Основы экологии (избранные главы)

1. Введение

Термин экология (от греческого экос – дом и логос – учение) впервые введен в науку в 1866 году известным немецким биологом, профессором Йенского университета Эрнстом Геккелем для обозначения науки о взаимоотношениях живых организмов между собой и окружающей их средой. По Геккелю экология – это познание экономики природы, одновременное исследование взаимоотношений всего живого с органическими и неорганическими компонентами среды, включая антагонистические и неантагонистические отношения животных и растений, контактирующих друг с другом.

В середине двадцатого века экологию постепенно начинают понимать как науку об экосистемах и биосфере. Такое понимание явилось следствием работ Вернадского, Докучаева, Одума, Тимофеева-Ресовского и других ученых. Они показали, что современная биосфера, среда обитания всех живых организмов, является продуктом их жизнедеятельности – постоянного воспроизводства, метаболизма и посмертного разложения. Все среды жизни – почвенная, водная, наземная и воздушная – есть результат постоянного взаимодействия и взаимопроникновения живого и неживого вещества. Ни один вид живых организмов не может существовать исключительно среди себе подобных. Жизнь возможна только в сообществах (биоценозах) и в строго определенной совокупности условий, характеризующих место их обитания (биотоп).

Классики экологии (биологии):

1. Жан-Батист Ламарк (1744 – 1829) в монографии «Гидрология» дал первые представления о биосфере как области жизни и оболочке Земли;

2. Э. Зюсс (1831 – 1914) в 1875 году ввел в употребление термин «биосфера» как тонкую пленку жизни на поверхности Земли, в значительной мере определяющую лик планеты;

3. Т.Мальтус в 1798 году вывел уравнения экспоненциального роста популяций как основу демографических концепций;

4. Юстас Либих в начале двадцатого столетия ввел понятие лимитирующего фактора среди экологических факторов;

5. К.Мебиус и С.Форбст в конце девятнадцатого века положили основу создания концепции биоценоза;

6. Ч.Чарлтон в 1927 году выпустил первую монографию по экологии;

7. А. Тенсли в 1935 заложил понятие «экосистемы»;

8. В.Н. Сукачев в начале 40-х годов обосновал концепцию биогеоценоза;

9. В.И. Вернадский (1863 – 1945) обосновал роль живого вещества как наиболее мощного геохимического и энергетического фактора в планетарном развитии.

Современная экология – это фундаментальная наука о природе, являющаяся комплексной и объединяющая знание основ нескольких классических естественных наук: биологии, геологии, географии, климатологии, ландшафтоведения и др. Согласно основным положениям этой науки человек является частью биосферы как представитель одного из биологических видов и также, как и другие организмы не может существовать без биоты, то есть без всей совокупности живущих ныне на Земле биологических видов, которые и составляют среду обитания человечества.

В наше время термином «экология» все чаще обозначают всю совокупность взаимоотношений природы и общества. Возникли также новые области науки, которые могут быть названы «прикладной экологией»: инженерная защита окружающей среды, медицинская и социальная экология, экология человека и др.

Существуют три основные ветви экологии. Первая ветвь – общая экология, которую часто называют биоэкологией – это изучение взаимоотношений живых систем разных рангов (организмов, популяций, систем) со средой и между собой. Эту часть экологии подразделяют на следующие разделы:

• аутоэкологию, то есть изучений закономерности взаимоотношений организмов отдельного вида со средой обитания;

• демэкологию или экологию популяций;

• синэкологию, то есть экологию сообществ;

• экосистемную и биосферную экологию.

Вторая ветвь – геоэкология или факториальная экология, то есть изучение геосфер, их динамики и взаимодействия, геофизических условий жизни, факторов неживой природы, действующих на организмы.

Третья ветвь – прикладная экология, то есть аспекты инженерной, социальной, экономической охраны среды обитания, проблем взаимоотношений природы и общества, экологических принципов охраны природы.

Воздействие на биосферу современного человека происходит по следующим основным направлениям:

• изменение структуры земной поверхности (распашка земель, добыча полезных ископаемых, вырубка лесов, осушение болот, создание искусственных водоемов и водотоков и т.д.;

• изменение химического состава природной среды, круговорота и баланса веществ (изъятие и переработка полезных ископаемых, размещение отходов производства, выбросы загрязняющих веществ в атмосферу и сбросы сточных вод в поверхностные водоемы и на рельеф);

• изменение энергетического (в частности, теплового) баланса в пределах как отдельных регионов земного шара, так и на планетарном уровне;

• изменение в составе биоты (совокупности живых организмов) в результате истребления одних видов животных и растений, создания других видов (пород), перемещения их на новые места обитания (интродукция, акклиматизация).

Первый антропогенный кризис произошел 10 – 50 тысяч лет назад и был кризисом перепромысла животных (кризис консументов).

Второй антропогенный кризис произошел 150 – 350 лет назад и был кризисом перепромысла растительного материала (кризис продуцентов).

Третий антропогенный кризис начался 40 – 60 лет назад, и это кризис физического и химического загрязнения биосферы (кризис редуцентов).

Третий антропогенный кризис дополняется четвертым глобальным термодинамическим кризисом, который можно назвать кризисом потребления.

В стране насчитывается 45 тысяч потенциально опасных промышленных объектов (среди них более 3,6 тысячи объектов, содержащих свыше 1 млн тонн высокотоксичных отходов, в том числе экологически опасных веществ и материалов); более 8 тысяч взрывоопасных и пожароопасных объектов; свыше 30 тысяч водохранилищ и накопителей экологически опасных промышленных стоков и отходов. К объектам повышенной экологической опасности относятся радиационно-опасные объекты:

• 9 АЭС с 29 ядерными энергетическими установками;

• 9 атомных судов гражданского назначения с 15 ядерными энергетическими установками;

• около 30 научно-исследовательских организаций со 113 исследовательскими ядерными установками;

• 12 предприятий ядерного топливного цикла;

• 18 региональных специализированных комбинатов по переработке и захоронению радиоактивных отходов;

• 150 атомных подводных лодок ВМФ с ядерными реакторами на борту, среди которых лишь у 30% выгружены активные зоны.

На территории страны добываются и транспортируются огромные количества углеводородного сырья и топлива. Общая протяженность магистральных трубопроводов в России составляет 207 тыс. км. На территории России функционируют 1600 нефтебаз и хранилищ нефтепродуктов и 30 нефтеперерабатывающих заводов, эксплуатируются 140 тыс. нефтяных и газовых скважин. Сеть продуктопроводов протянулась по густонаселенным территориям центра Европейской части России, исключительно ценным в сельскохозяйственном отношении районам юга России. Магистральные трубопроводы проходят вблизи населенных пунктов и промышленных предприятий (2800 зданий и сооружений находятся на минимально допустимых расстояниях от магистральных трубопроводов), 15 тыс. раз пересекают железные и шоссейные дороги, 2 тыс. раз - реки, каналы и озера.