казаться угрожающим даже тем, кто его желал. В настоящее время уже налицо потепление климата, кислотные дожди, дыры в защитном озоновом слое над полюсами, повсеместное присутствие токсичных веществ в грунтовых водах, загрязнение пищевых продуктов остатками пестицидов, сокращение количества лесов и вымирание огромного числа видов организма и т.п. К сожалению, у нас уже нет еще тридцати или хотя бы десяти лет для изучения и обсуждения экологических проблем. Необходимо уже сейчас предпринять решительные меры по спасению биосферы, которая испытывает сильнейшие нагрузки, ведущие к ее угнетению, гибели. Только в 1992 г. В Рио-де-Жанейро впервые был проведен Всемирный форум по экологии с участием руководителей многих стран, обративший внимание на экологические проблемы, перед которыми отступают государственные и национальные интересы. Эти проблемы уже сейчас требуют согласованных действий мирового сообщества. Еще через 35-50 лет мы либо создадим устойчивое общество, либо станем свидетелями угасания цивилизации.
Для понимания всех этих проблем любой высококвалифицированный специалист должен изучить цикл экологических дисциплин, и прежде всего — общую экологию. В настоящее время в числе задач инженера производства, подлежащих ответственному выполнению, находится и охрана природы. Причем, в ряде случаев природоохранительные задачи в ближайшем будущем должны оказаться приоритетными по отношению ко всем остальным задачам, хотя сегодня строительство пока еще не ориентировано на охрану природы.
Чтобы сохранить природу и рационально пользоваться природными ресурсами, необходимо знать основные законы существования и развития природы, а также предельно допустимые нагрузки на природные системы. Это и является предметом экологии.
Несколько слов об истории развития экологии.
Период развития первобытнообщинного строя. Сокращение численности крупных животных повысило интерес первобытных охотников к мелким и средним. А поскольку добывать небольших животных для обеспечения потребностей целой общины приходилось в большом количестве, внимание охотников переместилось с отдельных особей крупных видов на популяции мелких. С этим связано появление в конце палеолита охотничьих снастей (крючка для ловли рыбы, лука и стрел, ловушек и капканов). У людей неолита возникает система охоты, основанная на знании экологии животных. Выработанные на практике представления о рациональных принципах использования природных ресурсов, отчего полностью зависело процветание первобытной общины, закрепилось культом и даже дошли до наших дней (почитание кедра у алтайцев; почти все «священные» урочища манси, ненцев и хантов — место размножения важнейших промысловых животных. Такие «священные» заповедные угодья, основанные людьми первобытного общества, известны во всех частях Земли. Люди первобытно-общинного строя заботились о воспроизводстве не только животных, но и любых других ресурсов природы, в частности, полезной растительности. Хищническое отношение к природе у многих народов каралось смертью. Существеннейшим, с точки зрения усиления воздействия человека на природу, явилось приручение стадных животных и выведение культурных растений.
Считается, что на ближнем Востоке одомашнивание овцы произошло 11 тыс. лет назад; в это же время в Северной Америке уже была одомашнена собака; 10 тыс. лет назад люди уже выращивали первые зерновые культуры (пшеницу, ячмень). Однако сам процесс одомашнивания животных и окультуривания растений начался в значительно более древние времена. Медленно и трудно накапливавшиеся знания и опыт нередко полностью утрачивались с гибелью рода, становились ненужными и предавались забвению при перемене общиной места жительства и пр.
В ходе процесса приручения и одомашнивания животных, окультуривания растений человек более 10 тыс. лет назад начал изменять окружающий его живой мир, создавая для себя новую, не бывшую никогда на планете окружающую среду. Сознательным творчеством человек избавил себя от голода и таким образом получил возможность к резкому увеличению своей численности и заселению всей суши. Зародившееся в первобытных общинах направленное использование природы (земледелие и скотоводство) успешнее всего развивалось в зоне смешанных лесов и лесостепей (богатые почвы, оптимальная влажность, продолжительный вегетативный период), в степях (кочевое скотоводство), а также на замачиваемых в половодье землях долин крупных рек. Особенностью наиболее распространенных форм первобытнообщинного хозяйства было повсеместное использование огня. Урожаи на выжженных землях — обычно, это были участки уничтоженного огнем леса — достигали огромной величины, но через 2-3 года резко падали. Использование подсечно-огневой системы земледелия очень сильно изменило среду: нарушалась структура почвы, возникала эрозия, мелели реки, менялся видовой состав животных и растений. Но в условиях избытка земельных угодий она имела положительное значение для человека, по-видимому, поэтому законы племен запрещали долго оставаться на одном месте.
Развивающееся как подспорье к земледелию скотоводство сопровождалось вытеснением редких животных. Концентрируясь у поселений человека, домашние животные нарушали почвенный покров, загрязняли продуктами своей жизнедеятельности окружающую человека среду. Однако в целом во времена первобытнообщинного строя сохранялась замкнутость в пользовании природными ресурсами. Достижение определенного равновесия в темпах использования продуктов Земли и естественного возобновления потребляемых ресурсов и обеспечивало стабильность взаимоотношений первобытных людей с природой и исключительную устойчивость самого родового общества.
Период рабовладельческого общества. Разделение труда и развитие техники повысили производительность и суммарный выход продукции (следовательно, и силу воздействия на природу), а незаинтересованность рабов в результатах своего труда и в сохранении условий, обеспечивающих его производительность, привела к определенной деградации в принципах использования природных ресурсов. Грабительские войны приводили к экономически нецелесообразным перемещениям населения слабых государств, что вело к разрушению сложившихся культурно-хозяйственных ценностей и традиций. Именно рабовладельческие цивилизации превратили обширные пространства Земли в пустыни. Последствия этого процесса неизгладимы до сих пор. Например, в Греции в настоящее время сохранилось только 2% первоначального слоя почвы и только 20% земель, относимых к культурным, пригодны к возделыванию.
В странах Востока, где развитие рабовладельческих отношений не было столь выражено, экономический упадок был менее резок, в отношение к природе было более рациональное. Первые дошедшие до нас законы об охране природы (лесов) были изданы в Древнем Вавилоне царем Хамурапи в XVIII в. до н.э. Инки запрещали под страхом смертной казни появляться посторонним на Гуановых островах (Южная Америка) во время гнездования там бакланов и олушей, так как применение гуано обеспечивало высокое плодородие засушливых западных склонов Анд. В III в. до н.э. индийский император Ашока издал большое количество опиравшихся на религию законов об охране природы. Задолго до нашего летоисчисления в Китае отдельными привилегиями княжества были учреждены несколько заповедников.
Период феодализма. В системе ведения хозяйства большинство методов, применявшихся при общинном строе, было унаследовано феодальными крестьянами (в почву возвращали все то, что брали у нее). Однако разделение людей на подчиненных производителей и господствующих потребителей исключало разумное использование территории, не являвшейся собственностью крестьян. В то же время для феодального общества характерны частные мероприятия по охране природы — наделов земли, которые находились в личной собственности и которые феодал стремился не только сохранить для себя, но и передать наследнику. Охота была той областью, где феодал наиболее тесно соприкасался с природой, поэтому сохранению охотничьих угодий и дичи уделялось особое внимание.
В середине XVI в. было создано немало заповедников. Однако большинство из них представляли собой своеобразные закрытые охотничьи хозяйства, служивших резервными источниками местного продовольствия. Тем не менее заповедники обусловили сохранение до наших дней европейского зубра, благородного оленя, лани, серны и др. Таким образом, охрана природы диктовалась исключительно хозяйственными интересами феодального государства, а главным назначением регламентаций по использованию природных ресурсов была защита феодальной собственности. Трудящиеся слои населения полностью лишались возможности охоты, рыбной ловли, сбора в лесу хвороста и так далее.
Период интенсивного научно-технического развития (XIX-XX вв.). Возросшие технические возможности воздействия на природу обусловили самую хищническую эксплуатацию природных ресурсов, которую когда-либо знало человечество. Безудержная эксплуатация только объектов максимально прибыльных препятствует рациональному использованию ресурсов природы, предопределяет конъюнктурный подход к использованию ее богатств. Например, в начале XX в. Бразилия была основным экспортером каучука в мире. Когда в 20-х годах оказалocь более выгодным добывать каучук в Юго-Восточной Азии, бразильские плантации забросили. Во время второй мировой войны, когда японские милитаристы захватили азиатские каучуковые плантации, монополии США вновь начали добывать каучук в Бразилии. После войны эти разработки опять были заброшены. Неслучайно поэтому в последние десятилетия отдельные руководители и прогрессивные организации ряда стран стали усматривать в охране природы залог поддержания высокого уровня национальной экономики и международного престижа страны. Именно поэтому сейчас серьезное внимание уделяется природоохранному просвещению, совершенствуется законодательство по охране природы, создаются заповедники и национальные парки.
Современное положение. В настоящее время, начиная с середины 90-х годов ХХ века, возникли новые проблемы. Численность населения Земли по сравнению с 1965 годом почти удвоилась. Если в 1960- и 1970-е годы проявлялись только лишь нечеткие прогнозы относительно кислотных дождей, разрушения озонового слоя и потепления климата, связанного с выбросом в атмосферу углекислого газа при горении, то сейчас для всех очевидно: почва, вода и многие другие жизненно необходимые нам ресурсы приблизились к пределу их возможного использования. В то же время природоохранное движение 1990-х годов стала приводить к быстрым и глубоким переменам, так как подготовительная работа уже проделана. При его участии через 30-50 лет возможно сделать неустойчивое сейчас развитие цивилизации устойчивым.
Экология- это наука о взаимоотношениях живых существ между собой и с окружающей их природной средой, о связях и надорганизменных системах, о структуре и функционировании этих систем.
Экология как наука сформировалась лишь в середине прошлого столетия, после того, как были накоплены сведения о многообразии живых организмов на Земле, об особенностях их образа жизни. Возникло понимание, что не только строение и развитие организмов, но и взаимоотношения их со средой обитания подчинены определенным закономерностям, которые заслуживают специального и тщательного изучения.
Термин «экология» ввел известный немецкий зоолог Э.Геккель, который в своих трудах «Всеобщая морфология организмов» (1866) и «Естественная история миротворения», (1868) впервые попытался дать определение сущности новой науки. Слово «экология» происходит от греческого oikos, что означает «жилище», «местопребывание», «убежище». Э.Геккель определил экологию как «общую науку об отношениях организмов к окружающей среде, куда мы относим в широком смысле все условия существования». По Э.Геккелю, экология представляет науку о «домашнем быте» живых организмов, она призвана исследовать «все те запутанные взаимоотношения, которые Дарвин условно обозначил, как борьбу за существование».
Среди других названий этого нового направления в XIX в. часто употреблялось» «экономия природы». Этот термин подчеркивал проблему естественного баланса, «равновесия видов», которая и сейчас является одним из важнейших вопросов экологии.
Можно считать, что общая экология — отрасль науки об общих закономерностях жизнедеятельности организмов в их естественной среде обитания с учетом изменений, вносимых в среду деятельностью человека.
В соответствии с уровнями организации жизни экология подразделяется на аутоэкологию и синэкологию.
Аутоэкология изучает отдельный организм, его индивидуальные связи со средой, жизненные отправления и поведение, при этом такой организм как бы изолируется от других компонентов системы («аут» — вне). Иногда аутэкологию рассматривают несколько шире, включая в ее задачи изучение отдельных групп особей, относящихся к одному виду.
Более подробно об авторе и другие материалы здесь: