Понятие и история на геоекологията
Определение 1
Геоекологията е една от младите интердисциплинарни науки за околната среда, която изучава най-глобалните, териториално, модели на функциониране на екосистемите и биосферата като цяло от естествен и антропогенен характер.
Тя се формира в периода на така нареченото второ разрастване на предмета екология, т.е. около началото на втората половина на миналия век. Формирането на геоекологията се определя от синтеза на класическата екология, география и опазване на природата, впоследствие концепцията за последната като самостоятелна научна дисциплина става все по-малко популярна и в края на миналия век почти изчезва, сливайки се с; екология. На съвременния етап географията и екологията придобиват важна приложна способност да прогнозират трансформацията на природата на повърхността на Земята (главно в резултат на човешката дейност) и да предлагат решения, които смекчават отрицателното въздействие на човека върху природата.
Страстта към приложните аспекти на екологията обаче често е в ущърб на теоретичните изследвания и води до промяна в самия предмет на екологията към нейното сближаване с науките за Земята. В резултат на това биоекологията, която първоначално съставлява цялата екология като цяло, сега започва да се възприема само като един и далеч от основния клон на науката за околната среда.
Бележка 1
В процеса на развитие на геоекологията нейният предмет претърпя забележими промени. По-специално, ако в края на 70-те години геоекологията се счита главно за изследване на естествения енергиен и материален бюджет на ландшафта, а методологията на тази посока е подробно количествено и качествено изследване на циклите на веществата, то през 80-те години съдържанието на тази наука се разшири значително.
Сред централните понятия на геоекологията е терминът „природна среда“, който се разбира като комплекс от геообвивки на Земята, който съществува в състояние на относително термодинамично равновесие. Структурата на този комплекс включва близкия космос, земната атмосфера, Световния океан, вътрешната хидросфера, криосферата и активния слой на литосферата.
В днешно време геоекологията е комплексна наука, която изучава предимно необратими процеси и явления, възникващи под въздействието на интензивно антропогенно въздействие в природната среда и биосферата, произтичащи освен това от близки и далечни последици от антропогенния фактор.
Основно внимание е отделено на пространствено-времевия аспект на екологичните изследвания.
Основни задачи на геоекологията
Обхватът на задачите на геоекологичната наука включва:
- Изучаване на източниците на антропогенно въздействие върху природната среда и биосферата, интензивността на антропогенния фактор и пространствено-времевите особености на неговото проявление;
- Създаване и оптимизиране на специални географски информационни системи за осигуряване на непрекъснат мониторинг на състоянието на природната среда (биосферата), базирани на интегрирана система за мониторинг;
- Изследване на количествените показатели за замърсяване и унищожаване на основните компоненти на глобалната екосистема и всички геосфери на Земята, постоянен и повсеместен мониторинг на тяхната динамика;
- Оценка на антропогенното натоварване на природните ландшафти, което определя възможността за тяхното функциониране като екосистеми, разработване и прилагане на стандартизация и регулиране на натоварванията върху екосистемите на различни йерархични нива на организация, изучаване на реакцията на биосферата като интегрална система към антропогенни процеси на различни произход;
- Оценка, прогнозиране и моделиране на резултатите от антропогенните въздействия, изразяващи се в трансформация на състоянието на компонентите на екосистемите от регионално към глобално ниво, както и промени в интензивността и посоката на процесите на топлинен, масов и енергиен баланс на глобалните екосистеми в различни времеви мащаби;
- Проучване устойчивостта на геоложката среда при условия на антропогенно въздействие;
- Разработване на препоръки за опазване целостта на природната среда и биосферата чрез оптимизиране на антропогенните дейности и регулиране на мащаба на потреблението на ресурси.
Науката геоекология е дисциплина в пресечната точка на екологията и географията. В нейните рамки се изучават особеностите, състава, структурата и процесите на околната среда на човека. Експертите в тази област работят за защита на биосферата от неблагоприятни промени, причинени от икономическата дейност на човека.
Предмет на изследване
Основната задача на специалистите в областта на геоекологията е да намерят компромис между население, производство и природа. За целта те изучават източниците на антропогенно въздействие върху околната среда, тяхното пространствено-времево разпределение и интензивност. Извършват се изследвания върху разрушаването на природни среди и компоненти и се следи тяхната динамика.
Натоварването върху геоекосистемата е това, което изучава геоекологията. За целта се анализира реакцията на живите организми на технологичните процеси, които ги засягат. Учените моделират, прогнозират и оценяват, като правило, изготвянето на препоръки, които очертават най-оптималните начини за използване на геоекосистемата.
Място в науката
От гледна точка на научната класификация, геоекологията е подраздел на екологията като цяло (понякога наричана мегаекология). Като всяка дисциплина, тя има свой специфичен обект на изследване. В случая на геоекология това са екосистеми на високо йерархично ниво (например континент, биосфера, биом, океан).
Има и други оценки за мястото на дисциплината в науката. Освен всичко друго, геоекологията е четвъртият раздел на географията (заедно с икономическия, физическия и социалния). Но това не е всичко. Геоекологията е тясно преплетена с геологията – тя изучава геоложката среда и нейните връзки с други среди, включително хидросферата, атмосферата и биосферата. Тази наука дава оценка на човешкото влияние върху всички тях.
Гранична дисциплина
Това, което геоекологията изучава, има системен характер (като например взаимодействията на абиотичната среда и живите организми). Учените въведоха нов термин специално за тази наука. Това е геоекосистема, която е резултат от взаимодействието на хидросферата, биосферата, атмосферата и литосферата. То се разглежда и като продукт на сблъсъка между обществото и природата. Последица от тяхното взаимодействие е възникването на отворени и затворени геоекологични системи.
Като всяка друга гранична дисциплина, тази наука използва изследователски методи от много различно естество. Геоекологията е система, която не може да бъде описана само с един показател, което означава, че в този случай е необходима интеграция на геологията, географията, екологията и някои други области на човешкото познание.
Глобални и универсални проблеми
Изучаването на география и геоекология разкрива два вида проблеми. Те могат да бъдат разделени на глобални и универсални. Първите включват проблеми, засягащи цялата екосфера (например парниковият ефект). Универсалният тип включва негативни тенденции, които се повтарят в различни модификации. Те включват живота на Земята и унищожаването на озоновия слой на планетата.
Факултетът по география и геоекология обръща специално внимание на проблемите на деградацията на почвите. Влошаването на качеството му води до намаляване на плодовитостта. По правило деградацията се причинява от стопанската дейност на човека. Но може да бъде причинено и от някакъв природен фактор (свлачища, урагани, вулканични изригвания и др.).
Принципи на изследване
Изследванията на геоеколозите имат няколко ключови принципа. Първият от тях е регионален. Той взема предвид местните геоекологични условия. Историческият принцип се основава на анализ на причините за формирането на системата и обстоятелствата на нейното развитие. При изучаването специалистите също така вземат предвид неговата структура, динамика и процеси на функциониране. Една от основите на такова изследване е ландшафтна карта.
Геоекологията, екологията и граничещите с тях науки не могат да не отчитат ресурсния фактор. Учените обръщат значително внимание на времевите и пространствени модели на развитие на ландшафта и природата като цяло. Така нареченият басейнов принцип играе важна роля. Според него е важно да се анализира състоянието на хидрогеологията, потока на енергия, вещества и информация.
Концепции и идеи
Геоекологията се счита за концепцията за биоценоза, разработена през 19 век от учения Карл Мьобиус. Този термин се отнася до набор от живи организми, живеещи в едни и същи природни условия. Всеки институт по геоекология обръща внимание на такива понятия като географска обвивка, екосистема, ландшафт, ноосфера, концепция за геосистема, концепция за геотехническа система.
Теоретичната основа на дисциплината се формира благодарение на две основни науки и техния прогрес през последния век и половина. Благодарение на географията геоекологията е разработила цялостна концепция за природните взаимоотношения и ролята на отделните геокомпоненти, концепциите за диференциация и интеграция. Другата страна на тази монета също е важна. Екологията въвежда в геоекологията термините ноосфера и биосфера, система от възгледи за кръговрата на веществата и качеството на околната среда.
Предпоставки за възникване на науката
Някои възгледи, характерни за геоекологията, са изразени още преди нейната поява. Така великият английски икономист от 18 век Адам Смит подробно изучава природните ресурси като източник на национално богатство. През 1798 г. неговият сънародник почти за първи път се опитва теоретично да осмисли опасността от екологична криза, причината за която може да бъде недостигът на храна. Както беше отбелязано по-горе, феноменът на циркулацията на веществата е много важен за разглежданата наука. За първи път е изследван от Юстах Либих, живял през 19 век, като по този начин обосновава теорията за минералното хранене на растенията.
Формирането на геоекологията е повлияно от фундаменталния труд на Чарлз Дарвин „Произходът на видовете“ (1859 г.), както и книгата на американския географ Джордж Пъркинс Марш „Човекът и природата“ (1864 г.). Именно този изследовател беше един от първите, които обявиха необходимостта от ограничаване на икономическите дейности, които вредят на околната среда.
Руският учен Александър Воейков през 1891 г. описва начини за борба с неблагоприятните природни явления (суховити, студове, суши и др.). Той предложи мелиорация и залесяване като противодействие. Професор в Санкт Петербургския университет през 1903 г. завършва развитието на учението за почвата, в което тя се разглежда като естествено историческо тяло. Всички тези работи по-късно изиграха роля в развитието на геоекологията.
Раждането на геоекологията
Историята на изучаването на география, геоекология, туризъм и други сродни дисциплини има общи корени. Те могат да бъдат проследени, ако се вгледате внимателно в еволюцията на науката през 20 век. Появата на геоекологията се свързва с появата на ландшафтната екология, която се случи през 1939 г. Основателят на тази дисциплина е Карл Трол. Изучава климата, релефа, растителността и взаимоотношенията на различни природни фактори. Трол е този, който въвежда понятието ландшафтна екология, което, когато се превежда от немски на английски, се трансформира в геоложка екология или геоекология.
Двойният термин ясно показа своята същност. В новата дисциплина Карл Трол комбинира два изследователски подхода. Единият (хоризонтален) беше изследването на природните явления и техните взаимодействия, а другият (вертикалния) се основаваше на изследването на техните взаимоотношения в екосистемата. Новата наука се превръща в противотежест на съществуващите тогава дисциплини. Например геоекологията беше много различна от биологичната екология, която имаше отделна структура (екология на животни, растения, микроорганизми и др.). Детето на Карл Трол постепенно разширява своята компетентност през 60-те години. Геоекологията се фокусира върху човешката икономическа дейност и нейното въздействие върху ландшафта и околната среда.
Произходът на геоекологията се свързва с името на немския географ К. Трол, който още през 30-те години на миналия век я разбира като един от клоновете на естествената наука, съчетаващ екологични и географски изследвания в изучаването на екосистемите. Според него термините „геоекология” и „ландшафтна екология” са синоними. В Русия широкото използване на термина „геоекология“ започва през 70-те години на миналия век, след като е споменато от известния съветски географ В.Б. Сочавой. Като отделна наука тя се оформя окончателно в началото на 90-те години на ХХ век.
Този термин обаче все още не е получил ясна и общоприета дефиниция, предметът и задачите на геоекологията също са формулирани по различен начин, често много разнородно. В най-общия случай те се свеждат основно до изследване на негативните антропогенни въздействия върху природната среда.
В рамките на широкото понятие „геоекология“ има много много разнообразни научни области и практически проблеми. Поради факта, че геоекологията обхваща различни аспекти на взаимодействието между обществото и природата, има различни тълкувания на нейния предмет, обект и съдържание, не е дефиниран обхватът на проблемите на геоекологичните изследвания и няма общоприета методология и терминология. база.
Можем да разграничим най-малко две основни направления в разбирането на термина „геоекология“, във визията за предмета, целите и задачите на тази наука:
- Геоекологията се разглежда като екология на геоложката среда, докато термините "геоекология" и "екологична геология" се считат за синоними. При този подход геоекологията изучава естествените връзки (преки и обратни) на геоложката среда с други компоненти на природната среда - атмосфера, хидросфера, биосфера, оценява въздействието на икономическата дейност на човека във всичките й разнообразни проявления и се разглежда като наука в пресечната точка на геологията, геохимията и екологията. В същото време екологичните функции на литосферата (концепцията е въведена от V.T. Trofimov и D.G. Ziling през 1994 г.) означават цялото разнообразие от функции, които определят и отразяват ролята и значението на литосферата, включително подземни води, нефт, газове, геофизичните полета и протичащите в него са геоложки процеси, в поддържането на живота на биотата и най-вече на човешката общност.
- Геоекологията се тълкува като наука, която изучава взаимодействието на географски, биологични (екологични) и социално-производствени системи. В този случай геоекологията изучава екологичните аспекти на управлението на околната среда, въпросите на връзката между човека и природата и се характеризира с активно използване на системни и синергични парадигми и еволюционен подход. Тук геоекологията се разглежда като наука в пресечната точка на географията и екологията.
Съществуват редица други възгледи за геоекологията. По този начин могат да се разграничат различни интерпретации в зависимост от това коя наука (география, геология, геохимия или екология) авторът взема за основа на геоекологията. Редица автори разглеждат геоекологията като екологизирана география, която изучава адаптацията на една икономика към околния ландшафт. Други са част от геохимията, която изучава ефектите от взаимодействията между биотични и абиотични компоненти.
Много учени смятат геоекологията за резултат от съвременното развитие и синтез на редица науки: географска, геоложка, почвена и др. Тези автори се застъпват за широко разбиране на геоекологията като интегрална наука с екологична ориентация, която изучава моделите на функциониране на антропогенно модифицирани екосистеми на високо ниво на организация.
Интензивното развитие на промишлеността през втората половина на ХХ век доведе до интензивно натрупване на химични елементи в приповърхностната част на литосферата в концентрации, които не са характерни за средата на живите организми. Проблемът за тяхната диагностика и идентифициране беше успешно решен в колективната работа на Института по минералогия, геохимия и кристалохимия на редките елементи (IMGRE). Едновременно с тази школа в Русия бяха разработени подходи за диагностициране и класиране на аномалии в дефицита на жизненоважни елементи в системата почва-растение. Водещата роля в развитието на това направление принадлежи на екипа на ГЕОХИ РАН. V.I. Vernadsky и служители на неговите регионални центрове. В трудовете на В.В.Ковалски, В.В.Ермаков, М.А. Риша, Б.А. Айдарханова, А.М. Хакимова. и други, много внимание се отделя на изследването и картографирането на биогеохимични провинции на биофилен дефицит и дисбаланс, т.е. жизненоважни елементи. Водещите параметри за диагностициране на качеството на литогеохимичните аномалии са биогеохимичните показатели, включително биосубстрати на растения и животни. Школа по екологични и геохимични изследвания, Московски държавен университет. М.В. Ломоносов е представен от произведения на творчески колективи, ръководени от Н. С. Касимов (градски райони), И.А. Авсаломова (минни райони), Н. П. Солнцева (райони за добив на нефт) и др., Основната основа за изграждане на еколого-геохимични карти е учението за геохимията на ландшафта. Широко използвани са редица изчислени показатели, отразяващи интензивността на миграцията в системата почва-растение. Разнообразието от подходи към екологичните и геохимичните оценки на териториите, от една страна, позволи да се разработи основа за комплексни изследвания, а от друга страна, на настоящия етап започна да внася известен дисонанс в съединяването и сравнение на резултатите, получени от различни творчески екипи. Анализът на съвременната критериална база показва необходимостта от активно внедряване на методологията на различни природонаучни школи в практиката на екологичните и геохимичните изследвания. Само тяхното интегрирано използване позволява обективно идентифициране на целия набор от геохимични екологични рискови фактори, които намаляват комфорта на дадена зона за съществуване на екосистема и човешко обитаване.
До 80-те години на миналия век екологичните проблеми на литосферата не се споменават. Скоро обаче глобалната екологична криза все повече започва да се проявява в горните слоеве на земната кора. Поради тази причина геологията постепенно започва да се фокусира върху екологичните проблеми. Геоекологията възниква в дълбините на инженерната геология, която изучава свойствата и динамиката на горните хоризонти на земната кора във връзка с човешките инженерни и икономически дейности (както е определена от И. В. Попов). Задачите на инженерната геология първоначално обхващат доста тесен кръг от въпроси, например в областта на строителството, вкл. геоложки обосновки на проекти за сгради, пътища, кариери, язовири, водноелектрически централи и др. Следователно инженерната геология е прекалено антропоцентрична, като взема предвид само икономическата рентабилност на конкретен икономически проект, оставяйки екологичния компонент на проблема без внимание.
С течение на времето тази ситуация започна да се променя, т.к Все повече се признаваше връзката между геоложката среда и човешкото общество. Благодарение на този фактор впоследствие се разви посока в инженерната геология, която елиминира негативните последици от човешката инженерна дейност в литосферата.
Инженерната геология беше натоварена с опазването на геоложката среда и въпросите на рационалното използване на ресурсите на литосферата. По това време възниква ново направление в инженерната геология - инженерна геоекология, наука, занимаваща се с практически и теоретични въпроси на екологията на горните хоризонти на литосферата. Така инженерната геоекология предаде щафетата на по-универсална наука - екологична геология, която изучава въпросите на екологията на литосферата и различните геосфери на Земята в тяхната взаимовръзка.
Голям принос за формирането на геологията на околната среда са произведенията на V.I. Вернадски за геохимията на биосферата. Учението на Вернадски за геосферите на Земята даде сериозен стимул за по-нататъшни изследвания в развитието на нова наука.
И накрая, едва към края на 20 век се осъзнава, че методите на инженерната геология не могат да решат глобалните екологични проблеми на литосферата. Има нужда от развитие на следните науки:
· геохимия на околната среда: изучаване на проблемите на замърсяването на литосферата и миграцията на елементите в нея от гледна точка на тяхното въздействие върху екосистемите;
· геофизика на околната среда: да изучава физическите полета на литосферата на Земята от гледна точка на тяхното влияние върху екосистемите;
· хидрогеология на околната среда: за изследване на проблемите на замърсяването на подземните води.
Всички горепосочени науки днес са обединени в една голяма наука - геоекология.
Определение, обект, предмет, цели на изследването
Геологията на околната среда се разглежда като ново направление, което изучава връзките между литосферата, биотата, населението и икономиката (Гарецки, Каратаев, 1995; Теория..., 1997; Бгатов, 1993).
Обектът на изследване на геологията на околната среда е приповърхностната част на земната кора - литосферата, разположена предимно в зоната на антропогенно влияние. Литосферният блок включва скали, релеф и геодинамични процеси. В структурата на геологията на околната среда се разграничават две направления - предметно и информационно-методологическо.
Предмет на геологията на околната среда са екологичните функции на литосферата.
Както повечето геоложки науки, геологията на околната среда изучава, според V.T. Трофимов и Д.Г. Ziling (2000,2002), проблеми от три вида: морфологични, ретроспективни и прогнозни.
Морфологичните задачи са задачи, свързани с изучаването на състава, състоянието, структурата и свойствата на анализираната система, нейните екологични и геоложки условия като цяло. Решаването на задачи от този тип позволява да се отговори на въпроса: „Каква система е това и какви качества са й присъщи?“, както и да се получат качествени и количествени показатели, характеризиращи съвременните екологични и геоложки условия (настройки) на обекта, който се изследва.
Ретроспективните задачи са задачи, насочени към миналото и свързани с изучаването (по-точно възстановяването) на историята на формирането на обекта на изследване, формирането на неговото съвременно качество. Решаването на задачи от този тип ни позволява да отговорим на въпросите: „Защо обектът е такъв? Как се формира?
Прогнозните задачи са задачи, свързани с изследване на поведението и тенденциите на развитие на изследваната система в бъдеще под въздействието на различни причини от естествен и техногенен произход. Решаването на проблеми от този тип ни позволява да отговорим на въпроса: „Как ще се държи обектът в бъдеще при определени влияния?“
Както в инженерната геология, геологията на околната среда трябва да решава проблемите на пространственото, времевото и пространствено-времевото прогнозиране на промените в еколого-геоложката система под въздействието на природни, причинени от човека причини или тяхното комбинирано действие. Методологията за решаване на прогнозни проблеми е много по-слабо развита от морфологичните и ретроспективните.
По-рано беше показано, че геологията на околната среда изучава еколого-геоложки системи. Има четири типа на тези системи (Трофимов, Зилинг, 2002):
* естествената еколого-геоложка система е реална;
* естествената еколого-геоложка система е идеална;
* естествено-техническа еколого-геоложка система е идеална;
* природно-техническата еколого-геоложка система е реална.
Връзката между геологията на околната среда и природните науки
Екологичната геология е в пресечната точка на екологичните и геоложките дисциплини
Фиг.1
Геологията на околната среда е синтез на две взаимосвързани науки: геоложка и екологична, която включва също природни, точни, медицински и социално-икономически дисциплини. Централно място в него заема геоекологията – интердисциплинарна научна област, която изучава екологичните аспекти на взаимодействието между природата и обществото (Ясаманов, 2003).
Структура на геоекологията
Екологичната геология се развива в съответствие с принципа на „екологизиране“ на основните клонове на геологията и включва дисциплини, които изучават от екологична гледна точка:
· състав и свойства на Земята (екологична петрология, геохимия, хидрогеология, геофизика);
· геоложки процеси (екологична геодинамика);
· ролята на органичния живот в образуването на литосферата и минералните находища (екология на литогенезата и екология на минералите);
· геоложка среда (инженерна екологична геология);
· дисциплини с методическо съдържание (екологична картография и геоинформатика).
Основните клонове на геологията на околната среда са:
· екологична петрология;
· екологична геодинамика;
· екологична геоморфология;
· геохимия на околната среда;
· геофизика на околната среда;
· екологична хидрогеология;
специална геология на околната среда, включително екологични и геоложки аспекти на проектирането и строителството. В състава му може да се включи рекреационна екологична геология.
Можем да разграничим най-малко две основни направления в разбирането на термина „геоекология“, предмета, целите и задачите на тази наука: 1. Геоекологията се разглежда като екология на геоложката среда. При този подход геоекологията изучава естествените връзки (преки и обратни) на геоложката среда с други компоненти на природната среда - атмосфера, хидросфера, биосфера, оценява въздействието на икономическата дейност на човека във всичките й разнообразни проявления и се разглежда като наука в пресечната точка на геологията, геохимията, биологията и екологията. 2. Геоекологията се тълкува като наука, която изучава взаимодействието на географски, биологични (екологични) и социално-производствени системи.В този случай геоекологията изучава екологичните аспекти на управлението на околната среда, въпросите на връзката между човека и природата и се характеризира с активно използване на системни и синергични парадигми и еволюционен подход. Тук геоекологията се разглежда като наука в пресечната точка на географията и екологията. Съществуват редица други възгледи за геоекологията. По този начин могат да се разграничат различни интерпретации в зависимост от това коя наука (география или екология) авторът взема за основа на геоекологията.Редица автори разглеждат геоекологията като екологизирана география,
изучаване на адаптацията на икономиката към околния ландшафт
.Други са част от екологията, който изследва последствията от взаимодействията между биотични и абиотични компоненти. Много учени смятат геоекологията за резултат от съвременното развитие и синтез на редица науки: географска, геоложка, почвена и др.Тези автори се застъпват за широко разбиране на геоекологията като интегрална наука с екологична ориентация, която изучава моделите на функциониране на антропогенно модифицирани екосистеми на високо ниво на организация. 5* Разбиране на геоекологията в географски и геоложки подходи: екологични функции и свойства на екологичната среда. Геологията е областта на изучаване на законите на литосферата и геосферата, разкриващи ролята на външните геосфери на Земята и преобладаващите човешки дейности. Геологична екология: екогеохимия, екогеоморфология, екогеодинамика.Географски подход .Географите имат първите сведения за геоекологията. Карл Трол въвежда термина "геоекология" през 1939 г. Географите са първите, които включват природните ландшафти като обект на изследване.