Изложены основы геоэкологических знаний, показано значение междисциплинарного научного направления, изучающего взаимосвязанные геосферы в тесной интеграции их с социальной сферой. Освещены природные и социально-экономические последствия изменения геосфер под влиянием антропогенного фактора. Рассмотрены природные и социально-экономические факторы экосферы, проблемы глобальных изменений, геоэкологические проблемы атмосферы, гидросферы, литосферы, биосферы. Даны геоэкологические аспекты природно-техногенных систем. С геоэкологических позиций оценены современное состояние и устойчивость биосферы.
Для студентов высших учебных заведений, обучающихся по экологическим специальностям.
Содержание:
Предисловие 1
Часть I - Экосфера 1
Часть II - Глобальные изменения 17
Часть III - Геосферы земли и деятельность человека 25
Часть IV - Геоэкологические аспекты природно-техногенных систем 66
Часть V - Выживание человечества? 72
Послесловие: намерения и реальность 73
Литература 74
Тематическая подборка издательства "КНОРУС" 74
Примечания 74
Геннадий Голубев
Основы геоэкологии: учебник
Предисловие
Во второй половине ХХ в. перед человечеством возникла проблема, существовавшая всегда, но ставшая по-настоящему глобальной только в последние полвека. В своей эволюции человечество к началу XXI в. покинуло станцию "Покорение природы", проскочило на полном ходу полустанок "Преобразование природы" и, разогнавшись и не снижая скорости, мчится к станции "Тупик". Эта станция может стать последней. Многообразные и обширные потребности человечества очевидно превышают тот объем ресурсов, которым Земля располагает. Тупик заключается в том, что наша цивилизация построена на ограблении планеты, причем неумелый и жадный грабитель портит намного больше, чем ему было бы нужно для достаточного, но умеренного благоденствия.
Аппетиты грабителя возрастают, а возможности для грабежа уже почти не увеличиваются. Неизбежно, раньше или позже, величина потребления превысит сумму ресурсов и "услуг" природы. Возникнет, если уже не возник, грозный глобальный кризис, ведущий к катастрофической деградации экосферы, то есть области взаимодействия геосфер и человечества. При оптимистическом взгляде на глобальную ситуацию кризис еще в будущем, при пессимистической оценке он уже наступил. Пока поезд мчится все по той же колее, он неизбежно летит к станции "Тупик", или, что хуже, "Катастрофа".
Беда в том, что только небольшая доля людей на Земле понимает всю серьезность кризисной ситуации и рассматривает ее как проблему номер один для человечества.
Возрастание численности населения мира, опережающий рост его потребностей, неуклонное расширение использования ресурсов Земли, внедрение новых технологий и возрастание производства в энергетике, промышленности, сельском хозяйстве, на транспорте, антропогенное преобразование ландшафтов мира, усложнение и расширение межнациональных хозяйственных связей, неуклонное усложнение политических структур – все эти и многие другие факторы привели к возрастающей антропогенной нагрузке на окружающую человека среду, с усилением взаимодействия между средой и обществом. В ХХ в., и в особенности во второй его половине, антропогенная нагрузка экспоненциально усиливалась, став одним из важнейших факторов существования общества.
Непрерывно возрастающая антропогенная нагрузка на экосферу, или область взаимодействия геосфер Земли и общества, приводит к различным формам ее деградации с неблагополучными последствиями для общества.
Соответственно, возник и расширяется круг задач междисциплинарного характера, для которых не существует предшествующего опыта и не разработана методология исследования. В частности, возникли проблемы взаимодействия геосфер Земли с обществом на различных иерархических уровнях, от планетарного до локального.
Возрастающая потребность в решении этих проблем привела к возникновению нового междисциплинарного направления, стихийно получившего в русской литературе и практике название "геоэкология". По всей видимости, в англоязычной литературе его наиболее близкий, но расширенный эквивалент это "the science of global environmental change".
Потребность общества в развитии геоэкологии отразилась в создании соответствующих кафедр и факультетов во многих высших учебных заведениях России.
Учебник "Основы геоэкологии" предназначен для студентов старших курсов университетов, обучающихся на факультетах наук о Земле (географическом, геологическом, биологическом, почвенном и др.). Студентам, изучающим геоэкологию на физических, химических, юридических, экономических и других факультетах, потребуется предварительное ознакомление с основами наук о Земле.
Книга может быть также полезна широкому кругу лиц, интересующихся глобальными вопросами геоэкологии и природопользования. При работе над книгой автор ставил задачу, сохраняя краткость изложения, максимально полно использовать накопившийся к настоящему времени мировой опыт как практической деятельности, так и научных исследований в области, относящейся к проблемам геоэкологии. В этой связи автор использовал по возможности все основные публикации по этому кругу вопросов, выпущенные на английском и русском языках.
Книга подготовлена на географическом факультете Московского государственного университета им. М.В. Ломоносова. Автор благодарен руководству факультета за благоприятную рабочую обстановку и поддержку. В особенности автор признателен сотрудникам кафедры физической географии мира и геоэкологии.
Программу ООН по окружающей среде (ЮНЕП), в особенности проект "Глобальная экологическая перспектива" (GEO);
Центр международных проектов бывшей Госкомэкологии России;
Институт гидросферно-атмосферных наук Университета г. Нагоя (Япония) в лице проф. Й. Фукушима;
Центр исследований и конференций Фонда Рокфеллера в Белладжио (Италия).
Взгляды и положения, представленные в этой книге, не обязательно отражают позицию вышеупомянутых организаций и лиц.
Часть I
Экосфера
I. Геоэкология: система наук об интеграции геосфер и общества
I.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", то есть "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. Первое 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.
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, педосфера, 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 и пока не общепринятым.
Экосфера – это всемирная область интеграции геосфер и общества. Геоэкология – 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.
Число сочетаний понятий и предметов, находящихся в пределах ведения геоэкологии, чрезвычайно велико. 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, геоэкология и природопользование, переплетенных друг с другом и пока еще слабо дифференцированных.
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 природных сфер, или геосфер (атмосферы, гидросферы, педосферы, биосферы и литосферы).
Выражение "окружающая среда" употребляется чаще всех других подобных понятий. В русском языке оно используется для обозначения понятий, отражающих новые 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". Но, как известно, от двухсловного выражения нельзя образовать соответствующее ему прилагательное. Поэтому в русском языке термину "окружающая среда" 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 научнопопулярной, 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, педосферой и гидросферой, а путаница в основных понятиях нежелательна. В этой книге, как и во многих других публикациях, слово "биосфера" обозначает одну из геосфер Земли.
I.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, лесные 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, 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 первобытному охотнику и скотоводу нужна была территория, наибольшая по сравнению с другими видами животных, по некоторым данным до 100 км/чел. При этом человек ежедневно должен был проходить расстояния, наибольшие по сравнению со всеми другими живыми существами, что предопределило его эволюцию в направлении развития его умственных способностей.