ВВЕДЕНИЕ

ГЕОЭКОЛОГИЯ

РЕКОМЕНДОВАНО МИНИСТЕРСТВОМ ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ В КАЧЕСТВЕ УЧЕБНОГО ПОСОБИЯ ДЛЯ СТУДЕНТОВ ВЫСШИХ УЧЕБНЫХ ЗАВЕДЕНИЙ, ОБУЧАЮЩИХСЯ ПО ЭКОЛОГИЧЕСКИМ СПЕЦИАЛЬНОСТЯМ

Москва — 2005

Рецензенты:доктор геолого-минералогических наук, проф. Хрусталев Ю.П. (РГУ)

доктор географических наук, проф. Тюрин В.Н. (КубГУ);

БРАТКОВ В.В., ОВДИЕНКО Н.И.Геоэкология: Учебное пособие.

Геоэкология — молодое формирующееся направление на стыке экологии и географии, которое, по мнению авторов, изучает природную среду (литосферу, гидросферу, геокосмос /атмосферу, ионосферу, магнитосферу/, биосферу и ландшафтную оболочку) с учётом естественных и антропогенных процессов, протекающих в них. Уделяется внимание также проблемам взаимодействия человека со средой обитания и ограничениям, оказывающим влияние на народонаселение мира.

Учебное пособие рассчитано на студентов-экологов и географов университетов, которые изучают данный курс как основной, а также биологов и других специалистов, занимающихся вопросами изучения и улучшения окружающей среды.

ВВЕДЕНИЕ

Геоэкология — сравнительно молодая дисциплина, которая стала формироваться с середины ХХ века на стыке таких традиционных наук и их подразделений, как биология и география.

Биология представляет собой совокупность наук о живой природе. Она исследует многообразие ныне существующих и (совместно с палеонтологией) вымерших живых существ, их строение (от молекулярного до анатомо-морфологического) и функции, происхождение, эволюцию, распространение и индивидуальное развитие, связи друг с другом, между биотическими сообществами и с неживой природой. Изучаются общие и частные закономерности, присущие жизни во всех её проявлениях и свойствах: обмен веществ, размножение, наследственность, изменчивость, приспособляемость, рост, развитие, раздражимость, подвижность и т.д.

Система биологических дисциплин включает направления исследований по систематическим категориям (вирусология, микробиология, энтомология, ботаника и т.д.); местам жизни организмов (гидробиология, лесоведение и т.п.); по структуре, свойствам и проявлениям индивидуальной жизни (морфология, анатомия, физиология, генетика, биология развития и т.д.); по тем же особенностям коллективной жизни (этология, популяционная биология биоценология и т.д.); по методам исследования (биометрия, биохимия, биофизика и др.); по приложению биологических знаний в практике (агробиология, биотехнология, охрана живой природы и т.д.).

Комплекс биологических знаний прилагается к различным уровням организации жизни — от молекулярной биологии через гистологию, цитологию, популяционно-видовую биологии к биоценологии, экологии, учению о биосфере. Общая биология рассматривает наиболее общие закономерности, раскрывающие суть жизни, её формы и особенности развития. Число научных дисциплин и их разделов, входящих в биологию, превышает 300 [Реймерс, 1990].

География трактуется как совокупность (система) физико-географических, экономико- и социально-географических дисциплин, изучающих географическую оболочку Земли, природно-территориальные, территориально-производственные и социально-территориальные комплексы, их взаимосвязь и составляющие их компоненты. Конечная задача географии — комплексное исследование природы, населения и хозяйства, установление характера взаимодействия между человеческим обществом и географической средой. По некоторым воззрениям, география включает природопользование в целом, в том числе охрану природы и охрану окружающей человека среды [Реймерс, 1990]. Фактически географический подход характерен для всех отраслей, изучающих пространственные явления и процессы.

Взгляды на географию и биологию, их объекты исследований и сферы научных интересов, в настоящее время подвергаются лишь незначительным уточнениям. Что касается взглядов на экологию, переживающей в последние несколько десятилетий период бурного развития, то они не столь однозначна.

Термин «экология» был предложен в 1866 г. немецким биологом Э. Геккелем в работе «Всеобщая морфология организмов». В ней указывалось, что экология — это наука об отношениях организмов к окружающей среде. Несколько позже, в 1869 г. он писал, что экология исследует общее отношение животных как к их органической, так и неорганической средам, их дружественные и враждебные отношения к другим животным и растениям, с которыми они вступают в прямые и непрямые контакты, или, одним словом, все те запутанные взаимодействия, которые Ч. Дарвин условно обозначил как борьбу за существование. Под средой Э. Геккель понимал условия, создаваемые неорганической и органической природой. При этом к неорганическим условиям он относил физические и химические особенности мест обитания живых организмов: климат (теплота, влажность, освещенность), состав воды и почвы, особенности атмосферы, а также неорганическую пищу (минералы и химические соединения). Под органическими условиями им подразумевались взаимоотношения между организмами, существующими в пределах одного сообщества или экологической ниши.

Ю. Одум (1986) отмечает, что как признанная самостоятельная научная дисциплина экология возникла около 1900 г., но её название «экология» вошло в лексикон несколько позже. Сначала исследователи проводили резкую грань между экологией растений и экологией животных, но концепция биотического сообщества Ф. Клементса и В. Шелфорда, концепции пищевых цепей и круговорота веществ, разработанные Р. Линдеманом и Дж. Хатчинсоном, а также исследования озёрных систем, проведённые Э. Бирджем, Ч. Джудеем и многими другими, помогли создать теоретическую основу общей экологии.

В настоящее время под экологией понимают:

- науку о взаимоотношениях и взаимодействии между различными живыми существами и окружающей их средой, об обмене вещества и потоках энергии, которые делают возможной жизнь на Земле, о приспособлениях организмов к изменяющимся условиям существования [Лархер, 1978];

- часть биологии, изучающую отношения организмов между собой и окружающей средой; дисциплину, изучающую общие законы функционирования экосистем различного иерархического уровня; комплексную науку, исследующую среду обитанию живых существ, включая человека; область знания, рассматривающую совокупность предметов и явлений с точки зрения субъекта или объекта (как правило, живого или с участием живого), принимаемого за центральный в этой совокупности; исследование положения человека как вида и общества в экосфере планеты, его связей с экологическими системами и меры воздействия на них [Реймерс, 1990];

- раздел биологии, науку о взаимосвязях между организмами и окружающей их средой, о круговороте веществ и потоках энергии, делающих возможной жизнь на Земле; науку о структуре и функциях природы; научную дисциплину, целью которой является сохранение и развитие человеческой, общественной и природной подсистем Земли при бережном обращении с имеющимися природными ресурсами [Окружающая среда…, 1993];

- междисциплинарную область знаний, науку об устройстве многоуровневых систем в природе, обществе и их взаимодействии, науку об организмах «у себя дома», науку, в которой особое внимание уделяется «совокупности или характеру связей между организмами и окружающей их средой» [Одум, 1986];

- комплексную метанауку, синтезирующую все естественно-исторические знания и выводы общественных наук о природе и о взаимодействии природы и общества; особый общенаучный подход к исследованию проблем взаимодействия организмов, биологических систем и среды [Охрана ландшафтов…, 1983].

Даже этот далеко не полный перечень определений показывает, что экология рассматривается, во-первых, как часть биологии, из недр которой она вышла во второй половине XIX века. В этом случае она представляет собой самостоятельную науку, имеющую свой объект и методы исследований. Во-вторых, экология рассматривается как комплексная дисциплина, призванная решать проблемы взаимоотношения человеческого общества и окружающей среды. С середины ХХ века, в связи с усиливающимся воздействием человека на природу, экология приобрела особое значение как научная основа рационального природользования и охраны живых организмов.

Нередко в термин «экология» и в структурные подразделения экологии вкладывают свой смысл («моя» экология — это не «твоя» экология). Как справедливо отмечает Н.Ф. Реймерс, «такого взрыва профанации знания не было в истории человечества» (1994, с.13). Поэтому в рамках экологии он выделяет: 1) аут(о)экологию — экологию особей и составляющих ими видов; 2) демоэкологию — экологию популяций; 3) синэкологию — экологию сообществ; 4) экологию биоценозов (биоценологию) — системно-функциональной совокупности продуцентов, консументов и редуцентов.

Приведённые определения показывают, что между биологией, экологией и географией имеется довольно много точек соприкосновения и взаимодействия. Например, исходя из подразделения экологии на аут(о)- и демоэкологию можно утверждать, что они близки традиционной биологии, а на синэкологию и биоценологию — традиционной географии. Близость, в частности, многих разделов географии и экологии находит также свое выражение в весьма сходной терминологии этих дисциплин. Так, в физической географии традиционно изучается природная среда, под которой понимается совокупность биотических и абиотических факторов, естественных и изменённых в результате деятельности человеческого общества, оказывающих влияние на человека и другие организмы.

Определённое соответствие и соотношение отмечается также между понятиями «природный комплекс», «геосистема», с одной стороны, и «экосистема», с другой. Так, под экосистемой понимается совокупность живых организмов и окружающей их среды во взаимодействии. В отличие, например, от биоценозов, экосистема — безранговое понятие, применяемое к совокупностям различного типа и размера. По мнению Д.Л. Арманда (1975), экосистемы — это геосистемы, в которых существенную роль играют биокомпоненты. В.Б. Сочава (1971) под геосистемой понимает особый класс управляемых систем; земное пространство всех размерностей, где отдельные компоненты природы находятся в системной связи друг с другом и как определённая целостность взаимодействуют с космической сферой и человеческим обществом. Экосистемы при этом можно рассматривать как системы частные, или парциальные, по отношению к геосистемам, то есть подчинённые последним. Территориально те и другие часто совпадают, даже могут состоять из одних и тех же компонентов, но, по мнению А.Г. Исаченко (1980), экосистема не охватывает всех межкомпонентных связей, экологическое исследование как бы выборочное.

Экологический, или антропоцентрический, подход к системе «природа — общество», как отмечает А.Г. Исаченко (1987), слишком узок, так как он обедняет географическое исследование, не позволяет использовать полностью научный потенциал географии, ибо весь природный блок рассматривается как среда обитания «хозяина» системы.

В процессе развития и взаимодействия биологии, экологии и географии сформировалось по меньшей мере два направления: биоэкология и геоэкология.

Термин «биоэкология», как отмечает Н.Ф. Реймерс (1990) используется для обозначения экологии в первоначальном её понимании, которое предложил Э. Геккель. То есть под биоэкологией, очевидно, следует понимать раздел традиционной, классической биологии, занимающийся изучением отношения организмов между собой и окружающей средой.

Термин «геоэкология» впервые использовал немецкий географ К. Тролл в 1939 г. применительно к изучению ландшафтов, наметив, таким образом, новое научное направление на стыке физической географии и экологии. Троллевское понимание геоэкологии, как отмечает И.Е. Тимашев (1999) по сути близко, если не тождественно, ландшафтоведению, отличаясь скорее особой нацеленностью на изучение экологических свойств и функций ландшафтов (геосистем). К. Тролль считал необходимым сближать географический ландшафтный и биолого-экологический подходы, полагая, что географии необходимо глубокое экологическое знание, а экология в свою очередь должна ещё больше, чем прежде, основное внимание уделять региональной дифференциации и картированию «жизненных ассоциаций». На основе совместных усилий этих двух наук должны развиваться комплексные исследования Земли и жизни на ней. В отечественную науку термин «геоэкология» ввёл В.Б. Сочава в 1970 г. в рамках того же ландшафтно-экологического подхода.

Понятие «геоэкология» получило широкое распространение, и в настоящее время зачастую применяется не в первоначальном смысле. Представители разных научных дисциплин рассматривают геоэкологию c заметно различающихся позиций, иногда противоречивых.

В 80-х годах ХХ века геологи предложили трактовать геоэкологию как новую область знаний, изучающую закономерные связи между живыми организмами, в том числе человеком, техногенными сооружениями и геологической средой [Козловский и др., 1989].

По мнению С.В. Клубова и Л.Л. Прозорова (1993), геоэкология — это наука, изучающая законы взаимодействия литосферы и биосферы, с учётом специфики человека и его деятельности. Близкой точки зрения придерживается М.М. Судо (1999, с.12): «…Геоэкология — синтетическая наука, изучающая воздействие на геологическую среду природных геологических процессов и антропогенной (техногенной) деятельности».

Академик В.И. Осипов (1993) предлагает более широкую трактовку. Он считает геоэкологию междисциплинарной наукой об экологических проблемах геосфер, что-то вроде взаимосвязанного «триумвирата» наук о Земле — географии, геологии и геоэкологии.

Несколько позже синтез геологии и экологии было предложено называть экологической геологией. Как отмечает Н.А. Ясаманов (2003, с.30), … «в общем виде экологическая геология — это наука, изучающая законы взаимодействия литосферы и биосферы, выявляющая геологическую роль и геоэкологическую специфику всех внешних геосфер Земли, выясняющая экологическую роль мантии и земного ядра и учитывающая специфику геологической роли человека и его хозяйственную деятельность».

Несколько иной точки зрения придерживаются географы и экологи.

По мнению В.С. Жекулина (1989), геоэкология — это наука о территориальных экосистемах, так же, как география, является наукой междисциплинарной и несёт в себе элементы естественных и социально-экономических наук.

Н.Ф. Реймерс (1990) считает, что геоэкология — это раздел экологии (по другим воззрениям — географии), исследующий экосистемы (геосистемы) высоких иерархических уровней — до биосферы включительно. Синонимы: ландшафтная экология, иногда биоценология.

В понимании Г.Н. Белозерского и др. (1994), геоэкология — наука, изучающая необратимые процессы и явления в природной среде и биосфере, возникающие в результате интенсивного антропогенного воздействия, а также близкие и отдалённые во времени последствия этих воздействий. Такое определение геоэкологии позволяет считать её наукой географической; более того, она представляет собой один из самых современных разделов географического знания, являясь, по существу, интегральной его формой.

С точки зрения В.Т. Трофимова и др. (1994, 1995), геоэкология — метанаука, объектом которой являются экосистемы (а не геосферы, как у В.И.Осипова). Несколько позже, в 1997 г., данные авторы определяют геоэкологию как междисциплинарную науку, изучающую состав, структуру, закономерности функционирования и эволюции естественных (природных) и антропогенно преобразованных экосистем высоких уровней организации. Наряду с этим подходам ими развиваются идеи экологической геологии.

По мнению А.Г. Емельянова (1995), геоэкология является научной дисциплиной о взаимодействии географических, экологических и социально-производственных территориальных систем.

Т.А. Акимова и В.В. Хаскин (1998) определяют геоэкологию как науку, изучающую взаимоотношения организмов и среды обитания с точки зрения их географической принадлежности. В неё входят: экология сред — воздушной, наземной (суши), почвенной, пресноводной, морской, преобразованной человеком; экология природно-климатических зон — тундры, тайги, степи, пустыни, гор, других зон и их более мелких подразделений — ландшафтов (экология речных долин, морских берегов, болот, островов, коралловых рифов и т.п.). К геоэкологии относится также экологическое описание различных географических областей, регионов, стран, континентов. Совместной областью биоэкологии и геоэкологии является учение о биосфере — биосферология — главное содержание глобальной экологии.

Г.Н. Голубев (1999) определяет геоэкологию как междисциплинарное научное направление, изучающее экосферу как взаимосвязанную систему геосфер в процессе её интеграции с обществом. При этом он отмечает также, что термин ещё не получил общепринятого определения. Экосфера представляет собой всемирную область интеграции геосфер и общества. Экосфера — сравнительно тонкая поверхностная оболочка, где пересекаются геосферы (атмосфера, гидросфера, литосфера и биосфера) и где живёт и работает человек.

Термин «экосфера», с точки зрения автора, более нейтрален или даже более биоцентричен, особенно по сравнению с термином «окружающая среда». Последний, по мнению Г.Н. Голубева, носит скорее локальный характер, на основе которого выстраиваются глобальные проблемы. Кроме того, в названии «окружающая среда» просвечивают интересы, ориентированные на человека. Поэтому данное понятие антропоцентрично, в отличие от понятия «экосфера», который более нейтрален или даже биоцентричен.

Экосфера, по определению Н.Ф. Реймерса (1990) — это совокупность абиотических объектов и характеристик Земли, создающая на ней условия для развития жизни; пространственно включает в себя тропосферу, гидросферу, верхнюю часть литосферы, которые и формируют среду для биосферы. Отмечается также, что термин «экосфера» синонимичен термину «окружающая человека среда».

Комментируя приведённые определения геоэкологии и термины, связанные с ней, нельзя не упомянуть о таком устоявшемся понятии в физической географии, как «географическая оболочка» — природный комплекс, возникший в слое взаимодействия и взаимопроникновения литосферы, гидросферы, атмосферы и биосферы и сформировавшийся под воздействием солнечной энергии и органической жизни. Эта оболочка является естественным природным окружением человека в его жизни и хозяйственной деятельности.

С.П. Горшков (1998) считает, что геоэкология — наука об организованности биосферы, вмещающей её супергеосферы и околоземного Космоса, об их антропогенном изменении, способах управления для целей выживания и устойчивого развития цивилизации. Данным автором составлена наиболее полная и систематическая сводка по истории геоэкологии.

Таким образом, геоэкология трактуется довольно широко и разнообразно. В узком смысле она представляет собой науку, занимающуюся изучением экологических функций частных геосфер, и проблем, связанных с деятельностью человека. В более широком смысле геоэкология является междисциплинарным направлением, которое интегрирует все знания об экологических проблемах Земли и представляет собой триумвират из биологических, геологических и почвенно-географических наук, ставящих основной целью сохранение жизнеобеспечивающей среды и жизни на Земле. Развитие геоэкологии продолжается, поэтому приведённый список определений, скорее всего, будет расширяться, уточняться и дополняться.

С нашей точки зрения, геоэкология— направление на стыке географии и экологии, которое исследует естественное (природное) окружение человека не в его первозданном виде, а в том виде, в каком оно существует в настоящее время, то есть с учётом тех деформаций, которым подверглись все частные географические оболочки, а также биосфера и ландшафтная оболочка в результате хозяйственной деятельности человека. Изменённая человеком среда, в свою очередь, также накладывает ограничения на развитие человеческого общества как в аспекте среды жизни человека, так и с точки зрения ресурсов, используемых обществом.

Естественная или природная среда — это наше природное окружение: литосфера, гидросфера, геокосмос (атмосфера, магнитосфера, околоземное пространство), биосфера, ландшафтная оболочка). Естественная среда в настоящее время сильно изменена различными видами деятельности человека, поэтому под ней следует понимать наше природное окружение не в его первозданном состоянии, а с учётом тех деформаций, которые в нём происходили под воздействием человека [Беляев, Братков, 2000].

Таким образом, основное внимание в учебном пособии будет уделено рассмотрению природной среды, методам, формам и последствиям воздействия на неё, а также проблемам, связанным с освоением ресурсов человеческим обществом, и ограничениям, накладываемым на общество изменённой средой, в первую очередь, — в аспекте народонаселения.

Контрольные вопросы

1. Перечислите и охарактеризуйте основные разделы экологии.

2. В чём сходство и различие экологии и биологии?

3. Назовите и охарактеризуйте основные разделы географии.

4. Кто первый ввёл в мировую и отечественную науку термин «геоэкология»?

5. Какие трактовки имеет термин «геоэкология»?

6. Что такое естественная (природная) среда?