Экология — это наука, изучающая взаимоотношения организмов между собой и с окружающей средой. Часто встречается перевод термина «экология» как учения о доме, жилище. Это не точно. Древние греки понимали этот термин значительно шире. Экосом они называли любое место пребывания человека: и хороший пляж, где люди собирались для купания, и горное пастбище, где пастухи пасли овец.
Живое неотрывно от среды. Каждый отдельный организм, являясь самостоятельной биологической системой, постоянно находится в прямых или косвенных отношениях с разнообразными компонентами и явлениями окружающей его среды или, иначе, среды обитания, влияющими на состояние и свойства организма.
Все живое, окружающее организм в среде обитания, составляет биотическую среду или биоту. Биотические факторы — это совокупность влияний жизнедеятельности одних организмов на другие.Взаимоотношения между животными, растениями, микроорганизмами чрезвычайно многообразны. Прежде всего различают гомотипические реакции, т. е. взаимодействие особей одного и того же вида, и гетеротипические — отношения представителей разных видов.
Особи любого вида живых организмов распределены в пределах ареала неравномерно. Наблюдения показывают, что существует «островная» форма распределения групп особей и форма «сгущений». Участки с относительно высокой встречаемостью особей данного вида чередуются с участками с низкой плотностью. «Центры плотности» населения каждого вида и являются, как правило, популяциями. Популяция — первая надорганизменная структурная единица вида2.
Конкуренция имеет место в тех случаях, когда взаимодействие между двумя или несколькими особями или популяциями неблагоприятно влияет на рост, выживаемость, приспособленность каждой особи и (или) величину каждой популяции. В основном это происходит при недостатке какого-либо необходимого им всем ресурса. Конкуренция может быть между особями одного вида (внутривидовая) или разных видов (межвидовая), причем и та и другая важны для сообщества. Считают, что конкуренция, особенно межвидовая, — главный механизм возникновения биоразнообразия.
Поскольку ни конкуренция, ни хищничество в полной мере не объясняют все известные в живой природе случаи формирования видовой структуры биоценозов, учеными были предприняты попытки найти какой-либо другой механизм, обобщающий все варианты. Важным условием является степень суровости (или, напротив, благоприятности) физической среды обитания, т. е. совокупности абиотических факторов.
Причины этого многообразны, в частности, северные биоценозы исторически моложе и находятся в условиях меньшего поступления энергии от Солнца. Очевидно, что имеется в виду Северное полушарие Земли, а в Южном наблюдается обратная картина.
Пространственная структура биоценозов по горизонтали проявляется в их мозаичности и реализуется в виде неравномерного распределения популяций по площади из-за неоднородности почвенно-грунтовых условий, микроклимата, рельефа и т. п. Основой горизонтальной структуры могут служить особи одного вида, обладающего средообразующими свойствами, например, сосна со всеми связанными с ней микроорганизмами, грибами, лишайниками, насекомыми, птицами и т. д.
Правило Ю. Одума особенно важно в связи с тем, что из-за антропогенного нарушения природной среды происходит измельчение «средней» особи живого на суше — крупные звери и птицы истреблены и вообще все крупные представители растительного и животного мира становятся все более и более раритетными. Поэтому неминуемо следует ожидать общее снижение относительной продуктивности организмов суши и термодинамический разлад в сообществах и биоценозах.
Многообразие биологических видов соответствует разнообразию условий обитания на Земле. Одна из главных особенностей живого состоит в заселении не только зон наиболее благоприятного климата, но и всех уголков планеты: высокогорных, глубоководных, подземных ареалов.
Провести четкую грань между биоценозом, всегда занимающим какой-то определенный биотоп, и экологической системой (экосистемой), представляющей собой единство биоценоза и биотопа, достаточно сложно.Экологическая система (экосистема) — совокупность популяций различных видов растений, животных и микробов, взаимодействующих между собой и окружающей их средой таким образом, что эта совокупность сохраняется неопределенно долгое время. Примеры экологических систем: луг, лес, озеро, океан.
Любую экосистему прежде всего можно разделить на совокупность организмов и совокупность неживых (абиотических) факторов окружающей природной среды. Структура биогеоценоза приведена на рис. 6.1.В свою очередь экотоп состоит из климата во всех многообразных его проявлениях и геологической среды (почв и грунтов), называемой эдафотопом (от греч. edaphos — почва). Экотоп — это то, откуда биоценоз черпает средства для существования и куда выделяет продукты жизнедеятельности.
В качестве наглядной модели экологической системы и ее структуры Ю. Одум предложил использовать космический корабль при длительных путешествиях, например, на планеты Солнечной системы или еще дальше. Покидая Землю, люди должны иметь четко ограниченную закрытую систему, которая обеспечивала бы все их жизненные потребности, а в качестве энергии использовала энергию солнечного излучения. Такой космический корабль должен быть снабжен системами полной регенерации всех жизненно важных абиотических компонентов (факторов), позволяющих их многократное использование. В нем должны осуществляться сбалансированные процессы продуцирования, потребления и разложения организмами или их искусственными заменителями. По сути, такой автономный корабль будет представлять собой микроэкосистему, включающую человека.
Сложные межвидовые взаимоотношения, определяющие функциональную целостность экосистем, отличаются относительной «свободой» структурных связей между отдельными компонентами. Виды в составе конкретных биоценозов могут замещаться биологически сходными видами. Нестабильность абиотических факторов экосистем является причиной колебаний состава и функциональных связей в биоценозах. Динамичность — одно из фундаментальных свойств экосистем, которое отражает не только зависимость последних от комплекса факторов, но и адаптивную (приспособительную) реакцию всей системы на эти факторы.
К числу наиболее важных и распространенных биогенных элементов относятся кислород, углерод, азот и фосфор.Вывод части углерода из естественного круговорота экосистемы и «резервирование» в виде ископаемых запасов органического вещества в недрах Земли является важной особенностью рассматриваемого процесса. В далекие геологические эпохи значительная часть фотосинтезируемого органического вещества не использовалась ни консументами, ни редуцентами, а накапливалась в виде детрита. Позже слои детрита были погребены под слоями различных минеральных осадков, где под действием высоких температур и давления за миллионы лет превратились в нефть, уголь и природный газ (в зависимости от исходного материала, продолжительности и условий пребывания в земле). Подобные процессы протекают и в настоящее время, но значительно менее интенсивно. Их результат — образование торфа.
Устойчивость и сбалансированность процессов, протекающих в экосистемах, позволяет констатировать, что им в целом свойственно состояние гомеостаза, подобно входящим в их состав популяциям и каждому живому организму. Нестабильность среды обитания в экосистемах компенсируется био-ценотическими адаптивными механизмами.
Практически каждая экологическая система приспособлена к ритмическим изменениям абиотических факторов. Реакция выражается в изменении активности биоценозов и преимущественно связана с суточными и сезонными изменениями условий среды обитания. Характерно, что при такой динамике сохраняются принципиальные свойства экосистемы, в том числе целостность и функциональная устойчивость. Даже сезонные изменения видового состава не нарушают общую характеристику каждой данной экосистемы, ибо закономерно повторяются каждый год.
Динамика экосистемы определяется серией сменяющих друг друга сообществ.Сукцессия завершается формированием сообщества, наиболее адаптированного по отношению к комплексу сложившихся климатических условий. Такое сообщество было названо Ф. Клементсом климакс-формацией или просто климаксом (от греч. Ы1тах — лестница), хотя в современной литературе по экологии иногда встречается и другой термин-синоним — зрелое сообщество. Концепция «климакса» подразумевает, что в пределах региона с более или менее однородным климатом фитоценозы, завершившие сукцессионный процесс, образуют климаксные сообщества независимо от того, с какого типа начиналась сукцессия.
Химические превращения в природе и все биологические процессы в экосистемах подчиняются законам термодинамики. Согласно первому закону, называемому законом сохранения энергии, для любого химического процесса общая энергия в замкнутой системе всегда остается постоянной.
Вся область распространения жизни на Земле состоит из нескольких основных наземных экосистем (биомов) — пустынных, травянистых и лесных, а также водных (озер, рек и океанов). Каждой экосистеме присущи типичные сообщества растений и животных, а также редуцентов, приспособленных к определенным условиям окружающей среды, главным образом к климатическим особенностям.
При классификации наземных экосистем принято использовать признаки растительных сообществ и климатические признаки, например, лес хвойный, лес тропический, холодная пустыня и т. п.Пустыня — это территория, где испарение превышает количество осадков, причем их уровень составляет менее 250 мм/г. В таких условиях произрастает скудная, разреженная и обычно низкорослая растительность. Преобладание ясной погоды и разреженная растительность способствуют быстрой потере теплоты ночью, накопленной почвой днем. Для пустыней характерно значительное различие между дневной и ночной температурами. Пустынные экосистемы занимают около 16% поверхности суши и расположены практически во всех широтах Земли.
Наибольшей продуктивностью отличаются прибрежные водные экосистемы в связи с поступлением помимо потока биогенов из донных отложений также дополнительного потока, приходящего со стоком с суши. В глубоководных районах продуктивность растительных организмов ограничена недостатком биогенов, концентрирующихся на дне.
По мере продвижения с севера на юг увеличивается удельное количество энергии Солнца, попадающей на единицу поверхности Земли, что позволяет жить большему количеству видов, накапливаться более значительной биомассе, повышаться продуктивности экосистем суши. Средняя интенсивность биохимических процессов на севере и в тропиках различается существенно. С учетом правил формирования экосистем и взаимодействия видов живого в биоценозах в каждом случае видов столько, сколько необходимо для усвоения и переработки приходящей от Солнца энергии.
Биосфера (от греч. Ью5 — жизнь, рЛа/га — шар) — область системного взаимодействия живого и костного вещества планеты. Она представляет собой глобальную экосистему — совокупность всех биогеоценозов (экосистем) нашей планеты.
Верхняя граница. Верхняя граница теоретически определяется озоновым слоем. Для необиосферы — это нижняя граница озонового слоя (около 20 км), ослабляющего до приемлемого уровня губительное космическое ультрафиолетовое излучение, а для палеобиосферы — это верхняя граница того же слоя (около 60 км), ибо кислород в атмосфере Земли есть результат преимущественно жизнедеятельности растительности (так же, как и другие газы в соответствующей мере).
Внутреннее строение нашей планеты в виде нескольких геосфер (от греч. geo — земля, sphara — шар) или оболочек изучено относительно мало и преимущественно по данным сейсморазведки, исследующей процессы распространения в Земле искусственно вызванных упругих колебаний. Эксперименты и соответствующие теоретические расчеты позволили создать следующую модель.
Атмосфера (от греч. athmos — пар, рИа1га — шар) — газовая оболочка планеты. На Земле сформировалась в результате геологической эволюции и непрерывной деятельности организмов. Состав современной атмосферы — результат динамического равновесия, поддерживаемого процессами жизнедеятельности организмов и различными геохимическими явлениями глобального масштаба.
Гидросфера (от греч. кус1ог — вода, вракшге — шар) — жидкая оболочка планеты. Человек, являясь сухопутным обитателем, воспринимает Землю прежде всего как сушу, однако при рассмотрении из космоса наша планета представляется планетой воды (рис. 7.13), ибо более 3/4 ее занимают водные поверхности океанов, морей, континентальных водоемов и ледников, причем 3/4 — это нижний предел величины, так как площадь, покрываемая гидросферой, существенно меняется и достигает в декабре — феврале 443 млн км2 (табл. 7.4) или около 87% поверхности Земли, равной 510 млн км2. «Как же не соответствует нашей планете имя Земля! Насколько правильнее было бы говорить — Океан» (Артур Кларк).
Литосфера (от греч. П+Иоб — камень, БрИа е — шар) — верхняя «твердая» (каменная) оболочка Земли, постепенно переходящая с глубиной в сферы с меньшей прочностью вещества. Она включает в себя земную кору и часть верхней мантии Земли.
Земля представляет собой как бы огромный магнит, воображаемая ось которого лежит близко к оси вращения планеты. Магнитосфера — это зона проявления магнитных свойств космического тела. Геомагнитное поле относится к естественным электромагнитным полям и, как и гравитационное поле, является всепроникающим и всеохватывающим физическим фактором, миллиарды лет влиявшем на эволюцию организмов биосферы и на процессы, происходящие на Земле и в окружающем ее пространстве в наши дни.
Расчеты специалистов показали, что растения составляют около 21% всех учтенных видов. Однако на их долю приходится более 99% биомассы, тогда как на долю животных — менее 1% биомассы. Среди животных 96% видов составляют беспозвоночные и только 4% — позвоночные, среди которых млекопитающие составляют примерно 10%. Эти соотношения иллюстрируют фундаментальную закономерность, а именно — в биосфере количественно преобладают формы, имеющие низкое качество развития (достигшие в процессе эволюции относительно низких степеней морфофизиологического прогресса).
Деятельность живого вещества в биосфере в определенной степени условно можно свести к нескольким основополагающим функциям, дополняющим представление о его преобразующей биосферно-геологической деятельности. В. И. Вернадский выделял девять функций: газовую, кислородную, окислительную, кальциевую, восстановительную, концентрационную и др. Позже классификация была несколько видоизменена (часть функций объединена, часть переименована). Наиболее современной является классификация А. В. Лапо, по которой выделяют следующие функции: энергетическую; газовую; окислительно-восстановительную; концентрационную; деструктивную; транспортную; средообразующую; рассеивающую.
При всем разнообразии живое вещество физико-химически едино, имеет одни и те же эволюционные корни. В природе нет такого вида, который бы реагировал на некое химическое или физическое воздействие качественно иначе, чем организмы других видов1.
Живое вещество по массе составляет 0,01—0,02% от косного вещества биосферы, однако играет ведущую роль в био-геохимических процессах.Живое вещество является наиболее активным компонентом биосферы. Оно осуществляет гигантскую геохимическую работу, преобразовывая другие оболочки Земли в геологическом масштабе времени.
Антропогенное вмешательство в биосферные процессы порой так ускоряет движение многих веществ, что их круговороты становятся значительно менее совершенными или процесс теряет цикличность. Складываются различные противоестественные ситуации, например, в одних местах возникает недостаток каких-либо веществ, а в других — их избыток. В частности, добыча и переработка фосфатных пород ведется столь несовершенно, что вблизи шахт, карьеров и заводов создается сильное локальное загрязнение. Кроме того, в сельском хозяйстве используется все больше и больше фосфорных удобрений, а неизбежное попадание фосфатов в водоемы, за которым следует их эвтрофикация (см. разд. 6.4.2.5), никак не контролируется.
Вселенной принято называть весь существующий материальный мир, безграничный во времени и пространстве и бесконечно разнообразный по формам, которые принимает материя в процессе своего развития. Часть Вселенной, доступная исследованиям астрономическими методами, соответствующими современным достижениям науки, называют Метагалактикой. Она состоит из нескольких десятков миллиардов галактик — гигантских звездных систем, содержащих сотни миллиардов звезд.
В основе биологической эволюции лежат уникальные процессы самовоспроизведения макромолекул и живых организмов, таящие в себе почти неограниченные возможности преобразования систем в ряду поколений. Применительно к живым организмам эволюцию определяют как «развитие сложных организмов из предшествующих более простых организмов с течением времени».
Источниками существования живого в биосфере, или ее ресурсами, являются кислород, вода, почва, минералы, растительность, животные и др. Ресурсы делятся на неисчерпаемые и исчерпаемые (рис. 7.29). Неисчерпаемость Космоса, энергии Солнца, гравитации и многого другого в масштабе сроков эволюции человека в биосфере очевидна.
Часть ресурсов биосферы, которые на данном уровне развития производительных сил и изученности могут использоваться для удовлетворения потребностей человеческого общества, принято называть природными ресурсами (по определению А. А. Минца). При этом к природным ресурсам также относят некоторые компоненты недр Земли, которые никому, кроме человека, не нужны и даже вредны (нефть, ртуть, уран и др.).
С развитием научно-технического прогресса потенциальные ресурсы переходят в категорию доступных.Классификация по происхождению. По указанному признаку природные ресурсы подразделяют на минеральные, климатические, водные, земельные, почвенные, биологические (растительные и животные). Эта классификация не отражает хозяйственной роли ресурсов и их экономического значения, поэтому чаще применяют классификацию по направлениям и формам использования.
Представления о роли человечества в эволюции Земли, так же как и знания о влиянии экологических факторов на жизнь и здоровье отдельного человека, сложились в основном во второй половине XX в. (см. гл. 1). Базовым положением современного экологического мировоззрения является общность природы человека со всеми живыми существами Земли и необходимость сохранения современной биосферы для продолжения жизни человечества. Проблемы взаимодействия природы и общества рассматриваются в этой книге неоднократно (см. гл. 1, 7, 9, 10).
Человек является биосоциальным существом и в то же самое время — представителем биологического вида «Человек разумный» (Homo sapiens), принадлежащего к царству животных, типу хордовых, классу млекопитающих, подклассу плацентарных, отряду приматов, семейству гоминид. Другие семейства, входящие в отряд приматов, — это понгиды — крупные человекообразные обезьяны (орангутаны, шимпанзе, гориллы) и хилобатиды — малые человекообразные обезьяны (гиббоны).
Биологи выделяют несколько подвидов человека — расы: европеоидная, австрало-негроидная, монголоидная и аме-риканоидная (американские индейцы).Ряд исследователей разделяют австрало-негроидную расу на две: австралийскую и негроидную. Каждая из рас представляет собой морфофизиологический (структурно-функциональ-ный) тип человека. Расы человека характеризуются определенным телосложением, биохимической конституцией (т. е. гормональным статусом, уровнем артериального давления, активностью ферментов), предрасположенностью или устойчивостью к определенным болезням, преобладанием некоторых психологических черт. Психофизиологический тип человека иногда называют конституцией. В каждой расе существует несколько типов конституций, при этом частота их встречаемости в известной мере связана с экологическими условиями проживания конкретной расы.
Социальная среда вырастает из биологической среды (сообщество, этнос, семья и т. п.), но не может быть сведена к ней. Таким образом, социальная среда жизни человека — это следующий уровень организации живой материи. С позиций самого человека качество жизни и качество среды определяются его базовыми потребностями. Однако с позиций природы качество жизни человечества, включая возможность его выживания, помимо прочего определяется возможностями природы (т. е. биосферы), в том числе саморегуляции под воздействием антропогенных факторов, к которым относятся перенаселение (демографический взрыв), антропогенное загрязнение биосферы, а также исчерпание ее ресурсов.
Различают также базовые и важнейшие биологические потребности человека, а также псевдопотребности.К естественным, эволюционно сложившимся потребностям относят и потребность в сопереживании, т. е. одной из эмоциональных основ поведения человека в социуме, а также наличие индивидуального участка в труде и жизни.
Одним из главных показателей и следствий здоровья населения является такой социально значимый фактор, как работоспособность.Поскольку с биологических позиций здоровье представляет собой состояние гомеостатического равновесия, широкой адаптивности и резистентности, то современное понятие здоровья расширяется от узкого до более широкого понимания здоровья разных видов организмов, сообществ и даже экосистем.
Организм человека имеет ряд защитных систем, которые противостоят неблагоприятным воздействиям внешней среды, поэтому при различных экопатологиях поражаются в первую очередь.Первой защитной системой являются кожные покровы, а также слизистые оболочки легких и пищеварительного тракта. Через них поступают различные вредные вещества, растворенные в воде или просто находящиеся в атмосферном воздухе. Для территорий с повышенным химическим загрязнением характерны различные типы легочных заболеваний, заболеваний верхних дыхательных путей, а также разнообразные кожные болезни.
Онтогенез человека делится на несколько крупных периодов, которые свойственны развитию всех многоклеточных существ и особенно высших животных, сходных с человеком.Прежде всего это эмбриогенез, т. е. тот период развития, который проходит у человека в утробе матери под защитой специального барьерного органа — плаценты. В свою очередь эмбриогенез, длящийся 9 мес., состоит из нескольких принципиальных этапов. Первый этап связан с оплодотворением, т. е. с самим фактом встречи родительских половых клеток. В это время зародышевые клетки подвержены влиянию естественного отбора, так как далеко не все родительские клетки способны к дальнейшему развитию. Второй этап, с которого начинается эмбриогенез, — это превращение одной клетки — оплодотворенного яйца — в многоклеточный организм (дробление). Третий этап связан с началом дифференциации (специализации) клеток в организме и знаменуется появлением в нем трех первичных типов тканей. При этом в зародыше происходит перемещение клеточных пластов, а затем начинается этап органогенеза, т. е. закладка и образование различных органов и систем организма, характеризуемый сложными явлениями дифференциации клеток и объединением их в структуры, образованием органов. К двум месяцам развития складывается защитная система материнского организма — плацента, которая в дальнейшем и питает, и защищает развивающийся плод. В остальные семь месяцев развития человека под защитой плаценты его органы приобретают функциональную активность и быстро растут.
Вид Homo sapiens характеризуется широкими способностями к адаптации и полиморфизмом (разнообразием в проявлении внешних признаков). Это позволило людям расселиться по всему земному шару, освоив различные климатические зоны, географо-биологические условия и приспособившись к различным диетам2.
Климатическая адаптация. Определенная доля энергии затрачивается организмом человека на поддержание постоянства температуры тела. В отличие от других теплокровных животных человек дополнительно использует культурные и социальные приспособления: жилье, одежду, системы отопления, вентиляции, кондиционирования и т. д. Благодаря этому сообщества человека успешно выживают в экстремальных климатических условиях.
Человечество, как и всякую популяцию живых организмов, характеризуют статистические характеристики (численность, плотность, пространственная структура, половой и возрастной состав), а также динамические характеристики (рождаемость, смертность, миграционная активность, скорость роста, продолжительность жизни, кривые выживания).
Почти 90% всех продуктов питания человечество получает благодаря земледелию. Земледелие — возделывание сельскохозяйственных растений с целью получения урожая. Основой земледелия являются почвы. В принятой в 1983 г. международными организациями, входящими в состав ООН, «Всемирной хартии почв» говорится: «Среди главных ресурсов, которыми располагает человек, выделяется земля; к ней относятся почвы, вода, растения и животные: эксплуатация этих ресурсов не должна вызывать их деградацию или разрушение, так как жизнь человека зависит от их неиссякаемой продуктивности». Земледелие характеризуется постоянно растущей эффективностью. Исторически в нем сначала доминировало направление подбора сортов выращиваемых культур, затем преобладало совершенствование агротехники и расширение посевных площадей. В настоящее время вновь делается акцент на селекции, химизации, механизации и других формах увеличения вложения энергии.
За последние 40 лет в человеческом обществе, а в результате и на планете в целом произошло столько событий, сколько раньше происходило за 1000 лет. Признаками, сопутствующими современному этапу развития технологической цивилизации, являются экспоненциальный рост населения Земли, постепенное истощение ресурсов, а также растущее загрязнение окружающей природной среды.
Современные технологии направлены, с одной стороны, на использование новых ресурсов, с другой стороны, на сокращение и утилизацию отходов. В идеале создаются технологические пирамиды, подобные природным трофическим пирамидам. Поэтому устойчивость технологических систем, как и природных экосистем, обеспечивается наличием разнообразия. Развитие технологической цивилизации прошло через несколько стадий. Начальной была малоспециализированная добыча и экстенсивное производство. Промежуточная стадия характеризовалась ростом эффективности переработки. Современная стадия, имеющая шанс перейти в устойчивую, отличается специализированным производством с высокой эффективностью использования и реутилизации ресурсов.
В истории планеты многочисленны примеры экологических кризисов и катастроф различного масштаба. Они неоднократно потрясали биосферу, несли гибель многим видам живого и существенно меняли генотипический состав биоты. Нарастание негативных последствий антропогенного воздействия на биосферу привело к современной кризисной ситуации в ней.
Следовательно, все антропогенные воздействия могут быть сравнимы с факторами естественного отбора. В конечном счете суммарное воздействие на человека антропогенно измененных факторов окружающей среды происходит аналогично естественному отбору и проявляется в форме бесплодия, предродовой и послеродовой смертности. В старых промышленных районах население благодаря генетической адаптации оказывается более устойчивым к загрязнениям.
Кризис перепромысла животных (кризис консументов). Это был первый1 антропогенный экологический кризис, который произошел 10—50 тыс. лет назад в результате интенсивного развития охоты. Выход из кризиса был найден в ходе сельскохозяйственной революции, ознаменовавшейся переходом к производящему хозяйству.
В наши дни третий антропогенный кризис дополнился четвертым глобальным термодинамическим (тепловым) кризисом или энергетическим кризисом потребления. Кроме научно-технической революции, он вызван кризисом сознания и увеличением потребления, т. е. идеалы потребительства стали превалировать над прежними идеалами человечества.
ЗАГРЯЗНЕНИЕ — это все то, что появляется не в том месте, не в то время и не в том количестве, какое естественно для природы, что выводит ее системы из равновесия, отличается от нормы, обычно наблюдаемой и (или) желательной для человека.
Еще одним примером является происходящая в наши дни широкомасштабная компания по введению новых европейских стандартов на допустимые выбросы в атмосферу от автотранспорта. Двигатели внутреннего сгорания автомобилей — основные источники загрязнения атмосферы в городах и густонаселенных регионах. Принятые нормы допустимых выбросов автомобилей, введенные с 2000 г., столь высоки, что им удовлетворяют только лишь самые современные марки машин. При этом известно, что и эти марки совершенно бесперспективны для модернизации с целью соответствия уже принятым европейским нормам 2005 г.
Воздух как природный ресурс представляет собой общечеловеческое достояние. Постоянство его состава (чистота) — важнейшее условие существования человечества. Поэтому любые изменения состава рассматриваются как загрязнение атмосферы.
Вода, как и воздух, является количественно неисчерпаемым природным ресурсом, но человеку и всему живому в биосфере нужна не просто вода как вещество с формулой Н20, а вода определенного качества, т. е. имеющая определенные прозрачность, температуру, сопутствующие примеси и т. п.
Человек интенсивно воздействует на верхнюю часть твердой оболочки Земли. Преимущественно это воздействие приходится на верхний плодородный слой литосферы — почву, благодаря которой человечество удовлетворяет основную часть своих потребностей в продуктах питания. Плодородные земли относятся к условно возобновимым ресурсам, однако время, необходимое для их восстановления, т. е. формирования плодородного слоя, достаточного для сельскохозяйственного использования, может исчисляться сотнями или даже тысячами лет. При нормальных природных условиях 1 см толщины плодородной почвы образуется за 125—400 лет. Процесс значительно ускоряется при оптимальной агротехнике, но даже в этих условиях для создания 1 см плодородного слоя требуется не менее 40 лет.
Физическое загрязнение связано с отклонением за пределы нормального диапазона колебаний параметров (уровня) физических абиотических факторов среды обитания. Теоретически это относится абсолютно ко всем климатическим и топографическим экологическим факторам. Реально в наше время ощущается антропогенное воздействие на такие физические факторы, как температура, уровень звука и вибрации, интенсивность различных электромагнитных излучений, включая ионизирующее и световое. Это воздействие стало столь значительно, что соответствующие физические загрязнения выходят за рамки локальных и ощущаются на глобальном уровне.
За всю историю существования человечество израсходовало около 900—950 тыс. ТВт Ч1 энергии всех видов. Исторически развитие (увеличение) потребления энергии на планете шло неравномерно. На графике (рис. 9.15) показано, что резкое возрастание потребления энергии началось в XX в., причем 2/3 израсходованной человеком энергии приходится на последнюю половину века. Важная особенность современного потребления энергии — его неравномерность для жителей разных стран. В доисторическую эпоху каждый человек, использовавший лишь свою мускульную силу, тратил приблизительно одинаковое количество энергии. В наше время неравномерность удельного потребления энергии огромна и для различных стран она достигает соотношения 1 : 40, при этом неравномерность потребления электроэнергии еще больше. В Скандинавии на одного жителя приходится более 14 000 кВт • ч электроэнергии в год, а в Индии — около 100 кВт • ч.
Чрезвычайными ситуациями (ЧС) называют аварии, катастрофы с многочисленными человеческими жертвами, существенными материальными потерями, серьезными экологическими последствиями и (или) нарушениями условий жизнедеятельности людей.
Многие из этих явлений причинно связаны с изменениями солнечной активности и геомагнитными явлениями, однако интенсивная хозяйственная деятельность человека влияет на возникновение и течение названных природных процессов.
Стоящая перед современным человечеством задача сохранения ОС главным образом заключается в необходимости сохранения качества этой среды, привычной человеку.ОХРАНА ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ — это комплекс международных, государственных и региональных, административно-хозяйственных, политических и общественных мероприятий по обеспечению физических, химических, биологических параметров функционирования природных систем в пределах, необходимых для здоровья и благосостояния человека.
В соответствии с Конституцией Российской Федерации от 12.12.93 г.Основная форма закрепления государственной экологической политики — экологическое законодательство является самостоятельной отраслью современного российского права. Комплекс правовых норм и правоотношений, регулирующих общественные отношения в сфере взаимодействия общества и природы в интересах настоящего и будущего поколений людей, называется экологическим правом.
Объектами1 экологического права признаются естественные экологические системы либо их компоненты.Не подвергшиеся антропогенному воздействию естественные экологические системы, природные ландшафты, а также природные комплексы подлежат охране в первоочередном порядке.
Природопользование — взаимодействие человека с природой с целью удовлетворения его потребностей.Право природопользования — правовые нормы использования человеком ресурсов Природы в соответствии с действующими природоохранными требованиями и нормами.
В соответствии с Федеральным законом от 10.01.02 № 7-ФЗ «Об охране окружающей среды» понятие «вред окружающей среде» трактуется как «негативное изменение ОС в результате ее загрязнения, повлекшее за собой деградацию естественных экологических систем и истощение природных ресурсов». Причинение окружающей среде вреда вызывает негативные экономические и экологические последствия, поэтому экологическое право выделяет вред экономический и вред экологический.
За нарушение законодательства в области охраны ОС в соответствии со ст. 75 Федерального закона от 10.01.02 № 7-ФЗ «Об охране ОС» установлены следующие виды ответственности: административная, уголовная, дисциплинарная и имущественная.
Экологически неблагополучные ситуации существуют лишь на некоторых достаточно ограниченных территориях. Так, в нашей стране на весьма значительной ее части ОС является вполне благоприятной. Прежде всего это малоосвоенные северные районы, составляющие по различным оценкам 40— 46% территории России.
Особая роль в удовлетворении потребностей человека принадлежит таким природным ресурсам, как земли, воды, атмосферный воздух, растительный и животный мир. Этим предопределен специфический подход к правовой защите таких ресурсов, а также к особенностям регулирования их использования.
Органический мир Земли образован совокупностью видов животных, растений, грибов, микроорганизмов. Каждый компонент органического мира взаимосвязан с другим, справедлив закон «все связано со всем». Изменение и тем более уничтожение одного из компонентов системы влечет за собой изменение, а в предельном случае гибель всей системы. Все это делает необходимым осуществление специальных природоохранных мероприятий, направленных на защиту всех живых организмов, сохранению биоразнообразия на планете.
Идея создания охраняемых территорий — заповедников — возникла давно. Еще с древних времен существовали «священные места», где запрещалась охота, рыбная ловля, вырубка леса, где звери и птицы могли выводить свое потомство. Позднее в странах Европы, Азии, Африки правители государств и церквей стали создавать заказники, где охранялись отдельные виды животных (например, олени во Франции и Англии, бобры в Древней Руси). В конце XIX в. быстрое оскудение растительного и животного мира стало тревожить людей. Бобры, соболи, лоси и многие другие пушные и промысловые звери стали редкостью. Необходимость охраны природы, создания заповедных территорий стала очевидна (рис. 10.4).
Редкие и находящиеся под угрозой исчезновения растения и животные принято относить к особо охраняемым объектам.Для дифференцированного подхода к определению очередности применения охранных мер разработана пятиступенчатая шкала категорий статуса охраняемого вида, в соответствии с которой к первой категории относят виды, спасение которых невозможно без осуществления специальных мер, а к пятой категории — восстановленные виды, состояние которых благодаря принятым мерам не вызывает опасений, но эти виды еще не подлежат промысловому использованию.
В течение всей истории взаимодействия Общества и Природы Человечество развивало экономику1 преимущественно за счет хищнического использования природных ресурсов, игнорируя законы биосферы. Проблема противостояния экономики и экологии — столкновение экономических интересов Общества с экологическими требованиями Природы — в настоящее время занимает одно из важнейших мест в системе мировых приоритетов, и именно осознание необходимости адаптации экономического развития к природным закономерностям потребовало скорейшего перехода к новому экологически оптимизированному типу производства и потребления.
При таком подходе природные ресурсы считаются неистощимыми, а уровень их потребления, как и возможности восстановления, фактически не учитываются. Никак не учитываются и последствия экономического развития, выражающиеся в виде загрязнения, деградации природной среды и оскудения ресурсов. Длительное время не изучалось и обратное влияние, а именно влияние экологической деградации, ухудшения состояния трудовых ресурсов и качества жизни населения на экономическое развитие. Целесообразность этой системы до определенного момента (почти до конца XX в.) не вызывала никаких сомнений, однако впоследствии она получила название «фронтальной» или «ковбойской» экономики.
Помимо экономической оценки ресурсов должны быть оценены и возникающие экологические издержки или экологический вред, структура и состав которых показаны на рис. 10.6.Наиболее достоверные значения экономического ущерба позволяет получить метод прямого счета, но на практике он применяется редко, поскольку требует детальной информации об изменениях в окружающей среде, а также об ее исходном состоянии, по отношению к которому констатируются изменения (ухудшение либо даже деградация).
Природоохранные затраты — это расходы на природоохранные мероприятия (снижение загрязнения атмосферного воздуха, водных ресурсов и земель; мелиорация и рекультивация земель; рациональное ведение лесного хозяйства и т. п.). Одной из главных особенностей оценки экономической эффективности мероприятий по охране ОС является то, что ее (эффективность) недопустимо определять на основании анализа деятельности только в базовом году, ибо восстановление природной среды — процесс длительный. Поэтому различают первичный эффект и конечный комплексный социально-экономический эффект от проведения средозащитных мероприятий.
Существующая в наши дни в России система экономических механизмов охраны ОС может быть представлена схемой, приведенной на рис. 10.7.Кадастры ведутся как по отдельным видам природных ресурсов для всей страны, так и по территориям РФ. Основные цели отраслевых кадастров: государственная регистрация природ опользователей; количественный учет; бонитировка1 и экономическая оценка природных ресурсов.
Конкретный перечень и объемы перечисленных мер экономического стимулирования зависят от уровня, на котором оно проводится.Современный экологический кризис затрагивает все Человечество. Злободневные экологические проблемы необходимо решать всем, причем не только на глобальном общемировом уровне (см. разд. 10.7), но и на уровне каждого отдельного государства.
Экологическая стандартизация — активно развивающееся направление нормативно-правового регулирования охраны окружающей среды и природопользования.Экологические стандарты относятся к подзаконным правовым актам.
Качество природной среды — совокупность показателей состояния ее экологических систем, которое постоянно и неизменно обеспечивает (или не обеспечивает) полноценные процессы обмена веществ и энергии в природе, между природой и человеком, а также условия для воспроизводства жизни. Качество природы обеспечивается самой природой путем саморегуляции, самоочищения от вредных для нее веществ.
Оценка воздействия на окружающую среду (ОВОС) — процедура учета экологических требований законодательства при подготовке и принятии решений о социально-экономическом развитии общества. Она дополняет технические, экономические, социально-политические оценки предполагаемых решений.
Экологическая экспертиза — «установление соответствия намечаемой хозяйственной и иной деятельности экологическим требованиям и определение допустимости реализации объекта экологической экспертизы» (ст. 1 Федерального закона «Об экологической экспертизе» от 23.11.95 № 174-ФЗ).
В соответствии с Законом от 10.06.93 № 5151-1 «О сертификации продукции и услуг» сертификация продукции есть деятельность по подтверждению соответствия продукции установленным требованиям. Поэтому экологическая сертификация (экосертификация) — деятельность по подтверждению соответствия сертифицируемого объекта предъявляемым к нему экологическим требованиям, а именно требованиям законодательных и нормативно-правовых актов в сфере природопользования и охраны ОС.
Лицензия — это выдаваемое специально уполномоченным органом разрешение, удостоверяющее право ее владельца на использование в фиксированный (оговоренный) период времени некоторого природного ресурса.По действующему экологическому законодательству в нашей стране используются различные виды документов, выполняющие одинаковые функции и объединяющиеся понятием «лицензирование». Так, наряду с собственно лицензиями (на право пользования недрами, добычу полезных ископаемых, пользование лесным фондом, отстрел животных и т. д.) применяются разрешения (на выброс в атмосферу и сброс в поверхностные водоемы загрязняющих веществ, на размещение отходов на территории и др.), лесорубочный билет (ордер), лесной билет и др.
Выполнение этих задач возложено на систему экологического контроля, состоящую из государственного, производственного, муниципального и общественного контроля.Функция экологического контроля попутно осуществляется и при иных правовых мерах регламентации воздействия на ОС, а именно при нормировании, экспертизе, лицензировании и сертификации.
Экологический аудит — независимая, комплексная, документированная оценка соблюдения субъектом хозяйственной и иной деятельности требований (включая международные) в области охраны ОС и подготовка рекомендаций по улучшению этой деятельности.
Производственное управление — экологическое управление в масштабах отдельной организации. Для того чтобы экологическая политика организации была действенной, она должна проводиться в рамках определенной системы административного управления и объединяться в единое целое с общей административной деятельностью. Наибольшая эффективность природоохранных мероприятий достигается при включении их в стратегический план организации и при решении задач повышения современной конкурентоспособности продукции.
Прочие аспекты. Организация должна иметь необходимый комплект экологической документации в таком объеме и такого качества, который требуется для полноценного функционирования системы управления ОС. Однако в ГОСТ Р ИСО 14001-98 разъясняется, что основное внимание все же должно быть сосредоточено на эффективности управления ОС, а не на ведении документации.
За последние 25 лет мир убедился, что «поправки» и «ремонт» хозяйства путем применения новых, так называемых ресурсосберегающих технологий и «экологически чистых»1 источников энергии, потребовавшие, по оценкам В. И. Данилова-Данильяна и К. С. Лосева, триллионы долларов, «способны улучшить ситуацию только в отдельных локальных случаях, в целом же глобальную ситуацию они только ухудшили» .
Международные организации позволяют объединить природоохранную деятельность заинтересованных государств независимо от их политических позиций, выделяя экологические проблемы из совокупности всех международных проблем. Россия активно участвует в работе многих международных экологических организаций.
Ежегодно в мире проводятся сотни и даже тысячи конференций экологического направления (многосторонние и двусторонние, правительственные и неправительственные), на которых принимаются соответствующие документы: соглашения, конвенции, декларации, договоры и др. Это одна из развитых форм международного сотрудничества.
Развитие Человечества в прошлом веке было ориентировано на быстрый рост экономики, что привело к беспрецедентному по масштабам вредному воздействию на биосферу.Возникли противоречия между всевозраставшими потребностями мирового сообщества и ограниченными возможностями биосферы по их удовлетворению. Богатства, способность обеспечивать развитие вида Homo sapiens и возможность самовосста-навливаться оказались у Природы достаточно ограниченными.
Современная экологическая культура, конечно, не может слепо основываться на вере, составляющей важнейший момент (элемент) религии. Она базируется на приоритетном научном изучении закономерностей взаимодействия Человека и Природы.
Акимова Т. А., Хаскин В. В. Экология. — М.: Изд-во ЮНИТИ, 1998. — 456 с.Вернадский В. И. Живое вещество и биосфера. — М.: Наука, 1994. — 672 с.Гиляров А. М. Популяционная экология. — М.: Изд-во МГУ, 1990. — 184 с.
Алымов В. Т., Крапчатое В. П., Тарасова Н. П. Анализ техногенного риска. — М.: Изд-во Круглый год, 2000. — 160 с.Андерсон Дж. М. Экология и науки об окружающей среде: биосфера, экосистемы, человек: Пер. с англ. — JL: Гидрометео-издат, 1985. — 166 с.