Лекция 9 Опасность Смысл жизни
Экология. Природа Земли представляет собой достаточно устойчивую и организованную систему, исторически сложившуюся в процессе эволюции органического мира, в которой каждый вид растений и животных занимает определенное место. Между организмами возникают сложные взаимоотношения, нередко конкурентные, определяющие пространственное распределение видов и численность особей. На распределение организмов большое влияние оказывают физические условия среды (температура, свет, влажность, смена погоды, состав почвы и др.) т.е. - экология. Экология - это наука о взаимоотношениях организмов между собой, а также между организмами и средой обитания (греческое «ойкос» - жилище, «логос» – наука, знание). Экология раскрывает конкретные взаимоотношения между популяциями разных видов в природе, между организмами и окружающей средой, исследует взаимоотношения между организмами в обществе (численность, строение, жизнедеятельность, поведение). Т.о. экология - это совокупность или структура связей между организмами и условиями существования (средой), от которых зависит успешность их выживания, развития, распространения, конкурентоспособность.
Функциональная система, включающая в себя сообщество живых существ и их среду обитания, называется экологической системой (или экосистемой). В такой системе связи между ее компонентами возникают, прежде всего, на пищевой основе и основе способов получения энергии. Все процессы в экосистеме осуществляются за счет притока энергии извне - лучистая энергия Солнца является источником этой энергии. Поэтому системы, получающие энергию от Солнца, называются открытыми. Круговорот веществ возник в процессе эволюции, что является непременным условием существования жизни. Световая энергия Солнца трансформируется организмами в другие формы: - химическую, механическую и, наконец, в тепловую. В экологических системах впроцессе эволюции сложились цепи взаимосвязанных видов, последовательно извлекающих материалы и энергию из исходного пищевого вещества. Лишь только около 1% энергии, падающей на растения, превращается в потенциальную энергию химических связей синтезированных органических веществ и может быть использовано в дальнейшем при питании организмами. В пищевой цепи зеленые растения - это те организмы, которые создают начальное органическое вещество, используя энергию Солнца.
При потреблении растительной пищи животными организмами около 5-20% энергии пищи переходит во вновь построенное тело животного, остальная часть энергии, содержащейся в зеленом растении, расходуется на различные процессы жизнедеятельности животного, превращаясь в тепло и рассеиваясь. При поедании травоядного животного хищником часть накопленной энергии также расходуется на построение тела животного и тепло.
Т.о. экосистема - это совокупность сосуществующих видов растений, животных, грибов, микроорганизмов, взаимодействующих между собой и с окружающей их средой обитания таким образом, что такое сообщество может сохраняться и функционировать на протяжении длительного периода геологического времени. Сообщества взаимодействующих живых организмов представляют собой не случайный набор видов, а вполне определенную систему, достаточно устойчивую, связанную многочисленными внутренними связями, с относительно постоянной структурой и взаимообусловленным набором видов. Примерами природных экосистем являются озеро, пещера, лес, пустыня, тундра, океан.
Все организмы Земли и среда их обитания также представляют собой экосистему высшего ранга - биосферу (по гречески биос – жизнь). Биосфера также обладает устойчивостью и другими свойствами экосистемы.
Как видно из примеров, более простые экосистемы входят в состав более сложно организованных. При этом реализуется иерархия организации систем, в данном случае экологических. Таким образом, устройство природы следует рассматривать как системное целое, состоящее из вложенных одна в другую экосистем, высшей из которых является уникальная глобальная экосистема - биосфера. В ее рамках происходит обмен энергией и веществом между всеми живыми и неживыми составляющими в масштабах планеты.
Экология рассматривает взаимодействие живых организмов и неживой природы. Это взаимодействие, во-первых, происходит в рамках определенной системы (экологической системы, экосистемы) и, во-вторых, оно не хаотично, а определенным образом организовано, подчинено законам. Для естественной экосистемы характерны три признака:
- экосистема обязательно представляет собой совокупность живых и неживых компонентов;
- в рамках экосистемы осуществляется полный цикл, начиная с создания органического вещества и заканчивая его разложением на неорганические составляющие;
- экосистема сохраняет устойчивость в течение длительного времени, что обеспечивается определенной структурой абиотических, биотических и антропогенных компонентов.
Где абиотические факторы – это все компоненты живой природы (температура, свет, влажность и т.п.), а также состав водной, воздушной и почвенной среды; биотические факторы - взаимодействия между особями в популяциях, между популяциями в природных сообществах; а антропогенный фактор - вся разнообразная деятельность человека, приводящая к изменению природы как среды обитания видов растений и животных или непосредственно оказывающая влияние на их жизнь.
Жизнь живого организма, в том числе человека невозможна без окружающей среды, без природы. Человеку как живому организму, как биологическому виду присущ обмен веществ с окружающей средой, который является основным условием существования любого живого вида и существа. Организм человека, во многом, связан с остальными компонентами биосферы - растениями, насекомыми, микроорганизмами и т.д., т.е. его сложный организм входит в великий круговорот веществ и подчиняется его законам. Непрерывный приток атмосферного кислорода, питьевой воды, пищи абсолютно необходим для биологической жизнедеятельности и существования человека. Человеческий организм, как и организмы других животных, подчинен суточным и сезонным ритмам, реагирует на сезонные изменения окружающей температуры, магнитного поля земли, интенсивности солнечного излучения. Человек и человеческое общество очень сильно зависят от окружающей его среды. Человек, как биологический вид, выйдя из недр биосферы, является ее продуктом и потому генетическими корнями уходит в глубокую древность. Он не может жить без своей прародительницы - Природы. В то же время, овладев «огнем Прометея», а позднее и техникой, человек становится все более «независимым» от Природы - по крайней мере, он так мнит о себе! Это порождает внутренние противоречия между обществом и Природой. Этих противоречий несколько.
Во-первых, биосфера существует около 4 млрд лет, в то время как человек - песчинка в мире времени - всего 2 млн лет. Такие отрезки времени трудно сопоставимы. Таким образом, разновременность возникновения - очень важная черта в общей эволюции.
Во-вторых, скорости эволюции тоже неравнозначны. Для того чтобы на арене жизни появились организмы, способные жить в кислородной среде, т.е. возникли аэробы, потребовалось около 2-2,5 млрд лет. Для того, чтобы эта жизнь вышла на сушу - еще 0,5 млрд лет, а возникновению в вихре жизни птиц и млекопитающих (ныне самая молодая по времени и самая эволюционно подвинутая группа организмов) - уже только около 100 млн лет. Для выделения из млекопитающих ветви приматов потребовалось 12-15 млн лет. Человек, как было сказано, возник около 2 млн лет назад. Ему потребовалось всего-навсего 300 лет, чтобы совершить научно-техническую революцию и преобразовать Природу. Причем таким образом, что пора задуматься над тем - не повторит ли Природа-матушка тот же опыт (вариант) над человеком, что некогда провела с динозаврами, гигантскими земноводными, гигантами растительного мира и т.д. В свое время они господствовали на планете, но «не вписались в биологический круговорот» и были уничтожены. Ученные пришли к заключению, что только та группа животных может рассчитывать на процветание, которая наиболее удачно «встроится» в биологический круговорот. И кстати, биосфера без них живет, но вот «Здравствует» ли? Трудно ответить. Человек многое сделал, чтобы начать «вчера» говорить, думать о здоровье того дома, в котором он живет - о здоровье Биосферы.
Наконец, в-третьих, биосфера развивается по безотходному принципу - по пути круговорота. Техносфера, созданная человеком особенно опасна, потому что продукты технического развития практически не востребованы биосферой, она не может их утилизировать, вовлекая в биологический круговорот. Эти продукты катастрофически накапливаются и отравляют все живое на планете.
Возникает вопрос: как же долго подобное может продолжаться, как же долго биосфера будет пребывать в состоянии, близком к агонии?
Антропогенное воздействие - непосредственное воздействие на организмы или воздействие через изменение им среды обитания - человек стал оказывать влияние на природу с тех пор, как перешел к охоте и земледелию.
С середины XIX в. начала интенсивно развиваться промышленность, что привело к загрязнению окружающей среды. К концу XX в. влияние человеческой деятельности на атмосферу, гидросферу и почву прогрессировало с развитием различных производств, освоением новых технологий и интенсификацией сельского хозяйства. В атмосферу поступает более 200 млн т оксида и диоксида углерода, 150 млн т сернистого газа, более 50 млн т оксидов азота, примерно такое же количество углеводородов. В воздух поступают тяжелые металлы и другие элементы, масса мелкодисперсных частиц и пыли. Содержание СО2 в воздухе возросло на 10%, а он препятствует тепловому излучению в космическое пространство, создавая так называемый «парниковый эффект». Дальнейшее повышение концентрации СО2 в атмосфере может создать условия для повышения температуры на планете, отступлении границы полярных льдов к северу и повышению уровня Мирового океана. Загрязнение морей и океанов, рек и озер вызвано сбросом промышленными и коммунальными предприятиями неочищенных или недостаточно очищенных сточных вод.
Все живое на Земле и растительный и животный мир – т.е. и флора и фауна – есть продукт накопления, переработки и хранения энергии Солнца. В течение 2-2,5 миллиардов лет, с момента зарождения жизни на Земле растения поглощали углекислый газ СО2 первичной атмосферы Земли и с помощью солнечной энергии вырабатывали кислород, доведя его количество растворенного в воде до 1 % и в воздухе до 21 %. Это количество О2 позволило зародиться и развиться животному миру - первоначально в воде и затем выйдя из воды освоить и сушу.
Количество животных сохранялось пропорционально состоянию и количеству воды, кислороду в атмосфере и растительности, доставлявшей достаточное количество пищи. Равновесие между флорой и фауной сохранялось благодаря тому, что на определенное количество пресной воды, кислорода и растительности приходилось определенное количество травоядных животных, могущих без ущерба для фауны прокормиться на определенной территории и соответствующего количества плотоядных хищников – могущих прокормиться без ущерба для фауны травоядными животными и т.д. В конечном счете, количество растительной пищи являлось определеяющим фактором в пищевой цепочке. Уменьшение растительного покрова в результате пожаров, извержений вулканов и т.д. приводило к резкому уменьшению растительности, пресной воды и кислорода, что возможно приводило к уничтожению определенных экосистем и популяций растительности и, соответственно, животных, которые не могли сразу приспособиться к резкому изменению условий обитания.
Выраставшая на месте уничтоженной буйная растительность быстро – практически за один-два сезона, восстанавливала и даже увеличивала кислород в атмосфере и равновесие в природе позволяла флоре и фауне сохраниться и даже развиваться, создавая более приспособленные к изменившимся условиям популяции растений и животных. В процессе переработки растительных и животных остатков в течение 2-2,5 миллиардов лет, солнечная энергия накапливалась в недрах Земли в виде каменного угля, нефти, газа, торфа и прочих ископаемых источников энергии. На первых этапах зарождения и развития человека и человеческого общества, после освоения им огня, употребляемые им дрова для приготовления пищи и отопления жилища, составляли ничтожное часть от общего потребления кислорода воздуха, к тому же это практически мгновено и беспрепятственно востанавливалось растительностью. Но деревья не давали необходимой мощности и человек начал использовать каменный уголь, нефть и газ. С развитием научно-технической революции (НТР) появилась необходимость во все большем количестве энергии, и человек стал хищнически разрабатывать и использовать энергоресурсы Земли.
За год растения Земли поглощают примерно 200 миллиардов тонн СО2 (3-3,6 тонн/год гектара) и выделяют 150 миллиардов тонн кислорода (1,8-5 тонн/год гектара). Дерево растет 20-40 лет, и производит около 20-30 кг кислорода в год, а сгорает практически за 1-2 часа. Человечество в течение часа, сжигая каменный уголь, нефть и газ уничтожает концентрированную солнечную энергию накапливавшуюся в течение 2-3 тысячелетий геологического периода Земли, загрязняя атмосферу СО2 и вредными выбросами. И, возможно, в ближайшее 30-50 лет полностью уничтожит ископаемую минеральную энергии, копившуюся в течение 2-2,5 миллиардов лет биологического периода Земли.
Из термодинамики известно, что для стабильного горения, при сгорании 1 весовой части топлива необходимо 14,7 частей (соотношение приблизительно 1:15) воздуха с 21 % кислорода. (Для сравнения – самолет БОИНГ за перелет потребляет около 20 тонн керосина и соответственно приблизительно 300 тонн воздуха). Парниковый эффект можно иллюстрировать на примере сжигания в маленькой квартире годового запаса топлива – скажем дров, за один день – в такой «протопленной» квартире невозможно будет находиться из-за жары и спертого воздуха.
За 200 лет НТР человек уничтожил огромное количество энергоносителей и соответственно в 15 раз большее количества воздуха и кислорода. Учитывая, что хозяйственная деятельность человека привела и приводит к уничтожению огромных лесных массивов - этих «легких Земли», возможности регенерации кислорода на Земле с каждым годом уменьшаются. Если в начале НТР природе было достаточно 2-3 месяцев для переработки вредных выбросов и восстановления равновесия, то к началу 21 века уже необходимо 13-14 месяцев. Т.е. природа не в состоянии сама восстанавливать равновесие, и это может привести к катастрофе.
Результаты хозяйственной деятельности Человека уничтожают флору и фауну, вымирают целые экосистемы – популяции растений и животных, уменьшаются материальные ресурсы и соответственно дорожают материальные блага, что может привести и уже приводит пока что к локальным войнам, могущим перерасти во Всемирную войну за энергоресурсы.
Грозящая всему человечеству катастрофа состоит в том, что нарушен один из признаков, которым должна обладать экосистема: - биосфера как экосистема деятельностью человека выведена из состояния устойчивости. Именно осмысление законов Природы поможет человеку осознать свою сущность и свое место в ней. Дефицит нравственности является сейчас, во многом, причиной наших общих бед, в том числе экологических катастроф, экономических и социальных потрясений. Пришло время формировать новое экологическое сознание у нынешнего поколения людей на планете, жителей XXI в. Несомненно, сознание должно вместо антропоцентризма (по гречески антропос – человек), носить экоцентрический характер, что подразумевает систему представлений о мире, для которой характерны:
- ориентированность на всеобщую экологическую целесообразность, отсутствии противопоставленности человека
Природе;
- восприятие природных объектов как полноправных субъектов хозяйствования, партнеров по взаимодействию с
человеком;
- баланс прагматического и непрагматического взаимодействия с Природой.
Т.е. человек должен не завоевывать или покорять природу силой, а осваивать ее, тесно взаимодействуя с ней и сберегая ее. Из этого определения следует, что человек как биологический вид и как социальное существо должен проникнуться глубоким пониманием жизни незыблемых законов развития Природы, правильность которых подтверждена, как минимум, 4-5-миллиардным отрезком времени существования Биосферы. Вспомним известную мудрость: - «Со своими законами в чужой монастырь не ходят». Мы - дети Природы и должны знать и уважать ее Законы - другого нам не дано. При своих действиях в Природе всегда необходимо помнить четыре закона: - Природа знает лучше, Все связано со всем, Все должно куда-то девается, Ничто не дается даром.
Следующая статья 10 История Человечества