Ekologia_UP

23

нормами эффективности, безопасности и культуры производства, с гигиеной труда и эргономикой.

Всё это отнюдь не свидетельствует о «размывании» предмета экологии или о «замене вывесок» в угоду моде. В пограничных областях происходит взаимное обогащение наук. По выражению Н. Ф. Реймерса (1994 г.), экология «выросла из коротких штанишек, надетых на нее Э. Геккелем», но еще не удостоилась «нового костюма» – научного признания, соответствующего ее общественной значимости. А размах экологизации лишь указывает на то, что экология занимает все более лидирующее положение в современной науке и способствует синтезу фундаментальных знаний о природе и обществе.

1.4 Экологическое сознание и экологическое образование

Осмысление остроты экологического кризиса и необходимости смены мировоззренческих и ценностных ориентиров связано с проблемой изменения сознания человека: как широких масс населения, так и политиков, ученых, руководителей, представителей средств массовой информации (СМИ). Становление экологического сознания характеризуется такими признаками, как глобальность, переосмысление всех основных мировоззренческих вопросов, опора на науку, соединение ее с гуманистическими ценностями, способность подняться над своими интересами ради интересов более широких общественных слоев, стремление действовать во имя сохранения природы, спасения жизни на планете. Наибольшую остроту проблема экологического сознания приобрела к середине ХХ в. Это связано со многими причинами. Большую роль в этом сыграл научнотехнический прогресс, приведший к невиданному ранее вмешательству человека в окружающий мир, к нарушению сложившихся экологических связей. Появились признаки глобальных изменений в природе, что способствовало объединению ученых, деятелей культуры, и других прогрессивных членов общества.

Цель формирования экологического сознания – переориентация человеческого мировоззрения. Экологическое сознание – форма общественного сознания, находящаяся в стадии формирования, включающая в себя совокупность идей, теорий, взглядов, мотиваций, отражающих экологическую сторону общественного бытия, а именно – реальную практику отношений между человеком и средой его жизни, между обществом и природой, включая регулятивные

24

принципы и нормы поведения, направленные на достижение оптимального состояния системы «общество-природа».

Формирование экологического сознания тесно связано с экологическим образованием. Развитие системы экологического образования в России требует воспитания у студентов активной жизненной позиции в решении экологических проблем. Для их решения необходимо создание действующего природоохранного законодательства, воспитания у молодежи бережного отношения к природе, для чего необходимо обеспечить экологическую грамотность кадров, создав систему непрерывного экологического образования.

Экологическое образование является не только интегральной частью образовательных программ, но и всех форм общественного влияния на развитие общественного сознания и человеческого поведения. И что образование «по окружающей среде» должно изучаться в школах всех степеней от начального до высшего образования, входить в учебные программы по всем предметам и тем самым способствовать пониманию единства окружающей среды и воздействия человека на природу.

Таким образом, задачи экологического образования следующие: формирование у личности системы адекватных экологических представлений, формирование субъективного отношения к природе, формирование адекватных стратегий и конкретных технологий взаимодействия с природными объектами.

Экологическое поведение является следствием, реализацией содержания экологического сознания и во многом определяется особенностями личности.

В основе выбора личностью тех или иных стратегий взаимодействия с природными объектами лежат существующие у нее экологические представления и субъективное отношение к данным природным объектам. Но те или иные стратегии могут считаться сформированными только в том случае, когда они обеспечены владением соответствующими технологиями.

Как отмечалось в материалах Конференции ООН по окружающей среде и развитию, культура технократического общества, сформировавшая его нравственные нормы и ценности, связанные с количественным ростом показателей потребления, исчерпала свои возможности. Новая культура человечества – экологическая – определяет ценностные ориентации, мотивирующие экологически обоснованные поведение и деятельность. Экологическая культура включает в себя экологические знания, понимание, что природа является

25

источником жизни и красоты, богатство нравственно-эстетических чувств и переживаний, порожденных общением с природой, ответственность за ее сохранение, способность соизмерять любой вид деятельности с сохранением окружающей среды и здоровья человека, глубокую заинтересованность в природоохранной деятельности и ее грамотное осуществление.

Выводы

Термин «экология» происходит от греческого слова «oikos» – «дом», «logos» – «учение» и дословно означает учение о доме, об условиях обитания населяющих этот дом. Термин "экология" ввел немецкий зоолог Э. Геккель в

1866 году.

Человечество занимается экологией издавна. В ее развитии можно выделить несколько самостоятельных этапов:

1-й этап – изучение среды обитания отдельных видов (1870–1887 гг.); 2-й этап – изучение экосистемы (этот термин впервые употребил

А.Тенсли в 1935 г.); 3-й этап – изучение взаимоотношений экосистем (1950 г.);

4-й этап – изучение биосферы (это учение было разработано Вернадским В. И. на рубеже XIX и XX вв.);

5-й этап – изучение места человека в биосфере (современный этап). Экология – это наука, которая учит человека жить в ладу с природой.

В современной экологии сталкиваются две системы взглядов, два разных подхода к проблеме взаимоотношений Человека и Природы: антропоцентри-

ческий, или технологический, подход, и биоцентрический, или экоцентрический, подход.

Основные разделы современной экологии: общая экология, биоэкология, геоэкология, экология человека, социальная экология, прикладная экология.

Осмысление остроты экологического кризиса и необходимости смены мировоззренческих и ценностных ориентиров связано с проблемой изменения сознания человека.

[6, с. 5–15; 8, с. 6, 17–23; 11, с. 4–7; 12, с. 7–15; 13, с. 15–30, 38–39, 44–48; 14 , с. 28–31; 15, с. 6–12, 403–412; 16, с. 6–10; 18, с. 5–10].

26

2 УЧЕНИЕ О БИОСФЕРЕ

Нравственное воздействие природы на любого человека измеряется правдой, которую она ему открыла.

Р. Эмерсон

2.1 Биосфера, ее состав, строение и границы

Впервые понятие «биосфера» введено в научный обиход в 1875 году австрийским геологом Э. Зюссом.

Учение о биосфере как об активной оболочке Земли, в которой совокупная деятельность живых организмов (в т. ч. человека) проявляется как геохимический фактор планетарного масштаба и значения, создано В. И. Вернадским (1926). По его определению биосфера – наружная оболочка Земли, область распространения жизни.

Она включает все живые организмы планеты и элементы неживой природы, составляющие среду их обитания.

Биосфера состоит из нижней части атмосферы (тропосферы), гидросферы (вод рек, морей, океанов), литосферы (верхней части земной коры).

Биосфера представляет собой единое целое, где все процессы и явления взаимосвязаны, взаимообусловлены и сбалансированы.

Биосфера – цельная система, состоящая из подсистем – биогеоценозов. Но каждый биогеоценоз, в свою очередь, – самостоятельная система, в нем подсистемы – популяции, а далее идут следующие подсистемы – отдельные организмы (особи). Но и каждый организм – отдельная биологическая система. С организма и начинается цепь взаимоотношений живой материи и ни на одном уровне эту цепь нельзя прервать, ибо все они связаны между собой функционально.

Следовательно, биосфера – это та область Земли, которая охвачена влиянием живого вещества. С современных позиций биосферу рассматривают как наиболее крупную, глобальную экосистему, поддерживающую планетарный круговорот веществ.

Современная жизнь распространена в верхней части земной коры, в нижних слоях воздушной оболочки Земли и в водной оболочке Земли.

27

Вглубь Земли живые организмы проникают на небольшое расстояние. В литосфере жизнь ограничивает, прежде всего, температура горных пород и подземных вод, которая постепенно возрастает с глубиной и на уровне 1,5–15 км превышает 100 °С. Наибольшая глубина, на которой в породах земной коры были обнаружены живые бактерии, составляет 4 км. В нефтяных месторождениях на глубине 2–2,5 км бактерии регистрируются в значительном количестве.

Вокеане жизнь распространена до более значительных глубин

ивстречается даже на дне океанических впадин в 10–11 км от поверхности.

Верхняя граница жизни в атмосфере определяется уровнем УФ

– радиации. На высоте 25–30 км большую часть ультрафиолетового излучения Солнца поглощает находящийся здесь относительно тонкий слой озона – озоновый экран. Если живые организмы поднимаются выше защитного слоя озона, они погибают. Атмосфера над поверхностью Земли насыщена многообразными живыми организмами, которые передвигаются в воздухе активным или пассивным способом. Споры бактерий и грибов обнаруживают до высоты 20–22 км, но основная часть аэропланктона сосредоточена в слое до 1–1,5 км. В горах граница распространения наземной жизни – около 6 км над уровнем моря.

Крайние пределы температур, которые выносят некоторые формы жизни (в латентном состоянии) – от практически абсолютного нуля до 180 °С. Давление, при котором существует жизнь, – от малых долей атмосферы на большой высоте до тысячи и более атмосфер на больших глубинах. Для ряда бактерий верхние критические точки давления лежат в области 12 тыс. атм. Споры бакте-

рий и мицелий некоторых грибов не теряют жизнеспособности в условиях высокого вакуума, достигающего 10-13–10-11 мм рт. ст. (вакуум космического пространства составляет 10-16 мм рт. ст.). Бактерии обнаружены в водах атомных реакторов, некоторые из них выдерживают облучение порядка 2–3 млн рад. При температурах жидкого воздуха (–192°С), гелия (–268,9°С), водорода (–259,1 °С) ряд бактерий остаются живыми.

На основании приведенных данных можно сделать важный вывод: выносливость жизни в целом к отдельным факторам среды шире диапазонов тех условий, которые существуют в границах совре-

менной биосферы. Следовательно, жизнь обладает значительным

28

«запасом прочности», устойчивости к воздействию среды и потенциальной способностью к еще большему распространению.

Атмосфера состоит из трех слоев: тропосферы, стратосферы, и ионосферы.

В тропосфере (на высоте 10–20 км от поверхности Земли) сосредоточено 75% всей массы атмосферы. Это водяные пары и примеси, способствующие образованию облаков. Именно в тропосфере формируются климатические условия, тропосфера – это «кухня погоды», здесь идет интенсивное перемешивание воздуха в различных направлениях. По мере удаления от земной поверхности происходит понижение температуры (t = 56°С) – тропопауза.

Стратосфера располагается за тропопаузой до 50 км от поверхности Земли и характеризуется слабыми воздушными потоками и малым количеством облаков. Верхняя граница стратосферы – стратопауза, где температура равна 0°С.

Выше стратопаузы, на высоте более 50 км, располагается ионосфера, в которой газы находятся в ионизированном состоянии вследствие солнечного излучения.

Назначение атмосферы:

1.Атмосфера является поглотителем тепла и лучистой энергии Солнца. Как своеобразное одеяло Земли атмосфера предохраняет ее от резких перепадов температур.

2.Поглощая и рассеивая ультрафиолетовые, рентгеновские, космические излучения, атмосфера защищает от их гибельного воздействия все живущее на Земле.

3.Атмосфера защищает Землю от «звездных осколков». Метеориты, величиной с горошину, летят со скоростью до 60 км/с, но, врезаясь в атмосферу, раскаляются за счет трения о воздух и сгорают.

4.Атмосфера создает равномерное, рассеянное освещение, разбивая солнечные лучи на миллионы мелких. В стратосфере цвет воздуха черно-фиолетовый.

5.Атмосфера является средой распространения звуков. Без воздуха на Земле царила бы тишина, человеческая речь не была бы возможна.

Состав атмосферного воздуха. Воздух – один из основных элементов среды, необходимый всему живому на Земле. Без пищи человек может обходиться 5 недель, без воды – 5 дней, без воздуха

–5 минут.

В ХVIII в. Лавуазье установил, что воздух является механической смесью газов в объемных процентах: азот – 78%, кислород –

29

21%, аргон – 0,9%, углекислый газ – 0,03%, неон, гелий, криптон, водород, ксенон – от 1,8·10-3 до 8,7·10-6 %. В воздухе также имеется водяной пар (до 4%), количество которого варьируется.

Азот – основная часть атмосферы. Человек обитает в азотной среде. Растения усваивают атмосферный азот.

Кислород (эликсир жизни) является обязательным участником окислительно – восстановительных реакций, в результате которых образуется энергия жизнедеятельности организмов.

Углекислый газ (СО2) играет важную роль в фотосинтезе, в котором участвуют наземные растения и водоросли, улавливающие энергию солнечного света и использующие ее для превращения диоксида углерода и воды в органические соединения с выделением кислорода. На фотосинтез 1 т органики затрачивается 1,8–1,5 т СО2, при этом выделяется 1,1–1,3 т кислорода.

С круговоротом в биосфере важнейших компонентов атмосферы вы познакомитесь в разд. 2.6.5.

Водород, инертные газы содержатся в атмосферном воздухе в ничтожном количестве. Присутствие инертных газов связано с непрерывными процессами естественного радиоактивного распада. Это биологически индифферентные газы.

Самоочищение атмосферы. Воздушный бассейн обладает способностью к самоочищению от загрязняющих веществ. Аэрозоли (твердые и жидкие частицы, обладающие малыми скоростями осаждения) вымываются из атмосферы осадками, ионы оседают под влиянием электрического поля атмосферы. Воздушные потоки, переносящие загрязнения, очищаются лесами, деревьями.

Всякое загрязнение вызывает у природы защитную реакцию, направленную на его нейтрализацию.

Однако имеется предел такой нагрузки. Все увеличивающиеся объемы вредных выбросов в атмосферу вызывают неблагоприятные последствия в различных местах планеты.

Гидросфера – прерывистая водная оболочка Земли, совокупность океанов, морей, рек, ледниковых отложений, подземных и атмосферных вод. Общая площадь океанов и морей в два раза превышает территорию суши, но объем пресных вод составляет всего 2,5% от общего объема водных запасов; 97,5% – вода соленая или значительно минерализованная. Большая часть пресных вод (68,0%) сосредоточена в ледниках и снежном покрове.

30

Велико значение водных ресурсов. Вода регулирует тепловой баланс планеты, задерживая тепловое излучение Земли. Вода – основа жизни на Земле. Все биофизические и биохимические процессы, связанные с обменом веществ в живых организмах, протекают лишь при наличии водной среды. Вода входит во все ткани и клетки живых организмов и человека. Вода – важнейший фактор, определяющий распределение производственных сил, важнейшее средство производства. Водопотребление в промышленности – 27%, в сельскохозяйственном производстве – 66%, жилищно-коммунальном хозяйстве –7% от общего потребления. Водоемы являются поставщиками рыбы, местами отдыха людей, позволяют использовать водный транспорт.

Подавляющая часть массы природных вод (94%) составляет мировой океан объемом 1,37 млрд км3. Подземные воды – 4% от общего объема воды; ледники – 1,7%; речные воды – 10-4%; озера – 0,05%; пары атмосферы – 10-3%.

Литосфера – верхняя каменная оболочка Земли, толщиной 30– 40 км. Наибольшее значение имеет поверхностный слой литосферы, обладающий способностью обеспечивать рост и развитие растений, т. е. плодородием, и называемый почвой. Почва относится к воспроизводимым ресурсам природы, однако для формирования слоя почвы в 2–3 см требуется 100 и более лет. На долю суши приходится 1/3 поверхности Земли, но плодородным слоем обладает лишь

10% суши.

Почва состоит из твердой, жидкой, газообразной и живой частей. В твердой части почвы преобладают минеральные вещества

(кремний, алюминий, железо, калий, магний, кальций, фосфор, сера, фтор, бор, молибден и др.), определяющие ее плодородие. Органические вещества, входящие в твердую часть почвы и образующиеся за счет разложения растительных и животных остатков и продуктов жизнедеятельности, называются гумусом (перегноем). В составе гумуса – клетчатка, лигнин, белки, сахар, смолы, жиры, дубильные вещества и другие, являющиеся основным источником питания растительных организмов.

Жидкая часть (почвенный раствор) осуществляет перенос веществ внутри почвы и снабжение растений водой и растворенными элементами питания.

Газообразная часть – почвенный воздух.

31

Живая часть (микроорганизмы) почвы – бактерии, грибы, водоросли, а также беспозвоночные (простейшие, черви, моллюски, насекомые и их личинки).

2.2 Учение В. И. Вернадского об эволюционном развитии биосферы

О необходимости направленного эволюционного развития биосферы впервые указал академик В. И. Вернадский. Согласно воззрениям В. И. Вернадского весь лик Земли, все ее ландшафты, ее атмосфера, химический состав ее вод, вся толща осадочных пород – все это обязано своим происхождением жизни. Именно жизнь, живое вещество определили в первую очередь те эволюционные процессы, которые привели нашу планету в ее современное состояние.

Если бы жизнь не возникла на Земле, то наша планета, подобно Луне, не замечала бы уходящих миллионов и миллиардов лет, в течение которых на ее поверхности практически ничего не меняется.

Появление жизни на Земле – это естественный этап ее развития, который ознаменовал качественное изменение эволюции Земли как космического тела.

Живое и биокосное вещество биосферы. Возникшая 3,5–4,0

млрд лет назад, современная биосфера включает живые организмы (около 3 млн видов), их остатки, зоны атмосферы, гидросферы и литосферы, населенные и видоизмененные этими организмами.

Согласно В. И. Вернадскому, которому принадлежит развернутое учение о биосфере (1919, 1926 гг.), вещество биосферы состоит из:

– живого вещества – биомассы современных живых организ-

мов;

–биогенного вещества – продукты жизнедеятельности живых организмов – каменный уголь, битумы, нефть;

–биокосного вещества – смеси биогенных веществ с минеральными породами (почва, кора выветривания, все природные воды, свойства которых зависят от деятельности на Земле живого вещества);

–косного вещества – совокупности тех веществ в биосфере, в образовании которых, как считается, живые организмы не участвуют (горные породы магматического, неорганического происхождения, вода, космическая пыль, метеориты).

Концентрация и активность жизни особенно велики у поверхности Земли. Водоемы заселены по всей толще, со сгущениями у поверхности и у дна. Выделяются своим богатством прибрежные и

32

мелководные участки. На суше более 99% живого вещества, или биомассы, сосредоточено в слое на несколько метров вглубь и на несколько десятков метров (высокие деревья) вверх от поверхности. Следовательно, жизнь сосредоточена в тончайшей пленке планеты, где и протекают главные процессы взаимодействия живой и неживой (косной) природы. Этот тонкий деятельный слой нередко называют биогеосферой, биогеоценотическим покровом, ландшафтной оболочкой. Места наибольшей концентрации организмов в биосфере В. И. Вернадский назвал «пленками жизни».

Живое вещество характеризуется исключительно высокой функциональной активностью. Она связана с его способностью к неограниченному развитию и количественному росту, названному В. И. Вернадским «напором жизни».

Живое вещество в биосфере выполняет важнейшие функции:

–энергетическую – именно живые организмы обеспечивают фиксацию энергии солнечного излучения и энергии химических связей;

–благодаря газовой функции происходит миграция газов и их превращение, формируется газовый состав биосферы. Отметим, что преобладающая масса газов на планете имеет биогенное происхождение. Так, кислород атмосферы накоплен за счет фотосинтеза;

–концентрационную – проявляется в извлечении и накоплении живыми организмами биогенных элементов из окружающей среды, которые используются для построения тела. Концентрация этих элементов в теле живых организмов в сотни и тысячи раз выше, чем включается в химическом превращении веществ, которые содержат атомы с переменной степенью окисления (это в основном соединения железа, марганца и др.). В результате происходят превращения большинства химических соединений, при этом преобладают био-

генные процессы окисления и восстановления;

–благодаря деструкционной функции протекают процессы, связанные с разложением остатков мертвых организмов. При этом происходит минерализация органического вещества, т. е. превращение живого вещества в косное;

–транспортную – во время миграций живые организмы перемещают в пространстве значительные количества вещества и энергии;

–средообразующую – живые существа изменяют физикохимические свойства окружающей среды.