Можна виділити щонайменше два великі напрями у розумінні терміна «геоекологія», предмета, цілей і завдань цієї науки: 1. Геоекологія розглядається як екологія геологічного середовища. При такому підході геоекологія вивчає закономірні зв'язки (прямі та зворотні) геологічного середовища з іншими складовими природного середовища - атмосферою, гідросферою, біосферою, оцінює вплив господарської діяльності людини у всіх її різноманітних проявах та розглядається як наука на стику геології, геохімії, біології та екології . 2. Геоекологія трактується як наука, що вивчає взаємодію географічних, біологічних (екологічних) та соціально-виробничих систем. У цьому випадку геоекологія вивчає екологічні аспекти природокористування, питання взаємовідносин людини та природи, для неї характерно активне використання системної та синергетичної парадигм, еволюційного підходу. Тут геоекологія сприймається як наука з кінця географії та екології. Існує й низка інших поглядів на геоекологію. Так, можна назвати різні трактування залежно від цього, яку науку (географію чи екологію) автор приймає основою геоекології. Ряд авторів розглядає геоекологію як екологізовану географію,вивчає пристосування господарства до ландшафту, що вміщає . Інші - частиною екології,в якій вивчаються наслідки взаємодії біотичних та абіотичних компонентів. Багато вчених вважають геоекологію результатом сучасного розвитку та синтезу цілого ряду наук: географічних, геологічних, ґрунтових та інших. Ці автори виступають за широке розуміння геоекології як інтегральної науки екологічного спрямування, що вивчає закономірності функціонування антропогенно змінених екосистем високого рівня організації.
5* Розуміння геоекології в географічному та геологічному підходах
Геологічний підхід є ключовимале не основним. Проблематика розроблялася у межах геоекології. Резудьта-екологічна геологія, об'єктом є сукупність геосфер. Склад основного об'єкта середовища включає: - геосферу, літобіосферу, літосферу, підземну частину техносфери. Геологічна середовище є об'єктом геологічної екології, оскільки перебуває у взаємозв'язку з техносферою, атмосферою, біосферою. Завдання геологічного етапу: 1. вивчення геологічного середовища, 2. Виявлення небезпечних процесів природного та техногенного характеру, які можуть загрожувати суспільству та спорудам. Предмет: екологічні функції та властивості екологічного середовища. Геологія – сфера вивчення законів літосфери та геосфери, що виявляє роль зовнішніх геосфер землі та переважну діяльність людини. Геологічна екологія: екогеохімія, екогеоморфологія, екогеодинаміка. Географічний підхід. Географам належить перші відомості про геоекологію. Карл Тролль автор терміна «геоекологія» 1939р. Географи вперше включили до об'єкта дослідження природні ландшафти. Географічна наука сформувала передумови геоекології: 1. Географія природних екосистем та біогеографія вивчають закономірності функціонування систем різного рівня. Результат-виявлення екологічних закономірностей географічних зон 2. Географи часто використовують екологічні оцінки та підходи при розширенні зв'язків між соціально-економічним розвитком та ос. 3. дослідження медицини, географії захворювань, викликані зміною стану ос та геохімічними особливостями природних та техногенних систем 4. геоекологія вивчає сучасні ландшафти, має зв'язок з екологією ландшафтів, але кінцевою метою є завдання оптимізації природних ресурсів. 5. Геоекологія є продовженням концепції конструктивної географії.
Поняття та історія геоекології
Визначення 1
Геоекологія – це одна з молодих міждисциплінарних наук екологічного спрямування, що вивчає найбільш глобальні у територіальному плані закономірності функціонування екосистем та біосфери загалом, природного та антропогенного характеру.
Вона сформувалася період так званого другого розширення предмета екології, тобто. близько початку другої половини минулого століття. Формування геоекології визначалося синтезом класичної екології, географії та охорони природи, згодом концепція останньої як самостійної наукової дисципліни ставала все менш популярною, і до кінця минулого століття майже зникла, злившись з екологією. На сучасному етапі географія та екологія набувають важливої прикладної здатності прогнозувати трансформацію природи на поверхні Землі (в основному в результаті людської діяльності), пропонувати рішення, що пом'якшують негативний вплив людини на природу.
Однак захоплення прикладними аспектами екології найчастіше шкодить теоретичним дослідженням і призводить до зміни самого предмета екології у бік його зближення з науками про Землю. В результаті біоекологія, що спочатку становила всю екологію в цілому, зараз починає сприйматися лише як одна, і далеко не головна, галузь екологічної науки.
Зауваження 1
У процесі розвитку геоекології її предмет зазнав помітних змін. Зокрема, якщо наприкінці 70-х років геоекологія вважалася здебільшого вченням про природний енергетичний та речовий бюджет ландшафту, а методологією цього напряму було детальне кількісне та якісне вивчення кругообігів речовин, то у 80-х роках зміст цієї науки значно розширився.
До центральних понять геоекології входить термін "природне середовище", під яким розуміється комплекс геооболонок Землі, що існує у стані відносної термодинамічної рівноваги. До структури даного комплексу входить ближній космічний простір, земна атмосфера, Світовий океан, внутрішня гідросфера, кріосфера та діяльний шар літосфери.
У наші дні геоекологія є комплексною наукою, яка досліджує переважно незворотні процеси та явища, що відбуваються під впливом інтенсивного антропогенного впливу в природному середовищі та біосфері, що виникають у результаті, крім того, близькі та віддалені в часі наслідки антропогенного фактора.
Основна увага при цьому приділяється просторово-часовому аспекту екологічних досліджень.
Основні завдання геоекології
Спектр задач геоекологічної науки включає:
- Вивчення джерел антропогенного впливу на природне середовище та біосферу, інтенсивності антропогенного фактора та просторово-часових особливостей його прояву;
- Створення та оптимізацію спеціальних геоінформаційних систем для забезпечення безперервного контролю стану природного середовища (біосфери) на основі комплексної системи моніторингу;
- Дослідження кількісних показників забруднення та руйнування основних компонентів глобальної екосистеми та всіх геосферних оболонок Землі, постійний та повсюдний моніторинг їх динаміки;
- Оцінку антропогенного навантаження на природні ландшафти, що визначають можливість їх функціонування як екосистем, розробку та здійснення нормування та регулювання навантажень на екосистеми різних ієрархічних рівнів організації, вивчення реакції біосфери як цілісної системи на антропогенні процеси різного походження;
- Оцінку, прогностику та моделювання результатів антропогенних впливів, що виявляються у трансформації стану компонентів екосистем від регіонального до глобального рівнів, а також у зміні інтенсивності та спрямованості процесів тепло-масо-енергобалансу глобальних екосистем у різних часових масштабах;
- Дослідження стійкості геологічного середовища в умовах антропогенного впливу;
- Розробку рекомендацій для збереження цілісності природного середовища та біосфери за рахунок оптимізації антропогенної діяльності та регламентації масштабів ресурсоспоживання.
Зародження геоекології пов'язують з ім'ям німецького географа К. Троля, який ще в 30-х роках минулого століття розумів під нею одну з гілок природознавства, що поєднує екологічні та географічні дослідження у вивченні екосистем. На його думку, терміни «геоекологія» та «ландшафтна екологія» є синонімами. У Росії її широке використання терміна «геоекологія» почалося з 1970-х років, після згадування його відомим радянським географом В.Б. Сочавий. Як окрема наука остаточно склалася на початку 90-х років ХХ століття.
Однак, чіткого та загальноприйнятого визначення цей термін досі не отримав, предмет та завдання геоекології також формулюються по-різному, часто дуже різнорідно. У загальному випадку вони зводяться переважно до вивчення негативних антропогенних впливів на природне середовище.
В рамках широкого поняття «геоекологія» знаходяться багато різноманітних наукових напрямів і практичних проблем. У зв'язку з тим, що геоекологія охоплює різноманітні аспекти взаємодії нашого суспільства та природи, спостерігається різне трактування її предмета, об'єкта і змісту, не визначено коло питань геоекологічних досліджень, немає загальновизнаної методології та термінологічної бази.
Можна виділити щонайменше два великі напрями у розумінні терміна «геоекологія», у баченні предмета, цілей та завдань цієї науки:
- Геоекологія сприймається як екологія геологічного середовища, у своїй терміни «геоекологія» і «экологиечская геологія» покладаються синонімами. При такому підході геоекологія вивчає закономірні зв'язки (прямі та зворотні) геологічного середовища з іншими складовими природного середовища - атмосферою, гідросферою, біосферою, оцінює вплив господарської діяльності людини у всіх її різноманітних проявах і розглядається як наука на стику геології, геохімії та екології. При цьому під екологічними функціями літосфери (поняття введене В.Т. Трофімовим і Д.Г. Зілінгом в 1994 р.) розуміється все різноманіття функцій, що визначають і відображають роль і значення літосфери, включаючи підземні води, нафту, гази, геофізичні поля та протікають у ній геологічні процеси, у життєзабезпеченні біоти та, головним чином, людської спільноти.
- Геоекологія трактується як наука, що вивчає взаємодію географічних, біологічних (екологічних) та соціально-виробничих систем. У цьому випадку геоекологія вивчає екологічні аспекти природокористування, питання взаємовідносин людини та природи, для неї характерно активне використання системної та синергетичної парадигм, еволюційного підходу. Тут геоекологія сприймається як наука з кінця географії та екології.
Існує й низка інших поглядів на геоекологію. Так, можна назвати різні трактування залежно від цього, яку науку (географію, геологію, геохімію чи екологію) автор приймає основою геоекології. Ряд авторів розглядає геоекологію як екологізовану географію, що вивчає пристосування господарства до ландшафту, що вміщає. Інші - частиною геохімії, в якій вивчаються наслідки взаємодії біотичних та абіотичних компонентів.
Багато вчених вважають геоекологію результатом сучасного розвитку та синтезу цілого ряду наук: географічних, геологічних, ґрунтових та інших. Ці автори виступають за широке розуміння геоекології як інтегральної науки екологічної спрямованості, що вивчає закономірності функціонування антропогенно змінених екосистем високого рівня організації.
Екстенсивний розвиток промисловості в другій половині ХХ століття призвело до інтенсивного накопичення в приповерхневій частині літосфери хімічних елементів у концентраціях не властивих для середовища існування живих організмів. Завдання їх діагностики та ідентифікації було успішно вирішено у колективних роботах Інституту мінералогії, геохімії та кристалохімії рідкісних елементів (ІМГРЕ). Синхронно з цією школою в Росії розвивалися підходи до діагностики та ранжирування аномалій нестачі життєво важливих елементів у системі "грунт-рослина". Провідна роль становленні цього напряму належить колективу ГЕОХИ РАН ім. В.І.Вернадського та співробітників його регіональних центрів. У роботах В.В.Ковальського, В.В.Єрмакова, М.А. Ріша, Б.А. Айдарханова, А.М. Хакімової. та ін велику увагу приділено вивченню та картографуванню біогеохімічних провінцій нестачі та дисбалансу біофільних, тобто. життєво важливих елементів. Провідними параметрами діагностики якості літогеохімічних аномалій є біогеохімічні показники, включаючи біосубстрати рослин та тварин. Школа еколого-геохімічних досліджень МДУ ім. М.В. Ломоносова представлена роботами творчих колективів під керівництвом Н.С.Касімова (урбанізовані території), І.А. Авесаломової (гірничодобувні регіони), Н.П.Солнцева (нафтовидобувні регіони) та ін, основним базисом побудови еколого-геохімічних карт є вчення про геохімію ландшафту. Широко використовуються серія розрахункових показників, що відображають інтенсивність міграції в системі "ґрунт-рослина". Різноманітність підходів до еколого-геохімічних оцінок територій з одного боку дозволило розробити базис для комплексних досліджень, а з іншого боку, на сучасному етапі, стало вносити певний дисонанс у стикування та зіставлення результатів, отриманих різними творчими колективами. Аналіз сучасної критеріальної бази говорить про необхідність активного впровадження у практику еколого-геохімічних досліджень методології різних природничо-наукових шкіл. Тільки їхнє комплексне використання дозволяє об'єктивно виявити весь спектр геохімічних факторів екологічного ризику, що знижують комфортність території для існування екосистеми та проживання людини.
- Напрямок науки, яке вивчає взаємодію людини і середовища проживання, але дане визначення не відразу було сформовано. Термін « геоекологія»вперше було введено в географію в 1966 році, і зробив це німецький вчений К. Тролль.
А окреме існування науки – геоекологіяведе відлік початку дев'яностих років 20-го століття. Незважаючи на відсутність загальноприйнятого чіткого визначення цього терміну, всі варіанти формулювання – геоекологіязводяться до негативного впливу антропогенних впливів на навколишнє природне середовище.
Поняття « геоекологія» включає велику кількість різноманітних наукових напрямів і практичних проблем. Це пов'язано з тим, що геоекологія розглядає різні аспекти взаємодії природи та суспільства і з багатьох напрямків можна виділити два основні:
- як екологія геологічного середовища. Такий підхід дозволяє вивчати закономірність зв'язків геологічного середовища з її природними складовими – атмосферою, біосферою, гідросферою, а також оцінювати вплив різноманітної діяльності. Цей напрямок розглядається з точки зору біології, геології, геохімії, екології.
- , як наука, що вивчає взаємодію систем: біологічних, географічних, соціально-виробничих. Цей напрямок геоекологіїрозглядає питання природокористування, взаємовідносини людини та природи у вигляді симбіозу географії та екології.
Завдання геоекологіїполягає у знаходженні прийнятного та розумного компромісу для категорій, що постійно перебувають у протиріччі, як природа, населення, виробництво.
Проблеми геоекології
Глобальні геоекологічні проблемиє наслідком зміни зовнішнього вигляду Землі активною діяльністю людини. Сучасний період характеризується значною інтенсивністю людського впливу, якщо оцінювати масштаб та глибину змін ландшафтів та природних компонентів. Вплив людини на природу та процеси, що протікають у ній, ландшафти проявляється у переміщенні величезних мас, порушенні тепло- та водного режиму навколишніх територій, міграції хімічних елементів та біологічної рівноваги. Наприклад, з надр Землі щорічно видобуваються сотні мільярдів тонн порід, атмосфера втрачає 16 мільярдів тонн кисню, господарські та побутові потреби потребують понад 3,5 тисячі кубометрів води, виробляється біопродуктів понад 9 млрд. тонн.
Ось деякі факти геоекології за 2012 рік:
Страхітливі
- Щогодини на 9100 чоловік збільшується людство, що потребує значних сировинних ресурсів.
- Інтенсивний розвиток сільського господарства спричинив вирубку 80% площ тропічних лісів усієї планети.
- Більше 43% поверхні Землі, вільної від льоду, перетворилося внаслідок антропогенної діяльності (будівництво, промисловість, сільське господарство та ін.).
- Міжурядовий комітет, який вивчає кліматичні зміни, прогнозує, що до 2030 року понад 3,9 мільярда жителів планети відчуватиме гостру нестачу у воді, а до настання 2050 року їх кількість перевищить 2/3 населення Землі.
- За 40 років чисельність популяцій хребетних тварин знизилася майже на третину. Такі лякаючі цифри стали результатом вивчення чисельності трохи більше 9000 популяцій 2688 видів птахів, риб, ссавців, рептилій, амфібій.
- Водні ресурси у всьому світі активно використовуються людиною. А із 177 річок, протяжність яких понад 1000 кілометрів, лише одна третина не зіпсована гідротехнічними спорудами.
- Співробітники організації Економічного Співробітництва у своїй доповіді зазначили, що до 2050 року більшу частину енергії (85%) людство отримуватиме з копалин палива, а викиди парникових газів за обсягами зростуть на 50%.
- Росія у світовому рейтингу зі спалювання попутного газу та нераціонального використання ресурсів природи обігнала навіть Нігерію. Частка Росії становить третину щорічного спалювання попутного газу. Це близько 15 мільярдів кубічних метрів на 20 мільярдів доларів США.
- З 1970 року площа, покрита арктичними льодами, кожне десятиліття знижувалася на 13%.
- Потсдамський інститут опублікував дані, що щорічне підвищення рівня Світового океану, згідно з дослідженнями, становить 3,2 міліметра.
Обнадійливі
- Відновлювані джерела енергії у Шотландії дають третину від необхідної країні енергії.
- До 2027 року Європейський Союз, активно розвиваючи напрямок альтернативної енергетики, планує довести частку енергії, що виробляється з альтернативних джерел до 20%.
- Російська Північ є незайманою заповідною територією і поки що продовжує залишатися «всесвітнім екологічним заповідником» і «цивілізаційним запасником». Антропогенна зміна території Півночі за площею становить від 3 до 10%.
- Спеціаліст університету Вермонта Аустін Трой встановив взаємозв'язок площі зелених насаджень та злочинності у місті Балтімор. Дослідження виявило, що збільшення площі озеленених міських районів на 12% призводить до зменшення злочинності.
Обнадійливі та страхітливі дані далеко не повні, і, напевно, немає сенсу перераховувати весь перелік негативних факторів впливу людини на екологію. Набагато важливішим для майбутніх поколінь є другий список, який може довести жителям планети, що час безоглядного, стихійного використання ресурсів планети вже минув. Природокористування можна здійснювати із застосуванням наукових методів геоекологіїз огляду на складні процеси, що відбуваються в природному середовищі без участі, або за участю людини. Оскільки ми є складовою природи і все сильніше впливаємо на неї, раціональне використання та охорона природних ресурсів – актуальний природоохоронний напрямок.
1.2. Основні поняття та визначення у геоекології
Існування та різні види діяльності людини протікають на Землі в межах так званого навколишнього середовища. Під довкіллям,яку правильніше називати, середовищем, що оточує людину,прийнято розуміти систему взаємозалежних природних та антропогенних об'єктів, у яких протікають працю, побут та відпочинок людей. Це поняття включає природні, соціальні та штучно створювані, різні за призначенням та масштабами явища, що прямо чи опосередковано впливають на життя людини. Чинники довкілля діляться на природні (природні) і штучні (антропогенні чи техногенні).
Найважливішою складовою довкілля є природне середовище,що об'єднує чотири геосфери Землі. Під геосферамирозуміють більш менш правильні концентричні шари, що охоплюють всю Землю, що змінюються з глибиною і мають характерні фізичні, хімічні та біологічні властивості. Геосфери поділяються на зовнішні та внутрішні. До зовнішніх відносяться атмосфера та поверхнева гідросфера, до внутрішніх – підземна гідросфера, земна кора, мантія та ядро. Земна кора і верхня мантія складають літосферу, яка також відноситься до внутрішніх геосфер. Атмосфера, гідросфера та верхи літосфери утворюють біосферу- складну переривчасту оболонку Землі, що є довкіллям біоти -живої "речовини" планети. З терміном "біосфера", введеним у науку австралійським геологом Е. Зюссом в 1875 р. і В.І. Вернадським [З], тісно замикається термін "екосфера"Ю. Одума (1971), який визначав її як сферу діяльності живих організмів і навколишнє середовище. Багато вчених вважають біо- та екосферу синонімами. Використання терміна "екосфера", на їхню думку, є недоцільним.
Біосфера, у свою чергу, розпадається на низку екосистем (або геоекосистем).
Екосистемою називаютьбудь-яке співтовариство живих організмів та його довкілля, об'єднані у функціональне ціле. Розміри екосистем можуть змінюватися від мікроекосистем (наприклад, стовбур дерева, що гниє) до глобальної екосистеми, до якої, власне, і відноситься біосфера.
Термін "екосистема" введений в екологію англійським геоботаніком Л. Тенелі в 1935 р. Найважливішим серед екосистем вважається біогеоценоз -єдиний взаємозумовлений природний комплекс, що є сукупністю рослин, тварин і мікроорганізмів з відповідною ділянкою земної поверхні. біотопом.
Таким чином, біогеоценоз- це сукупність біотичних та абіотичних факторів – біоценозу та біотопу (рис. 1.1). При цьому під біотопом розуміється ділянка земної поверхні, що характеризується однорідністю геологічної будови, мікроклімату, водного режиму, рельєфу та ґрунтового покриву.
Відповідно до інших визначень біогеоценозу на чільне місце ставиться однорідний ділянку земної поверхні з певним складом живих (біоценоз) і відсталих (ґрунт і ін.) компонентів і динамічними взаємодіями між ними.
Багато дослідників розглядають терміни "екосистема" та "біогеоценоз" як синонімів. Причому "екосистема" найчастіше використовується американськими, а "біогеоценоз" - європейськими та російськими дослідниками.
Таким чином, природне середовище включає біосферу з екосистемами (біогеоценозами), атмосферу, гідросферу та літосферу.
Перераховані вище геосфери є природні оболонки Землі.
Мал. 1.1 Схема біогеоценозу
(Охорона ландшафтів. – М.: Прогрес, 1982)
Крім них, виділяється також і штучна (антропогенна) або техногенна "оболонка" - техносфера,створена людиною довкілля, що є частиною біосфери. Техносфера сприймається як матеріальна частина суспільної системи – соціосфери,взаємодіє з природним середовищем. У межах техносфери виділяються господарські (природно-технічні, геотехнічні, технічні) системи,що об'єднують матеріально-технічні засоби виробничої та супутньої їй діяльності, а також технологічні процеси. Такими господарськими системами є промисловість, сільське господарство, будівництво, житлово-комунальне господарство тощо.
Біосфера перетворюється на якісно новий стан - ноосферу, або сферу розуму. Ноосферапостає як особлива оболонка Землі, у якій проявляється діяльність людського суспільства.
Ноосферавідображає духовне життя суспільства і, на думку окремих учених, є другою (першою - техносферою) частиною соціосфери.
Вплив людини на стан компонентів навколишнього середовища зростав у міру вдосконалення його технічного оснащення та зростання потреб. Перший закон про охорону навколишнього середовища видав англійський король Едуард IV в 1273, заборонивши опалювати будинки Лондона кам'яним вугіллям, т.к. утворювалося багато кіптяви. У 1388 р. було видано закон про охорону нар. Темзи в межах міста. У XVI столітті на перших географічних картах Московської держави вже містяться відомості про обмілення річок, що виникло в результаті зведення лісів та розорювання заплав. У " Морському регламенті " , затвердженому Петром I 1718 р., було заборонено скидати у річки сміття чи залишати їх у льоду. Тоді ж було затверджено посаду спостерігача за чистотою води на верфях. У 1773 р. Н.І. Новіков видає книгу "Давня Російська гідрографія", де значно уточнює інформацію щодо перетворення гідромережі Росії. XVIII – XIX ст. - час початку науково-технічної революції людства. Відкрито основні закони механіки, електрики. Видатні вчені того часу Вік д. Азір, Ж. Ламарк та ін звертають увагу людства на деградаційні процеси, що фіксуються в природі. Про глобальність впливу людини на навколишнє середовище у своїй відомій праці "Космос" пише А. Гумбольт. У 1876 р. е. реклю вводить поняття " географічне середовище " , під якої має на увазі простір, відчуває впливу діяльності. У 1866 р. Геккель висуває вперше термін "екологія" як наука про відносини організму з навколишнім середовищем. В Україні у 1910 р. було утворено перше "Товариство охоронців природи". У працях К. Маркса, Ф. Енгельса, В.І. Леніна викладено основи діалектико-матеріалістичного розуміння взаємовідносин суспільства та природи. У 1918 р. було ухвалено закон про ліси РРФСР. У ньому відбито основні природоохоронні становища. У 1921 р. було прийнято декрет "Про охорону пам'яток природи, садів та парків".
У 1927 р. французькими вченими Е. Леруа та П. Гейяром введено поняття "Ноосфера".
зупинимося коротко на змісті та сутності поняття "ноосфера", а також постараємося визначити його методологічне значення та співвідношення з такими поняттями, як "антропосфера", "соціосфера" та "техносфера".