Экологические системы.

Главный объект экологии – экологическая система. Экосистема – совокупность совместно обитающих разных видов организмов и условий их существования, находящихся в закономерной взаимосвязи друг с другом.

Впервые представления об экологических системах сформулированы А. Тенсли (1935). В нашей стране близкое понятие о биогеоценозах сформулировал В.Н. Сукачев (1944). В наше время под экологическими системами понимают совокупность живых и неживых элементов на определенной территории. Экологические системы состоят из живых организмов (биоценозов) и среды обитания – косной (атмосфера) и бикосной (почва, водоем). Они иногда отделены одна от другой, но часто между ними имеются переходы. Примерами экологических систем являются озеро, лесной массив.

Общее местообитание для всех членов сообщества – биотоп. Совокупность все живых организмов, населяющих данный биотоп, называется биоценоз. Члены сообщества тесно взаимодействуют со средой обитания: биотоп + биоценоз = биогеоценоз.

Биогеоценоз – это элементарная наземная экосистема, главная форма существования природных экосистем. Для большинства биогеоценозов определяющей характеристикой является определенный тип растительного покрова, по которому судят о принадлежности однородных биогеоценозов к данному экологическому сообществу (сообщества березового леса, мангровой заросли, ковыльной степи, сфагнового болота и т.п.).

Совокупность сообществ определенной крупной географической области называют региональной биотой.

Объединений экосистем какой-либо из природно-климатических зон (тундры, тайги, степей, пустынь, тропических лесов и т.п.) – называют биомом.

Совокупность всех живых организмов и их экологической среды в пределах планеты называют биосферой. Смысл и статус биосфере как глобальной системе придал В.И. Вернадский. По его представлениям биосферу слагают три субстанции:

1. живое вещество – совокупность всех живых организмов;

2. биогенное вещество – мертвая органика (торф, уголь, нефть и газ биогенного происхождения), а также осадочные карбонаты, известняки.

3. биокосное вещество – смеси живого вещества и биогенных веществ с минеральными породами небиогенного происхождения (почва, илы, природные воды, сланцы, битуминозные пески, часть осадочных пород).

Вернадский рассматривал земную кору как продукт деятельности прошлых

биосфер.

Вернадский считал, что человечество входит в систему биосферы как её составная

часть: «Человечество как живое вещество непрерывно связано с материально-энергетическими процессами определенной геологической оболочки Земли – с её биосферой. Оно не может физически быть от неё независимым ни на одну минуту».

Но «живое вещество» человечества неотделимо от человеческого материального производства и от созданной человеком технической цивилизации. Наша планета содержит многослойную сферу искусственно созданных объектов. Она окружена простирающимися на миллиарды километров ореолов модулированных радиоволн. В околоземном космическом пространстве по разным орбитам движутся тысячи действующих и отработавших искусственных спутников. В атмосфере постоянно перемещаются тысячи летательных аппаратов. Но поверхности суши простираются пространства технически преобразованных ландшафтов, вкраплено огромное число населенных пунктов, сооружений, дорог с искусственным покрытием и других коммуникаций. Несметное количество различных топок, реакторов, машин, механизмов, преобразователей энергии заполняют планетарную среду химическими, тепловыми, электромагнитными, радиационными и акустическими эмиссиями, т.е. все это излучает, испускает, шумит. Для обозначения всего этого подходит термин – техносфера – глобальная совокупность орудий, объектов и продуктов человеческого производства.

В планетарном масштабе техносфера имеет общую среду с биосферой и множеством процессов взаимодействует с ней. Современная биосфера плюс техносфера составляет экосферу. Экосфера предстает как арена взаимодействий человека и природы, на которой сосредоточены все современные экологические проблемы и коллизии. Экосфера – главный объект современной «большой» экологии.

Любая экологическая система имеет энергетический ввод, через который в неё поступает энергия солнечного света, которая предупреждает повышение энтропии. В экологической системе в процессе её функционирования происходит круговорот веществ и энергии.

Большинство экологических систем функционирует с участием человека. В связи с этим различают экологию индивидуумов и сообществ людей.

Экология отдельных индивидуумов заключается в том, что каждый индивидуум должен «подогнать» свою внутреннюю физиологию к меняющимся условиям среды обитания. Индивидуум получает энергию с пищей и расходует её для обеспечения своих физических и интеллектуальных усилий, метаболических процессов, протекающих в организме, роста и тому подобное. Благодаря нейрогуморальной регуляции в организме индивидуума поддерживается постоянная температура тела, оптимальные концентрации воды, кислорода, двуокиси углерода, углеводов, белков и других важных соединений. Проникновению в организм индивидуума патогенных факторов препятствует кожа, антитела, фагоциты и другие факторы защиты. Органы чувств, нервная система и локомоторные органы позволяют индивидууму обезопасить пищу, найти друзей, избегать врагов, создавать ситуацию, наиболее благоприятную для выживания. Каждый индивидуум способен адаптироваться к измененным климатическим условиям. Все это приводит к тому, что между внутренней физиологией индивидуума и условиями окружающей среды устанавливается динамический эквилибриум.

Однако люди объединены в сообщества. В состав этих сообществ входят также окружающие их растения и животные, которые являются источником пищи и других необходимых материалов для людей. В таком случае, экологическую систему, в которой функционирует человек, составляют сообщества людей и среда их обитания. Экологические системы, в которых человек занимает важное место, чрезвычайно разнообразны по размерам, содержанию и организации. Классифицировать такие системы трудно. Тем не менее, они являются экологическими системами, в которых центрами являются деревни, города и другие населенные пункты.

Все элементы экологических систем объединены между собой цепями питания от Солнца через организмы-потребители к организмам-разрушителям. В каждом звене питания происходит потеря энергии при её передаче. В результате этого продукция вещества понижается на каждом звене цепи. Так, 10.000 кг водорослей достаточно для накопления веществ в количестве 1.000 кг водных членистоногих, а 10 кг рыбы – для накопления 1 кг вещества человека.

Важнейшим свойством экологических систем является их устойчивость, т.е. постоянство, которое поддерживается цепями питания. Именно благодаря постоянству цепей питания в природе поддерживается экологический гомеостаз. Устойчивость экологических систем, в которых человек не имеет особого значения, обеспечивается такими факторами, как миграция, хищничество, недостаток корма или питательных веществ, болезни и другими факторами. В экологических системах, в которых человеку придается значение, действуют такие факторы, как законы, общественное мнение, снабжение, конкуренция, образование, воспитание, здравоохранение.

Наряду с устойчивостью, экологическим системам присуща экологическая суксекция, заключающаяся в смене сообществ организмов, в замене одних сообществ растений и животных (их видов) в экосистеме растениями и животными других сообществ (видов). Условия, создаваемые организмами видов, начинающих суксекций первыми, благоприятствуют затем для внедрения в экологическую систему организмов других видов, которые, как правило, оказываются лучше адаптированными к изменившимся условиям. Благодаря этому они быстрее заменяют организмы, ставшие менее приспособленными к новым условиям существования.

Сообщества организмов, которые в течение длительного периода существования экологических систем не сменяются на другие сообщества, называют климаксными. Те же сообщества, которые появляются в результате суксекции, получили название сериальных.

Таким образом, нарушения в природе являются результатом нарушения экологического равновесия, разрушения исторически сложившихся экологических систем.

На примитивных стадиях своего развития человек был одним из равных видов растений и животных в экологических системах. По этой причине регулирующие механизмы в тогдашних экологических системах действовали так, как будто в них нет человека. В 1972 году на одного человека было следующее потребление и выбросы. Пища – 50 тонн, вода – 100 тонн, железо и сталь 952 тонны, бумага – 650 кг, удобрения 50

тонн, отходов – бутылок – 27 тысяч, мусор – 126 тонн, использованных автомобилей – 2.

Среди важнейших направлений в деятельности человека в биосфере следует назвать в первую очередь производство продуктов питания, производство энергии, производство промышленных материалов и химический синтез, транспорт и хозяйственную деятельность.

Рассмотрим контур взаимодействий «природа – человек». «Природа» представлена современной биосферой и подразделена на биоту биосферы – совокупность всех живых организмов биосферы и на их среду, включая среду человека.. Подсистема «человек» выделена как техносфера и подразделена на собственно человека, людей, человечество и на человеческой хозяйство – экономику, производство, технику. Техника и технология опосредуют взаимодействия человека и природы. В ходе технического освоения природы человек использует все более изощренные технологии. Природе как бы «нет дела» до нематериальной части экономики – денег, цен, кредитов, ренты, прибыли и т.п. Непосредственное воздействие на природу оказывают именно материальные техногенные потоки. Но чтобы понять причины, источники, механизмы техногенного давления на природу, необходимо рассматривать все человеческое хозяйство в контексте взаимодействия экономики человека и экономики природы.

Способность всей системы к авторегуляции и стабилизации основана на объективных законах природы. Она отвечает свойствам природных систем, обеспечивает их устойчивость. Но эта способность не устраивает человека, так как он не любит ограничивать себя. Он обрел небывалую для живых существ потребительную мощь и привык «покорять природу», брать от неё все больше и больше, не считаясь с её сопротивлением и ответными ударами. Поэтому вся система крайне неравновесна. Но это временное состояние. Оно не может продолжаться сколь угодно долго.

За короткий исторический срок хозяйственная деятельность человека дестабилизировала всю систему, вызвав глобальный экологический кризис. Наступил момент, когда на человека воздействует измененная им природа. Эта опасность тем реальнее, чем выше численность и технико-экономический потенциал человечества. Это – «экологическая опасность». Для того, чтобы противостоять экологической опасности, необходимо развивать новые формы взаимодействия общества и природы, необходимо обеспечение экологической безопасности. Человек, общество, государство не могут быть гарантами собственной экологической безопасности до тех пор, пока продолжают нарушать устойчивость и биотическую регуляцию окружающей природной среды.

Сотни миллионов лет существовала устойчивая биосфера, и наши предки сравнительно недавно естественным путем пошли в её сообщество. Два миллиона лет они жили в согласии с природой, потребляя только то, что им было выделено по естественному закону. Но постепенно они создали неустойчивую, быстро растущую техносферу. И всего два столетия люди наращивают конкуренцию с породившей её природной средой, угнетая другие виды, захватывая чужие ресурсы, осуществляя глобальный экоцид, т.е. уничтожение экологических систем. Видимо, в пределах такого же масштаба времени по закону обратной связи вся система экосферы должна стабилизироваться, стать равновесной. Это неизбежно. Вопрос лишь в том, сохранится ли при этом вся структура, подобная нынешней, или останутся только мертвые «памятники» техносферы и измененная биосфера – ограбленная и оскальпированная человеком – никогда уже не станет прежней.

На пирамиде Хеопса сделана запись: «Люди погибнут от неумения пользоваться силами природы и от незнания истинного мира».

Понимают ли люди и согласятся ли они с тем, что стабилизация должна происходить за их счет? Ведь именно человек запустил бумеранг техногенеза и сейчас находится под его ударом, опосредованным окружающей средой. Вся система – и природа, и человечество находятся сейчас в точке бифуркации, может быть, самой драматичной в истории Земли. Необходим выбор новой, действительно разумной стратегии в отношении экологических систем.

 

25. Экология и образование.

В феврале 2000 года не стало ученика В.В. Вернадского Никиты Николаевича Моисеева. Глубокие мысли Моисеева о миропонимании, эволюции и коэволюции природы и общества заслуженно получили международное признание. Наиболее известной его работой была модель «ядерной зимы». Образ вечной ночи, нависшей над планетой после взрыва десятков ядерных боеголовок, проник в сознание политиков и простых людей, наглядно показал, что победителей в ядерном конфликте не будет. Этот образ показал и силу, которой обладает сегодня человек, - силу, способную изменить плавное течение эволюции, способную создать возмущение в биосфере, которое может вызвать её стихийную перестройку, после которой места для человека в ней может и не быть.

В завещании Никита Николаевич писал, что современный экологический кризис, грозящий превратиться в катастрофу, вызван развитием производительных сил и это развитие происходило благодаря науке и технике. Поэтому и выход из кризиса также немыслим без этих составляющих процесса цивилизационного развития. Для выхода из кризиса необходимо предельное напряжение творческого гения человечества. Следует максимально раскрепостить личность, создать возможности для раскрытия творческого потенциала каждого человека. Поэтому образовательная область так важна для решения экологических задач.

В первую очередь меня заботит судьба России. Наверное, никогда наша страна не была в столь отчаянном положении как сейчас. Даже в пору «смутного времени» в ХУ11 веке ситуация не была более сложной. И, если следовать нынешнему ходу событий, экстраполировать в будущее те тенденции, которые мы наблюдаем сегодня, то надо полагать, что народ наш, нашу страну может ожидать только дальнейшая деградация. Причем во всех направлениях – в области экономики и культуры, в нравственном климате. Особенно в области образования.

Вся планета, как и наша страна, находится на пороге неизвестности и непредсказуемости. Можно лишь утверждать с достаточной долей уверенности в своей правоте, что планета и мировое сообщество вступают в новую стадию развития. Человечество превращается в основную геологообразующую силу. Необходимо признать также, что в результате человеческой деятельности нарушилось естественное равновесие природных циклов, восстановить которые известными нам методами невозможно. Деятельность человечества, вероятнее всего, ведет к деградации биосферы и не способна гарантировать существование Человека в её составе.

Причина этого заключается в том, что антропогенная нагрузка на биосферу возрастает стремительно и, вероятно, близка к критической. Человек подошел к пределу, который нельзя переступать ни при каких обстоятельствах. Один неосторожный шаг – и человечество сорвется в пропасть. При этом глобальная экологическая катастрофа может подкрасться совсем незаметно, совершенно неожиданно и столь внезапно, что никакие действия людей уже ничего не смогут изменить. Хочу подчеркнуть, что такая катастрофа может случиться не в каком-то неопределенном будущем, а, может быть, уже в середине наступившего ХХ1 века.

Изменения, происходящие в окружающей Человека среде, диктуются как оскудевшей Природой, так и изменением цивилизационной парадигмы – постепенным превращением нашей планеты в «единый дом». Люди во всех странах оказываются все более зависимыми друг от друга. И такая тенденция становится все более явной и неодолимой.

По моему мнению, новая цивилизация должна начаться не с новой экономики, а с новых научных знаний и с новых образовательных программ. Человечество должно научиться жить в согласии с Природой, с её законами. Люди должны воспринимать себя не господами, а частью Природы. Новые моральные принципы должны войти в кровь и плоть Человека. Для этого необходимо иметь не только специальное, но и гуманитарное образование. Я убежден, что ХХ1 век будет веком гуманитарного знания, подобно тому как Х1Х век был веком пара и инженерных наук. (Моисеев Н.Н. Обращение//Вопросы философии. 2000. № 9. С. 3-6).

Н.Н. Моисеев развил концепцию глобального эволюционизма на основе теории самоорганизации сложных систем. Он показывает, что на протяжении всей истории человечество постоянно подстерегала возможность исчезнуть. Его существование оказалось весьма рискованным предприятием. Но каждый раз люди находили выход из кризисных ситуаций, и эти выходы были способами эволюционного развития человечества. Сейчас земная цивилизация вступила во всемирный экологический кризис. Мы, в России не решим наших проблем, если не будем учитывать, как наши проблемы вплетены в глобальные проблемы. К сожалению, мы в основном живем злобой дня и не очень задумываемся о том, что будет дальше. Так же нередко думают и наши политики.

Бедственное положение экономики нашей страны далеко от уровня, необходимого для обеспечения устойчивого воспроизводства окружающей среды, считает Никита Николаевич. Часто звучит мнение: «Давайте поднимем экономику – и тогда возьмемся и за личность и за устойчивое развитие». Вот когда выберемся из пучины, тогда уж и возьмемся за экологию. Вот это распространенное заблуждение необходимо преодолеть.

Концепция устойчивого развития, несмотря на её политическое признание, - не более чем декларация. Исполнение такого рода решений мирового сообщества целиком на совести отдельных политических лидеров. А настроение лидеров хорошо показывает статистика: более 35% вооруженных конфликтов, произошедших в мире за десятилетие, - конфликты, вызванные борьбой за ресурсы. То есть преобладает желание отнять над волей к устойчивому развитию. В последнее время ставится все более очевидным, что малая эффективность усилий политических субъектов определяется тем, что они погружены в стихийный процесс глобализации как мировой экономики, так ресурсопользования и информации. Трудно ждать, что российское общество достигнет достаточной устойчивости.

Сразу после Октябрьской революции образование развивалось невиданными темпами. Ещё при жизни первого поколения революционеров страна из крепостного невежества достигла звания самой образованной и самой читающей страны мира. Но это количество не переросло в качество. Образованных людей было много, но личностей – мало. Во всяком случае, недостаточно для принятия тех решений, которые могли бы сделать принесенные жертвы залогом достижения нового качества жизни. И потому новое качество не было достигнуто – не было построено устойчивое социалистическое общество, хотя все знали научный коммунизм.

Мы поняли, что нового человека для коммунизма нельзя воспитать, человек производит на свет только человека. И этот молодой человек повторяет те же ошибки, реализует те же программы поведения, что и человек старый. В обществе действует мощный процесс самовоспроизводства, процесс столь же объективный, что и генетическая репликация живого. Этот процесс сводит общественное бытие к относительно немногим устойчивым формам, которые обнаруживаются и в шумерской цивилизации, и в наше время. Этот объективный процесс Н.Н. Моисеев назвал системой «Учитель».

Процесс этот объективный, но совершенно стихийный, его действие можно назвать школой жизни, а не школой в обычном её понимании. Стихийный процесс не поддается управлению. Достоинство системы «Учитель», её практический интерес заключается в том, что она реально поддерживает устойчивый процесс воспроизводства человека во всей его разумности и иррациональности, с его противоречивыми животными и духовными устремлениями. Вся система «Учитель» формирует каждую личность в отдельности, окружая каждого человека неустанными пинками, подзатыльниками, иногда – наградами. Мы с помощью системы образования можем лишь попытаться смягчить удары, которые наносит школа жизни, и научить умению извлекать максимум пользы из её наград.

Система устойчивого воспроизводства человека путем общественного способа жизни на протяжении многих тысяч лет, когда рождались и гибли государства, исчезали с лица земли высокоразвитые культуры, целые народы истреблялись или растворялись среди других, имеет под собой ту же неуничтожимую основу, что поддерживает воспроизводство биосферы после самых страшных катастроф в истории Земли.

В человеческое общество оказывается встроен не менее мощный, чем генетический аппарат наследственности, аппарат воспроизводства человеческих качеств, способности как к разумному, так и к иррациональному человеческому поведению. Это механизм передачи знаний и знания человека от поколения к поколению.

Одна из важнейших задач сегодня – не плыть по бурным волнам рыночной экономики без руля и ветрил, но использовать принцип направляемого развития, который не идет поперек волны, а использует силу стихии для движения к избранной цели.

Моисеев говорил, что экологическое образование, если оно станет мировоззренческим принципом, может помочь решить социальные проблемы, изменить отношение к природе, взгляд на ней как на резервуар или ресурс. Старая парадигма безграничности человеческих возможностей воздействия на природе, а тем более подчинения-господства, несомненно, изжила себя. Новая – коэволюционная, в которой чрезвычайно важно знать меру и границы человеческого воздействия, которая предполагает прогностику противоречивых результатов человеческой деятельности и создание «защитных» систем против негативных результатов, - ещё не сложилась. Успеет ли человек учесть тот фактор, что он стал опасен для себя, зависит выживание человека и сохранение жизни на Земле.

Минимальный воспитательный принцип для системы образования в виде выработки целевой мотивации поведения Никита Николаевич назвал принципом «неразрушающим поведение». Обычная средняя школа, как правило, игнорирует школу жизни, пытаясь противостоять этой стихии, сосредотачивается только на предметных знаниях. Иногда школа жизни преподносит уроки, не укладывающиеся в научные схемы. Так, последние 10 лет не укладываются в те схемы, по которым несколько поколений советских людей изучали устройство общества и экономики. А в результате полученные знания никак не помогают человеку занять своё место в обществе, и иной раз обращаются против общества, во вред ему, выплескиваясь в различных проявлениях экстремизма.

Собственно, неразрушающее поведение – это один из подходов к тому, чтобы научиться создавать устойчивость души человека, который был бы в состоянии, не разрушая общество, не разрушать и природу. Поэтому и возникает новая задача образования – рассматривать человека во всех его ипостасях как биологическое, общественное и культурное существо. Включать в систему образования знакомство ученика с культурно-психологической средой и учить его жить в ней. В таком случае мы оказываемся на стыке познавательных установок различных наук.

Лежащее в основе естественных наук стремление к объективному знанию, свободному от человека с его неточностью, непредсказуемостью, иррациональностью, противоречит тому видению, которое несет в себе подход включенности человека в мир как необходимой и естественной его части. Именно поэтому противостоят друг другу концепции биологической и социальной экологии.

Куда должно склоняться образование в условиях экологического кризиса? Ответ достаточно очевиден. Новая парадигма включенности человека в мир уверенно находит все новых и новых последователей. Когда в начале ХХ века формулировка принципа неопределенности Гейзенберга ввела наблюдателя в мир объективной физической науки, ученым было нелегко принять эту сторону устройства мира. Но физика успешно пережила свой кризис. Настало время и биологии признать принципиальную недетерминированность, которая связана с человеком.

Политический конфликт в современном обществе, перерастая в войну, неизбежно сказывается на природе. И потому невозможно продолжать исключать человека из природы. Человека надо изучать, надо понимать всю его сложность и неразрывную, генетическую связь с миром. Тогда и природа вокруг него обретет объем и приобретет ту глубину и привлекательность, которую единственно и может придать ей гармонично настроенная душа человека.