Экологические основы экономики природопользования

В своем взаимодействии основные компоненты земной природы: атмосфера, гидросфера, земля и недра образуют природную жизненную систему Земли — биосферу.

Биосфера охватывает нижнюю часть атмосферы (тропосферу— 6 км над уровнем моря), всю гидросферу (пресные и соленые, в том числе морские воды) и верхнюю часть литосферы Земли. Нижняя граница биосферы находится на глубине 15 км в толще земной коры и 11 км в океане. По сравнению с диаметром Земли — 13 000 тыс. км, биосфера — очень тонкая оболочка на ее поверхности.

Биосфера как среда развития жизни характеризуется абиотическими факторами (реки, озера, моря, океаны, ледники, ландшафты, воздушные массы, климат, свет, химические элементы и вещества, физические явления и т.д.), которые сложились задолго до возникновения жизни. Абиотические факторы биосферы находятся в постоянном взаимодействии как между собой, так и с биологическими видами (растительным и живым миром) в процессах обмена между веществом и энергией. Благодаря этому взаимодействию происходит биогенная миграция вещества, которая стала началом всех изменений наземной поверхности, развития и усложнения форм движения материи.

Фактором возникновения биосферы явился абиогенный геологический круговорот вещества и энергии, наряду с которым с появлением жизни складывался биологический круговорот. Так как масса живого вещества увеличивается, то биологический круговорот постоянно расширяется, вовлекая все большее количество вещества и энергии за счет геологического круговорота.

Круговороты веществ — циклические превращения, в которых не полностью повторяются числовые значения предыдущего цикла. В круговоротах возможны колебания и медленное поступательное движение. Малые круговороты происходят в экосистемах, большие — в биосфере. Термодинамические биосферные круговороты разомкнуты, для их осуществления необходимо поступление энергии извне. Основные элементы круговорота веществ: вода, кислород, углерод, азот, сера, фосфор, кальций, калий. Круговороты питаются от Солнца энергией, которая участвует в планетарных процессах, поддерживает жизнь и безвозвратно теряется в космическом пространстве, в том числе с излучением Земли. Биосфера за миллионы лет своей эволюции аккумулировала энергию в виде запасов органического топлива, которые интенсивно использует человечество.

Восстановление и развитие биосферы можно представить как систему взаимосвязанных между собой биогеоценозов.

Биогеоценоз, по определению академика В. Н. Сукачева, представляет собой сложившуюся в результате эволюции, пространственно ограниченную, длительно самоподдерживающуюся, однородную природную систему, включающую сообщества живых организмов, взаимосвязанных с абиотической средой.

Биогеоценоз осуществляется как взаимодействие в границах определенной территории биоценоза — совокупности сообществ биотической среды: растений (фитоценоз), животных (зооценоз) и микроорганизмов (микробиоценоз), состоящих в определенных взаимоотношениях и осуществляющих между собой обмен веществом, энергией и информацией, и биотопа— абиотической среды, включающей составные части биосферы: атмосферу, гидросферу, террасферу (поверхность земной суши) и литосферу (верхние горизонты твердой земной оболочки).

Биосфера и биогеоценозы являются саморегулирующимися системами, все части биосферы являются продуктом ее собственного развития во взаимодействии с окружающей средой. На развитие биосферы влияют, кроме естественных факторов, техногенные факторы, в результате чего происходит упрощение естественных ценозов и путей питания, уничтожение организмов, сокращение популяций и, в конечном итоге, нарушение биоценозов. Под воздействием человеческой деятельности и природных стихий, усиливающихся в результате влияния техногенных факторов, может нарушится хрупкое равновесие состояния биосферы и круговорота вещества и энергии.

Живые организмы преобразовывали среду обитания, в результате чего появились новые горные породы: известняки, граниты, гнейсы, донные отложения океанов, морей, горючие ископаемые — каменный уголь, нефть, природный газ. Сформировался почвенный слой с растительностью, которая повысила концентрацию кислорода в атмосфере до 2,3 % по массе.

Взаимоотношения живых организмов и их групп с окружающей средой (рис. 1.2) изучает наука экология (наука о среде обитания). Понятие экологии впервые предложил Э. Геккель в 1869 г.

Взаимосвязь сообществ

Рис. 1.2. Взаимосвязь сообществ

Согласно одному из основных законов экологии (Закон Шелфорда) любой живой организм имеет определенные сложившиеся в процессе эволюции верхний и нижний пределы устойчивости (толерантности) к любому экологическому фактору.

Место, где удовлетворяется совокупность всех требований живого организма к условиям среды, называется его экологической нишей. Если хотя бы один экологический фактор (лимитирующий фактор) выхолит за пределы толерантности (устойчивости), то разрушается ниша — ограничивается или исключается сохранение вида в данном месте.

В отличие от других видов живого мира, экологическая ниша человечества исторически расширяется не путем приспособления, ас помощью защитных средств (одежда, жилище и т.п.).

Совокупность живых организмов и природных факторов, биоценоза и косного вещества определяется как экосистема (экологическая система).

Экологическая система представляет собой совокупность видов растений, животных и микроорганизмов, взаимодействующих между собой и с окружающей средой (табл. 1.1).

Таблица 1.1. Экологические системы жизнедеятельности живых организмов

Экологическая система

Совокупность видов растений, животных и микроорганизмов, взаимодействующих между собой и с окружающей средой

Основные

элементы

среды

Биотический мир — действующие в среде живые организмы: продуценты, консументы, детритофаги; абиотический мир — натуральная неживая природа, влияющая на весь живой мир

Продуценты

Зеленые растения, осуществляющие преобразование неорганических веществ в органические посредством фотосинтеза — процесса превращения в растениях воды и атмосферной двуокиси углерода под действием солнечной энергии и сахара. В процессе фотосинтеза в атмосферу выделяется кислород. Растения из образованных Сахаров и минеральных элементов, полученных из почвы или воды, синтезируют сложные вещества, входящие в состав их организмов и плодов. Совокупность синтезируемых продуцентами органических веществ называют биотой

Консументы

Живые организмы (бактерии, животные, люди и другие организмы), питающиеся органическим веществом и использующие его как источник энергии и материал для формирования своего тела. В зависимости от употребляемой пищи консументы относятся к первичному (питающиеся органическими веществами), вторичному (употребляющие в пищу первичных консументов), третичному (употребляющие в нишу вторичных консументов), четвертичному и более высоким порядкам

Детритофаги

Живые организмы (грифы, раки, муравьи). питающиеся детритом — мертвыми растениями и животными остатками

Редуценты

Микроорганизмы (грибы, бактерии)

Элементами экологических систем являются: вид, популяция, сообщество (биоценоз), гомеостаз экосистемы, цепи питания в экосистемах, биомасса экосистем, продуктивность экосистем.

В процессе эволюции биосфера неоднократно переживала природные катаклизмы и катастрофы. Около 99 % всех видов организмов, населявших планету, погибло.

На биосферу воздействует множество экологических факторов, явлений природного воздействия их биосферы, в свою очередь взаимодействующих между собой.

Для каждого вида живых организмов существуют оптимальные уровни условий его жизнедеятельности в отношении различных факторов окружающей среды (природных, погодно-климатических, стрессовых и др.).

Механизм влияния различных факторов окружающей среды на устойчивость популяции основывается на принципе предела устойчивости, который тесно связан с лимитирующих факторов.

Экологическая пирамида (пирамида биомасс) характеризуется соотношениями продуцентов, консументов и редуцентов в экосистеме и выражается в единицах массы (сырая биомасса— пирамида биомасс), в числе особей (пирамида чисел Элтона), заключенной в особях энергии (пирамида энергий).

Пирамида повернута растениями к Солнцу. Жизнедеятельность живых систем проявляется как взаимодействие молекул различных химических веществ. В составе живой природы обнаружено более 80 химических элементов, 27 из которых выполняют определенные функции, остальные попадают в организмы с пищей, водой и воздухом.

Глобальную опасность представляет парниковый эффект за счет возврата излучаемой Землей теплоты, связанного с увеличением содержания в атмосфере углекислого газа, поглощающего частично инфракрасные лучи, что ведет к нагреву атмосферы. В течение XX в. содержание углекислого газа в атмосфере увеличилось на 25 %, что привело к повышению средней температуры атмосферы примерно на I %. Потепление климата может вызвать таяние полярных льдов и ледников, что приведет к повышению уровня Мирового океана и затоплению земель для жителей 1/4 части планеты.

При значительном содержании пыли и аэрозолей в атмосфере растет ее отражательная способность и уменьшается доля солнечной энергии, доходящей до поверхности Земли.

Это ведет к похолоданию планеты. При извержении вулкана Кракатау (1883 г.) в атмосферу были выброшены миллионы тонн пыли, после чего последовало похолодание, три года неурожаев, голод. Еще более серьезные катастрофы происходят на Земле при падении крупных метеоритов. Математические модели возможных последствий глобальной ядерной войны, разработанные академиком Н. Н. Моисеевым, показывают, что в результате на планете наступила бы "ядерная зима", средняя температура понизилась бы на 20-40 градусов.

Условия жизнеобеспечения мирового общества зависят от состояния и качества биосферы, так же как и прогрессивное развитие биосферы в направлении ноосферы зависит от осознанной скоординированной хозяйственной деятельности человечества на основе гуманных, природозащитных, прогрессивных решений.

Биосфера, являясь источником и обителью жизни, может ограниченно обеспечивать ее развитие в природных, естественных условиях. Мыслящая, творческая природа, воплощенная в человеке, не может довольствоваться естественными условиями и продуктами существования. Для творческой, созидательной деятельности необходимо свободное время, эффективные средства труда, средства защиты и нападений, передвижения, информационного общения, комфортные условия жизни и быта и многое другое. Для этих целей объектом эксплуатации человеком стали не только биосфера, но все системные компоненты земной природы.

 
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ     След >