- •Предисловие
- •Глава 1. Биосфера как специфическая оболочка Земли
- •2.1. Средообразующая роль живого вещества
- •Глава 3. Биогеохимические циклы
- •3.4. Место человека в биосфере
- •Глава 4. Температура
- •4.1. Влияние температуры на жизненные процессы
- •Глава 5. Вода и минеральные соли
- •5.1. Водно-солевой обмен у водных организмов
- •Глава 6. Кислород
- •6.1. Газообмен в водной среде
- •6.3. Газообмен у ныряющих животных
- •Глава 7. Свет
- •7.3. Физиологическая регуляция сезонных явлений
- •9.1. Популяционная структура вида
- •9.2. Понятие о популяции
- •9.3. О популяциях у растений
- •10.3. Функциональная интеграция
- •Глава 11. Гомеостаз популяций
- •Глава 12. Динамика популяций
- •13.1. Трофическая структура биоценозов
- •13.3. Экологические ниши
- •14.1. Взаимоотношения видов смежных трофических уровней
- •14.2. Конкуренция и мутуализм
- •15.3. Гомеостаз на уровне экосистем
- •Глава 16. Человек и биосфера
- •ЗАКЛЮЧЕНИЕ
- •Литература
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Экологический кризис -реальность современного состояния биосферы. Стремительный прогресс науки и техники дал в руки
человечества огромные силы воздействия на окружающую среду. На правленные на благо человечества, эти силы одновременно приводят к ухудшению условий среды жизни са.\fого человека. Стремительно нарастает уровень загрязнения атмосферы, вод и почвы продуктами промышленных, бьrrовых и сельскохозяйственных отходов, переэксп
луатации природных ресурсов, эрозии почв и снижения их плодородия.
В наше время проблема экологической безопасности по своей значимости для будущего человечества сравнима с проблемой ядерного
разоружения. И подобно ядерному разоружению проблемы эко логической безопасности выходят на уровень политики, охватьmая
urn:poкиe слои населения разных стран мира.
Научные основы сохранения и улучшения окружаюшей человека
среды базируются на приюnmах экологии. Современные проблемы
экологии могут рассматриваться в двух принuипиальных аспектах.
Первый из них связан с задачей снятия антропогенного стресса, вызванного стихийньiМ развитием сельского хозяйства, промышлен ности, транспорта, строительства, переэксплуатацией природных
ресурсов и другими сторонами деятельности человека, осуmествля
ющимися без учета возможных эколоn1ческих последствий. Разре шение этой задачи требует проведения специальных исследований по
выявлению последствий антропогенных воздействий, механизмов
влияния различных антропогенных факторов на природные с~стемы, реакций последних на эти воздействия, диапазонов толерантности и
т.п. На этой основе возможна разработка экологически обоснованных
нормативов нагрузки на различные типы экосистем, предельно до
пустимьiХ доз вредньiХ веществ, квоты изъятия объектов эксплуатации
вконкретньiХ условиях и т.п. Кэтой же категории проблем относится
разработка методов снижения всех форм загрязнения среды, в том числе безотходньiХ и малоотходных технологий в промышленности и
всельском хозяйстве. Последняя проблема имеет принuипиальное
значение, поскольку промышленные, сельскохозяй'?твенные и бьrrо
вые загрязнения содержат много веществ, никогда не входивum:х в
естественньiе UИКЛЪI биогенного круговорота и потому не имеющие
разруum:телей. Однако проектирование отдельных безотходных техно-
492
логий может рассматриваться лишь как частная задача; в принuипе
проблема загрязнения среды может быть решсна только на основе
создания глобальных замкнутых технологических циклов, действу
ющих параллельна с естественными процессами биологического кру
говорота веществ и дополняющих их.
Ко:-.tп.1сксный характер всех этих проблсм открывает широкие
перспс~<..'ТИВЫ для проведения таких исследований в международном
ма(;штабс. Необходимость :-.1еждународной консолидации эко
логических исследований диктуется еще и тс:>.t, •rro многие формы антропогенных воздействий на среду выходят за рамки территорий
отдельных стран и приобретают глобальный характер.
Персчисленные проблемы остры и требуют немелленного комп
лексного исследования. Это -проблемы сегодняшнего дня. Они свя заны со сложной и противоречивой ситуацией, при которой в ходе
прогрессивного развития многогранной деятельности современного
человечества неизбежно ухудшается качество его среды. Выход из этого положения предусматривает фундаментальное исследование принцилов организации и функционирования биосферы и составля
ющих ее экосистем, а на этой основе разработку мер активного
регулирования как функционирования природных систем, так и
различных форм деятельности человека.
Антропогенные влияния на среду не ограничиваются воздействием
на здоровье человека и прямыми формами действия на флору и фауну. Упрошение структуры экосистем. уменьшение набора составляющих
их вилов означает нарушение эволюционно сложившихся механизмов,
поддерживающих устойчивость экологических систем и эф фективность их функционирования. Это ведет к снижению уровня
продуктивности, угрожает поддержанию постоянства газового состава
атмосферы, нарушает естественнь1е процессы самоочищения вод, под держания плодородия почв и т.д. Таким образом, борьба за охрану
природы, предотвращение гибели различных представителей
растительного и животного мира представляет собой зада~ совсем не
только эстетическую. Сохранение биологического разнообразия озна
чает сохранение регулируюnщх механизмов природы, обеспечивающих
бесперебойное функционирование экасистем и поддержание ус тойчивого уровня биологической продукции, регуляции физико химических свойств биосферы, формирования и регуJ,Iирования
климата и других условий существования жизни на планете.
При этом следует учитьmать, что даже полная ликвилация связан ных с неправильным хозяйствованием нарушений не снимает этого типа влияния антропогенной среды на функции экасистем и биосферы в целом. Всей своей повседневной деятельностью человек меняет
условия существования природных экосистем. Изменение ландшафтов
неизбежно ведет к перестройке отдельных сообществ, чаще всего
493
связанной с обеднением их видового состава и упрощением структуры.
Это часто сопровождается снижением устойчивости систе~t и сба
лансированности их внугренних взаимодействий. В этом основная
причина потерь урожая от вредителей, снижения продуктивности
монокультурного лесного хозяйства, нарушения биологической само
очистки природных вод и пр.
Развитие транспорта способствует непрерывномураспространению
живых организмов за пределы естественного ареала, что также связано
с перестройкой сообществ. Известно немало случаев возникновения эпидемий и эпизоотий, вспышек численности вредителей, в основе которых было внедрение новых видов в аборигенные сообщества. Города и промытленные комплексы -это особые экосистемы со специфическими свойствами и структурой, исследование которых только начинается. То же можно сказать и об агроценозах.
Чтобы в столь принци:пиально меняющихся условиях могли сушес
твовать устойчивые экосистемы, способные обеспечить комплекс пот ребностей человека, необходимо активное вмешательство в природные процессы, основанное на глубоком знании и использовании основных
экологически~ законов и механизмов, поддерживающих гомеостаз
экосистем разного уровня. Второй аспект экологических проблем
современности как раз и включает постановку фундаментальных
исследований в области общей экологии. Это проблема ближайшего будушего, залог гармонического развития человеческого общества и его природной среды. О ее важности говорит, например тот факт, что в бюджете США на 1990 г. финансирование исследований экологичес кого направления определялось суммой 190,5 млн.долл., в том числе 39,5 млн.долл. на проблему <<Экологические системы и их динамика».
В России разработка ФУНдаментальных экологических проблем
базируется на учении В.И. Вернадского о биосфере и концепции
В. Н. Сукачева о биогеоценозе как системе, на уровне которой реализ9-
ются процессы биологического круговорота. По современным предс тавлениям устойчивое поддержание глобального круговорота
основывается на трех генеральных свойствах жизни: ее разнокачест
венности, ее системности и гомеостазировании функций на разных уровнях биологических систем. На основе видовой разнокачествен ности обмена веществ строятся замкнуть1е циклы круговорота. Систем
ность жизни обеспечивает осушествление этих процессов на разных
уровнях: на уровне организма реализуется видаспецифический обмен
веществ с окружающей средой; популяции видов в составе трофических
цепей обеспечивают определенные этапы круговорота; экасистемы включают представителей всех трофических уровней и поддерживают
полный круговорот в конкретных географических условиях; на уровне биосферы процессы, протекающие в отдельных экосистемах,
494
объединяются в единую систему глобальной фунiО.{ии живого вещества,
связывающую биогеохимические WIКЛЫ с абиотическими процессами.
На всех рассмоrренных уровнях параллельна основным функциям
действует система гомеостазирования -обеспечения устойчивого функционирования биосисте:о.t в условиях измен•rnвой и динамичной
среды. В конечном итоге через многообразие форм жизни определя
ются свойства биосферы как самоподдерживающейся системы, гаме остаз которой запрограммирован на всех уровнях оргаНИ3аWIИ живой
материи.
Фундаментальные исследования закономерностей и механизмов
устойчивого функ1U~онирования природнь~ систем в нестабилъной
среде, в том числе в условиях антропогенной нагрузки, дают ключ к
использованию естественных процессов и закономерностей для
активного управления экосистемами. На этой основе возможны раз
работки контроля численности и биологической активности эко
номически значимых видов, создание технологий направленного конструирования искусственных экасистем с заданными свойствами в различных типах антропогенных ландшафтов.
Результаты фундаментальнь~ экологических исследований созда
ют научные основы экологической экспертизы крупнь1ххозяйственных
проектов, экологических проrnозов и планирования. Такие комплек
сные фундаментальные исследования необходимы и для разработки и внедрения эффективнь~ стратегий и методов охраны природы.
Исследования в наз~ направлениях имеют комплексный характер и должны проводиться с привлечением большого числа
спеlUfалистов разнь~ профилей. В частности, в проблеме охраны природы наряду с биологическими, химическими, технологическими обоснованиями важную роль итрают разработки экономического и
юридического характера. Вместе эти комплексные исследования обес
печивают теорию природопользования, сочетающую удовлетворение
потребностей человека с сохранением воспроизводительного потеJЩиала природных биологических ресурсов. Роль теоретических
исследований не подлежит сомнению: они составляют научную базу
всего комплекса технологических решений отдельнь~ проблем эко логии и хозяйства.
Конкретная направленность комплексных исследований
базируется на рассмотреннь~ выше принцилах подхода к эко
логическим проблемам современности. Большой круг вопросов пос
вящен изучению структурно-фУRКWfональной организации экосистем.
Конечная задача этих фундаменталънь~ исследований заключается в
разработке принцилов оптимизации использования природных ресур
сов в различнь~ народнохозяйственных целях. Дл.я этого важно глу
бокое изучение структуры разл~ типов экосистем, механизмов гомеостазирования их фунЮ!ий, дИНамики экасистем в различных, в
495
том числе антропогенных условиях, а также разработка методов и форм
широкомасштабного мониторинга в целях контроля состояния
биосферы, отдельных экасистем и в конечном итоге условий среды
жизни и деятельности человека. На базе полученных данных и выяв ленных закономерностей возможно построение стратегии
оптимизации ландшафтного природопользования. Большое значение
в этом плане имеет создание сети межцународных биосферных запо
ведников, основа которой уже создана. Главная цель этого меЖдуна
родного мероприятия заключается не только в охране ключевых
ландшафтных экосистем, но и в изучении на основе мониторинга их
многолетней динамики и главных механизмов поддержания адаптивности и устойчивости биоценозов.
Другим важным направлением научного сотрудничества является разработка научных основ предотвращения и преодоления кризисных ситуаций, что связано с развитием экологически обоснованных техно логий, сохраняющих биосферу и условия среды, необходимые для жизни человека. В этом плане исходным оказывается изучение зако
номерностей воздействия на экасистемы отдельных антропогенных факторов и их комплексов, на базе чего может строиться разработка
научно обоснованных нормативов антропогенного воздействия на
природу. На основе комплексного исследования путей и результатов
'влияния на природные системы различных форм промышленной и
сельскохозяйственной деятельности, крупных энергосистем и т.д. могут быть разработаны экологически безопасные, в том числе безот ходные технологии в различных сферах хозяйственной деятельности.
Наиболее широкая задача в этой области, решение которой базируется
на всем комплексе фундаментальных исследований,- разработка ме тодов направленного конструирования экасистем с заданными свой ствами в антропогенных ландшафтах. Эта задача непосредственным образом связана с оптимизацией урбанизированной и техногеиной среды, сохранением необходимого уровня продуктивности экосистем, созданием биогеоценозов рекреационного назначения и т.п.
Наконец, третий круг проблем связан с созданием научно обосно ванной стратегии охраны природы. Исходным принцилом такой стра тегии является сохранение биологического разнообразия как основы устойчивого функционирования отдельных экасистем и биосферы в
целом. В результате составления детальных кадастров отдельных видов,
типичных зональных экосистем, уникальных и реликтовых сообществ
должны быть разработаны методы сохранения богатства генофонда
планеты, восстановления видов и отдельных экосистем, находящихся
в настоящее время под угрозой уничтожения. В подходе к проблеме
охраны природы характерен переход от <<Пассивных•> мероприятий
запретительного типа к активному использованию арсенала современ-
496
ной науки для воестаноменяя и поддержания биологического разно образия на Земле.
Круг природаохранных проблем логически смыкается с задачами
экологического образования и воспитания. Природаохранное
мщювоззреiШе должно воспитьmаться со школьного возраста как одна
из морально-нравственных норм поведеiШя человека. Независимо от профессии и круга личных 11нтсресов современный культурный чело век должен добровольно придерживаться некоторых принцилов эко
логической этики:
Принцип биологического LL't-mepaтивa: во всех случаях из возможных
вариантов проектов размещения производства, строительства, преоб
разования лаiЩШафтов, эксплуатаuии ресурсов и т.д. следует пред по•штать тот, который вносит наименьшие изменения в естественные
биологические системы. Этот принцип должен вьщерживаться
независимо от стоимости предложенных вариантов, поскольку разру
шение биологических систем - прямая угроза существованию чело
вечества.
Принцип сохранения биологического разнообразия: во всех случаях
исnользования, nреобразования или напраменного конструирования экасистем следуетдобиваться максимального богатства и разнообразия
состамяющих их видов, помня, что за видовым разнообразием стоит
разнокачественность элементов структуры экасистем и популяций
отдельных видов. Последняя же предстамяет основу мехаJШзмов
поддержания устойчивости биологических систем в условиях сложной
и линамячной среды.
Принцип гуманизации производства: из всех возможных вариантов
организации производства предпочтение безусловно, вне зависимости
от затрат, отдается вариантам, обеспечивающим сохранение окружа
ющей среды, создание нормальных условий работы и здоровья людей
как на самом производстве, так и в жилых районах в зоне его мИЯIШЯ.
Принцип биологической эстетики антропогенного ландшафта: про екты застройки промышленных и сельскохозяйственных зон, населен
ных nунктов должны включать конструирование устойчивых в
условиях данного производства экосистем, способных создать эстетически и биологически комфортную среду обитания человека. Тот же принцип должен лежать в основе архитектурных nроектов
промышленных и жилых объеJtrов.
Экологическое образование и воспитание - важная социальная nроблема, без решения которой трудно представить возможность
реального развития г-армонических взаимоотношений обшества и
природы.