Можно выделить, по меньшей мере два крупных направления в понимании термина «геоэкология», предмета, целей и задач этой науки: 1. Геоэкология рассматривается, как экология геологической среды . При таком подходе геоэкология изучает закономерные связи (прямые и обратные) геологической среды с другими составляющими природной среды -- атмосферой, гидросферой, биосферой, оценивает влияние хозяйственной деятельности человека во всех её многообразных проявлениях и рассматривается как наука на стыке геологии, геохимии, биологии и экологии. 2. Геоэкология трактуется как наука, изучающая взаимодействие географических, биологических (экологических) и социально-производственных систем. В этом случае геоэкология изучает экологические аспекты природопользования, вопросы взаимоотношений человека и природы, для неё характерно активное использование системной и синергетической парадигм, эволюционного подхода. Здесь геоэкология рассматривается как наука на стыке географии и экологии. Существует и ряд других воззрений на геоэкологию. Так, можно выделить различные трактовки в зависимости от того, какую науку (географию или экологию) автор принимает за основу геоэкологии. Ряд авторов рассматривает геоэкологию как экологизированную географию, изучающую приспособление хозяйства к вмещающему ландшафту. Другие - частью экологии, в которой изучаются последствия взаимодействия биотических и абиотических компонентов. Многие учёные считают геоэкологию результатом современного развития и синтеза целого ряда наук: географических, геологических, почвенных и других. Эти авторы выступают за широкое понимание геоэкологии как интегральной науки экологической направленности, изучающей закономерности функционирования антропогенно измененных экосистем высокого уровня организации.
5* Понимание геоэкологии в географическом и геологическом подходах
Геологический подход является ключевым , но не основным. Проблематика разрабатывалась в рамках геоэкологии. Резудьтат-экологическая геология, объектом является совокупность геосфер. Состав основного объекта среды включает: - геосферу, литобиосферу,литосферу,подземную часть техносферы. Геологическая среда является объектом геологической экологии, так как находится во взаимосвязи с техносферой,атмосферой,биосферой. Задачи геологического этапа : 1.изучение геологической среды, 2. Выявление опасных процессов природного и техногенного характера, которые могут угрожать обществу и сооружениям. Предмет : экологические функции и свойства экологической среды. Геология – сфера изучения законов литосферы и геосферы, выявляющая роль внешних геосфер земли и преобладающей деятельности человека. Геологическая экология: экогеохимия, экогеоморфология,экогеодинамика. Географический подход . Географам принадлежит первые сведения о геоэкологии. Карл Тролль автор термина «геоэкология» 1939год. Географы впервые включили в объект исследования природные ландшафты. Географическая наука сформировала предпосылки к геоэкологии : 1. География природных экосистем и биогеография изучают закономерности функционирования систем различного уровня. Результат-выявление экологических закономерностей географических зон 2. географы часто используют экологические оценки и подходы при расширении связей между социально-экономическим развитием и ос. 3. исследование медицины, географии заболеваний, вызванные изменением состояния ос и геохимическими особенностями природных и техногенных систем 4. геоэкология изучает современные ландшафты, имеет связь с экологией ландшафтов, но конечной целью является задача оптимизации природных ресурсов. 5. геоэкология является продолжением концепции конструктивной географии.
Понятие и история геоэкологии
Определение 1
Геоэкология – это одна из молодых междисциплинарных наук экологического направления, изучающая наиболее глобальные в территориальном плане закономерности функционирования экосистем и биосферы в целом, природного и антропогенного характера.
Она сформировалась в период так называемого второго расширения предмета экологии , т.е. около начала второй половины прошлого века. Формирование геоэкологии определялось синтезом классической экологии, географии и охраны природы, впоследствии концепция последней в качестве самостоятельной научной дисциплины становилась все менее популярной, и к концу прошлого века почти исчезла, слившись с экологией. На современном этапе география и экология приобретают важную прикладную способность прогнозировать трансформацию природы на поверхности Земли (в основном в результате человеческой деятельности), предлагать решения, смягчающие отрицательное влияние человека на природу.
Однако увлечение прикладными аспектами экологии зачастую идет в ущерб теоретическим исследованиям и приводит к изменению самого предмета экологии в сторону его сближения с науками о Земле. В результате, биоэкология, первоначально составлявшая всю экологию в целом, сейчас начинает восприниматься лишь как одна, и далеко не главная, отрасль экологической науки.
Замечание 1
В процессе развития геоэкологии ее предмет претерпел заметные изменения. В частности, если в конце 70-х годов геоэкология считалась в основном учением о естественном энергетическом и вещественном бюджете ландшафта, а методологией этого направления было детальное количественное и качественное изучение круговоротов веществ, то в 80-х годах содержание этой науки значительно расширилось.
В число центральных понятий геоэкологии входит термин "природная среда", под которой понимается комплекс геооболочек Земли, существующий в состоянии относительного термодинамического равновесия. В структуру данного комплекса входит ближнее космическое пространство, земная атмосфера, Мировой океан, внутренняя гидросфера, криосфера и деятельный слой литосферы.
В наши дни геоэкология является комплексной наукой, которая исследует преимущественно необратимые процессы и явления, происходящие под влиянием интенсивного антропогенного воздействия в природной среде и биосфере, возникающие в результате, кроме того, близкие и отдаленные во времени последствия антропогенного фактора .
Основное внимание при этом уделяется пространственно-временному аспекту экологических исследований.
Основные задачи геоэкологии
Спектр задач геоэкологической науки включает:
- Изучение источников антропогенного влияния на природную среду и биосферу, интенсивности антропогенного фактора и пространственно-временных особенностей его проявления;
- Создание и оптимизацию специальных геоинформационных систем для обеспечения непрерывного контроля состояниея природной среды (биосферы), на основе комплексной системы мониторинга;
- Исследование количественных показателей загрязнения и разрушения основных компонентов глобальной экосистемы и всех геосферных оболочек Земли, постоянный и повсеместный мониторинг их динамики;
- Оценку антропогенной нагрузки на естественные ландшафты, определяющие возможность их функционирование как экосистем, разработку и осуществление нормирования и регулирования нагрузок на экосистемы различных иерархических уровней организации, изучение реакции биосферы как целостной системы на антропогенные процессы различного происхождения;
- Оценку, прогностику и моделирование результатов антропогенных воздействий, проявляющихся в трансформации состояния компонентов экосистем от регионального до глобального уровней, а также в изменении интенсивности и направленности процессов тепло-массо-энергобаланса глобальных экосистем в различных временных масштабов;
- Исследование устойчивости геологической среды, в условиях антропогенного воздействия;
- Разработку рекомендаций для сохранения целостности природной среды и биосферы за счет оптимизации антропогенной деятельности и регламентации масштабов ресурсопотребления.
Зарождение геоэкологии связывают с именем немецкого географа К. Тролля, который ещё в 30-х годах прошлого века понимал под ней одну из ветвей естествознания, объединяющую экологические и географические исследования в изучении экосистем . По его мнению, термины «геоэкология» и «ландшафтная экология» являются синонимами. В России широкое использование термина «геоэкология» началось с 1970-х годов, после упоминания его известным советским географом В.Б. Сочавой. Как отдельная наука окончательно сложилась в начале 1990-х годов ХХ века.
Однако, чёткого и общепринятого определения этот термин до сих пор не получил, предмет и задачи геоэкологии также формулируются по-разному, зачастую весьма разнородно. В самом общем случае они сводятся в основном к изучению негативных антропогенных воздействий на природную среду.
В рамках широкого понятия «геоэкология» находятся многие весьма разнообразные научные направления и практические проблемы. В связи с тем, что геоэкология охватывает многообразные аспекты взаимодействия общества и природы, наблюдается различная трактовка её предмета, объекта и содержания, не определен круг вопросов геоэкологических исследований, не существует общепризнанной методологии и терминологической базы.
Можно выделить по меньшей мере два крупных направления в понимании термина «геоэкология», в видении предмета, целей и задач этой науки:
- Геоэкология рассматривается как экология геологической среды, при этом термины «геоэкология» и «экологиечская геология» полагаются синонимами. При таком подходе геоэкология изучает закономерные связи (прямые и обратные) геологической среды с другими составляющими природной среды - атмосферой , гидросферой , биосферой , оценивает влияние хозяйственной деятельности человека во всех её многообразных проявлениях и рассматривается как наука на стыке геологии, геохимии, и экологии. При этом под экологическими функциями литосферы (понятие введено В.Т. Трофимовым и Д.Г. Зилингом в 1994 г.) понимается всё многообразие функций, определяющих и отражающих роль и значение литосферы , включая подземные воды, нефть, газы, геофизические поля и протекающие в ней геологические процессы, в жизнеобеспечении биоты и, главным образом, человеческого сообщества.
- Геоэкология трактуется как наука, изучающая взаимодействие географических, биологических (экологических) и социально-производственных систем. В этом случае геоэкология изучает экологические аспекты природопользования, вопросы взаимоотношений человека и природы, для неё характерно активное использование системной и синергетической парадигм, эволюционного подхода. Здесь геоэкология рассматривается как наука на стыке географии и экологии.
Существует и ряд других воззрений на геоэкологию. Так, можно выделить различные трактовки в зависимости от того, какую науку (географию, геологию, геохимию или экологию) автор принимает за основу геоэкологии. Ряд авторов рассматривает геоэкологию как экологизированную географию, изучающую приспособление хозяйства к вмещающему ландшафту . Другие - частью геохимии , в которой изучаются последствия взаимодействия биотических и абиотических компонентов.
Многие учёные считают геоэкологию результатом современного развития и синтеза целого ряда наук: географических, геологических, почвенных и других. Эти авторы выступают за широкое понимание геоэкологии, как интегральной науки экологической направленности, изучающей закономерности функционирования антропогенно измененных экосистем высокого уровня организации.
Экстенсивное развитие промышленности во второй половине двадцатого века привело к интенсивному накоплению в приповерхностной части литосферы химических элементов в концентрациях не свойственных для среды существования живых организмов. Задача их диагностики и идентификации была успешно решена в коллективных работах Института минералогии, геохимии и кристаллохимии редких элементов (ИМГРЭ). Синхронно с данной школой в России развивались подходы к диагностике и ранжированию аномалий недостатка жизненно-важных элементов в системе "почва-растение". Ведущая роль в становлении данного направления принадлежит коллективу ГЕОХИ РАН им. В.И.Вернадского и сотрудников его региональных центров. В работах В.В.Ковальского, В.В.Ермакова, М.А. Риша, Б.А. Айдарханова, А.М Хакимовой. и др. большое внимание уделено изучению и картографированию биогеохимических провинций недостатка и дисбаланса биофильных, т.е. жизненно-важных элементов. Ведущими параметрами диагностики качества литогеохимических аномалий являются биогеохимические показатели, включая биосубстраты растений и животных. Школа эколого-геохимических исследований МГУ им. М.В. Ломоносова представлена работами творческих коллективов под руководством Н.С.Касимова, (урбанизированные территории), И.А. Авессаломовой (горнодобывающие регионы), Н.П.Солнцевой (нефтедобывающие регионы) и др., основным базисом построения эколого-геохимических карт является учение о геохимии ландшафта. Широко используются серия расчетных показателей, отражающих интенсивность миграции в системе "почва-растение". Разнообразие подходов к эколого-геохимическим оценкам территорий с одной стороны позволило разработать базис для комплексных исследований, а с другой стороны, на современном этапе, стало вносить определенный диссонанс в стыковку и сопоставление результатов полученных различными творческими коллективами. Анализ современной критериальной базы говорит о необходимости активного внедрения в практику эколого-геохимических исследований методологии различных естественно-научных школ. Только их комплексное использование позволяет объективно выявить весь спектр геохимических факторов экологического риска, снижающих комфортность территории для существования экосистемы и проживания человека.
– направление науки, которое изучает взаимодействие человека и среды обитания, но данное определение не сразу было сформировано. Термин «геоэкология » впервые был введен в географию в 1966 году, и сделал это немецкий ученый К. Тролль.
А отдельное существование науки – геоэкология ведет отсчет с начала девяностых годов 20-го века. Несмотря на отсутствие общепринятого четкого определения этого термина, все вариации формулировки – геоэкология сводятся к негативному влиянию антропогенных воздействий на окружающую природную среду.
Понятие «геоэкология » включает в себя большое количество разнообразных научных направлений и практических проблем. Это связано с тем, что геоэкология рассматривает различные аспекты взаимодействия природы и общества и из множества направлений можно выделить два основных:
- , как экология геологической среды. Такой подход позволяет изучать закономерность связей геологической среды с ее природными составляющими – атмосферой, биосферой, гидросферой, а также оценивать влияние разнообразной деятельности человека. Данное направление рассматривается с точки зрения биологии, геологии, геохимии, экологии.
- , как наука, которая изучает взаимодействие систем: биологических, географических, социально-производственных. Это направление геоэкологии рассматривает вопросы природопользования, взаимоотношения человека и природы в виде симбиоза географии и экологии.
Задача геоэкологии состоит в нахождении приемлемого и разумного компромисса для категорий, постоянно находящихся в противоречии, как природа, население, производство.
Проблемы геоэкологии
Глобальные геоэкологические проблемы являются следствием изменения внешнего облика Земли активной деятельностью человека. Современный период характеризуется значительной интенсивностью человеческого воздействия, если оценивать масштаб и глубину изменений ландшафтов и природных компонентов. Влияние человека на природу и процессы, протекающие в ней, ландшафты проявляется в перемещении огромных масс, нарушении тепло- и водного режима окружающих территорий, миграции химических элементов и биологического равновесия. К примеру, из недр Земли ежегодно добываются сотни миллиардов тонн пород, атмосфера теряет 16 миллиардов тонн кислорода, хозяйственные и бытовые нужды требуют более 3,5 тысяч кубометров воды, производится биопродуктов более 9 млрд. тонн.
Вот некоторые факты геоэкологии за 2012 год:
Устрашающие
- Ежечасно на 9100 человек увеличивается население земли, что требует значительных сырьевых ресурсов.
- Интенсивное развитие сельского хозяйства привело к вырубке 80% площадей тропических лесов всей планеты.
- Более 43% поверхности Земли, свободной ото льда, преобразовалось вследствие антропогенной деятельности (строительство, промышленность, сельское хозяйство и др.).
- Межправительственный комитет, изучающий климатические изменения, прогнозирует, что к 2030 году более 3,9 миллиарда жителей планеты будет испытывать острый недостаток в воде, а к наступлению 2050 года их количество превысит 2/3 населения Земли.
- За сорок последних лет численность популяций позвоночных животных снизилась почти на треть. Такие пугающие цифры стали результатом изучения численности чуть более 9000 популяций 2688 видов птиц, рыб, млекопитающих, рептилий, амфибий.
- Водные ресурсы во всем мире активно используются человеком. А из 177 рек, протяженность которых более 1000 километров, только одна треть не испорчена гидротехническими сооружениями.
- Сотрудники организации Экономического Сотрудничества в своем докладе отметили, что к 2050 году большую часть энергии (85%) человечество будет получать из ископаемых видов топлива, а выбросы парниковых газов по объемам вырастут на 50%.
- Россия в мировом рейтинге по сжиганию попутного газа и нерационального использования ресурсов природы обогнала даже Нигерию. Доля России составляет треть ежегодного сжигания попутного природного газа. Это около 15 миллиардов кубических метров, на 20 миллиардов долларов США.
- С 1970 года площадь, которая покрыта арктическими льдами, каждое десятилетие снижалась на 13%.
- Потсдамский институт опубликовал данные, что ежегодное поднятие уровня Мирового океана, согласно исследованиям, составляет 3,2 миллиметра.
Обнадеживающие
- Возобновляемые источники энергии в Шотландии дают третью часть от необходимой стране энергии.
- К 2027 году Европейский союз, активно развивая направление альтернативной энергетики, планирует довести долю вырабатываемой энергии из альтернативных источников до 20%.
- Российский Север представляет собой нетронутую заповедную территорию и пока продолжает оставаться «всемирным экологическим заповедником» и «цивилизационным запасником». Антропогенное изменение территории Севера по площади составляет от 3 до 10%.
- Специалист университета Вермонта Аустин Трой установил взаимосвязь площади зеленых насаждений и преступности в городе Балтимор. Исследование выявило, что увеличение площади озелененных городских районов на 12% приводит к уменьшению преступности.
Обнадеживающие и устрашающие данные далеко не полные, и, наверное, нет смысла перечислять весь перечень негативных факторов влияния человека на экологию. Гораздо важнее для будущих поколений второй список, который может доказать жителям планеты, что время безоглядного, стихийного использования ресурсов планеты уже прошло. Природопользование возможно осуществлять с применением научных методов геоэкологии , учитывая сложные процессы, которые происходят в природной среде без участия, или при участии человека. Поскольку мы являемся составляющей частью природы и все сильнее воздействуем на нее, рациональное использование и охрана природных ресурсов – актуальное природоохранное направление.
1.2. Основные понятия и определения в геоэкологии
Существование и различные виды деятельности человека протекают на Земле в пределах так называемой окружающей среды. Под окружающей средой, которую правильнее называть, средой, окружающей человека, принято понимать систему взаимосвязанных природных и антропогенных объектов, в которых протекают труд, быт и отдых людей. Это понятие включает природные, социальные и искусственно создаваемые, различные по назначению и масштабам явления, прямо или косвенно воздействующие на жизнь человека. Факторы окружающей среды делятся на естественные (природные) и искусственные (антропогенные или техногенные).
Важнейшей составной частью окружающей среды является природная среда, объединяющая четыре геосферы Земли. Под геосферами понимают более или менее правильные концентрические слои, охватывающие всю Землю, меняющиеся с глубиной и обладающие характерными физическими, химическими и биологическими свойствами. Геосферы подразделяются на внешние и внутренние. К внешним относятся атмосфера и поверхностная гидросфера, к внутренним - подземная гидросфера, земная кора, мантия и ядро. Земная кора и верхняя мантия составляют литосферу, которая также относится к внутренним геосферам. Атмосфера, гидросфера и верхи литосферы образуют биосферу - сложную прерывистую оболочку Земли, являющуюся средой обитания биоты - живого "вещества" планеты. С термином "биосфера", введенным в науку австралийским геологом Э. Зюссом в 1875 г. и широко использовавшимся В.И. Вернадским [З], тесно смыкается термин "экосфера" Ю. Одума (1971), определявшего ее как сферу деятельности живых организмов и окружающую их среду. Многие ученые считают био- и экосферу синонимами. Использование термина "экосфера", по их мнению, нецелесообразно.
Биосфера, в свою очередь, распадается на ряд экосистем (или геоэкосистем).
Экосистемой называют любое сообщество живых организмов и его среду обитания, объединенные в функциональное целое. Размеры экосистем могут меняться от микроэкосистем (например, ствол гниющего дерева) до глобальной экосистемы, к которой, собственно, и относится биосфера.
Термин "экосистема" введен в экологию английским геоботаником Л. Тенели в 1935 г. Важнейшим среди экосистем считается биогеоценоз - единый взаимообусловленный природный комплекс, представляющий собой совокупность растений, животных и микроорганизмов с соответствующим участком земной поверхности - биотопом.
Таким образом, биогеоценоз - это совокупность биотических и абиотических факторов - биоценоза и биотопа (рис. 1.1). При этом под биотопом понимается участок земной поверхности, характеризующийся однородностью геологического строения, микроклимата, водного режима, рельефа и почвенного покрова.
В соответствии с другими определениями биогеоценоза во главу угла ставится однородный участок земной поверхности с определенным составом живых (биоценоз) и косных (почва и др.) компонентов и динамическими взаимодействиями между ними.
Многие исследователи рассматривают термины "экосистема" и "биогеоценоз" в качестве синонимов. Причем "экосистема" чаще используется американскими, а "биогеоценоз" - европейскими и российскими исследователями.
Таким образом, природная среда включает в себя биосферу с экосистемами (биогеоценозами), атмосферу, гидросферу и литосферу .
Перечисленные выше геосферы представляют собой природные оболочки Земли.
Рис. 1.1 Схема биогеоценоза
(Охрана ландшафтов. - М.: Прогресс, 1982)
Кроме них, выделяется также и искусственная (антропогенная) или техногенная " оболочка" – техносфера, созданная человеком среда обитания, являющаяся частью биосферы. Техносфера рассматривается как материальная часть общественной системы – социосферы, взаимодействующей с природной средой. В пределах техносферы выделяются хозяйственные (природно-технические, геотехнические , технические) системы, объединяющие материально-технические средства производственной и сопутствующей ей деятельности, а также технологические процессы. Такими хозяйственными системами являются промышленность, сельское хозяйство, строительство, жилищно-коммунальное хозяйство и т.д.
Биосфера преобразуется в качественно новое состояние - ноосферу, или сферу разума. Ноосфера выступает как особая оболочка Земли, в которой проявляется деятельность человеческого общества .
Ноосфера отражает духовную жизнь общества и, по мнению отдельных ученых, представляет собой вторую (первая - техносфера) часть социосферы.
Влияние человека на состояние компонентов окружающей среды возрастало по мере совершенствования его технического оснащения и возрастания потребностей. Первый закон об охране окружающей среды издал английский король Эдуард IV в 1273 г., запретив отапливать дома Лондона каменным углем, т.к. образовывалось много копоти. В 1388 г. был издан закон об охране р. Темзы в черте города. В XVI веке на первых географических картах Московского государства уже содержатся сведения об обмелении рек, возникшем в результате сведения лесов и распашки пойм. В "Морском регламенте", утвержденном Петром I в 1718 г., было запрещено сбрасывать в реки мусор или оставлять его на льду. Тогда же была утверждена должность наблюдателя за чистотой воды на верфях. В 1773 г. Н.И. Новиков издает книгу "Древняя Российская гидрография", где значительно уточняет информацию по преобразованию гидросети России. XVIII - XIX вв. - время начала научно-технической революции человечества. Открыты основные законы механики, электричества. Видные ученые того времени Вик д. Азир, Ж. Ламарк и др. обращают внимание человечества на деградационные процессы, фиксируемые в природе. О глобальности влияния человека на окружающую среду в своем известном труде "Космос" пишет А. Гумбольт. В 1876 г. Э. Реклю вводит понятие "географическая среда", под которой подразумевает пространство, испытывающее влияния деятельности человека. В 1866 г. Геккель выдвигает впервые термин "экология" как наука об отношениях организма с окружающей внешней средой. На Украине в 1910 г. было образовано первое "Общество охранителей природы". В трудах К. Маркса, Ф. Энгельса, В.И. Ленина изложены основы диалектико-материалистического понимания взаимоотношений общества и природы. В 1918 г. был принят закон о лесах РСФСР. В нем нашли отражение основные природоохранные положения. В 1921 г. был принят декрет "Об охране памятников природы, садов и парков".
В 1927 г. французскими учеными Э. Леруа и П. Гейяром введено понятие "ноосфера".
остановимся кратко на содержании и сущности понятия "ноосфера", а также постараемся определить его методологическое значение и соотношение с такими понятиями, как "антропосфера", "социосфера" и "техносфера".