 |
Учение В.И.Вернадского о биосфере и ноосфере
|
|
|
|
КРАТКИЙ КОНСПЕКТ ЛЕКЦИЙ
Тема 1. Теоретические основы экологии и экономики природопользования
1.1. Цели, задачи и предмет изучения дисциплины.
1.2. История возникновения и развития экологии.
1.3. Основные понятия экологии.
1.4. Учение В.И.Вернадского о биосфере и ноосфере.
1.5. Основные законы экологии.
Ключевые слова: предмет изучения, объект изучения, эколого-экономические отношения, природопользование, экология, экологические факторы, биота, популяция, биоценоз, биогеоценоз, экосистема, биосфера, ноосфера, законы экологии.
Цели, задачи и предмет изучения дисциплины
Природа (от lat. natura ¾ родиться, возникнуть) в широком смысле — все сущее, весь мир в многообразии его форм; в узком — совокупность естественных условий существования человеческого общества, которое находится внутри природы.
Осознав единство развития общества и природы, человек направил свои усилия на рациональное использование природных компонентов, на управление их состоянием, на конструирование среды своего обитания. С этим связан рост значения знаний и представлений об охране природной среды.
Так непосредственно и изучение дисциплины «Основы экологии и экономика природопользования» дает базовые знания для безопасного и рационального поведения специалиста в процессе своей профессиональной деятельности в условиях современного индустриального производства.
Как упоминалось ранее, целью курса является формирование у студентов экологического мировоззрения и эколого-экономического мышления на основе изучения общей экологии, методик определения ущерба от загрязнения окружающей среды и эффективности природоохранных мероприятий, правового, экономического и организационного механизмов охраны окружающей среды.
|
|
|
Предметом изучения дисциплины являются эколого-экономические отношения.
Эколого-экономические отношения — это отношения между людьми по поводу использования природных ресурсов, охраны и восстановления природной среды.
Объект изучения — понятие «природопользование».
Под «природопользованием» в широком смысле слова понимают всю совокупность взаимоотношений человечества с окружающей природной средой. В узком — деятельность субъектов хозяйствования, связанную с использованием и восстановлением природных ресурсов.
Следует отметить, что дисциплина «Основы экологии и экономика природопользования» основывается на ряде основных понятий экологии, которые будут рассмотрены ниже.
История возникновения и развития экологии
Экология как наука обязана своему возникновению и быстрому развитию все более тесному взаимодействию деятельности человека с природной средой. Поэтому в истории развития современной экологии как науки выделяют несколько этапов:
I этап охватывает века до нашей эры.
Первый этап отражает примитивные знания, накапливаемые людьми в процессе тесного взаимодействия человека с окружающей средой.
Так первые экологические исследования стоит отнести к работам античных философов: Аристотеля, Теофраста, Гиппократа, которыми были сделаны обобщения экологических факторов (абиотических и биотических).
II — I-III ¾ XIV вв.
В этот период наблюдался средневековый застой, связанный с развитием богословия и схоластики. Связь строения организмов с условиями среды толковались как воплощение воли бога, а научные сведения содержались только в единичных работах.
III этап продолжался в период с XIV в. до XVIII в.
Этот этап начался с великих географических открытий и колонизаций новых стран, когда человечество начало открывать для себя всё новые перспективы в освоении природы, одновременно разбираясь во всём многообразии флоры и фауны. Все это послужило возникновению новой отрасли науки ¾ систематики, изучающей разнообразие всех организмов на планете.
|
|
|
Основными учеными в области экологии того времени считаются К.Линней, Ж.Л.Бюффон, Ж.Б.Ламарк, М.В.Ломоносов, С.П.Крашенинников, П.С.Палас и др.
IV этап развития науки с конца XVIII в. до начала XIX в. ¾ связан с крупномасштабными ботанико-географическими открытиями, т.е. с появлением биогеографии, которые способствовали формированию таких самостоятельных отраслей как экология растений и экология животных.
V этап ¾ с начала XIX в. до 70-х гг. XIX в.
В этот период ученые анализировали закономерности организмов и среды, взаимоотношения между организмами, явления приспособляемости и приспособленности. Однако дальнейшее развитие науки экологии произошло на базе эволюционного учения Ч.Дарвина и его последователя и ученика Э.Геккеля. Именно Э.Геккель в 1866 г. в своем труде «Всеобщая морфология организмов» впервые употребил термин «экология».
Таким образом, победа эволюционного учения в биологии позволила отделить экологию от других наук.
Целесообразно отметить, что для ранее выделенных этапов развития экологии характерно, во-первых, накопление и описание фактического материала, во-вторых, общий объект изучения: отдельные организмы, связи между ними и окружающей их средой.
VI этап приходится на 70-е гг. XIX в. ¾ 40-е гг. XX в.
Этот этап связан с появлением новых направлений в экологии ¾ биоценологии (учения о биоценозах или сообществах) и демэкологии (учения о популяциях).
VII этап охватывает 40-70-е гг. XX в.
К этому времени в самых разных направлениях экология стала применять строго научный подход. Однако отсутствие четко определяемой единицы изучения несколько тормозило развитие экологии.
Такой единицей изучения стала экологическая система, или экосистема, явившаяся объектом экологических исследований на седьмом этапе развития экологии как науки.
VIII этап — с 80-х гг. ¾ по настоящее время.
В это время огромное влияние на развитие экологии оказали работы выдающегося русского геохимика В.И.Вернадского. Он посвятил себя изучению процессов, протекающих в биосфере, и разработал теорию, названную им биохимией, которая легла в основу современного учения о биосфере, а затем и о ноосфере. Это повлияло на то, что в настоящее время экология как наука вышла на арену общественной жизни.
|
|
|
Так, например, в общественном движении Запада возникло новое направление ¾ алармизм (от англ. аlarm ¾ тревога), послужившее признанием того, что проблемы окружающей среды затрагивают все страны мира.
Таким образом, на этом этапе развивается учение о биосфере и ноосфере.
Изучение истории возникновения и развития данной отрасли науки позволяет перейти к понятийному аппарату экологии.
Основные понятия экологии
Под термином «экология» (от греч. oikos ¾ дом, жилище, местопребывание, logos ¾ слово, учение) в настоящее время понимается наука о взаимоотношениях организмов и образуемых ими сообществ со средой обитания.
Основным понятием экологии является окружающая природная среда и ее элементы. Так все элементы окружающей природной среды, воздействующие на живые организмы, называются экологическими факторами (от лат. factor ¾ делающий, производящий).
По своему происхождению и специфике влияния экологические факторы делят на три основные группы:
─ абиотические (от греч. bios ¾ жизнь, а ¾ отрицание) — это свойства неживой природы, которые влияют на живые организмы, определяя условия их существования (температура, свет, влажность воздуха, атмосферное давление, осадки и т.п.);
─ 
биотические (от греч. bios ¾ жизнь) — это все формы воздействия живых существ друг на друга (пищевые ресурсы, взаимоотношения с другими видами, размеры популяции);
─ антропогенные (от греч. antropos ¾ человек, genes ¾ рождающий, рожденный) — это все формы деятельности человека, которые приводят к изменению природы (воздействие промышленности, сельского хозяйства, транспорта и т.п.).
Под воздействием экологических факторов живые организмы объединяются в определенные иерархические системы: популяции, сообщества и экосистемы (рис. 1.1).
|
|
|
Рис. 1.1 Иерархические системы живых организмов
Популяцией (от лат. populus ¾ население) называют совокупность особей одного вида, занимающую определенное пространство и имеющих общий генофонд.
Популяции разных видов объединяются в сообщества. Таким образом, сообщества представляют собой совокупность популяций, населяющих определенную территорию. В экологии сообщества принято называть биотическими сообществами или биоценозами (от греч. bios ¾ жизнь, koinos ¾ общий).
Однако члены сообщества (биоценоза) так тесно взаимодействуют со средой обитания, что биоценоз трудно рассматривать отдельно от биотопа (от греч. bios ¾ жизнь, topos ¾ место). Поэтому их объединяют под названием биогеоценоза (см. рис. 1.2).
Биогеоценоз (от гр. bios ¾ жизнь, ge ¾ земля, koinos ¾ общий) — это пространственная единица определенной величины, ограничиваемая в природе от соседних биоценозов по фитоценозу. [40, с.96]
Сходным понятием биогеоценоза является экосистема.
Рис. 1.2 Схема биогеоценоза [27, c.106]
Экосистема (от греч. oikos ¾ дом, жилище, местопребывание, systema ¾ целое, составленное из частей, соединение) — это любая совокупность взаимодействующих живых организмов и условий среды обитания, функционирующая как единое целое за счет обмена веществом, энергией и информацией.
Следует отметить, что экосистема и биогеоценоз — понятия сходные, но не тождественные. И то, и другое подразумевает совокупность живых организмов и среду обитания, но экосистема — понятие безразмерное, а для биогеоценозов определяющей характеристикой является однородность по рельефу, подстилающей почвообразующей породе, по свойствам почвы, по глубине и режимам грунтовых вод и т.п.
Следовательно, основным понятием экологии является экосистема, а экосистемой высшего ранга на Земле признана биосфера.
Учение В.И.Вернадского о биосфере и ноосфере
Понятие биосферы (от греч. bios ¾ жизнь, sphaira ¾ шар) появилось в биологии благодаря австрийскому геологу Э.Зюссу в 1875 г. Под биосферой он понимал тонкую пленку жизни на земной поверхности.
Целостное учение о биосфере как активной оболочке Земли создано В.И.Вернадским.
В.И.Вернадский определил биосферу как особую оболочку нашей планеты, в которой существует или когда-либо существовала жизнь, поскольку состав, структура и энергетика современной биосферы обусловлены не только настоящей, но и прошлой деятельностью живых организмов.
В физико-химическом составе биосферы ученый выделял следующие компоненты:
─ живое вещество — совокупность всех живых организмов: растительный и животный мир, грибы, микроорганизмы;
|
|
|
─ косное вещество — совокупность тех веществ, в образовании которых живые организмы не участвуют: газы атмосферы, горные породы неорганического происхождения;
─ биокосное вещество — продукт синтеза живого и неживого вещества: почвы, ил, поверхностные воды;
─ биогенное вещество — продукты жизнедеятельности живых организмов: гумус почвы, торф;
─ радиоактивное вещество, поступающее в биосферу в результате естественных ядерных преобразований;
─ рассеянные атомы, т.е. атомы не связанные в химические соединения;
─ вещество космического происхождения: космическая пыль, метеориты.
Необходимо также отметить, что В.И.Вернадский выделил три группы живых организмов: продуценты[1], консументы[2], редуценты[3], которые участвуют в круговороте веществ. Круговоротом веществ называют многократное участие веществ в процессах, протекающих в биосфере планеты. При этом выделяют два основных круговорота: большой и малый.
Большой или геологический круговорот веществ длится сотни миллионов лет. В нем живые организмы играют не основную, а второстепенную роль. Например, горные породы подвергаются разрушению и выветриванию. Затем продукты выветривания сносятся потоками воды в Мировой океан, где образуют морские напластования и лишь частично возвращаются на сушу с осадками, с извлеченными человеком из воды организмами.
Малый круговорот или как его еще называют биологический, воплощает в себе уникальные свойства живого вещества планеты. В этом круговороте продуценты (например, растения) извлекают из почвы в растворенном виде серу, фосфор, медь, цинк и другие элементы. Консументы первого порядка (растительноядные животные) поглощают соединения этих элементов в виде пищи растительного происхождения, а консументы второго порядка (хищники) питаются растительноядными животными, потребляя пищу более сложного состава, включая белки, жиры, аминокислоты и т.д. Останки животных и отмершие растения перерабатываются редуцентами (насекомыми, грибами, бактериями), превращаясь в минеральные и простейшие органические соединения, поступающие в почву и вновь потребляемые растениями. Так начинается новый виток биологического круговорота. [25, с.24]
Исследования подтверждают, что характер основных круговоротов в биосфере существенно не изменился, изменились лишь скорости геохимических процессов. Такая стабильность обусловлена деятельностью живого вещества. Однако следует подчеркнуть, что вмешательство человека в природные круговороты приводит к серьезным изменениям, поэтому человечество становится основным геологическим фактором всех происходящих в биосфере изменений. Именно эта мысль легла в основу концепции ноосферы, сформулированную В.И.Вернадским.
Под понятием «ноосфера» (от греч. noos ¾ разум, sphaira ¾ шар) ученый подразумевал высшую форму развития биосферы, когда разумная деятельность людей станет главным определяющим фактором ее устойчивого развития.
В этом отношении ноосферу следует рассматривать как высшую стадию развития биосферы, связанную с развитием в ней человеческого общества, которое, познавая законы природы и развивая технику до самого высокого уровня ее возможностей, становится крупной планетарной силой, превышающей по своим масштабам все известные геологические процессы вместе взятые. При этом человечество оказывает решающее влияние на протекание процессов в биосфере, глубоко изменяя ее своим трудом.
Основные законы экологии
С учетом накопленных знаний о природной среде современные ученые-экологи установили общие закономерности и принципы взаимодействия общества с природной средой, которые назвали законами экологии.
Остановимся на законах экологии Б.Коммонера и Н.Ф.Реймерса.
Б.Коммонер в 1974 г. сформулировал в виде афоризмов четыре основные закона экологии и назвал их «замыкающийся круг». К этим законам относятся:
1) Все связано со всем(закон о всеобщей связи вещей и явлений в природе).
Биосфера Земли является равновесной экосистемой, в которой все отдельные звенья взаимосвязаны и дополняют друг друга, нарушение какого-либо звена влечет изменения в других звеньях. Таким образом, этот закон предостерегает человека от необдуманного воздействия на отдельные части экосистем.
2) Все должно куда-то деваться(закон сохранения).
В природе круговорот веществ замкнут, в хозяйственной деятельности человека такая замкнутость отсутствует, что приводит к образованию загрязняющих веществ. И хотя применяются различные технологии очистки загрязняющих веществ и нейтрализации отходов, но все, что остается в золе, шлаках, накапливается на очистных устройствах, в осадках, тоже должно куда-то деваться. То есть любая материя не исчезает, а переходит из одной формы существования в другую, оказывая влияние на состояние окружающей среды.
3) Природа «знает» лучше(закон о главном критерии эволюционного отбора).
Природа «знает» лучше, потому что ее практический опыт несравненно больше практического опыта человека. Значит, человечество должно тщательно изучать естественные экосистемы и сознательно относиться к преобразующей деятельности.
4) Ничто не дается даром(закон о цене развития).
Глобальная экосистема представляет собой единое целое, в рамках которой ничего не может быть выиграно или потеряно. Таким образом, все, что человечество забирает из экосистем для удовлетворения своих нужд, должно быть возвращено или возмещено.
Итак, в «законах» Б.Коммонера обращается внимание на всеобщую связь процессов и явлений в природе.
Кроме законов Б.Коммонера целесообразно изучить социоэкологические законы Н.Ф.Реймерса.
К законам Н.Ф.Реймерса относятся [25, с.29]:
1) Закон социально-экологического равновесия, который означает необходимость сохранения равновесия между давлением на среду и восстановлением этой среды.
2) Принцип культурного управления развитием, предполагающий наложение ограничений на экстенсивное развитие, учет экологических ограничений.
3) Правило социально-экологических замещений, которое констатирует необходимость выявления путей замещения человеческих потребностей.
4) Закон социально-экологической необратимости. Этот закон отмечает, что экосистема, потерявшая часть своих элементов, не может вернуться в начальное состояние.
5) Закон ноосферы В.И.Вернадского предполагает неизбежность трансформации биосферы под влиянием мысли и человеческого труда в ноосферу.
Соблюдение этих законов возможно при условии осознания человечеством своей роли в механизме поддержания стабильности биосферы.
Вопросы для самопроверки знаний
1) Назовите цель и задачи изучения курса.
2) Дайте определение понятию природопользование.
3) Какие существуют основные этапы в истории возникновения и развития экологии?
4) Что такое экология?
5) Назовите виды экологических факторов.
6) Дайте определение понятию популяция.
7) В чем отличие и сходство биогеоценоза и экосистемы?
8) Поясните понятие и состав биосферы, согласно учению В.И.Вернадского.
9) Какие круговороты веществ имеют место в биосфере?
10) В чем суть концепции ноосферы?
11) Назовите основные законы экологии.
|
|
|
