Геннадий Голубев - Основы геоэкологии

В настоящее время функционируют три крупные, многолетние, взаимосвязанные научные программы, исследующие различные аспекты глобальных изменений. Это Международная геосферно-биосферная программа, или МГБП (International Geosphere-Biosphere Programme, IGBP), имеющая дело в основном с глобальными геохимическими и биологическими проблемами. Это Всемирная программа исследования климата (World Climate Research Programme, WCRP), ориентированная на преимущественно геофизические аспекты глобальных изменений. И это международная программа гуманитарных аспектов (или человеческого измерения) глобальных изменений (International Human Dimension for Global Change Programme, IHDP).

Общая цель программ – понять причины и существо глобальных изменений и дать прогноз состояния экосферы как основы для разработки стратегий человечества. Программы имеют много зон соприкосновения и перекрытия. Они были задуманы как независимые программы, отвечающие запросам в соответствующих областях знания, но степень их координации и взаимопроникновения растет.

В мире постепенно формируется международная система наблюдения за состоянием экосферы и управлением ею. Она состоит из следующих основных блоков:

• системы глобального мониторинга состояния окружающей среды;

• системы международных программ исследования глобальных изменений;

• ряда международных комиссий и комитетов по оценке различных геоэкологических проблем и выработке соответствующих стратегических рекомендаций,

• набора международных геоэкологических конвенций.

Экосфера – это очень сложная природная система. При анализе сложных систем, чтобы упростить картину, выявив в то же время ее наиболее существенные особенности, принимаются различные концептуальные модели, подчеркивающие те или иные свойства оригинала. Можно, например, представить экосферу как набор взаимопроникающих сфер, различающихся своими физическими и химическими свойствами. Можно рассматривать Землю как единое, цельное тело, то есть как планету. Можно принять модель экосферы как экологической системы, состоящей из многих элементов, объединенной прямыми и обратными связями между элементами и характеризующейся специфическими чертами энергетического режима и массообмена. Можно рассматривать экосферу как закономерный набор природно-территориальных комплексов (ландшафтов). Каждая модель позволяет по-своему взглянуть на экосферу и каждая имеет свои преимущества и недостатки.

Планета Земля имеет ярусное строение, и этому соответствует распределение плотности вещества, слагающего ярусы, или геосферы. В целом чем ближе к центру Земли расположена геосфера, тем выше ее средняя плотность. Сложнее всего построена экосфера – область взаимного проникновения и взаимодействия атмосферы, гидросферы, биосферы и верхней части литосферы. Иногда выделяют также криосферу, или сферу холода, включающую ледники, вечную мерзлоту, снежный покров, ледяной покров водоемов. На суше выделяется также педосфера, или сфера почв. Непосредственная поверхность Земли отличается наиболее сложным строением и режимом, в особенности на суше. Когда говорят о геоэкологических явлениях и проблемах, обычно имеют в виду не всю планету, а экосферу. В этом смысле будем упоминать Землю и мы.

Не претендуя на высокую точность, можно сказать, что экосфера не имеет четких границ и простирается на первые десятки километров в атмосферу и на первые сотни метров в литосферу, заключая в себя помимо этих двух сфер также и всю биосферу, педосферу и практически всю гидросферу.

Экосфера – целостная, внутренне связанная система, обладающая определенной устойчивостью по отношению как к внутренним процессам, так и к внешним воздействиям. Основные черты пространственной структуры экосферы следующие:

• экосфера по форме близка к шару;

• экосфера трехмерна. На этом основана общепринятая система географических координат: широта, отсчитываемая к северу и югу от экватора, долгота, отсчитываемая от нулевого мередиана, обычно проводимого через Гринвич вблизи Лондона, и высота над средним уровнем океана;

• поверхность суши и океана («дневная поверхность») – это зона наибольшего взаимодействия геосфер;

• верхняя и нижняя границы экосферы размыты;

• поверхности контактов между различными компонентами экосферы наиболее активны. К ним относятся такие контактные зоны, как атмосфера-суша, атмосфера-океан, суша-океан, поверхности раздела между воздушными и водными массами с различными свойствами (фронты), границы между различными экологическими системами (экотоны).

Положение Земли в Солнечной системе, ее размеры, форма, особенности движений предопределяют несколько основных свойств планеты, в том числе особенности, важные с точки зрения геоэкологии:

а) Земля – планета относительно небольшая. Площадь ее поверхности составляет 510 млн км 2, из них суша – 149 млн км 2, а свободная от ледников суша – 133 млн км 2. Это все, чем располагает человечество не только сейчас, но и в будущем, для своего дальнейшего роста и развития. Ограниченность пространства и ресурсов, заключенных в этом пространстве, при возрастающей численности населения мира и росте его потребностей приводят к неизбежности возникновения, рано или поздно, глобального геоэкологического кризиса.

б) Главный источник энергии, необходимой для функционирования экосферы, – это Солнце. Позиция Земли по отношению к Солнцу оптимальна по сравнению с другими планетами: наша планета достаточно близка к Солнцу, чтобы получать от него необходимое количество энергии, определяющей почти все основные процессы в экосфере. В то же время Земля не настолько приближена к Солнцу, чтобы получать избыточное количество энергии.

в) Ось вращения Земли наклонена под углом 66°33′ к плоскости движения Земли вокруг Солнца (плоскости эклиптики). Это обстоятельство обусловливает изменяющееся в течение года неравномерное распределение солнечной радиации по земной поверхности и, таким образом, смену времен года. Оно обеспечивает также различную продолжительность светового дня и ее внутригодовую изменчивость в зависимости от широты.

г) Параметры движений Земли изменяются с определенной периодичностью. Среди многих периодов выделяются, например, вариации средней продолжительностью 92, 40 и 21–23 тысяч лет, связанные с закономерными изменениями параметров движений Земли (эксцентриситета орбиты, наклона оси вращения планеты к плоскости орбиты, прецессии равноденствия). Это приводит к периодичности изменений геоэкологической обстановки, таких как потепление или похолодание климата, повышение или понижение уровня океана, развитие или сокращение оледенения и пр. Периодичность различной продолжительности – отличительная особенность многих природных явлений.