Русский писатель В.Г. Распутин, одним из первых вступивший на защиту национальной святыни – жемчужины планеты озера Байкал, сказал: «Природа сама по себе всегда нравственна, безнравственной ее может сделать лишь человек. Разве не было у нас желающих повернуть реки вспять? И разве долгие годы на этот бездумный шаг «преобразования природы» не тратились огромные деньги? Как тут не вспомнить старую русскую пословицу: «Что имеем – не храним, потерявши, плачем».
Человек не только познает природу, но и активно воздействует на нее, причем именно практическая деятельность позволяет человеку раскрыть свойства и закономерности развития природных явлений, проверить истинность накопленных знаний. Интерес к проблемам экологии, разумеется, не может не вносить существенные коррективы в казалось бы окончательно сложившееся мировоззрение относительно места и роли человека в мире природной и социальной действительности. О возросшем интересе к экологическим проблемам можно судить по постоянно увеличивающемуся числу предложений по экологизации производства, совершенствованию стиля мышления современных ученых, экологическому воспитанию подрастающего поколения и т.д.
От уровня зрелости экологического мышления людей, понимания ими значимости экологических факторов в развитии социальной жизнедеятельности зависит успех оптимизации взаимодействия общества и окружающей среды.
В настоящее время отношение человека к природе приобретает такую же моральную значимость, как и отношение человека к человеку. Здесь важное место занимает экологическое воспитание, идейно-нравственную основу которого составляют гармоническое сочетание общественных и личных интересов, формирование у человека внутренних потребностей в охране и воспроизводстве своего природного окружения.
Важнейшей особенностью экологического мышления является его направленность в будущее, четко выраженный прогностический характер. Воздействие человека на окружающую среду в наше время столь мощно, что становится невозможным игнорировать последствия выполнения определенных производственных задач.
Необходимо понять несостоятельность постулата «природы на наш век хватит». Мир уже делает первые шаги в этом направлении.
Анализируя допущенные человеком ошибки по отношению к окружающей среде, экология ищет пути их радикального исправления, стремясь предвидеть, какое влияние окажет любое народнохозяйственное мероприятие на будущее биосферы и, естественно, на будущее самого человека. Действия человека должны как можно меньше влиять на окружающее нас совершенство природы.
В последние десятилетия в нашей стране слово «Экология» приобрело популярность и стало обязательным термином у общественных деятелей и политиков, деятелей науки, культуры и искусства. Это в значительной степени обусловлено Чернобыльской катастрофой.
После аварии на Чернобыльской АЭС на территории Российской Федерации в 14 областях (Брянской, Белгородской, Воронежской, Калужской, Курской, Липецкой, Ленинградской, Орловской, Пензенской, Рязанской, Смоленской, Тамбовской, Тульской, Ульяновской) и в Мордовской Республике образовались зоны загрязнения площадью почти 55100 км2.
Вокруг Мончегорска почвы загрязнены никелем и кобальтом (превышение ПДК более чем в 10 раз); вокруг Братска, Новокузнецка, Волгограда – фтором. Содержание водорастворимого фтора превышает ПДК в 10…30 раз.
В Нечерноземье около 500 видов растений, 68 видов птиц нуждается в защите от хищнического уничтожения.
В продукции химических предприятий Уфы, подмосковных городов Щелкова, Ногинска, Дзержинска, в золе мусоросжигающих предприятий Москвы и Мурманска установлено повышенное содержание вредных для здоровья диоксинов.
По транспортным выбросам «лидируют» Москва, Санкт-Петербург, Краснодар; по выбросам диоксида серы – Норильск, по твердым веществам – Асбест, по оксиду углерода – Новокузнецк, по оксидам азота – снова Москва.
В странах СНГ почти 40 млн. человек живет в городах, где уровень загрязнения атмосферного воздуха в 10 и более раз превышает ПДК. Пять экономических регионов России – Уральский, Западно-Сибирский, Восточно-Сибирский, Центральный и Северный находятся на краю экологической катастрофы. Из 273 российских городов, где ведется наблюдение за состоянием атмосферного воздуха, в принципе невозможно жить в каждом седьмом.
Загрязнением атмосферы обусловлено до 30% числа общих заболеваний населения промышленных центров. Только 15% горожан России живет на территории с допустимым уровнем загрязнения воздуха.
Так же остро в нашей стране стоит вопрос и с загрязнением водоемов. Например, в Ладожском озере, самом крупном пресном водоеме Европы, более 900 км3 воды, что в три раза превышает запасы Аральского моря. Вода в Ладоге уникальная. Она более пресная, чем байкальская, и содержит в два раза меньше минеральных солей, а по мягкости почти не отличается от дождевой. Когда-то здесь водились осетр и стерлядь. В Ладоге обитает и один из видов тюленей – ладожская нерпа.
Промышленные предприятия, жилищно-коммунальный комплекс сбрасывают в ладожскую воду загрязняющие и биогенные вещества. В результате резко сократился промысел в когда-то богатом рыбой озере, пойманная рыба обладает специфическим запахом и непригодна к употреблению в пищу. Положение усугубляется тем, что Ладога является практически единственным источником питьевой воды для населения Санкт-Петербурга и прилегающих к нему регионов. Аналогичная ситуация наблюдается и в большинстве других крупных водоемов России.
Уникальным озером-морем в Средней Азии является Арал. Слово это, дошедшее до нас из глубокой древности, означает «остров». Сейчас экологические проблемы Арала, последствия опустынивания и аридизации прилегающих к морю территорий выходят далеко за рамки одной республики и вызывают большую тревогу. Чрезмерное неэкономное и нерациональное потребление воды (преимущественно на орошение) исчерпало ресурсы пресных вод в бассейнах рек Сырдарья и Амударья.
Приаралье уверенно можно назвать зоной экологического бедствия. На землях, относящихся к этой зоне, живет около 3 млн. человек. Уровень Аральского моря с начала 60-х годов понизился на 14 м, площадь акватории сократилась на 40, объем воды на 65%.
Высохшее дно Арала стало крупным очагом соленакопления и рождения солепылевых бурь. Внесение в почву огромного количества минеральных удобрений привело к тому, что орошаемые земли стали отравленными и сами превратились в источник отравления окружающего. В водах Амударьи и Сырдарьи обнаружены ядохимикаты, вредные компоненты тяжелых металлов высокой концентрации, канцерогенные вещества, вредные бактерии.
Смертность населения в этих местах в 1965–1986 гг. увеличилась вдвое, уровень детской смертности возрос с 44,7 на 1000 родившихся в 1965 г. до 71,5, (а в отдельных районах до 80…90) на 1000 родившихся в 1986 г.
Результаты хозяйственной деятельности человека не только способствуют непрерывному появлению региональных проблем, но и оказывают существенное влияние на возникновение общеглобальных планетарных проблем, таких как постоянно усиливающийся парниковый эффект и разрушение озонового слоя. Заметное изменение климата планеты стало неоспоримым фактом.
Серьезно обострившиеся проблемы привлекли во всем мире огромное внимание к экологии как науке и учебной дисциплине. Учебная дисциплина «Экология» является обязательной во всех учебных заведениях США и стран Западной Европы. Закон РФ об окружающей среде, а также ряд указов Президента предусматривают обязательность преподавания экологии и у нас в стране независимо от профиля учебного заведения и стадии обучения, начиная от дошкольных учреждений.
Термин «Экология» был предложен в 1866 г. немецким биологом Э. Геккелем. Как самостоятельная наука экология сформировалась к началу XX столетия.
Что же такое экология?
Слово «Экология» образовано от двух греческих слов: oikos – дом, жилище, убежище и logos – учение. Таким образом, дословно экология – это наука о доме, только «дом» здесь понимается в очень широком смысле слова – как среда обитания. В энциклопедическом словаре дается определение экологии как науки об отношениях растительных и животных организмов и образуемых ими сообществ между собой и со средой обитания.
Определение, даваемое в некоторых учебных изданиях, звучит следующим образом: экология – это наука о взаимоотношениях живых существ.
Однако на современном этапе развития экология обязана не только изучать связи организмов, но и обосновывать рациональные формы взаимоотношений природы и человеческого общества. Социальная роль экологических знаний возрастает.
Сегодня экология охватывает чрезвычайно широкий круг вопросов и тесно переплетается с целым рядом смежных наук – биологией, геологией, физикой, химией, генетикой и др.
Никакое общественное и техническое совершенствование не может обеспечить возможность жизнедеятельности человека вопреки законам природы. Даже выйдя в Космос и научившись многие месяцы жить под водой, человек остался биологическим видом, существование которого неразрывно связано с определенными условиями (факторами) среды: температурой, влажностью, освещенностью, составом воздуха, качеством воды, составом пищи и многими другими. Требования любого живого организма к качеству среды достаточно консервативны, они вырабатывались в течение многих тысячелетий эволюции.
Понятно, что при резком изменении этих факторов, отклонении их от некоторой требуемой организму нормы возможны нарушения обмена веществ, а как крайний случай – несовместимость этих нарушений с жизнью организма.
Высокое или приемлемое качество среды или конкретной экологической системы означает:
а) возможность устойчивого существования и развития данной среды или экосистемы, сложившейся, созданной или преобразованной человеком в данном месте (регионе);
б) отсутствие неблагоприятных воздействий на любую или наиболее важную (в первую очередь человеческую) популяцию, которая находится в данном месте (регионе) исторически или временно.
Невозможно охранять природу, пользоваться ею, не зная, как она устроена, по каким законам существует и развивается, как реагирует на воздействие человека, какие предельно допустимые нагрузки на природные системы может позволить себе общество, чтобы не разрушить эти системы. Все это и является предметом экологии.
1.1. Структура экологии
Экология представляет собой разветвленную систему наук. Она делится на общую экологию, изучающую закономерности связи со средой, присущие всем группам организмов, и на направления, соответствующие экологической специфике отдельных групп организмов (экологию микроорганизмов, экологию растений, млекопитающих, птиц, рыб, насекомых и т.д.). В ней выделяются такие области, как аут- и синэкология, экология популяций. Физиологическая экология выявляет закономерности физиологических изменений, лежащих в основе адаптации организмов к воздействию экологических факторов среды. В последние годы развивается биохимическая экология, основное внимание в которой направлено на молекулярные механизмы приспособительных преобразований в организме в ответ на изменение среды. Палеоэкология изучает экологические связи вымерших групп, эволюционная экология – экологические механизмы преобразования популяций, морфологическая экология – закономерности строения органов и структур в зависимости от условий обитания. Выделяют также экологию наземных экосистем, экологию ландшафтов и т.п.
Особую роль составляет математическая экология, задачей которой является перевод эмпирически накопленных сведений и закономерностей в математические модели, которые позволяют прогнозировать состояние и поведение популяций и сообществ. В последнее время развивается экология человека, включающая в себя и целый ряд социальных проблем.
1.2. Задачи экологии
Из приведенных выше определений очевидны и многообразные задачи экологии как науки:
исследование закономерностей организации жизни, в том числе в связи с антропогенными воздействиями на природные системы и биосферу в целом;
создание научной основы рациональной эксплуатации биологических ресурсов, прогнозирование изменений природы под влиянием деятельности человека и управления процессами, протекающими в биосфере, а также сохранение среды обитания человека;
регуляция численности популяций;
восстановление нарушенных природных систем, в том числе рекультивация выведенных из пользования сельскохозяйственных угодий, восстановление плодородия пастбищ и истощенных почв, продуктивности водоемов и т.д.;
сохранение эталонных участков биосферы.
Однако задачи экологии как дисциплины, изучаемой в техническом вузе, иные. Хотя в обязанности инженера не входит изучение закономерностей организации жизни, в процессе своей профессиональной деятельности он неизбежно будет влиять на живые организмы и окружающую их среду. Следовательно, от того, правильно ли он понимает структуру и законы природы, будет зависеть и то, насколько профессионально он сумеет свести к минимуму, устранить или исключить негативные последствия профессиональной деятельности на том участке природопользования, который ему доверен.
Эксплуатация природных ресурсов и природных систем без понимания и учета взаимоотношения процессов, вызванных техническим прогрессом, с органическим миром (биосферой) неизбежно ведет к необратимым отрицательным последствиям.
Таким образом, задачи экологии применительно к инженеру промышленного производства или проектно-конструкторского предприятия могут быть сформулированы следующим образом:
оптимизация технологических, инженерных и проектно-конструкторских решений, исходящих из условий нанесения минимального ущерба окружающей среде и здоровью человека;
прогнозирование и оценка возможных отрицательных последствий действующих, реконструируемых и проектируемых предприятий (технологических процессов) для окружающей среды, человека, животных, растений, сельского, лесного и рыбного хозяйств;
своевременное выявление и корректировка конкретных технологических процессов, наносящих ущерб окружающей среде, угрожающих здоровью человека, отрицательно влияющих на природные и антропогенные системы.
Итак, именно экология обоснованно считается научной базой охраны окружающей среды, так как объектом ее приложения являются физические, химические и биологические параметры функционирования природной среды.
Таким образом, проблема охраны природы, ее разумного использования на основе экологических законов становится одной из важнейших задач человечества. Экология является основной теоретической базой для осуществления этой задачи.
Техническая деятельность человека может привести к глобальным экологическим изменениям с трудно предсказуемыми последствиями. Только вряд ли возможен отказ человека от созданной им искусственной биосферы. Поэтому необходим поиск оптимальных решений.
Человечество в своем развитии подошло к тому порогу, когда необходимо принимать решение «всем миром».
Можно назвать два экстремальных варианта решения вопроса сохранения естественной биосферы.
Можно, например, для сохранения естественной биосферы резко (на 50%) сократить промышленное производство. Тогда люди должны будут сознательно вести очень скромную с точки зрения «удобств цивилизации» жизнь. В первую очередь нужно будет сократить производство энергии, добычу полезных ископаемых и как следствие – все энергоресурсопотребляющее производство.
Один «эгоистический» вариант предусматривает сокращение населения Земли примерно до 1 млрд. человек (в настоящее время численность населения около 6 млрд. человек). В этом случае возможно практически неограниченное развитие технической деятельности и бездефицитное существование.
Может быть рассмотрен и другой «эгоистический» вариант направленного преобразования естественной биосферы в искусственную – удобную для человека и свободную от необратимых гибельных для человека процессов. По сути дела последний вариант реализуется в настоящее время на стихийном уровне.
Перечисленные экстремальные пути развития, конечно же, не решают возникшие проблемы, а лишь дают представление о масштабах преобразований в биосфере.
Отсюда следует, что необходим поиск оптимального пути развития человечества на основе анализа альтернативных решений.
В настоящее время ясно осознана опасность экологического кризиса вследствие катастрофических неравновесных преобразований планетарной системы в процессе экстенсивной хозяйственной деятельности человека. Возможности предотвращения этого кризиса могут быть найдены только на основе развития экологических знаний.
Действенная сила экологических знаний помогает правильно эксплуатировать природные ресурсы, управлять численностью популяций, находить новые решения сельскохозяйственных проблем, новые принципы организации промышленных производств.
Экологическое мышление становится необходимым для решения самых насущных прикладных задач нашей жизни. В связи с этим современная экология вышла далеко за рамки чисто академической учебной дисциплины.
Именно по этим причинам наука о нашем доме – Земле должна быть составной частью всех ступеней образования. Это нашло свое отражение в Законе об окружающей среде и недавних Указах Президента, изданных в соответствии с международными конвенциями и договоренностями.