Геоэкология: возникновение, проблемы и задачи

Геоэкология: возникновение, проблемы и задачи Вопросы взаимодействия человека и природы относятся к вечной и неисчерпаемой теме. Сохранение природы и жизнеобеспечивающих природных ресурсов является одной из важнейших глобальных проблем человечества. Актуальность и многогранность этой проблемы привела в последние годы к экологизации многих естественных и гуманитарных наук. Более широкое толкование получил и сам термин “экология”: наряду с чисто биологическим приложением, сформулированным в 1866 г. Э. Геккелем, он стал использоваться для описания широкого круга проблем взаимодействия общества и природы, а экологический подход был признан общенаучным в сфере изучения природы и человеческой деятельности. Одновременно появились и специфические направления экологии — геоэкология, промышленная экология, социальная экология, экология человека, экология города и другие. Из всех этих направлений экологии мы будем рассматривать геоэкологию. Наиболее полным определением геоэкологии является следующее: Геоэкология — это наука, изучающая геосферные оболочки Земли как компоненты окружающей среды и минеральную основу биосферы и происходящие в них изменения под влиянием природных и техногенных факторов. Термин “геоэкология” впервые предложен в 1939 г. К. Троллом применительно к изучению природных, неизменных ландшафтов. Однако фундаментальные аспекты этой науки были заложены значительно раньше. Следует упомянуть хотя бы важнейшие работы, заложившие основу научных знаний в области геоэкологии и не утратившие своего значения до настоящего времени. К их числу относится уже упомянутая работа Мальтуса, но, прежде всего монография Г. Марша “Человек и природа: или о влиянии человека на изменение физико-географических условий”, изданная в 1864 г. В ней сформулированы основные причины кризиса в отношениях человека и природы. Исключительная заслуга в формировании учения о биосфере и геоэкологического подхода в исследовании эволюции Земли и деятельности человека принадлежит В. И. Вернадскому. развивая учение о биосфере, он выделяет деятельность человека и сопоставляет ее с крупнейшими геологическими процессами, способными к созиданию и разрушению. Вместе с тем в работах В. И. Вернадского не прозвучала тревога за состояние окружающей среды; надвигающейся глобальной угрозе биосфере от противопоставил концепцию перехода ее в ноосферное состояние, определенное им как “охват планеты научной мыслью”. Его современник А. Е. Ферсман более осторожно относился к изменениям, происходящим в природе под влиянием деятельности человека. В 1934 г. он писал, что через 500 лет человечеств удвоит содержание углекислого газа в атмосфере (что вызовет повышение температуры на 4 оС) и будет безумно растрачивать запасы природных месторождений, которых хватит лишь на первые сотни лет. К сожалению, опасения А. Е. Ферсмана оправдываются быстрее, чем он предполагал. Большая заслуга в разработке идей рационального использования и охраны земной коры принадлежит Е. М. Сергееву, который впервые сформулировал понятие “геологической среды” как одного из компонентов окружающей среды. При рассмотрении сущности понятия геоэкологии нужно исходить из того, что эта наука связана с изучением естественных и измененных человеком природных геосистем, которые формируют геооболочкиЗемли и являются частью окружающей среды. Мы ввели в употребление достаточно большое количество новых терминов, поэтому стоит остановиться и дать некоторые определения. Литосфера — сплошная твердая оболочка Земли. Гидросфера — водная оболочка Земли. Атмосфера — газовая оболочка Земли. Педосфера — почвенный слой Земли. Биосфера — оболочка Земли, состав, структура и энергетика которой обусловлены в основном деятельностью живых организмов. Фитосфера — область распространения растений. Зоосфера — область распространения животных организмов. Абиотическая среда — все неживое, что окружает человека (химические, физические, климатические факторы, строение поверхности и геологическое строение и т.п.). Биотическая среда — совокупность живых организмов и их жизнедеятельность. Социальная среда, или социально-экономическая среда — отношения между людьми и между ними и создаваемыми (в том числе накопленными) ими материальными и культурными ценностями. Включает социально-психологические, социологические, демографические, национально-культурные, этнические, экономические (соотношение доли зарплаты, прибыли, уровень цен и т.п.) и др. близкие элементы. Среда, окружающая человека — совокупность абиотической, биотической и социальных сред, совместно и непосредственно оказывающих влияние на людей и их хозяйство. Природная среда, окружающая человека — совокупность природных и незначительно измененных деятельностью людей абиотических и биотических факторов, оказывающих влияние на человека. Отличается от других составляющих окружающей человека среды свойством самоподдержания и саморегуляции без корректирующего воздействия человека. Окружающая среда — тоже, что природная среда, окружающая человека, но вне зависимости от непосредственных ее контактов с человеком. Может рассматриваться по отношению к животным, растениям и т.д. Исключительный приоритет геоэкологии состоит в том, что она изучает неорганическое (косное), а также биогенное и биокосное вещество (каменный уголь, нефть, битумы, коры выветривания), образованное в далеком прошлом с участием живых организмов. Это вещество слагает литосферу, верхняя часть которой, находящаяся под влиянием производственной деятельности человека получила название геологической среды. Геологическая среда — окружающие нас природные и измененные человеком образования и поля — такие, как рельеф, горные породы, почва, вода, полезные ископаемые, различные геофизические поля, эндогенные и экзогенные процессы, являющиеся минеральной (жизнеобеспечивающей) основой биосферы и влияющие на условия существования и деятельность человека. Исключительный приоритет геоэкологии состоит в том, что она изучает неорганическое (косное), а также биогенное и биокосное вещество (каменный уголь, нефть, битумы, коры выветривания), образованное в далеком прошлом с участием живых организмов. Это вещество слагает литосферу, верхняя часть которой, находящаяся под влиянием производственной деятельности человека и является геологической средой. Основное отличие геоэкологии от учения о биосфере заключается в том, что живое вещество (в том числе и человек) не являются объектом ее исследований. Геоэкология изучает неживой компонент биосферы и происходящие в ней изменения под влиянием деятельности человека. В то же время, как у любой экологической науки, конечной целью геоэкологии является социальный аспект, т.е. сохранение жизнеобеспечивающей продуктивной окружающей среды, необходимой для здоровья человека и развития жизни на Земле. В центре внимания геоэкологии находится твердая (литосферная) оболочка вместе с содержащимися в ней минеральными ископаемыми и водой. В то же время состояние геологической среды, особенно в поверхностной зоне литосферы, определяется ее взаимодействие с другими геовещественными средами Земли атмосферой, поверхностной гидросферой). Поэтому к области исследований геоэкологии следует относить не только литосферное пространство, но также педосферу, приземные слои атмосферы, поверхностные воды и даже растительный покров различных ландшафтов как индикаторов состояния литогенной основы, или, другими словами, областью исследования геоэкологии является географическая оболочка — область взаимопроникновения и взаимодействия лито-, атмо-, гидро-, педо-, фито- и зоосфер, выражающихся в обмене веществом, энергией и информацией. Попутно дадим еще одно определение, которое нам понадобится в дальнейшем, а именно, географическая среда — часть географической оболочки, которая тем или иным способом, в той или иной мере освоена человеком, вовлечена в общественное производство и образует материальную основу существования человека. Геоэкологические исследования включают в себя изучение ландшафтов (ландшафт — относительно однородный участок географической оболочки, отличающийся закономерным сочетанием явлений, характером взаимосвязи взаимодействия между компонентами географической оболочки, особенностями сочетания болеемелких территориальных единиц), почв, поверхностных вод, нижние слои атмосферы. Геоэкологические проблемы, как правило, носят комплексный характер и требуют интеграции биологии, экологии, геологии, географии, почвоведения, геофизики, геохимии, горных наук в единую систему знаний о геологической среде. Охватывая все сведения о Земле, геоэкология является не просто суммирующей, а обобщающей областью знаний. Она имеет свой объект и предмет исследований, которые не следуют из теории какой-либо отдельной науки о Земле. Объектом геоэкологии являются геосферные оболочки Земли, которые представляют собой уникальные природные образования, имеющие различный геовещественный состав и многоуровневую структурную иерархию. Каждая из этих геосфер состоит из системы более мелких природных тел различных уровней структурной и вещественной организации. Помимо естественных неизменных природных тел к объектам геоэкологии относятся природно-технические системы, о которых будет сказано далее. Предметом геоэкологии являются все знания о геосферных оболочках и их изменениях под влиянием природных и техногенных факторов как многокомпонентных, иерархично построенных, динамичных системах с многоступенчатыми процессами саморегулирования. К общенаучному методу, применяемому в геоэкологии, относится системный анализ, основанный на всеобщей связи процессов, происходящих на различных структурных и вещественных уровнях изучаемых явлений и образований. Специфическим методом геоэкологии, отличающим ее от традиционных наук о Земле, следует считать экологический подход. Он базируется на изучении геосферных оболочек и происходящих в них изменениях с точки зрения влияния их на живую природу. Зарождение геоэкологии связано с появлением в науках о Земле ряда проблем, ранее не рассматривавшихся как принципиально важные и не относившихся к числу приоритетных. К числу таких проблем, которые можно рассматривать как важнейшие задачи геоэкологии относятся: 1. Анализ изменения геосфер под влиянием природных и техногенных факторов. 2. Рациональное использование водных, земельных, минеральных и энергетических ресурсов Земли. 3. Снижение ущерба окружающей среде от природных и природно-техногенных катастроф и обеспечение безопасного проживания людей. Рассмотрению всех этих проблем и посвящен настоящих курс лекций. Воздействие человека на природную среду в процессе хозяйственной деятельности ныне приобрело глобальный характер. Оно происходит во всех оболочках, о чем мы будем говорить в дальнейшем. Сейчас же, в качестве примера, вкратце перечислим наиболее распространенные изменения в геологической оболочке: Изменение ландшафтов урбанизированных территорий, сельскохозяйственных и горнодобывающих районов, деформирование поверхности Земли в результате откачки воды, газообразных и жидких полезных ископаемых, подработки территорий; Подъем уровня грунтовых вод и подтопление территорий при строительстве водохранилищ, орошении земель, засыпке естественных дрен в ходе планировки территорий, и связанное с этим изменение несущей способности грунтов и деформации сооружений, засоление почв, заболачивание, повышение сейсмичности территорий. Особенно интенсивное разрушение природной среды и исчерпание ресурсов идет под влиянием урбанизации (урбанизация — комплексный социально-экономический процесс, выраженный в росте городского населения, развитии новых форм городского населения, развитии новых форм городского расселения и широком распространении городского образа жизни, его норм и технического оснащения) на территориях крупных городов и промышленных центров, где происходит пространственно-сосредоточенное воздействие человека на окружающую среду. Практически любая деятельность человека оказывает воздействие на природную среду. Но особенно сильным и долговременным является воздействие искусственных объектов, которые функционируют в непосредственном контакте с окружающей средой. Совокупность всех искусственных элементов, производственных процессов, технических средств и орудий труда, созданных и размещенных человеком на земной поверхности и в ее глубинах, принято называть техносферой. Элементы техносферы постоянно взаимодействуют с окружающей средой, образуя единую природно-техническую систему (ПТС). ПТС — ассоциация природных и техногенных элементов, функционирующих как единая система.