Сергеев А.А. Современные философские проблемы экологии, биологических и сельскохозяйственных наук

Подождите немного. Документ загружается.

171

ная, сезонная, годичная периодичность многих биологических про-

цессов.

Непериодические факторы действуют на организм или популя-

цию эпизодически, внезапно (извержение вулкана, нападение хищни-

ка, наводнение).

Благодаря многообразию экологических факторов наблюдается

закономерное расселение видов по планете. Колебания интенсивности

их действия проявляются в исчезновении некоторых видов с опреде-

лённых территорий, изменении плотности популяций

, показателей

рождаемости, смертности.

Любая особь, популяция, сообщество испытывают одновремен-

ное воздействие многих факторов, но лишь некоторые из них являют-

ся жизненно важными. Такие факторы называют лимитирующими, их

отсутствие или наличие в концентрации ниже и выше критических

уровней делает возможным освоение среды организмами определён-

ного вида. Благодаря наличию лимитирующих экологических факто

ров для каждого биологического вида существуют оптимум и пределы

выносливости.

4. Современная концепция экологии

Термин «экология» (греч. «ойкос» - жилище, местообитание, ой-

кумена) предложил Э. Геккель. Она изучает местопребывание живых

существ, их взаимоотношения с окружающей средой. Область её ин-

тересов касается уровней живого, промежуточных между организ-

менным и глобальным. Делится:

1) на биологическую экологию (аутоэкология и синэкология);

2) социальную экологию.

Аутоэкология – это та экологическая ниша, которая

является

местообитанием популяции. Это совокупность условий, необходимых

для существования популяции. Именно она определяет положение

вида в цепях питания. В зависимости от характера питания строится

пирамида питания, состоящая из нескольких трофических уровней.

Автотрофический уровень, называемый зелёным поясом, зани-

мают растения, содержащие хлорофилл и перерабатывающие солнеч-

ную энергию и простые неорганические вещества в

сложные органи-

ческие соединения.

На более высоком гетеротрофном уровне находятся организмы,

использующие в пищу биомассу растений.

Ещё выше располагаются гетеротрофы второго порядка, кото-

рые питаются гетеротрофами первого порядка (травоядными живот-

ными).

Гетеротрофные организмы делятся:

- на биофагов, поедающих живые организмы;

172

сапрофагов, питающихся мёртвыми тканями.

Пирамида питания связана с постоянным взаимодействием ав-

тотрофных и гетеротрофных организмов, которое приводит к круго-

вороту веществ в природе. Автотрофные процессы наиболее тесно

протекают на зелёном ярусе системы, где более доступен солнечный

свет, на нижнем ярусе успешно идут гетеротрофные процессы.

Экология показала, что живой мир является единой

системой,

связанной различными видами питания и другими взаимоотношения-

ми. В случае гибели даже небольшой части системы может погибнуть

и всё остальное. Границы системы определяются рамками передачи

внутрисистемной информации. Чем больше трофических уровней и

чем они разнообразнее, тем устойчивее биосфера. В живой природе

большую роль играет принцип равновесия. Естественное равновесие

существует

между организмом и окружающей его неживой средой,

когда множество отдельных равновесий поддерживают общее равно-

весие в природе. Равновесие в живой природе является динамичным, а

его отклонения представляют колебания вокруг точки устойчивости.

Если положение точки устойчивости не меняется, то такое состояние

называется гомеостазом.

Гомеостаз – это механизм, с помощью которого живой организм

поддерживает

параметры своей внутренней среды, противодействуя

внешним воздействиям, и обеспечивает себе нормальную жизнь.

При переходе от одного равновесного состояния в другое экоси-

стемам необходим период эволюционного приспособления к услови-

ям среды, который называется адаптацией. Только по истечении этого

периода устанавливается надёжный гомеостатический контроль.

Различают адаптации:

- структурную,

- физиологическую,

- поведенческую.

Экосистема является

открытой системой, она взаимодействует

со своим окружением и влияет на него. Постоянное и непрерывное

взаимодействие со средой поддерживает жизненные процессы в лю-

бой экосистеме. В результате такого взаимодействия осуществляется

постоянный обмен энергией и веществом между экосистемой и сре-

дой. Этот обмен проявляется в условии абиотических (неорганиче-

ских) факторов среды (солнечной

энергии, воды, минеральных ве-

ществ и т. п.) и биотических (органических) факторов посредством

пищевых связей, которые существуют между различными системами.

Чтобы выжить и развиваться, экосистемы должны соответственно ре-

гулировать свою деятельность и быть управляемыми, что требует

установления соответствующих информационных связей между раз-

личными элементами системы.

173

Есть 4 основных типа экосистем в зависимости от вида исполь-

зуемой энергии:

1. Природные экосистемы, полностью зависящие от солнечного

излучения. Такие системы не в состоянии поддерживать высокую

плотность населения, хотя и занимают большие площади земной по-

верхности и являются важными для сохранения экологических усло-

вий на планете.

2. Природные экосистемы прибрежных участков морей

и океа-

нов, больших озёр, тропических лесов и других, которые кроме сол-

нечного излучения используют энергию морских прибоев, приливов,

течений, дождей, ветра и других источников.

3. Смешанные экосистемы естественного и искусственного ха-

рактера, которые впервые возникли в сельском хозяйстве. В смешан-

ных экосистемах кроме солнечного излучения используется энергия

ископаемого топлива.

Современные городские индустриальные экосистемы, ис-

пользующие главным образом энергию горючих ископаемых (нефти,

угля, газа) и атомную энергию распада радиоактивных веществ.

Социальная экология – анализирует роль промышленности,

транспорта, оружия массового поражения, стихийной деятельности

людей, загрязнения атмосферы, земли, воды.

За 50 лет уничтожено 60% лесов. Произошло уничтожение озо-

нового слоя.

В новых условиях необходима организация научного

управле-

ния природопреобразующей деятельностью. Нужно радикальное из-

менение сознания людей, их нравственности с соблюдением обще-

ством законов экологии в процессах природопользования.

Следует выделить основные законы биологической экологии:

- «закон минимума», в котором утверждается, что развитие

ограничивают лишь те факторы, которые имеются в недостаточном

количестве;

- «закон толерантности» - избыток какого-либо фактора (

тепла,

света, воды) также может ограничивать распространение данного

биологического вида;

- «принцип Олли» - недонаселенность или перенаселённость мо-

гут оказывать лимитирующее влияние;

- «принцип конкурентного исключения» - два биологических

вида, занимающих одну нишу, не могут сосуществовать в одном ме-

сте неограниченно долго;

- чем больше число трофических уровней, тем выше энергопо-

тери в системе;

- существует принцип гетеротрофной утилизации продуктов ав-

тотрофного метаболизма.

174

По этому поводу не лишним будет обратить внимание на выво-

ды В.И. Вернадского:

- каждый организм может существовать только при условии по-

стоянной тесной связи со средой (с другими организмами и неживой

природой);

- жизнь, распространяясь по планете, произвела на ней глобаль-

ные изменения. Живые организмы совершенствовались в процессе

эволюции и

всё шире распространялись по планете, стимулируя рас-

пределение энергии и веществ;

- размеры популяции возрастают до тех пор, пока среда может

выдержать их дальнейшее увеличение, после чего достигается равно-

весие.

5. Естественные науки и экология

«Экосистема» (А. Шенсли, 1935) слагается из всех организмов,

обитающих в данной местности и зависящих друг от друга в различ-

ных отношениях, и из окружающей эти элементы физической и хими-

ческой среды. Выделение в ландшафте различных экосистем осу-

ществляется достаточно произвольно. Четкие границы встречаются

редко между ними. Процессы в одной экосистеме неизбежно

затраги-

вают другую. Все экосистемы взаимосвязаны и образуют в своей со-

вокупности единое целое – биосферу.

Важной разновидностью экосистем можно считать экосистему

человека, под которой понимаются отдельные люди вместе со своими

культурными растениями и домашними животными. Каждый орга-

низм может жить, только взаимодействуя со своим окружением в

рамках экосистемы.

Устойчивые экосистемы – основное

условие устойчивости жиз-

ни на Земле. В каждой экосистеме выделяют два основных компонен-

та: организмы и факторы окружающей их неживой среды.

Первые, то есть организмы, или совокупность организмов-

растений, животных, микробов называют биотой экосистемы.

Есть три принципа функционирования экосистем. (Н.Ф. Рей-

мерс):

1. Получение ресурсов и избавление от отходов осуществляется

в рамках круговорота всех элементов.

2. Экосистемы существуют за счёт не загрязняющей среду и

практически вечной солнечной энергии, количество которой относи-

тельно постоянно в пределах экосистем и избыточно.

3. Чем больше биомасса популяции, тем ниже должен быть за-

нимаемый ею трофический уровень.

В природе существует совместно два типа процессов:

1. Экологическое равновесие

и закономерное изменение среды.

175

2. Экологическое равновесие организмов во времени.

Н.В. Тимофеев – Ресовский разделил экосистемы на типы:

- биотропные,

- недотропные,

- гидротропные,

- эквитропные.

В основе этого разделения лежат различия в накопительных спо-

собностях биомассы, содержащихся в почвах и т. д. Биомасса является

мощным накопителем многих элементов, и именно этим объясняется

интенсивность миграции элементов и

условия ускорения и замедления

этой миграции.

Понятие «экосистема» и «адаптация» тесно связаны между собой.

Они ориентированы на совместное рассмотрение понятий «система»,

«среда», их влияние друг на друга. Экологическое равновесие обеспе-

чивает в природе устойчивость существования совокупности животных,

растительных организмов и человека.

В основе экологического равновесия лежит относительное по-

стоянство круговорота

веществ в каждой конкретной экосистеме.

Простые системы экологически нестабильны, но разнообразие – залог

стабильности.

Основным условием, определяющим жизнеспособность вида,

является его способность устанавливать и поддерживать равновесие с

другими видами в пределах экосистемы.

А человечество ещё не имеет промежуточного равновесия и не

достигло собственного популяционного равновесия, которое можно

считать исходным для построения остальных

равновесий.

- Правило В. Шелфорда – процветание популяции зависит от

комплекса экологических факторов, каждому из которых соответству-

ет определённый диапазон выносливости (толерантности).

- Закон Ю. Либиха – вещество, имеющееся в минимальном объ-

ёме, определяет урожай, а также величину и устойчивость последнего

во времени.

- Правило А. Минерлиха – продуктивность биологической си-

стемы определяется всей совокупностью

действующих экологиче-

ских факторов. Особенно опасной является неразумно организованная

энергетика.

- Р. Вильямс – солнечная радиация вызывает на Земле два вида

круговорота веществ: геологический и биологический. Следователь-

но, все циклические взаимодействия систем с окружающей средой во-

влечены в эти планетарные циклы.

6. Экология человека

Это взаимодействие человека со средой. В этой проблеме схо-

дятся социологические, философские, географические, естественно-

176

научные, медико-биологические проблемы. Экология человека изуча-

ет закономерности возникновения, существования, развития антропо-

экологических систем, которые представляют собой сообщество лю-

дей, находящихся в динамической взаимосвязи со средой и удовле-

творяющих благодаря этому свои потребности.

Размеры таких систем различны в зависимости от численности и

характера организации человеческих популяций. Это могут быть изо

ляты, демы, нации, наднациональные ассоциации, различающиеся по

способу производства, укладу жизни, человечество в целом. Большое

значение в определении размера антропоэкологической системы имеют

природные условия. Наиболее многочисленные современные популя-

ции, объединяющие более 80% человечества на 44% суши проживают

в области тропических лесов и саванн, а также в зоне умеренного пояса

с кустарниковой растительностью

или смешанными лесами.

Засушливые земли и зона пустынь, на которые приходится 18%

суши, являются местом обитания 4% населения.

Главной отличительной чертой антропоэкологических систем

по сравнению с природными экосистемами служит наличие в их со-

ставе человеческих сообществ, которым в развитии всей системы

принадлежит доминирующая роль. Сообщества людей различаются

по способу производства материальных ценностей и

структуре соци-

ально-экономических отношений, от чего зависит способ организации

труда, объём и способ распределения производимой продукции между

членами сообщества. Активностью сообществ людей на занимаемой

территории определяется уровень воздействия их на окружающую

среду. Развивающиеся сообщества (в период индустриализации) ха-

рактеризуются, наряду с ростом численности населения, увеличением

потребностей его в продуктах

питания, сырья, водных ресурсах, раз-

мещении отходов. Это повышает нагрузку на природную среду, ин-

тенсифицирует использование биотических и абиотических факторов.

В процессе существования антропоэкологических систем взаи-

модействие людей и природной среды осуществляется по двум глав-

ным направлениям:

1) происходит изменение биологических и социальных показа-

телей отдельных индивидуумов и сообщества в целом,

направленные

на удовлетворение требований человеку средой;

2) осуществляется перестройка самой среды для удовлетворений

требований человека.

На протяжении истории человечества соотношение этих изме-

нений сдвигалось в сторону преобладающей роли второго направле-

ния. Естественная среда, в которой зарождалось человечество, в ре-

зультате перехода к культурному земледелию и скотоводству уступи-

ло место частично очеловеченной

среде сельских жителей. С возник-

новением городов современного типа произошёл переход к существо-

177

ванию сообществ людей в полностью очеловеченной среде, границы

распространения которой неуклонно расширяются.

Общим результатом биологических и социальных процессов в

антропоэкологических системах служит индивидуальная и групповая

приспособленность человеческих сообществ к жизни в средах обита-

ния, различающихся по природным условиям, формам хозяйствования

и культуры. Особенность такой приспособленности к среде популя-

ций любых других

живых организмов состоит в том, что человек

адаптируется к условиям жизни не только физически, но, прежде все-

го, экономически, технически, эмоционально. Различные стороны и

направления индивидуальной и групповой адаптации человека, вся

совокупность условий жизни и экологических связей людей является

предметом изучения экологии человека.

7. Человек как объект действия экологических факторов

Благодаря биосоциальной природе человека, адаптации его к

условиям обитания имеют отчасти биологическую, но главным обра-

зом – социальную природу. В настоящее время преобладающее значе-

ние для освоения человеком новых сред обитания и создания лучших

условий жизни в уже освоенных средах имеют социально-

гигиенические мероприятия, результатом которых служит совершен-

ствование средств и систем

жизнеобеспечения, достижение состояния

комфорта в местах обитаниях людей. Адаптации создаются по отно-

шению к факторам как природной, так и искусственной среды, по-

этому они носят не только экологический, но и социально-

экономический характер.

Каждый человек представляет собой индивидуальность, поэтому

экологические и социально-экономические адаптации дополняются

психологическими. Индивидуальные и групповые адаптации

человека,

в отличие от биологической адаптации животных и растений, обеспе-

чивают наряду с выживанием и воспроизведением потомства выполне-

ние им социальной функции, важнейшей из которой является труд.

Социально-гигиенические мероприятия, направленные на опти-

мизацию условий жизни и производственной деятельности, включают

устройство жилища и других помещений, конструкцию одежды, орга-

низацию питания и

водоснабжения, рациональный режим труда и от-

дыха, сознательно направленную тренировку организма и многое дру-

гое. При этом исходят из принципа «разумного максимума» удобств,

при котором поддерживается высокая работоспособность и сохраня-

ется здоровье населения, но в то же время не допускается изнежива-

ние организма и чрезмерные экологические затраты. В основе

адаптации

человека лежат социально-экономические механизмы, од-

нако важная роль принадлежит также состоянию естественных при-

178

способительных и защитных механизмов, составляющих биологиче-

ское наследство людей. Достаточно демонстративна эта роль выявля-

ется при переходе в местообитания с экстремальными условиями, ко-

торые проявляются благодаря наличию на заселяемой территории

экологического фактора или комбинации факторов, оказывающих на

здоровье человека выраженное неблагоприятное действие.

Они могут быть не только в естественных (Арктика, высокого

рье), но и в антропогенных местообитаниях. Так, выходцев из зоны

умеренного климата, прибывающих на работу в Арктику или Антарк-

тиду, встречают суровый климат, необычные для средних широт ат-

мосферные явления, резко пониженное количество микроорганизмов

в почвах и воздухе, жизнь в относительно малочисленных скученных

коллективах.

Происходит акклиматизация людей к новым условиям

обита-

ния. Для растений и животных, перенесённых в необычную среду

обитания, критерием акклиматизации служит их выживание, для лю-

дей – восстановление высокого уровня трудоспособности. Изменение

физиологических механизмов при акклиматизации нередко имеет

сложный характер. В адаптациях человеческих популяций к новым

экстремальным условиям, в которых они оказываются, огромную роль

играет их исходный генетический полиморфизм

. В каждой популяции

человека можно выделить разнородные конституционные типы, отли-

чающиеся друг от друга особенностями адаптации к новым условиям

благодаря различиям их генотипических характеристик.

8. Антропогенные экологические системы

Город

Город во многом напоминает такие экологические системы, как

пещерные, глубоководные и иные биогеоценозы, зависящие в основ-

ном от поступления в них энергии и вещества извне. Они полностью

или частично лишены продуцентов, и поэтому называются гетеро-

трофными.

Город от большинства природных экологических систем отли-

чается:

- более интенсивным метаболизмом на единицу

площади, для

чего используется в первую очередь не солнечная энергия, а энергия

горючих материалов;

- более активной миграцией веществ, в которую вовлекается пе-

ремещение металлов, пластмасс и т. д., причём не столько в пределах

системы, сколько на входе и выходе из неё;

- более мощным потоком отходов, многие из которых вообще не

реутилизируются и являются более токсичными, чем естественное

сырьё, из которого они получены.

179

Следовательно, для эффективного функционирования города

как экологической системы необходима более тесная связь его с

окружающей средой и большая зависимость его от неё. Хотя в боль-

шинстве городов имеются мощные зелёные насаждения, органическая

продукция их не играет существенной роли в снабжении города. Кис-

лород, выделенный ими, не покрывает его расходов на дыхание

лю-

дей, животных, а главное – на технологические процессы промыш-

ленных предприятий.

Площадь суши, занятая городами, составляет 1-5% в разных

районах мира. Однако воздействие их на окружающую среду

огромно. Город может влиять на окружающие его биогеоценозы

не только как потребитель органического вещества и кислорода,

но и мощнейший загрязнитель, действующий нередко на огром-

ном расстоянии. Так, продукты питания и промышленное сырьё

могут завозиться в города с расстояния в несколько тысяч кило-

метров. Загрязнение воздуха вредными промышленными выбро-

сами в Центральной Европе приводит к выпадению кислотных

дождей в Скандинавии, что вызывает деградацию местных лесных

биогеоценозов. В слаборазвитых странах города потребляют

меньше вещества и энергии, однако

отсутствие в них очистных

сооружений на промышленных предприятиях и для бытовых от-

ходов приводит обычно к более сильному воздействию на окру-

жающую природу по сравнению с городами промышленно разви-

тых стран.

Современный город сам не производит продуктов питания и

других органических веществ, не обогащает воздух кислородом,

почти не возвращает воду

и неорганические материалы в кругово-

рот веществ. Поэтому в широком экологическом смысле город не

может считаться экологической системой.

В настоящее время идёт усиленная урбанизация. В XXI в. в

городах будет жить до 70-90% населения планеты. Растёт число

жителей больших городов, образуются мегаполисы путём слияния

городов. Но в городах наиболее выражены преобразования чело-

веком

природной среды, что часто приводит к отрицательным по-

следствиям.

Неблагоприятно действует на человека высокая плотность

населения в городах, облегчая циркуляцию возбудителей многих

инфекционных и паразитарных заболеваний. Промышленные и

бытовые отходы загрязняют почву, воду и воздушный бассейн.

Аэрозольные загрязнения воздуха приводят к повышению облач-

ности и образованию тумана, нарушают теплообмен таким

обра-

зом, что города становятся своеобразными «тепловыми острова-

ми». Лето в городах более жаркое. Смертность населения выше.

180

Ослабление освещённости, шум, вибрация, высокий темп жизни,

стрессы, высокая калорийность пищи, высокая заболеваемость.

Агроценозы

В отличие от городов, агроценозы – сельскохозяйственные эко-

системы, характеризуются основным компонентом – автотрофными

организмами, которые обеспечивают их органическим веществом и

выделяют кислород. От естественных биогеоценозов они отличаются:

1. Кроме солнечной энергии, для поддержания существования аг-

роценозов необходимы затраты

дополнительной энергии: химической

– в виде удобрений, механической – в виде работы мышц человека и

животных, а также энергии горючих материалов и электричества.

2. Видовое разнообразие организмов резко снижено и представле-

но отдельными сельскохозяйственными культурами, иногда даже толь-

ко одной, с сорняками и вредителями сельскохозяйственных растений,

а также ограниченным количеством видов домашних

животных.

3. Доминирующие виды растений и животных находятся под

контролем искусственного отбора. Агроценозы организуются таким

образом, чтобы получать максимальное количество продуктов пита-

ния. В настоящее время около 10% свободной ото льда суши занято

пахотными землями, ещё 20% используются как пастбища.

Существуют два основных типа сельскохозяйственных экоси-

стем: экстенсивные и интенсивные агроценозы. Первые существуют

использованием в основном мышечной энергии человека и животных.

Продукция этих систем используется для питания семей мелких фер-

меров и для продажи или обмена на местном рынке.

Вторые связаны с крупными затратами химической энергии и

машин. Продукты питания производятся здесь в количестве, превы-

шающем местные потребности, и они вывозятся на продажу

, играя

важную роль в экономике. Около 60% сельскохозяйственных угодий

используется естественно. Большая часть из них сосредоточена в

странах Азии, Африки и Южной Америки. В ряде случаев они могут

быть весьма сложными и гармонировать с природными экосистемами.

Эффективность экстенсивных агроценозов может быть очень высо-

кой, особенно в случаях культивирования на ограниченных террито-

риях значительного количества видов растений и животных. Од-

нако даже наиболее продуктивные экстенсивные агроценнозы не мо-

гут производить достаточно много избыточных продуктов, чтобы

снабжать ими большие города. Таким образом, неиндустриальное

сельское хозяйство эффективно сберегает энергию, но оно малопро-

дуктивно при учёте количества продуктов, произведённым одним

фермером.

Интенсивные экосистемы занимают 40% обрабатываемых зе

мель. Они сосредоточены в основном в Европе, Центральной и Север-