Юрий Новиков - Экология, окружающая среда и человек

Интерес к экологии в мире возрастал по мере внедрения в хозяйственную практику достижений научно-технической революции. В 60—70-е годы XX в. усилилась прикладная направленность экологии, связанная с изучением экосистем и биосферы в целом, а именно круговорота воды и воздуха как целого с выделением отдельных его компонентов: цепей питания; глобального загрязнения окружающей среды; системного анализа и управления как средой обитания, так и деятельностью человека.

Устойчивое функционирование биосферы как целостной системы обеспечивает условия жизни человечества как одной из составных частей глобальной экосистемы. Непонимание законов функционирования экосистем разного уровня или недостаточный их учет стали причинами современного кризисного состояния биосферы. Проблема экологической безопасности в наши дни приобрела всеобщее, в том числе и политическое, значение, став на один уровень с проблемой ядерной безопасности. Однако сложившееся представление о том, что экологические проблемы сводятся лишь к борьбе с загрязнением среды, тормозит создание глобальной системы экологической безопасности. Чтобы выйти из экологического кризиса, необходимо познать и практически использовать фундаментальные законы формирования, устойчивости и методов рациональной эксплуатации экологических систем.

Организмы, живущие в биосфере, можно изучать на уровне популяций, сообществ и экосистем.

Популяцией называют группу особей одного вида, находящихся во взаимодействии, совместно населяющих общую территорию и воспроизводящих себя в поколениях (лат. populus — народ, население). Экологическую популяцию, таким образом, можно сформулировать как население одного вида на определенной территории.

Сообщества организмов связаны теснейшими материальноэнергетическими отношениями с неорганической средой. Растения могут существовать только за счет постоянного поступления в них углекислого газа, воды, кислорода, минеральных солей. Организмы, синтезирующие органические вещества из неорганических соединений с использование энергии Солнца, называют ав-тотрофами, а с использованием энергии, освобождающейся при химических реакциях, — химотрофами. Организмы, питающиеся готовыми органическими веществами, относят к гетеротрофам.

Группировки совместно обитающих и взаимосвязанных организмов именуют биоценозами (лат. bios — жизнь и koinos — общий). Масштабы биоценозов различны: от сообществ подушек лишайников на стволах деревьев или разлагающегося пня до ландшафтов — лесов, степей, пустынь и т. п.

Биогеоценоз (экосистема) — сложный природный комплекс живых существ, взаимодействующих с неорганической средой и находящихся в материально-энергетической зависимости от нее. По своей сущности это динамическая уравновешенная система, сложившаяся в результате длительной и глубокой адаптации составных компонентов, в которой происходит круговорот веществ. Биогеоценозы — не простая совокупность живых организмов и их среды обитания, а особая, единая форма существования организмов и окружающей среды, диалектическое единство всех экологических компонентов, обусловленное взаимозависимостью и при-чинно-следственными связями.

Биогеоценозы земного шара образуют биогеоценотический покров, который изучает биогеоценология. Основал эту науку выдающийся русский ученый В. Н. Сукачев. Совокупность всех биогеоценозов нашей планеты составляет гигантскую экосистему — биосферу. Биогеоценозы могут формироваться на любом участке земной поверхности — на суше и на воде. Они бывают степными, болотными, луговыми и т. д. Большое значение в функционировании биосферы имеют гидробиоценозы. Участки земной поверхности, покрытые культурными растениями, называются агрофитоценозами.

В структуре любого биогеоценоза можно выделить четыре функциональных компонента:

1) абиотическое окружение, т. е. весь комплекс неживой природы, откуда биоценоз черпает средства для существования и куда выделяет продукты обмена;

2) комплекс автотропных организмов, обеспечивающих орга-, ническими веществами, а следовательно, и энергией все

остальные организмы, — это первичные продуценты органического вещества, ассимилирующие солнечную энергию (фототропные растения, фотосинтезирующие бактерии);

3) комплекс гетеротропных организмов — консументов, живущих за счет питательных веществ, созданных первичными продуцентами. Консументами считаются животные и бес-хлорофильные растения;

4) комплекс организмов, разлагающих органические соединения до минерального состояния. Это редуценты, или деструкторы, представленные микроорганизмами — бактериями, грибами, простейшими, а также организмами, которые питаются мертвыми органическими веществами.

Между всеми четырьмя звеньями существует закономерная связь.

Каждый живой организм или их совокупность выполняют определенную биологическую функцию, которая либо начинает какой-то процесс, либо служит его промежуточным звеном, либо завершает его. Такая согласованная и взаимосвязанная деятельность живых организмов Земли находится в самой тесной связи с окружающей средой и ее основными факторами физического, химического, биологического характера и создает сложное построение жизни в разных ее проявлениях — экологическую систему.

Основные законы экологии, обоснованные Б. Коммонером в 1971 г., кратко можно сформулировать следующим образом.

1. Все связано со всем (всеобщая связь процессов и явлений в природе).

2. Все должно куда-то деваться (любая природная система может развиваться только за счет использования энергетических и информационных возможностей окружающей ее среды).

3. Природа «знает» лучше (пока у нас нет абсолютно достоверной информации о механизмах и функциях природы, мы можем навредить природе, пытаясь ее улучшить).

4. Ничто не дается даром (глобальная экосистема представляет собой единое целое, в рамках которого ничто не может быть выиграно или потеряно, не может быть объектом всеобщего улучшения; все извлеченное в процессе человеческого труда должно быть возмещено).

Среди других законов, принципов и правил можно отметить следующие:

♦ вещество, энергия, информация и качество отдельных природных систем взаимосвязаны настолько, что любое изменение одного из этих факторов вызывает функциональные, структурные, качественные и количественные перемены всех систем и их иерархии;

♦ слабые воздействия могут и не вызывать ответных реакций природной системы, но, накопившись, они приведут к развитию бурного, непредсказуемого динамического процесса (X. Боумен);

♦ жизненные возможности лимитируются экологическими факторами, количество и качество которых близко к необ-холимому экосистеме минимуму, снижение их ведет к гибели организма или деструкции экосистемы (Ю. Либих);