1

2 Общие представления о биосфере

2.1 Биосфера как глобальная экосистема

Рассмотрение основополагающих вопросов общей экологии целе­сообразно начать со знакомства с биосферой как глобальной экосис­темой и закономерностями ее функционирования. В таком случае разделы экологии более низкого ранга (популяционный, экосистемный) будут в определенной мере подчинены углубленному раскры­тию закономерностей существования биосферы и допустимых пре­делов вмешательства в нее или ее звенья человека. Другими слова­ми, на уровне экосистем элементарного плана должен осуществляться в основном принцип локальных действий, в то время как био­сферный уровень формирует базу для глобального мышления.

В настоящее время становится предельно ясным, что среда, в которой мы живем, сформирована жившими организмами различ­ных геологических эпох. По образному выражению Б. Коммонера, окружающая среда – «... это дом, созданный на Земле жизнью и для жизни». При этом каждое поколение организмов этот дом со­вершенствовало соответственно изменявшимся условиям и оби­тающим в нем существам. Эти истины стали понятными людям далеко не сразу. Важнейший вклад в этот раздел современной экологии внесли исследования академика В. И. Вернадского (1863 – 1945), его учение о биосфере.

Термин «биосфера» в научную литера­туру введен в 1875 г. австрийским ученым-геологом Эдуардом Зюссом. К биосфере он отнес все то пространство атмосферы, гидро­сферы и литосферы (твердой оболочки Земли), где встречаются живые организмы.

Владимир Иванович Вернадский (1863-1945) использовал этот тер­мин и создал науку с аналогичным названием. Если с понятием «био­сфера», по Зюссу, связывалось только наличие в трех сферах земной оболочки (твердой, жидкой и газообразной) живых организмов, то, по В. И. Вернадскому, им отводится роль главнейшей геохимичес­кой силы. При этом в понятие биосферы включается преобразую­щая деятельность организмов не только в границах распространения жизни в настоящее время, но и в прошлом. В таком случае под био­сферой понимается все пространство (оболочка Земли), где существует или когда-либо существовала жизнь, то есть где встречаются живые организмы или продукты их жизнедея­тельности. В. И. Вернадский не только сконкретизировал и очертил границы жизни в биосфере, но, самое главное, все­сторонне раскрыл роль живых организмов в процессах пла­нетарного масштаба. Он показал, что в природе нет более мощной геологической (средообразующей) силы, чем живые организмы и продукты их жизнедеятельности.

Учение В. И. Вернадского о биосфере произвело переворот во взглядах на глобальные природные явления, в том числе геологи­ческие процессы, причины явлений, их эволюцию. До трудов В. И. Вернадского эти процессы прежде всего связывались с дей­ствием физико-химических сил, объединяемых термином «вывет­ривание». В. И. Вернадский показал первостепенную преобразую­щую роль живых организмов и обусловливаемых ими механизмов образования и разрушения геологических структур, круговорота ве­ществ, изменения твердой (литосферы), водной (гидросферы) и воз­душной (атмосферы) оболочек Земли.

Ту часть биосферы, где живые организмы встречаются в насто­ящее время, обычно называют современной биосферой, или необиосферой, а древние биосферы относят к палеобиосферам, или белым биосферам. В качестве примеров последних можно назвать безжизненные скопления органических веществ (залежи каменных углей, нефти, горючих сланцев и т. п.) или запасы других соединений, образовавшихся при участии живых организмов (из­весть, мел, соединения кремния, рудные образования и т. п.).

Границы биосферы. По современным представлениям нео­биосфера в атмосфере простирается примерно до озонового экра­на (у полюсов 8 – 10 км, у экватора - 17 – 18 км и над остальной поверхностью Земли – 20 – 25 км). За пределами озонового слоя жизнь невозможна вследствие наличия губительных космических ультрафиолетовых лучей. Гидросфера практически вся, в том чис­ле и самая глубокая впадина (Марианская) Мирового океана (11022 м), занята жизнью. К необиосфере следует относить также и дон­ные отложения, где возможно существование живых организмов. В литосферу жизнь проникает на несколько метров, ограничиваясь в основном почвенным слоем, но по отдельным трещинам и пеще­рам она распространяется на сотни метров.

Границы палеобиосферы в атмосфере примерно совпадают с необиосферой, под водами к палеобиосфере следует отнести и оса­дочные породы, которые, по В. И. Вернадскому, практически все претерпели переработку живыми организмами. Это толща от со­тен метров до десятков километров. Сказанное относительно оса­дочных пород применимо и к литосфере, пережившей водную ста­дию функционирования.

Таким образом, границы биосферы определяются наличием жи­вых организмов или «следами» их жизнедеятельности. В пределах современной, как и былых биосфер, насыщенность жизнью между тем далеко не равномерна. На границах биосферы встречаются лишь случайно занесенные организмы («поле устойчивости жиз­ни», по В. И. Вернадскому). В пределах основной части биосферы организмы присутствуют постоянно («поле существования жизни»), но распределены далеко не равномерно. Очаги повышенной и мак­симальной концентрации жизни В. И. Вернадский называл пленка­ми и сгущениями жизни. Эти наиболее продуктивные экосистемы являются своего рода каркасом биосферы и требуют повышенно­го внимания человека.

2.2 Живое вещество, функции в биосфере

Живое вещество. Этот термин введен в литературу В. И. Вер­надским. Под ним он понимал совокупность всех живых организ­мов, выраженную через массу, энергию и химический состав.

Вещества неживой природы относятся к косным (например, ми­нералы). В природе, кроме этого, довольно широко представлены био­косные вещества, образование и сложение которых обусловливает­ся живыми и косными составляющими (например, почвы, воды).

Живое вещество – основа биосферы, хотя и составляет крайне незначительную ее часть. Если его выделить в чистом виде и рас­пределить равномерно по поверхности Земли, то это будет слой около 2 см или крайне незначительная доля от объема всей био­сферы, толща которой измеряется десятками километров. В чем же причина столь высокой химической активности и геологической роли живого вещества?

Прежде всего, это связано с тем, что живые организмы, благо­даря биологическим катализаторам (ферментам), совершают, по выражению академика Л. С. Берга, с физико-химической точки зре­ния что-то невероятное. Например, они способны фиксировать в своем теле молекулярный азот атмосферы при обычных для при­родной среды значениях температуры и давления. В промышлен­ных условиях связывание атмосферного азота до аммиака требует температуры порядка 500°С и давления 300 – 500 атмосфер.

В живых организмах на порядок или несколько порядков увели­чиваются скорости химических реакций в процессе обмена веществ. В. И. Вернадский в связи с этим живое вещество назвал чрезвы­чайно активизированной материей.

К основным уникальным особен­ностям живого вещества, обусловливающим его крайне высокую средообразующую деятельность, можно отнести следующие:

1. Способность быстро занимать (осваивать) все свобод­ное пространство. В. И. Вернадский назвал это всюдностью жиз­ни. Данное свойство дало основание В. И. Вернадскому сделать вывод, что для определенных геологических периодов количество живого вещества было примерно постоянным (константой). Спо­собность быстрого освоения пространства связана как с интенсив­ным размножением (некоторые простейшие формы организмов могли бы освоить весь земной шар за несколько часов или дней, если бы не было факторов, сдерживающих их потенциальные воз­можности размножения), так и со способностью организмов ин­тенсивно увеличивать поверхность своего тела или образуемых ими сообществ. Например, площадь листьев растений, произрастаю­щих на 1 га, составляет 8 – 10 га и более. То же относится к корне­вым системам.

2. Движение не только пассивное (под действием силы тяже­сти, гравитационных сил и т. п.), но и активное. Например, против течения воды, силы тяжести, движения воздушных потоков и т. п.

3. Устойчивость при жизни и быстрое разложение после смерти (включение в круговороты), сохраняя при этом высокую физико-химическую активность.

4. Высокая приспособительная способность (адаптация) к различным условиям и в связи с этим освоение не только всех сред жизни (водной, наземно-воздушной, почвенной, организменной), но и крайне трудных по физико-химическим параметрам условий. Например, некоторые организмы выносят температуры, близ­кие к значениям абсолютного нуля – 273°С, микроорганизмы встре­чаются в термальных источниках с температурами до 140°С, в водах атомных реакторов, в бескислородной среде, в ледовых пан­цирях и т. п.

5. Феноменально высокая скорость протекания реакций. Она на несколько порядков (в сотни, тысячи раз) значительнее, чем в неживом веществе. Об этом свойстве можно судить по скорости переработки вещества организмами в процессе жизне­деятельности. Впечатляют примеры чисто механической деятельности неко­торых организмов, например роющих животных (сурков, сусликов и др.), которые в результате переработки больших масс грунта со­здают своеобразный ландшафт. По представлениям В. И. Вернад­ского, практически все осадочные породы, а это слой до 3 км, на 95 – 99 % переработаны живыми организмами. Даже такие колос­сальные запасы воды, которые имеются в биосфере, разлагаются в процессе фотосинтеза за 5 – 6 млн. лет, углекислота же проходит через живые организмы в процессе фотосинтеза каждые 6 – 7 лет.

6. Высокая скорость обновления живого вещества. Под­считано, что в среднем для биосферы она составляет 8 лет, при этом для суши - 14 лет, а для океана, где преобладают организмы с коротким периодом жизни (например, планктон), - 33 дня. В ре­зультате высокой скорости обновления за всю историю существо­вания жизни общая масса живого вещества, прошедшего через био­сферу, примерно в 12 раз превышает массу Земли. Только неболь­шая часть его (доли процента) законсервирована в виде органичес­ких остатков (по выражению В. И. Вернадского, «ушла в геоло­гию»), остальная же включилась в процессы круговорота.

Все перечисленные и другие свойства живого вещества обус­ловливаются концентрацией в нем больших запасов энер­гии. Согласно В. И. Вернадскому, по энергетической насыщеннос­ти с живым веществом может соперничать только лава, образую­щаяся при извержении вулканов.

Средообразующие функции живого вещества. Всю деятель­ность живых организмов в биосфере можно, с определенной долей условности, свести к нескольким основополагающим функциям, которые позволяют значительно дополнить представление об их пре­образующей биосферно-геологической роли.

В. И. Вернадский выделял девять функций живого вещества: газовую, кислородную, окислительную, кальциевую, восстановитель­ную, концентрационную и другие. В настоящее время название этих функций несколько изменено, некоторые из них объединены. Мы приводим их в соответствии с классификацией А. В. Лапо (1987).

1. Энергетическая. Связана с запасанием энергии в процессе фотосинтеза, передачей ее по цепям питания, рассеиванием.

Энергетическая функция живого вещества нашла отражение в двух биогеохимических принципах, сформулированных В.И.Вер­надским. В соответствии с первым из них геохимическая биогенная энергия стремится в биосфере к максимальному проявлению. Второй принцип гласит, что в процессе эволю­ции выживают те организмы, которые своей жизнью увели­чивают геохимическую энергию.

2. Газовая – способность изменять и поддерживать определен­ный газовый состав среды обитания и атмосферы в целом. В час­тности, включение углерода в процессы фотосинтеза, а затем в цепи питания обусловливало аккумуляцию его в биогенном веществе (органические остатки, известняки и т. п.) В результате этого шло постепенное уменьшение содержания углерода и его соединений, прежде всего двуокиси (СО² ) в атмосфере с десятков процентов до современных 0,03%. Это же относится к накоплению в ат­мосфере кислорода, синтезу озона и другим процессам.

С газовой функцией в настоящее время связывают два перелом­ных периода (точки) в развитии биосферы. Первая из них относит­ся ко времени, когда содержание кислорода в атмосфере достигло примерно 1% от современного уровня (первая точка Пастера). Это обусловило появление первых аэробных организмов (способных жить только в среде, содержащей кислород). С этого времени вос­становительные процессы в биосфере стали дополняться окисли­тельными. Это произошло примерно 1,2 млрд. лет назад. Второй переломный период в содержании кислорода связывают со време­нем, когда концентрация его достигла примерно 10 % от современ­ной (вторая точка Пастера). Это создало условия для синтеза озо­на и образования озонового экрана в верхних слоях атмосферы, что обусловило возможность освоения организмами суши (до этого фун­кцию защиты организмов от губительных ультрафиолетовых лучей выполняла вода, под слоем которой возможна была жизнь).

3. Окислительно-восстановительная. Связана с интенсифи­кацией под влиянием живого вещества процессов как окисления, благодаря обогащению среды кислородом, так и восстановления прежде всего в тех случаях, когда идет разложение органических веществ при дефиците кислорода. Восстановительные процессы обычно сопровождаются образованием и накоплением сероводо­рода, а также метана. Это, в частности, делает практически без­жизненными глубинные слои болот, а также значительные придон­ные толщи воды (например, в Черном море). Данный процесс в связи с деятельностью человека прогрессирует.

4. Концентрационная – способность организмов концентриро­вать в своем теле рассеянные химические элементы, повышая их содержание по сравнению с окружающей организмы средой на не­сколько порядков (по марганцу, например, в теле отдельных орга­низмов – в миллионы раз). Результат концентрационной деятельно­сти – залежи горючих ископаемых, известняки, рудные месторож­дения и т. п.

5. Деструктивная – разрушение организмами и продуктами их жизнедеятельности как самих остатков органического вещества, так и косных веществ. Основной механизм этой функции связан с круговоротом веществ. Наиболее существенную роль в этом от­ношении выполняют низшие формы жизни – грибы, бактерии (дес­трукторы, редуценты).

6. Транспортная – перенос вещества и энергии в результате активной формы движения организмов. Часто такой перенос осу­ществляется на колоссальные расстояния, например, при миграци­ях и кочевках животных. С транспортной функцией в значительной мере связана концентрационная роль сообществ организмов, на­пример, в местах их скопления (птичьи базары и другие колониаль­ные поселения).

7. Средообразующая. Эта функция является в значительной мере интегративной (результат совместного действия других фун­кций). С ней в конечном счете связано преобразование физико-хи­мических параметров среды. Эту функцию можно рассматривать в широком и более узком планах.

В широком понимании результатом данной функции является вся природная среда. Она создана живыми организмами, они же и под­держивают в относительно стабильном состоянии ее параметры практически во всех геосферах.

В более узком плане средообразующая функция живого веще­ства проявляется, например, в образовании почв. В. И. Вернадс­кий почву называл биокосным телом, под­черкивая тем самым большую роль живых организмов в ее созда­нии и существовании.

8. Наряду с концентрационной функцией живого вещества выде­ляется противоположная ей по результатам – рассеивающая. Она проявляется через трофическую (питательную) и транспортную деятельность организмов. Например, рассеивание вещества при выделении организмами экскрементов, гибели организмов при раз­ного рода перемещениях в пространстве, смене покровов. Железо гемоглобина крови рассеивается, например, кровососущими насе­комыми и т. п.

Важна также информационная функция живого вещества, вы­ражающаяся в том, что живые организмы и их сообщества накап­ливают определенную информацию, закрепляют ее в наследствен­ных структурах и затем передают последующим поколениям.

2.3 Основные свойства биосферы

Биосфере, как и составляющим ее другим экосистемам более низкого ранга, присуща система свойств, которые обеспечивают ее функционирование, саморегулирование, устойчивость и другие параметры. Рассмотрим основные из них.

1. Биосфера – централизованная система. Центральным зве­ном ее выступают живые организмы (живое вещество). Это свой­ство всесторонне раскрыто В. И. Вернадским, но, к сожалению, часто не дооценивается человеком и в настоящее время: в центр биосферы или ее звеньев ставится только один вид - человек (ан­тропоцентризм).

2. Биосфера – открытая система. Ее существование немыс­лимо без поступления энергии извне. Она испытывает воздействие космических сил, прежде всего солнечной активности. Впервые представления о влиянии солнечной активности на живые организ­мы (гелиобиология) разработаны А. Л. Чижевским (1897 – 1964), ко­торый показал, что многие явления на Земле и в биосфере тесно связаны с активностью солнца.

3. Биосфера – саморегулирующаяся система, для которой, как отмечал В. И. Вернадский, характерна организованность. В настоящее время это свойство называют гомеостазом, понимая под ним способность возвращаться в исходное состояние, гасить возникающие возмущения включением ряда механизмов. Гомеостатические механизмы связаны в основном с живым веществом, его свойствами и функциями, рассмотренными выше. Биосфера за свою историю пережила ряд таких возмущений, многие из которых были значительными по масштабам, и справлялась с ними (извер­жения вулканов, встречи с астероидами, землетрясения, горообра­зование и т. п.) благодаря действию гомеостатических механиз­мов и, в частности, принципа, который в настоящее время носит название Ле Шателье-Брауна: при действии на систему сил, выводящих ее из состояния устойчивого равновесия, пос­леднее смещается в том направлении, при котором эффект этого воздействия ослабляется.

Опасность современной экологической ситуации связана прежде всего с тем, что нарушаются многие механизмы гомеостаза и прин­цип Ле Шателье-Брауна, если не в планетарном, то в крупных регио­нальных планах. Их следствие – региональные кризисы. В стадию глобального кризиса биосфера, к счастью, еще, по-видимому, не всту­пила. Но отдельные крупные возмущения она уже гасить не в силах. Результатом этого является либо распад экосистем (например, рас­ширяющиеся площади опустыненных земель), либо появление неус­тойчивых, практически лишенных свойств гомеостаза систем типа агроценозов или урбанизированных (городских) комплексов. Челове­честву, к сожалению, отпущен крайне малый промежуток" времени для того, чтобы не произошел глобальный кризис и следующие за ним катастрофы и коллапс (полный и необратимый распад системы).

4. Биосфера – система, характеризующаяся большим разнооб­разием. Разнообразие – важнейшее свойство всех экосистем. Биосфе­ра как глобальная экосистема характеризуется максимальным среди других систем разнообразием. Последнее обусловливается многими при­чинами и факторами. Это и разные среды жизни (водная, наземно-воздушная, почвенная, организменная); и разнообразие природных зон, раз­личающихся по климатическим, гидрологическим, почвенным, биоти­ческим и другим свойствам; и наличие регионов, различающихся по химическому составу (геохимические провинции); и, самое главное, объединение в рамках биосферы большого количества элементарных экосистем со свойственным им видовым разнообразием.

В настоящее время описано около 2 млн. видов (примерно 1,5 млн. животных и 0,5 млн. растений). Полагают, однако, что число видов на Земле в 2 – 3 раза больше, чем их описано. Не учтены многие насекомые и микроорганизмы, особенно в тропических ле­сах, глубинных частях океанов и в других малоосвоенных местообитаниях. Кроме этого, современный видовой состав - это лишь небольшая часть видового разнообразия, которое принимало учас­тие в процессах биосферы за период ее существования. Дело в том, что каждый вид имеет определенную продолжительность жизни (10 – 30 млн. лет), и поэтому с учетом постоянной смены и обновле­ния видов число видов, принимавших участие в становлении био­сферы, исчисляется сотнями миллионов. Считается, что к настоя­щему времени арену биосферы оставили более 95 % видов.

Разнообразие рассматривают как основное условие устойчивости любой экосистемы и биосферы в целом. Это свойство настолько универсально, что сформулировано в качестве закона (автор его У. Р. Эшби).

К сожалению, практи­чески вся без исключения деятельность человека подчинена упроще­нию экосистем любого ранга. Сюда следует отнести и уничтожение отдельных видов или резкое уменьшение их численности, и создание агроценозов на месте сложных природных систем. Например, полнос­тью исчезли с лица земли степи как тип экосистем и ландшафтов, резко уменьшились площади лесов (до появления человека они зани­мали примерно 70 % суши, а сейчас – не более 20 – 23 %). Идет даль­нейшее, невиданное по масштабам уничтожение лесных экосистем в настоящее время, особенно наиболее ценных и сложных тропических, спрямление русел рек, создание промышленных районов и т. п.

Простые экосистемы с малым разнообразием удобны для эксп­луатации, они позволяют в короткое время получить значительный объем нужной продукции (например, с сельскохозяйственных по­лей), но за это приходится рассчитываться снижением устойчивос­ти экосистем, их распадом и деградацией среды.

Важное свойство биосферы – наличие в ней механизмов, обеспечивающих круговорот веществ и связанную с ним не­исчерпаемость отдельных химических элементов и их соеди­нений. При отсутствии круговорота, например, за короткое время был бы исчерпан основной «строительный материал» живого – углерод, который практически единственный способен образовывать межэлементные (углерод-углеродные) связи и создавать огромное количество органических соединений. Только благодаря круговоро­там и наличию неисчерпаемого источника солнечной энергии обес­печивается непрерывность процессов в биосфере и ее потенциаль­ное бессмертие. Как отмечал академик-почвовед В. Р. Вильямс, есть единственный способ сделать какой-то процесс бесконечным – пустить его по пути круговоротов. Одно из мощнейших антиэколо­гических действий человека связано с нарушением и даже разруше­нием природных круговоротов.

3 Понятие об ограниченности естественных возможностей биосферы

2.1 Ограниченность биосферы и хозяйственная деятельность человека

С позиций современной науки, сохранение и нормальное функционирование нашей планеты в первую очередь определяется иерархией сложнейших информационных связей. В этом отношении биосфера земли что-то вроде гигантского суперкомпьютера, от успешного функционирования которого и зависит сбалансированность и самовосстановление экологических систем в разных уголках нашей планеты, и, наоборот, сбои в его работе, нарастание хаоса приводят к деструктивным процессам в биосфере, резкому увеличению энтропии.

В экоразвити можно выделить экстенсивные и интенсивные экопроцессы. Экстенсивное экоразвитие, представляет собой процесс, согласно которому развитие субъекта экосреды, ее центрального элемента осуществляется за счет развития окружающей среды, которая представляется неограниченной во всех отношениях. Интенсивный экопроцесс осуществляется за счет качественных факторов, находящихся как в самом компоненте, так и вокружающей его среде, которая уже не выступает неограниченной в природоресурсном и экологическом аспектах и минимизации количественных параметров, что ведёт к экологизации деятельности. Большинство социально-экологических процессов не являются ни интенсивными ни экстенсивными, однако на ранних этапах развития общества, его взаимодействия с природой преобладает экстенсивный процесс социоэкоразвития.

Процессы глобализации происходят преимущественно на основе экстенсивной формы социоэкоразвития (А.Д. Урсул), когда деятельность людей и ее основной вид – хозяйственная деятельность – сталкиваются с ограниченностью биосферы во многих отношениях. Это ставит на повестку дня вопрос о глобальном переходе к преимущественно интенсивному социоэкоразвитию за счет качественных внутренних и внешних источников, что должно обеспечить рациональное природопользование и оптимальное социоэкоразвитие. Таким образом, процессы экологизации и интенсивного развития представляют собой единый процесс ныне происходящего и будущего социоэкоразвития, которое имеет ноосферную направленность. Переход от экстенсивного к интенсивному социоэкоразвитию в перспективе должен обеспечить коэволюционное взаимодействие общества и природы, когда развитие общества не нарушают процессы развития природы (биосферы), и происходит их совместное развитие.

Современный тип социоэкоразвития характеризуется регрессивным развитием окружающей природной среды. Если эта тенденция развития компонентов социоэкосистемы будет продолжаться, то неминуема экологическая катастрофа уже в текущем столетии. Поэтому настоятельная необходимость современного состояния общества – сформировать такую форму социоприродного развития, когда общество, прогрессивно развиваясь, так воздействует на окружающую среду, что не вызывает у нее регрессивных изменений.

При взаимодействии природы и общества действует закон сохранения материи, в частности – закон сохранения энергии, второй закон термодинамики и т.д., что позволяет использовать естественнонаучные, в частности синергетические методы. Увеличение негэнтропии в обществе ведет к увеличению энтропии в окружающей его природной среде. Существование прогрессивного развития общества обеспечивается за счет регресса природы. Иногда прогресс отождествляется с повышением негэнтропии, а регресс, с ее понижением. Это неверно как для неживой природы, так и для общества. Адаптирующая стратегия взаимодействия с природой не может рассматриваться как путь коэволюции. Коэволюционный путь развития основан на том, что развитие общества и сохранение устойчивости биосферы не должно вступать в непримиримые противоречия, а направления социального и природного процессов в глобальной социоэкосистеме не должны существенно расходится. С точки зрения коэволюции совместное развитие общества и биосферы не должно быть регрессивным. Коэволюционный путь развития означает, что вместо тотального использования окружающей среды, которое следует из концепции природопокорительного техницизма, необходимо максимально использовать естественные и адаптивные механизмы, как общества, так и природы. Коэволюция означает не только соразвитие и взаимосохранение компонентов экосистемы, но и совместную адаптацию друг к другу, т.е. коадаптацию.

2.2 Меры воздействия на биосферу

Работы многих демографов, экономистов, социологов показывают богатейшие возможности биосферы, еще не освоенные по-настоящему. Добавим также, что потенциальные возможности Океана используются пока на 2 – 3%.

Однако все эти расчеты оказываются никак не связанными или связанными очень слабо с главным фактором их реализации – с состоянием биосферы, которая требует для нормального функционирования вполне определенных условий, допускающих изменение в сравнительно узких параметрах. Эти параметры, взятые в их единстве, образуют значение меры такой системы, как биосфера в ее качественно нормальном состоянии.

Биосфера и ее компоненты – биогеоценозы – представляют собой целостные системы со сложившимся соотношением частей и стохастически сформировавшимися механизмами саморегуляции. Поскольку каждый компонент исторически возник и складывался в рамках целого, то его структурное положение в системе и функциональная роль отнюдь не случайны. Они имеют вполне определенное значение меры в пределах системы как по отношению к самим себе, так и по отношению к другим частям, а также по отношению к системе в целом. Эти три значения меры компонентов биосферы очень важно учитывать, так как в процессе хозяйственной деятельности неизбежно происходит изменение компонентов биосферы вплоть до нарушения предельных значений присущей им меры.

Поднимая экологические проблемы, мы, как правило, сводим их суть к тому, что подсчитываем, какое количество ресурсов (невосполнимых и восполнимых) потреблено, на сколько времени их еще хватит и как рационализировать их потребление. Если рассматриваются проблемы загрязнения, то опять-таки лишь в плане того, как это отразится на людях и прочих организмах планеты. Если, наконец, поднимаются проблемы народонаселения, то анализ сводится к подсчету того, сколько еще можно разместить и прокормить людей на планете, если занять всю пригодную для жизни и обработки площадь. Даже при постановке природоохранных задач саму природу продолжают рассматривать преимущественно как кладовую ресурсов.

Это вполне понятно и важно, но не менее важно и другое: каково состояние кладовой, где вместе с ресурсами находимся и мы сами. А для того чтобы это "помещение" (биосфера) сохранялось в пригодном для жизни состоянии, необходимо знать и соблюдать меру потребления и изменения ее компонентов, за счет которых обеспечивается саморегуляция целостного состояния биосферы.

Для биосферы как целостной саморазвивающейся системы существует мера лесистости, мера прозрачности атмосферы, мера деловитости, мера болотистости, мера почвенности (естественной), мера насыщенности живым веществом, мера влажности, мера температурного градиента и т.д. Все эти значения меры должны быть хорошо известны не только в глобальном, но и в локальном масштабах. Они должны находиться под постоянным контролем людей, чтобы в нужный момент использовать естественные, а если окажется возможным, и технические средства регуляции. В этом должен состоять смысл мониторинга природной среды.

Всякое явление имеет предел своего развития в рамках качественно определенной меры. Промышленный рост и рост населения планеты являются не более чем частным случаем закона меры. Очень важно заранее рассчитать эти предельно допустимые величины с учетом качественных показателей технологии, социального устройства, состояния природной среды.

Определенный интерес в этой связи представляют расчеты предельных значений природных ресурсов, сделанные участниками "Римского клуба" и опубликованные в книге "Пределы роста".

Ни одна система не может развиваться безмерно, даже если располагает такими внутренними возможностями. Темпы, масштабы и качественные особенности развития любой системы должны быть согласованы с целым, хотя бы по таким параметрам, как вещество, энергия, информация. Для каждого качественно определенного состояния системы "природа - общество" существует своя мера насыщенности техникой, жилыми массивами, сетью коммуникаций, обработанными полями и плотностью населения.

Необходимо обеспечить использование биосферы не как суммы компонентов, каждый из которых можно эксплуатировать сколько угодно в отрыве от других, а как суммы органически взаимосвязанных компонентов. Очень важно наладить хорошую службу контроля за параметрами биосферы и регуляции их в случае отклонения от оптимальной нормы. В противном случае, в любой момент при выходе даже какого-либо одного (не говоря уже о многих) параметра биосферы за допустимые пределы может пойти цепная реакция необратимых изменений, которые переведут биосферу в качественно иное состояние, непригодное для людей.

Как всякий компонент материального мира человек должен согласовывать свое развитие не только с собственными нуждами, но и с нуждами развития окружающего мира, с его законами в их естественном состоянии и, прежде всего с окружающей его средой существования – биосферой. В поддержании ее целостности, оптимальности для живого, в том числе и самого человека, заключается одна из важных целей существования общества.

4 Пути решения проблемы ограниченности биосферы.

Рациональное природопользование

Общая задача рационального управления природными ресурсами состоит в нахождении наилучших или оптимальных способов эксплуатации естественных и искусственных (например, в сельском хозяйстве) экосистем. Под эксплуатацией понимается сбор урожая и воздействие теми или иными видами хозяйственной деятельности на условия существования биогеоценозов.

Решение задачи по созданию оптимальной системы управления природными ресурсами существенно осложняется наличием не одного, а множества критериев оптимизации. К ним относятся: получение максимального урожая, сокращение производственных затрат, сохранение природных ландшафтов, поддержание видового разнообразия сообществ, обеспечение чистоты окружающей среды, сохранение нормального функционирования экосистем и их комплексов.

Охрана окружающей среды и задачи восстановления природных ресурсов должны предусматривать:

· рациональную стратегию борьбы с вредителями, знание и соблюдение агротехнических приемов, дозировку минеральных удобрений, хорошее знание экологических агроценозов и процессов, происходящих в них, а также на их границах с природными системами;

· cовершенствование технологии и добычи природных ресурсов;

· максимально полное и комплексное извлечение из месторождения всех полезных компонентов;

· рекультивацию земель после использования месторождений;

· экономичное и безотходное использование сырья в производстве;

· глубокую очистку и технологии использования отходов производства;

· вторичное использование материалов после выхода изделий из употребления;

· использование технологий, позволяющих извлечение рассеянных минеральных веществ;

· использование природных и ископаемых заменителей дефицитных минеральных соединений;

· замкнутые циклы производства (разработку и применение);

· применение энергосберегающих технологий;

· разработку и использование новых экологически чистых источников энергии.

· локальный и глобальный логический мониторинг, т.е. измерение и контроль состояния важнейших характеристик состояния окружающей среды, концентрации вредных веществ в атмосфере, воде, почве;

· восстановление и сохранение лесов от пожаров, вредителей, болезней;

· расширение и увеличение числа заповедников, зон эталонных экосистем, уникальных природных комплексов;

· охрану и разведение редких видов растений и животных;

· широкое просвещение и экологическое образование населения;

· международное сотрудничество в деле охраны окружающей среды.

Такая активная работа во всех областях человеческой деятельности по формированию отношения к природе, разработка рационального природоиспользования, природосберегающие технологии будущего смогут решать экологические проблемы сегодняшнего дня и перейти к гармоничному сотрудничеству с Природой.

В наши дни потребительское отношение к природе, изъятие ее ресурсов без осуществления мероприятий по их восстановлению уходит в прошлое. Проблема рационального использования природных ресурсов, охрана природы от губительных последствий хозяйственной деятельности человека приобретает государственное значение.

Охрана природы и рациональное природопользование - проблема комплексная, и ее решение зависит как от последовательного осуществления государственных мероприятий, направленных на сбережение экосистем, так и от расширения научных знаний, которые обществу для собственного благополучия рентабельно и выгодно финансировать.

Для вредных веществ в атмосфере законодательно установлены предельные допустимые концентрации, не вызывающие у человека ощутимых последствий. С целью предотвращения загрязнения атмосферы разработаны мероприятия, обеспечивающие правильное сжигание топлива, переход на газифицированное центральное отопление, установку на промышленных предприятиях очистных сооружений. Помимо предохранения воздуха от загрязнения, очистные сооружения позволяют экономить сырье и возвращать в производство многие ценные продукты. Например, улавливание серы из выделяющихся газов дает возможность увеличить выпуск серной кислоты, улавливание цемента сберегает продукцию, равную производительности нескольких заводов. На алюминиевых заводах установка фильтров на трубах предотвращает выброс в атмосферу фтора. Помимо строительства очистных сооружений ведутся поиски технологии, при которой образование отходов было бы сведено к минимуму. Этой же цели служит улучшение конструкций автомобилей, переход на другие виды топлива (сжиженный газ, этиловый спирт), при сжигании которого образуется меньше вредных веществ. Разрабатывается автомобиль с электродвигателем для передвижения в пределах города. Большое значение имеет правильная планировка города и зеленых насаждений. Деревья очищают воздух от взвешенных в нем жидких и твердых частиц (аэрозолей), поглощают вредные газы. Например, сернистый газ хорошо поглощается тополем, липой, кленом, конским каштаном, фенолы – сиренью, шелковицей, бузиной.

Бытовые и промышленные сточные воды подвергаются механической, физической и биологической обработке. Биологическая очистка заключается в разрушении растворенных органических веществ микроорганизмами. Вода пропускается через специальные резервуары, содержащие только так называемый активный ил, в который входят микроорганизмы окисляющие фенолы, жирные кислоты, спирты, углеводороды, и т.д.

Очистка сточных вод не решает всех проблем. Поэтому все больше предприятий переходит на новую технологию – замкнутый цикл, при котором очищенная вода вновь поступает в производство. Новые технологические процессы позволяют в десятки раз сократить количество воды, необходимое для промышленных целей.

Охрана недр заключается прежде всего в предотвращении непроизводительных затрат органических ресурсов в комплексном их использовании. Например, много каменного угля теряется при подземных пожарах, горючий газ сгорает в факелах на нефтепромыслах. Разработка технологии комплексного извлечения металлов из руд позволяет получать дополнительно такие ценные элементы, как титан, кобальт, вольфрам, молибден и др.

Для повышения продуктивности сельского хозяйства громадное значение имеет правильная агротехника и осуществление специальных мероприятий по охране почвы. Например, борьба с оврагами успешно ведется путем посадки растений – деревьев, кустарников, трав. Растения защищают почвы от смыва и уменьшают скорость течения воды. Окультуривание оврагов позволяет использовать их в хозяйственных целях. Разнообразие посадок и посевов по оврагу способствует образование стойких биоценозов. В зарослях поселяются птицы, что имеет немаловажное значение для борьбы с вредителями. Защитные лесонасаждения в степях препятствуют водной и ветровой эрозии полей. Развитие биологических методов борьбы с вредителями позволяет сократить использование в сельском хозяйстве пестицидов. В настоящее время в охране нуждаются 2000 видов растений, 236 видов млекопитающих, 287 видов птиц. Международным союзом охраны природы учреждена специальная Красная книга, в которой сообщаются сведения об исчезающих видах и даются рекомендации по их сохранению. Многие виды животных, находящиеся под угрозой исчезновения, сейчас восстановили свою численность. Это относится к лосю, сайгаку, белой цапле, гаге.

Сохранению животного и растительного мира способствует организация заповедников и заказников. Помимо охраны редких и исчезающих видов заповедники служат базой для одомашнивания диких животных, обладающих ценными хозяйственными свойствами. Заповедники являются также центрами по расселению животных, исчезнувших в данной местности, помогают обогащению местной фауны. Бережное отношение к природе, основанное на глубоких знаниях биологии растений и животных, не только сохраняет ее, но и дает значительный экономический эффект.

Заключение

Информатизация является закономерным этапом социально-экономического развития всех стран. Но формирование информационного общества не будет возможно, если строить это общество принятия во внимание таких понятий как биосфера, хозяйственная емкость биосферы, пределы возмущения биосферы.

Биосфера – это целостная геологическая оболочка Земли, заселенная жизнью и качественно преобразованная ею в направлении формирования и повышения жизнепригодных свойств. Человек является частью биосферы, он живет в ней и должен считать с ее законами, должен строить свою деятельность, вводить новшества, учитывая параметры биосферы, ее "желание" принять или не принять эти новшества. И информационное общество не является исключением.

Во все времена трудовая деятельность человека развивалась в постоянном преодолении сопротивления природных объектов его усилиям. Это выработало у человека отношение к природе, как к чему-то противостоящему, с чем нужно бороться, чтобы выжить. Человек все время пытался переделать природу, подстроить ее под себя, не задумываясь о последствиях, думая лишь о первичной выгоде, не понимая, что последствия этого беспредельного изменения отразятся гораздо позднее и справиться с ними будет сложнее.

И только сейчас, когда эти последствия проявились во всей своей мощи и устранить их очень сложно, а оставить все как есть невозможно, стали задумывать о таком понятии как хозяйственная емкость биосферы, предел ее возмущения.

Что мы видим сейчас в мире – истощение природных ресурсов, проблема пресной воды, ускоряющееся наступление пустынь на зеленые зоны, загрязнение атмосферы, воды и многие другие проблемы, которые приняли такой масштаб, что необходимо пытать их решить. Решение их только в одном – человечество должно возвратится в те пределы воздействия на окружающую среду, которые следует считать границами ее устойчивости. Т.е. не выходить за границы хозяйственной емкости. Любые изменения, а особенно связанные с экономическими преобразованиями должны осуществляться в жестких рамках, определяемых воспроизводственными возможностями биосферы. Для биосферы, как для целостной саморазвивающейся системы существует мера лесистости, мера прозрачности атмосферы, мера ледовитости, мера болотистости, мера почвенности, мера насыщенности живыми организмами, мера влажности, мера температурного градиента. Все эти значения меры должны быть хорошо известны не только в глобальном масштабе, но и в локальном. Они должны находится под постоянным контролем людей, чтобы в нужный момент использовать естественные, а если окажется нужным, но и технические средства регуляции.

Существует мнение, что биосфера может приспосабливать под любые изменения, которым она подвергается. Да, действительно, биосфера способна саморегулироваться, подстраиваться и изменяться, но для всего существуют пределы. На сегодняшний день скорость саморегуляции окружающей среды на 3 порядка ниже, чем темпы изменений, производимых человеком в окружающей среде.

Поэтому строить новое информационное общество надо в гармонии с природой. Да, для информационного общества необходимы высокоразвитые промышленность и сельское хозяйство. Но, если продолжать развивать эти отрасли в тех же техногенных традициях, существовавших до настоящего времени, то построенное информационное общество будет бессмысленным, так как на Земле не останется природных ресурсов, чистого воздуха, пресной воды, лесов. Необходимо обеспечить использование биосферы не как суммы компонентов, каждый из которых можно эксплуатировать сколько угодно в отрыве от других, а как суммы органически связанных компонентов. Очень важно наладить хорошую службу контроля за параметрами биосферы и регуляции их в случае отклонения от оптимальной нормы. В противном случае в любой момент при выходе даже какого-либо одного параметра биосферы за допустимые пределы может произойти цепная реакция необратимых изменений, которые повлекут за собой переход биосферы в качественно новое состояние, непригодное для людей.

Экологическая проблема поставила человечество перед выбором дальнейшего пути развития: быть ли ему по-прежнему ориентированным на безграничный рост производства или этот рост должен быть согласован с реальными возможностями природной среды и человеческого организма, соразмерен не только с ближайшими, но и отдаленными целями социального развития.

Список использованных источников

1 Акимова, Т.А. и др. Основы экоразвития / Т.А. Акимова, В.В. Хаскин. – М.: Изд-во Рос. экон. акад., 1994. – 312 с.

2 Акимова, Т.А. и др. Экология / Т.А. Акимова, В.В. Хаскин. – М.: ЮНИТИ, 1998. – 415 с.

3 Ананичев, К. В. Проблемы окружающей среды, энергии и природных ресурсов / К.В. Ананичев. – М.: «Прогресс», 1975. – 168 с.

4 Бертокс, П. и др. Стратегия защиты окружающей среды от загрязнений / П. Бертокс, Д. Радд. – М.: «Мир», 1980. – 606 с.

5 Вернадский, В. И. Живое вещество / В.И. Вернадский. – М., 1978. – 358 с.

6 Войткевич, Г.В. и др. Основы учения о биосфере / Г.В. Войткевич, В.А. Вронский. – М.: «Просвещение», 1989. – 160 с.

7 Комар, И. В. Рациональное использование природных ресурсов и ресурсные циклы / И.В. Комар. – М.: «Наука», 1975. – 512 с.

8 Криксунов, Е. А. и др., Экология / Е.А. Криксунов, В.В. Пасечник, А.П. Сидорин. – М.: «Дрофа», 1995. – 240 с.

9 Лукашев, В. К. и др. Научные основы охраны окружающей среды / В.К. Лукашев, К.И. Лукашев. – Минск: «Вышэйшая школа», 1980. – 256 с.

10 Никитин, Д. П. и др. Окружающая среда и человек / Д.П. Никитин, Ю.В. Новиков. – М.: «Высшая школа», 1980. – 424 с.

11 Реймерс, Н. Ф. Экология (теории, законы, правила, принципы и гипотезы) / Н.Ф. Реймерс. – М.: «Россия молодая», 1994. – 367 с.

12 Степановских, А. С. Охрана окружающей среды / А.С. Степановских. – Курган: ГИПП Зауралье, 1998. – 512 с.