А. В. Маринченко
Экология. Учебник для бакалавров
ВВЕДЕНИЕ
Фундаментом всей жизнедеятельности человека, источником всех ресурсов его хозяйственной деятельности является природа. Наука долго не замечала проблемы воздействия цивилизации на природу. Но к началу XX в. мощность влияния на биосферу антропогенных процессов стала сопоставима с естественными процессами. Внедрение экологически грязных технологий, освоение новых территорий, выброс в атмосферу вредных газов, загрязнение окружающей среды радиоактивными отходами, сжигание углеводородного топлива и многие другие негативные факторы привели к масштабному выбросу в атмосферу углерода.
Постоянно сталкиваясь с такими огромными объемами углекислого газа, экологические системы суши оказались не в состоянии поглощать его и выделять кислород. Более того, природа, адаптировавшись к таким условиям, стала выделять углекислый газ. И как следствие – увеличилось число природных катастроф: засухи, ураганы, торнадо по своей силе становятся все масштабнее и разрушительнее.
Неужели природа, которой “надоело” страдать от варварской хозяйственной деятельности человечества, перешла к военным действиям против обидчика? Но ведь эта война для человечества – заранее проигранная война. Победи в ней человек, и неизбежны вопросы: а где жить? чем дышать? что пить и есть? Если же победит природа – указанные вопросы нет смысла задавать.
Стал актуальным вопрос о постижении законов функционирования биосферы как целостной системы. Именно этим вопросом и занимается наука экология. Экологическая проблема стала одной из востребованных общечеловеческих проблем в современном мире. Она явилась следствием развития человеческого общества, научно-технической революции и научно-технического прогресса, индустриализации, урбанизации, постоянного возрастания демографической нагрузки на природу, нарушения естественного мироустройства.
В 2002 г. был принят Федеральный закон “Об охране окружающей среды”, где сказано: “В целях формирования экологической культуры и профессиональной подготовки специалистов в области охраны окружающей среды устанавливается система всеобщего и комплексного экологического образования, включающая в себя общее образование, среднее профессиональное образование, высшее образование и дополнительное профессиональное образование специалистов, а также распространение экологических знаний, в том числе через средства массовой информации, музеи, библиотеки, учреждения культуры, природоохранные учреждения, организации спорта и туризма”.
Экологическая культура, экологическое мышление должны стать приоритетными ценностями каждого россиянина, и особенно специалистов, которые будут работать в системе государственного управления, территориальных органов самоуправления, городском хозяйстве, экономике.
Структура учебника должна дать студентам ответы на такие общие вопросы, как основные законы экологии; учение о биосфере; здоровье и окружающая среда обитания. Также в учебнике проанализированы глобальные проблемы окружающей среды, экологические принципы рационального использования природных ресурсов и охраны природы.
Значительное место уделяется основам экономики природопользования, экозащитной технике и технологиям.
Качество окружающей среды и анализ потенциальных возможностей ее основных экологических составляющих рассмотрены в главе “Экологический мониторинг”.
Жизнь заставляет современное общество создавать систему внешнего регулирования – систему норм права, охраняемых силой государства. Эти вопросы подробно излагаются в главе “Основы экологического права”.
Новацией учебника является глава “Экологические аспекты урбанизации”. Здесь анализируются не только экологическая обстановка, способы охраны окружающей среды и проблемы природопользования населенных пунктов, но и эстетические аспекты окружающей природной среды.
Необходимо подчеркнуть, что человечество осознало новую жизненно важную потребность – экологическую безопасность личности, общества, государства и мира в целом. Ее обеспечение становится в третьем тысячелетии более необходимым, нежели удовлетворение потребностей в новых товарах, услугах и других материальных и моральных запросах. Предлагаемый учебник ставит своей целью научить сохранять, оберегать, правильно распоряжаться природными ресурсами, которые любезно предоставила в наши владения Мать-природа, доказать сопричастность всех нас тому, что происходит с окружающей средой, а через ее изменения – и с самим человеком.
Глава 1. ОСНОВЫ ОБЩЕЙ ЭКОЛОГИИ
1.1. Экология: предмет, основные понятия и законы
Экология – это наука, изучающая отношения организмов (особей, популяций, биоценозов и т. п.) между собой и с окружающей их неорганической природой; общие законы функционирования экосистем различного иерархического уровня; среду обитания живых существ (включая человека).
Глобальная экология изучает биосферу в целом, т. е. экологическую систему, охватывающую земной шар. К числу главных задач современной глобальной экологии относятся изучение антропогенных изменений в среде обитания и обоснование методов ее сохранения и улучшения в интересах человечества. В связи с этим большое значение приобретает прогнозирование изменений экологической ситуации в будущем и на этой основе разработка на ближайшие годы и на отдаленную перспективу мероприятий, направленных на сохранение и улучшение среды обитания людей, на предотвращение нежелательных изменений биосферы.
Экология как наука сформировалась в середине XIX столетия, когда возникло понимание, что не только строение и развитие организмов, но и их взаимоотношения со средой обитания подчинены определенным закономерностям. В 1866 г. немецкий естествоиспытатель Эрнест Геккель в двухтомной монографии “Общая морфология организма” назвал экологией один из разделов биологии – науку об условиях обитания организмов в окружающей их среде. От древнегреческого oikos (дом, жилище) образовано не только наименование этой науки, но и понятие “ойкумена” (экумена), служащее для обозначения природы, освоенной и обжитой человеком. Ныне, когда человек осваивает космос, ойкумена вышла за пределы Земли, а экология, пусть еще не как знание, но хотя бы как термин, проникла в сознание каждого, она перестала быть отраслью одной лишь биологии, на родство с ней претендуют и география, и политэкономия, и философия, да и весь комплекс естественных и общественных наук. Более того, экология вышла за рамки научного понятия и стала предметом тревог и забот каждого государства и каждой личности. Экология, следовательно, касается всех, ибо экологический кризис, если он перерастет в экологическую катастрофу, не пощадит никого.
Интерес к экологии в мире возрастал по мере внедрения в хозяйственную практику достижений научно-технической революции. В 60–70-е гг. XX в. усилилась прикладная направленность экологии, связанная с изучением экосистем и биосферы в целом, а именно круговорота воды и воздуха как целого с выделением отдельных его компонентов: цепей питания; глобального загрязнения окружающей среды; системного анализа и управления как средой обитания, так и деятельностью человека.
Устойчивое функционирование биосферы как целостной системы обеспечивает условия жизни человечества как одной из составных частей глобальной экосистемы. Непонимание законов функционирования экосистем разного уровня или недостаточный их учет стали причинами современного кризисного состояния биосферы. Проблема экологической безопасности в наши дни приобрела всеобщее, в том числе и политическое, значение, став на один уровень с проблемой ядерной безопасности. Однако сложившееся представление о том, что экологические проблемы сводятся лишь к борьбе с загрязнением среды, тормозит создание глобальной системы экологической безопасности. Чтобы выйти из экологического кризиса, необходимо познать и практически использовать фундаментальные законы формирования, устойчивости и методов рациональной эксплуатации экологических систем. Организмы, живущие в биосфере, можно изучать на уровне популяций, сообществ и экосистем.
Популяцией называют группу особей одного вида, находящихся во взаимодействии, совместно населяющих общую территорию и воспроизводящих себя в поколениях. Слово “популяция” происходит от латинского populus – народ, население. Экологическую популяцию, таким образом, можно определить как население одного вида на определенной территории.
Сообщества организмов связаны теснейшими материально-энергетическими связями с неорганической средой. Растения могут существовать только за счет постоянного поступления в них углекислого газа, воды, кислорода, минеральных солей. Организмы, синтезирующие органические вещества из неорганических соединений с использованием энергии Солнца, называют автотрофами, а с использованием энергии, освобождающейся при химических реакциях, – химотрофами. Организмы, питающиеся готовыми органическими веществами, называют гетеротрофами.
