Контрольная работа: Современная экология как междисциплинарный комплекс знаний
В настоящее время стихийное развитие взаимоотношений с природой представляет опасность для существования всего человечества.
Человек, благодаря данному ему природой разуму, стремится обеспечить себе «комфортные» условия среды, быть независимым от ее физических факторов. Связь природы и человека может привести к практически полному вовлечению живого покрова планеты в жизнеобеспечение современного общества, поставив человечество на грань экологической катастрофы.
Остановить стихийное развитие событий помогут лишь знания о том, как ими управлять, и в случае с экологией эти знания должны» овладеть массами», по крайней мере большей частью общества, что возможно лишь через всеобщее экологическое образование людей, начиная со школы и заканчивая вузом.
Эти знания необходимы каждому человеку, чтобы сбылась многих поколений мыслителей о создании достойной человека среды, для чего надо построить прекрасные города, развить настолько совершенные производительные силы, которые смогли бы обеспечить гармонию и природы.
Экологически образованный человек не допустит «стихийного» отношения к окружающей его среде жизни. Он будет бороться против экологического варварства, а если в нашей стране таких людей станет большинство, то они обеспечат нормальную жизнь своим потомкам, решительно став на защиту дикой природы от алчного наступления «дикой» цивилизации, преобразуя и совершенствуя саму цивилизацию, находя наилучшие, «экологически чистые» варианты взаимоотношения природы и общества.
Отсюда следует, что в настоящее время остановить нарушение экологических законов можно, только подняв на должную высоту экологическую культуру каждого члена общества, а это возможно сделать прежде всего через образование, через изучение основ экологии. Что особенно важно для специалистов в области наук технического направления, в первую очередь для инженеров – строителей, инженеров в области химии, нефтехимии, металлургии, машиностроения, пищевой и добывающей промышленности и т. д. Вот почему экология важнейшая наука XXI в. – если ее не изучать и не соблюдать, то наступит непоправимая для человечества катастрофа!
2 Антропогенные и природные экосистемы
Сходство и различие этих систем
Человек в конкурентной борьбе за выживание в природной среде начал строить свои искусственные антропогенные экосистемы. Примерно 10 000 лет назад он перестал быть «рядовым» консументом, собирающим дары природы, и начал эти «дары» получать сам, посредством своей трудовой деятельности, создав сельское хозяйство. Освоив сельскохозяйственную модель, человек исторически подошел к промышленной революции, которая началась всего 200 лет назад, и до современного комплексного взаимодействия с окружающей средой по искусственной модели (рис. 1). На современном этапе он для удовлетворения своих все возрастающих потребностей вынужден изменять природные экосистемы и даже разрушать их, возможно, и не желая этого.
Энергия – изначальная движущая сила всех экосистем. Энергетические ресурсы этих систем могут быть неисчерпаемы – солнце, ветер, приливы и исчерпаемы – топливно – энергетическими (уголь, нефть, газ и т. п. Используя топливо, человек может добавлять энергию в систему или даже полностью ее субсидировать энергией. Опираясь на эти энергетические особенности существующих систем, Ю. Одум предложил их классификацию, приняв энергию за основу, и выделил «четыре фундаментальных типа экосистем:
1. Природные: движимые Солнцем, несубсидируемые. (Рис. 1). Динамика экологической системы «человек - окружающая среда».
2. Природные, движимые Солнцем, субсидируемые другими естественными источниками.
3. Движимые Солнцем и субсидируемые человеком.
4. Индустриально - городские, движимые топливом (ископаемым, другим органическим или ядерным)».
Эта классификация принципиально отличается от биомной, основанной на структуре экосистем, так как она основана на свойствах среды. Тем не менее, она хорошо дополняет ее.
Первые два типа - это природные экосистемы, а третий и четвертый следует отнести к антропогенным. К первому типу экосистем относятся океаны, высокогорные леса, являющиеся основой жизнеобеспечения на планете Земля. Ко второму типу экосистем относят эстуарии в приливных морях, речные экосистемы, дождевые леса, то есть те, которые субсидируются энергией приливных волн, течений и ветра. Хотя экосистемы первого типа неспособны поддерживать высокую плотность их фауны и флоры, но они занимают громадные площади - одни океаны - это 70% территории земного шара. Ими движет энергия только самого Солнца, и они являются основой, стабилизирующей и поддерживающей жизнеобеспечивающие условия на планете.
Экосистемы второго типа обладают высокой естественной плодородностью, поскольку организмы, проживающие здесь, например, в эстуариях, приспособились использовать «дополнительную» энергию приливов и течений, а в дождевых лесах - энергию ветра и дождя и т. п. Эти системы «производят» столько первичной биомассы, что ее хватает не только на собственное содержание, но часть этой продукции может выноситься в другие системы или накапливаться.
Таким образом, природные экосистемы «работают» на поддержание своей жизнеспособности и собственного развития без всяких забот и затрат со стороны человека, более того, в них создается и заметная доля пищевых продуктов и других материалов, необходимых уже для жизни самого человека. Но главное, именно здесь очищаются большие объемы воздуха, возвращается в оборот пресная вода, формируется климат и др.
Совсем иначе работают антропогенные экосистемы. К ним уже с полным правом можно отнести третий тип - это агроэкосистемы, аквакультуры, производящие продукты питания и волокнистые материалы, но уже не только за счет энергии Солнца, а и дотации ее в форме горючего, поставляемого человеком.
Эти системы походят на природные, поскольку саморазвитие культурных растений в период вегетации - это процесс природный и вызван к жизни природной солнечной энергией. Но подготовка почвы, сев, уборка урожая и др. - это уже энергетические затраты человека. Более того, человек практически целиком меняет природную экосистему, что выражается, прежде всего, в ее упрощении, то есть снижении видового разнообразия, вплоть до сильно упрощенной монокультурной системы (табл. 1).
Современное сельское хозяйство позволяет постоянно, из года в год удерживать экосистемы на ранних стадиях сукцессии, добиваясь максимальной первичной продуктивности одного или нескольких растений (например, кукурузы, пшеницы, гороха и т. п). Крестьянам удается добиваться высоких урожаев, но дорогой ценой, а цена эта обусловлена затратами на борьбу с сорняками, на минеральные удобрения, на обработку почв и т. п.
Устойчивое появление новых видов, например, травянистых растений, есть результат естественного сукцессионного процесса. То, что мы называем сорняками, - не что иное, как пионерные виды растений, вредители - насекомые и другие животные, а возбудители болезней — микроорганизмы. Сорные растения, вредители и болезни могут уничтожить весь урожай, если активно не бороться с ними.
Животноводство - это также путь к упрощению экосистемы; охраняя полезных ему сельскохозяйственных животных, (коров, свиней, овец и др.), человек уничтожает диких животных: травоядных, как конкурентов в пищевых ресурсах, хищников - как уничтожающих домашний скот. Вылов ценных видов рыб упрощает экосистемы водоемов. Загрязнение воздушной и водной сред также ведет к гибели деревьев и рыб и «обирает» природные экосистемы.
В целом же, нетрудно догадаться, что, по мере роста народонаселения, люди будут вынуждены преобразовывать все новые зрелые (климаксные) экосистемы в простые молодые продуктивные (например, путем уничтожения тропических лесов, осушения болот и т. п.). На поддержание этих систем в «молодом» возрасте увеличится использование топливно - энергетических ресурсов. Кроме того, произойдет утрата видового (генетического) разнообразия и природных ландшафтов. Молодая, продуктивная экосистема очень уязвима из - за монотипного видового состава, так как в результате какой - то экологической катастрофы, например засухи, ее уже не восстановить вследствие разрушения генотипа. Но для жизни человечества они необходимы, поэтому наша задача - сохранить баланс между упрощенными антропогенными и соседствующими с ними более сложными, с богатейшим генофондом, природными экосистемами, от которых они зависят.
Энергетические затраты в сельском хозяйстве велики - природные плюс субсидируемые человеком и, тем не менее, самое продуктивное сельское хозяйство находится примерно на уровне продуктивных природных экосистем. Продуктивность и тех и других основана на фотосинтезе, а верхний предел притока энергии для любой постоянной, длительно функционирующей системы, составляет около 50000 ккал/м2 г. Однако существенное различие между системами в распределении энергии: в антропогенной она поглощается лишь несколькими или вообще одним-двумя видами, а в природной - многими видами и веществами.
Совсем по - другому обстоит дело в экосистемах четвертого типа, к которым относятся индустриально - городские системы здесь энергия топлива полностью заменяет солнечную энергию. По сравнению с потоком энергии в природных экосистемах - здесь ее расход на два-три порядка выше. Годовая потребность человека в пище — около 1 млн ккал, но если подсчитать затраты энергии на душу населения, существующие реально, то они окажутся в десятки раз больше (так, в США они в 86 раз больше). В разных странах эти затраты отличаются, но особенно большая разница между богатыми странами и развивающимися - она может быть в странах «третьего мира» в несколько десятков (до сотни) раз меньше. Эти страны как бы находятся в стадии экосистемы первого - второго типа, в то время как развитые страны уже прошли через все четыре типа экосистем.
В связи со сказанным выше, слесельхозсистем - рациональное использование тех дует отметить, что экосистемы третьего и четвертого типа не могут существовать без природных систем, в то время как природные экосистемы могут существовать без антропогенных.
2.1 Природные ресурсы Земли как лимитирующий фактор выживания человека
В самом общем виде, применительно к человеку, «ресурсы - это нечто, извлекаемое из природной среды для удовлетворения своих потребностей и желаний». Потребности человека можно разделить на материальные и духовные. Природные ресурсы в прямом их применении в какой - то части удовлетворяют духовные потребности человека, например, эстетические («красота природы»), рекреационные и т. п. Но главное их назначение - удовлетворять материальные потребности, т. е. создание материальных благ. Итак, природные (естественные) ресурсы - это природные объекты и явления, которые человек использует для создания материальных благ, обеспечивающих не только поддержание существования человечества, но и постепенное повышение качества жизни. Природные объекты и явления — это различные тела и силы природы, используемые человеком как ресурсы. Организмы, кроме человека и в значительной степени домашних животных, — черпают живые энергетические ресурсы непосредственно из окружающей среды, являясь частью биогеохимических циклов. Эти ресурсы по своему действию можно рассматривать и как экологические факторы, в том числе и как лимитирующие, например большая часть пищевых ресурсов.
Человек, благодаря своим все возрастающим материальным потребностям, не может довольствоваться дарами природы только в той мере, при которой не должен нарушать ее равновесие, то есть около 1% от ресурсов природной экосистемы, поэтому ему приходится использовать и те природные ресурсы, которые накоплены за миллиарды и миллионы лет в недрах Земли и определяют ресурсную экологическую функцию метосферы. Для создания материальных благ человеку необходимы металлы (железо, медь, алюминий и др.) и неметаллическое сырье (глина, песок, минеральные удобрения и др.), а также лесная продукция (строительный лес, для производства целлюлозы и бумаги, и т. д.) и многое другое.
Иными словами, природные ресурсы, используемые человеком, многообразны, многообразны их назначение, происхождение, способы использования и т. п. Это требует определенной их систематизации.