Взаимоотношение человека с природной системой

Раздел 1. Взаимоотношение  человека с природной

системой 

                       Глава 1. Природа и человек

                       Природа как первоисточник удовлетворения материальных и духовных потребностей человека

Процесс деградации окружающей природной  среды, все углубляющегося экологического кризиса принял необратимый характер с внедрением «реформами» рыночной экономики. Это проявляется достаточно болезненно: производством экологически грязной продукции, ростом заболеваемости, сокращением продолжительности  жизни не только от генетики и снижения качества жизни, но и в значительной степени за счет экологического фактора.

Экологические проблемы по глубине  негативного воздействия на человечество и катастрофическими последствиями  не сравнимы ни с какими другими  проблемами. Причинами этого кризиса  являются антропогенный разрушительный характер воздействия на природную  среду, с одной стороны, а с  другой стороны, экологическое невежество значительной части населения.

Из-за экологической безграмотности люди на предприятиях, в организациях и учебных заведениях привыкли к  безнаказанности загрязнения: вокруг бросают отходы, где бы то ни было, загрязняя окружающую среду и  не убирая за собой. Более того - ищут виновных в загрязнении воздушного бассейна, водных объектов, ландшафта, зон отдыха, улиц и т. д.

Современный экологический кризис ставит под угрозу возможность устойчивого  развития человеческой цивилизации. Дальнейшая деградация природных систем ведет  к дестабилизации биосферы, утрате ее целостности и способности  поддерживать качества окружающей среды, необходимые для жизни. Преодоление  кризиса возможно только на основе формирования нового типа взаимоотношений  человека и природы, исключающих  возможность разрушения и деградации природной среды.

Устойчивое развитие, высокое качество жизни и здоровья ее населения  могут быть обеспечены только при  условии сохранения природных систем и поддержания соответствующего качества природной среды. Для этого  необходимо формировать и последовательно  реализовывать повышения качества преподавания экологии, направленную на охрану окружающей среды и рациональное использование природных ресурсов. Сохранение и восстановление природных  систем должно быть одним из приоритетных направлений деятельности любой  организации и общества в целом.

К мировым факторам деградации природной среды на мировом уровне относятся:

- рост потребления природных ресурсов при сокращении их запасов;

- увеличение численности населения планеты при сокращении территории, пригодных для проживания людей;

- деградация основных компонентов биосферы, включая сокращение биологического разнообразия, связанное в связи с этим снижение способности природы к саморегуляции и как следствие невозможность существования человеческой цивилизации;

• возможные изменения климата и истощение озонового слоя Земли;

-возрастание экологического ущерба  от стихийных бедствий и техногенных  катастроф;

• недостаточный для перехода к устойчивому развитию человеческой цивилизации уровень координации действий мирового сообщества в области решения экологических проблем и регулирования процессов глобализации;
• продолжающиеся военные конфликты и террористическая деятельность.

Помимо названных мировых факторов можно назвать факторы деградации природной среды характерные для Казахстана:

• преобладание ресурсодобывающих и ресурсоемких секторов в структуре экономики, что приводит к быстрому истощению природных ресурсов и деградации природной среды;

-низкая эффективность механизмов  природопользования и охраны  окружающей среды, включая отсутствие  рентных платежей за пользование  природными ресурсами;

• низкий технологический и организационный уровень экономики, высокая степень изношенности основных фондов;

-низкий уровень экологических  знаний и экологической культуры  населения страны.

Система взаимоотношений  «человек -общество – природная  среда»

По мере роста населения и  интенсивности его хозяйственной деятельности происходит и возрастание антропогенной нагрузки на природную среду. Возникает вопрос о пределах противостояния природной среды этим нагрузкам и способах формирования отношений между обществом и природой, позволяющих не переступать этот предел в ходе хозяйственной деятельности. Главным условием в этом направлении является постижение и соблюдение основных экологических законов.

Закон внутреннего динамического  равновесия, суть которого состоит в наличии ответных реакций отдельных или взаимосвязанных природных систем и их иерархий при воздействии на них вещества, энергии или информации. Любое изменение среды неизбежно приводит к развитию природных цепных реакций, идущих в сторону нейтрализации производственного изменения или формирования новых природных систем, образование которых при значительных изменениях среды может принять необратимый характер. Даже слабые изменения одного из показателей системы могут вызвать сильные изменения в других, а также во всей системе в целом. Производимые в крупных экосистемах перемены относительно необратимы. Переходя из иерархии снизу вверх - от места воздействия до биосферы в целом - они меняют глобальные процессы и тем самым переводят их на новый эволюционный уровень.

При движении существенных значений перемен в природной среде, соответствующих  понятию «критические», происходят существенные сдвиги в природных  системах и в соответствии с законом внутреннего динамического равновесия во всей биосфере.

Закон толерантности - это величина выносливости организма или популяции к воздействующему на него лимитирующему фактору в диапазоне между минимумом и максимумом. Применение закона толерантности необходимо при оценке успешности культивирования растений, селекции сельскохозяйственных животных, оценке возможности акклиматизации диких видов и в других случаях. Закон толерантности определяет и положение, по которому любой избыток вещества или энергии оказывается загрязняющим окружающую среду.

Закон максимализации энергии - выживание или сохранение одной системы в соперничестве с другими определяется наилучшей организацией поступления в нее энергии и использованием ее максимального количества наиболее эффективным способом. Для реализации закона максимализации энергии необходимо соблюдение следующих положений: обязательное создание накопителей высококачественной энергии; использование накопленной энергии на обеспечение поступления новой энергии; обеспечение круговорота веществ; создание механизма регулирования, поддерживающих устойчивость системы и ее способность приспособления к изменяющимся условиям; налаживания обмена энергией с другими системами для обеспечения в потребности энергией других видов. Закон максимализации энергии справедлив и в отношении информации - наилучшими шансами на самосохранение обладает система, которая в наибольшей степени способна получать, вырабатывать и эффективно использовать энергию и информацию.

       Закон минимума - выносливость организма определяется самым слабым звеном в цепи его экологических потребностей. В соответствии с этим законом жизненные возможности организма или системы лимитируют экологические факторы, количество и качество которых близки к необходимому организму или экосистеме минимуму. При дальнейшем снижении их уровня происходит гибель организма или деструкция экосистемы. Закон минимума дополняется правилом взаимодействия факторов, согласно которому организм или система в определенной мере способны заменить дефицитное вещество или другой действующий фактор иным функционально близким веществом или фактором. Выявление слабого звена является очень важным в оптимизации взаимоотношений между обществом и средой, в прогнозировании развития нообиогеоценозов, при экологической экспертизе проектов, позволяет рационально производить замену веществ и воздействий на менее дефицитные, что важно в природопользовании.

Закон обеднения разнородного вещества в островных его сгущениях - индивидуальная система, существующая в среде с более низким уровнем организации, постепенно теряет свою структуру, как бы растворяется в окружающей среде. Из этого закона следует, что любые сложные биотические сообщества, сохраненных на незначительных пространствах, обречены на деградацию. В практике природопользования этот закон диктует необходимость создания так называемых буферных зон, то есть полос земли, в пределах которых запрещаются любые действия, способные нарушить в них установившиеся природные режимы. Буферные зоны создаются как при ведении интенсивного хозяйства, так и при создании заповедников, долгосрочных заказников и других охраняемых территорий для обеспечения высокой надежности их функционирования. В целом закон обеднения дает ключ для разработки целенаправленной стратегии управления живой природой без ее количественного и качественного обеднения.

Закон ограниченности природных  ресурсов, правило одного процента - все природные ресурсы Земли являются конечными. Этот закон базируется на том, что если планета Земля представляет собой естественное ограниченное целое, то на ней не могут существовать бесконечные части. В этом ракурсе говорить о наличии «неисчерпаемых природных ресурсах» не совсем точно. Например, можно говорить об ошибочности утверждения о неисчерпаемости солнечной энергии, т.к. необходимо учитывать ограничения, накладываемые самой энергетикой биосферы. Антропогенные изменения в биосфере сверх допустимого предела по правилу 1% выводят ее из равновесного состояния. Все крупномасштабные изменения на поверхности земли (мощные циклоны, извержения вулканов, процесс глобального фотосинтеза), как правило, имеют суммарную энергию, не превышающую 1% от энергии солнечного излучения, падающего на поверхность нашей планеты. Искусственное внесение энергии в биосферу не должно превышать этого предела.

Закон пирамиды энергии, правило десяти процентов - в соответствии с правилом экологической пирамиды, каждый последующий трофический уровень ассимилирует не более 10% энергии предыдущего. Этот запас позволяет делать расчеты необходимой земельной площади для обеспечения населения продовольствием и другие эколого-экономические расчеты. Превышение этой величины не допустимо, так как может произойти полное исчезновение популяций. Закон пирамиды энергии и правило десяти процентов служат общим ограничением для практических целей в хозяйственной деятельности человека и природопользовании.

Правило обязательности заполнения экологических  ниш - пустующая экологическая ниша всегда бывает естественно заполнена. Положение вида, которое он занимает в общей системе биоценоза, комплекс его биоценотических связей и требований к абиотическим факторам называют экологической нишей вида. Пустующие экологические ниши - явление крайне редкое, так как они всегда могут быть заполнены функционально и приспособительно близкими видами. Примером может служить предсказанное учеными вирус СПИДа. Победа над многими инфекционными болезнями человека высвободила экологические ниши, которые неминуемо должны были быть заполнены. Поскольку при заполнении ниши исчезнувший или уничтоженный вид заменяется функционально близким или экологически аналогичным видом и замена происходит от более крупных по размерам высокоорганизованных форм к менее крупным и организованным, то предположили, что одна из экологических ниш будет заполнена вирусом с высокой степенью изменчивости. Частота мутаций СПИДа 1:10 в степени 4 (вирус гриппа - 1:10 в степени 6)

Правило «мягкого» управления природной  средой заключается в опосредственном, направляющем, восстанавливающем экологический баланс управлении природными процессами с организацией желательных природных цепных реакций. Это правило также называется целесообразным преобразованием природы, базирующемся на восстановлении утраченной естественной продуктивности экосистем или ее повышении путем целенаправленной, согласующейся с экологическими законами, деятельности.

Промышленная  экология и её место в системе  знаний о человеке и природе

Проблемы защиты окружающей среды  затрагивают всех людей. От них не скрыться ни на другом континенте, ни в самом глубоком бомбоубежище. Пытаясь разобраться в проблемах воздействия человека на окружающую среду, способах защиты от негативных проявлений этого воздействия, человечество создало множество наук и научных направлений, каждое из которых оперирует своей терминологией, использует свои методы исследований.

Понятийный аппарат промышленной экологии включает в себя множество  терминов, сформированных на стыке  различных областей знаний. Рассмотрим некоторые из них.

Биосфера - оболочка земли в которой развивается жизнь разнообразных организмов, охватывающая нижнюю часть атмосферы (до 15 км), всю гидросферу (до 12 км) и верхнюю часть литосферы (до 5 км). В биосфере живые организмы и среда их обитания органически связаны друг с другом. Человеческое общество является одним из этапов развития жизни на Земле, т.е. одним из этапов биогенеза. Нельзя забывать о том, что Земля - наш общий дом, а,

значит, проблемы защиты окружающей среды, т.е. поддержания в доме чистоты  и безопасных для жизни условий, затрагивают всех людей.

Биосфера возникла 3,5...4,5 млрд. лет  назад и представляет собой результат  взаимодействия живой и неживой  материи. (Развитие понятия биосферы -В. И. Вернадский)

Как пример можно привести тот факт, что 99% всего вещества в верхних  слоях литосферы трансформировано живыми организмами. Суммарная масса живых организмов Земли оценивается примерно в 2,4*10¹² т.

История жизни на Земле охватывает около 3,5 млрд. лет и только 1,5 млн. лет прошло с начала последнего периода «Кайнозойской эры» - момента возникновения -Антропогена».

     Биосфера развивается. Человеческое общество является одним из этапов развития жизни на Земле, т.е. одним из этапов биогенеза. Отличительной чертой биогенеза на современном этапе эволюции является влияние разума (разумной деятельности человека) Следовательно, биогенез получил характерный признак ноогенеза. Соответственно происходит постепенное превращение биосферы в ноосферу.

         Именно инженерная экология является ведущим элементом преобразования биосферы в ноосферу. Одним из центральных в инженерной экологии является понятие «экологическая система» (экосистема), которая относится к классу сложных систем (невозможность строгого математического описания, многозвенность структурного состава и многосвязность составляющих структурных единиц).