
- •Оглавление
- •Тематический обзор*
- •1.1 Специфика и системность живого
- •1.2 Основные свойства живых систем
- •1.3 Уровни организации живых систем
- •2 Принципы воспроизводства живых систем
- •3 Основы генетики
- •3.1 Генетика о наследственности
- •3.2 Генетика об изменчивости
- •4 Клеточное строение живых организмов
- •4.1 Становление клеточной теории
- •4.2 Строение и размножение клеток
- •4.3 Типы клеток и организмов
- •5 Происхождение и сущность жизни
- •5.1 История проблемы происхождения жизни и основные гипотезы происхождения жизни
- •6 Теория эволюции органического мира
- •6.1 Становление идеи развития в биологии
- •6.2 Концепция развития ж.Б. Ламарка
- •6.3 Теория катастроф ж. Кювье
- •6.4 Эволюционная теория ч. Дарвина
- •6.5 Комплекс доказательств теории эволюции
- •6.6 Синтетическая теория эволюции (стэ)
- •Основные положения стэ. Сегодня биологами накоплено достаточно материалов, которые можно систематизировать в виде основных положений стэ.
- •6.7 Формы естественного отбора
- •7 Экосистемы
- •7.1 Определение и понятие экосистемы
- •7.2 Виды экосистем
- •7.3 Экологические факторы
- •7.4 Экологическая ниша
- •7.5 Трофические цепи и сети
- •7.6 Круговорот вещества в экосистеме
- •7.7 Устойчивость экосистем
- •7.8 Энергетика и продуктивность экосистем
- •8 Биосфера
- •8.1 Основные понятия и определения
- •8.2 Общая характеристика биосферы
- •8.3 Этапы эволюции биосферы
- •8.4 Строение биосферы
- •9 Человек в биосфере
- •9.1 Антропогенез
- •9.2 Сущность человека
- •9.3 Человек и природа на пути к ноосфере
- •9.4 Современный экологический кризис и его специфика
- •9.5 Охрана окружающей среды в современном мире
- •10.1 Принцип симметрии. Понятие симметрии в современной науке
- •10.2 Принцип дополнительности
- •10.3 Принцип неопределенности в. Гейзенберга
- •10.4 Принцип суперпозиции
- •10.5 Принцип соответствия
- •11.1 Проблема соотношения динамических и статистических законов
- •12 Принцип возрастания энтропии
- •12.1 Формы энергии
- •12.2 Источники энергии
- •12.3 Первый закон термодинамики
- •12.4 Второй закон термодинамики
- •12.5 Энтропия открытой системы. Термодинамика жизни
- •13 Закономерности самоорганизации. Принципы универсального эволюционизма
- •13.1 От моделирования простых систем к моделированию сложных
- •13.2 Характеристики самоорганизующихся систем
- •13.3 Глобальный эволюционизм
- •13.4 На пути к постнеклассической науке XXI века
- •Концепции современного естествознания (курс 2) юнита 3
9.4 Современный экологический кризис и его специфика
Обостряющийся сегодня экологический кризис уже не первый в геологической истории Земли. Только на памяти человечества это, как минимум, третий по счету кризис. Хотя его масштабы превосходят два предыдущих. А в геологической истории нашей планеты это, по мнению биологов, второй крупнейший глобальный экологический кризис. Как мы уже говорили выше, биосфера Земли существует около 4 млрд лет. Первыми организмами на Земле были анаэробные организмы, которые погибли в борьбе за существование с вторичными организмами, выделявшими в больших количествах кислород. Таким образом, для первичных организмов создание кислородной атмосферы было катастрофой – глобальным экологическим кризисом, в ходе которого большинство этих организмов исчезло с лица Земли.
В дальнейшем постоянно вымирало большее или меньшее количество видов. Таким образом, можно сказать, что экологические кризисы в истории биосферы происходили многократно. Один из наиболее известных кризисов – исчезновение динозавров, давшее шанс для развития млекопи-тающим.
Все перечисленные кризисы имели естественные причины. Но с появлением человека основ-ной причиной кризисов стало его воздействие на окружающую среду, которое резко возросло в XX веке. Поэтому с этого момента главнейшим фактором глобального экологического кризиса на Земле стал человек. Если два первых кризиса имели локальный характер, то современный кризис охватил всю планету, поставив под угрозу существование самого человека как вида и всей биосферы в целом.
Симптомом современного экологического кризиса является нарушение биотического кругово-рота вещества – человек стремится взять из природы как можно больше, забывая, что ничто не дается даром. Ведь глобальная экосистема – это единое целое, в рамках которой ничто не может быть выиграно или потеряно и которая не может являться объектом всеобщего улучшения. Все, что было извлечено из нее человеком, должно быть рано или поздно возмещено. И время платить по счетам неотвратимо приближается.
Человек разомкнул существовавшие миллионы лет биотические круговороты и вызвал антро-погенное выпадение химических элементов. Постоянно растет потребление энергии человеком. Сегодня оно достигло 0,2 % всей солнечной энергии, падающей на Землю. Это сопоставимо с энергией всех земных рек и годовой энергией всего фотосинтеза. Результат – усиление загрязне-ния и нарушение термодинамического равновесия биосферы.
Еще один признак экологического кризиса – истощение ресурсов редуцентов и продуцентов. Сокращается биомасса микроорганизмов. Вследствие этого, а также в результате роста количества отходов нет достаточного уровня самоочищения среды жизни. Более того, возникают негативные для биосферы и опасные для человека новые формы микроорганизмов, причем некоторые формы производит сам человек.
Результатом стало уменьшение ресурсов консументов – исчезающими считаются около 10 тысяч видов крупных животных и неизвестное число мелких.
Это – то, что человек принес природе. Но ведь человек по-прежнему остается частью природы, частью биосферы Земли. Поэтому негативные последствия глобального экологического кризиса становятся все заметнее и для него.
Современная ситуация может быть оценена как глобальный экологический кризис, у которого существуют две стороны – кризис природы и кризис человека, причем они оба углубляются и расширяются. В результате перед нами встает грозная проблема, которая почти не обсуждается даже специалистами. Это проблема потери возможной устойчивости (стабильности) биосферы как целостной системы, частью которой является человечество. Результатом потери стабильности нынешнего квазиравновесного состояния будет переход биосферы, как всякой нелинейной системы, в новое, неведомое нам состояние, в котором человеку просто может не оказаться места.
Биосфера как саморегулирующаяся система до поры до времени могла компенсировать изменяющиеся внешние нагрузки. На протяжении миллиардов лет удерживались параметры биосферы в том узком интервале их значений, в котором только и мог возникнуть наш биологи-ческий вид. И это регулирование обеспечивалось несмотря на то, что за время существования планеты биосфера Земли неоднократно подвергалась дополнительным внешним нагрузкам – колебаниям солнечной активности, падениям метеоритов, интенсивному вулканизму и т.д. Но теперь основной опасностью для стабильности биосферы становится человек. И есть основа-ния полагать, что компенсационные возможности биосферы либо уже нарушены, либо находятся на пределе своих возможностей.
Биосфера обладает колоссальной самоочищающей способностью. К сожалению, эти способ-ности природы не безграничны. Антропогенное воздействие на природу поставило под угрозу нормальное осуществление присущих ей биотических процессов, нарушило равновесное состоя-ние биосферы. Антропогенная нагрузка на окружающую природную среду достигла сегодня таких масштабов, что привела к глобальному экологическому кризису. Многие ученые считают, что мы стоим на грани настоящей катастрофы, так как порог устойчивости биосферы превзойден в 5–7 раз.
Для оценки предельной возможности биосферы Земли существуют две модели: ресурсная и биосферная.
Ресурсная модель допускает предельную численность населения на Земле в 8 млрд человек. Согласно этой модели, при эффективном использовании ресурсов и наличии двух детей в каждой семье численность населения на всем протяжении XXI в. оставалась бы примерно одинаковой и равной 7,7 млрд.
Биосферная модель оценивает порог устойчивости биосферы всего в 1–3 млрд человек. А нас уже больше 6 миллиардов! Таким образом, с точки зрения этой модели, устойчивость биосферы была утеряна уже в начале XX века.
Учеными определен индекс антропогенной нагрузки, позволяющий оценить разрушительное действие разных стран на природу. Этот индекс показывает, что в разрушение биосферы наибольшую долю вносят высокоразвитые и густонаселенные страны мира – Япония, Германия, Великобритания. Если индекс антропогенной нагрузки всего мира оценивается в единицу, у названных стран он больше в 10–15 раз. Индекс антропогенной нагрузки России – 0,85.
Чем нам может грозить потеря стабильности биосферы? Биосфера является сложной нелиней-ной системой. Если такая система теряет стабильность, то начинается ее необратимый переход в некое квазистабильное состояние. И более чем вероятно, что в этом новом состоянии параметры биосферы окажутся неподходящими для жизни человека, а, может быть, и для жизни вообще. Кроме того, подобный переход, вызванный потерей устойчивости равновесия, происходит со скоростью, нарастающей по экспоненте. Другими словами, катастрофа может разразиться совершенно неожиданно и столь стремительно, что никакие наши действия уже ничего не смогут изменить. Поэтому проблема изучения стабильности биосферы должна превратиться в одно из основных направлений фундаментальных исследований. Но самое главное, должна появиться новая стратегия цивилизации, согласованная со стратегией природы. Это должна быть стратегия выживания, для чего нам предстоит научиться изучать биосферу как единый целостный организм и соизмерять свой образ действия с реакцией на него этого общепланетарного организма. Поэтому так важно создать концепцию перехода, а затем – будущего человеческой культуры и цивилизации. Немалую помощь в этом может оказать учение о ноосфере В.И. Вернадского.
Развивая свои представления и идеи, Вернадский выделил необходимые предпосылки для создания ноосферы.
1. Человечество стало единым целым, заселив при этом всю планету. Сегодня события, произошедшие в захолустном уголке любой точки любого континента или океана, отражаются и имеют следствия – большие и малые – в ряде других мест, всюду на поверхности Земли. Сегодня мы можем отметить, что данное условие выполнено. На Земле не осталось ни одного уголка, не подвергшегося в той или иной степени воздействию человека. Более того, человек вышел в космос, расширив верхние границы биосферы. Появились различные международные организа-ции, которые обеспечивают сотрудничество разных государств в различных сферах деятельности. Это способствует сближению взглядов народов разных стран на пути развития всего человечества.
2. Преобразование средств связи и обмена информацией, которые сегодня обеспечивают мгновенную ее передачу. С помощью радио, телевидения, системы ИНТЕРНЕТ мы моментально узнаем о событиях в любой точке земного шара. Таким образом, данное условие также можно считать выполненным.
3. Реальное равенство людей как необходимое условие ноосферы. Это условие еще не дос-тигнуто, но есть большие успехи в этой области. В законодательстве большинства стран записано о равенстве всех людей перед законом независимо от их расовой, этнической принадлежности, вероисповедания и т.д. Практически исчезли с карты мира колонии и зависимые страны, народы которых теперь развиваются самостоятельно. Конечно, есть примеры того, как в некоторых странах ущемляются права человека, но подобные случаи осуждаются мировым сообществом.
4. Поднятие общего уровня жизни как условие реального равенства людей, а также возмож-ность влияния народных масс на ход государственных и общественных дел. С выполнением этого пункта дело обстоит далеко неблагополучно. Если в странах Западной и Южной Европы, Скандинавии, США и Канаде, Австралии, Японии благосостояние населения за последние полвека непрерывно растет, то в развивающихся странах ситуация намного хуже. Треть населения земного шара живет в условиях нищеты, голода, без достаточной медицинской помощи. Более того, пропасть между бедными и богатыми в последнее время непрерывно растет, разница в образе жизни становится не только количественной, но и качественной.
5. Развитие энергетики, открытие и использование новых видов энергии, необходимых для подъема уровня жизни. Это условие выполняется. В XX веке человек стал использовать в качестве источника энергии не только воду, ветер, уголь, нефть и газ, но и ядерную энергию. Кроме того, есть электростанции, использующие энергию приливов и геотермальных (подземных горячих) вод, идет работа по созданию термоядерных электростанций.
6. Исключение войн из жизни общества. Это условие Вернадский считал очень важным для создания ноосферы. К сожалению, пока человечество не может обходиться без войн. В XX веке мы пережили две мировые войны и долгое время балансировали на грани третьей мировой войны – глобального ядерного конфликта. В настоящее время эта угроза отодвинулась, хотя полностью исключить такую возможность нельзя. Не обходится человечество и без локальных войн, которые постоянно идут в разных уголках земного шара, и в этих войнах каждый день гибнут люди.
Таким образом, мы видим, что часть предпосылок, перечисленных Вернадским, уже существует, но некоторые проблемы нам еще предстоит решить. Важно отметить, что создание этих предпосылок стало возможным только в результате взрыва научной мысли в XX веке. Это же обстоятельство, соответственно, приведет к трансформации биосферы в ноосферу, а в жизни народов произойдут необходимые позитивные изменения, способствующие этому процессу.
Поэтому ноосферу следует рассматривать как высшую стадию развития биосферы, связанную с возникновением и развитием в ней человеческого общества, которое, познавая законы природы, становится крупнейшей планетарной силой, превосходящей по своим масштабам все известные геологические процессы. Становление ноосферы теснейшим образом связано с овладением всеми формами движения материи и созданием новых живых организмов с помощью методов и средств биотехнологии и генной инженерии.
Вернадский одним из первых отметил основную особенность биосферы, выражающуюся в постоянном повышении жизнепригодности среды обитания. Иными словами, живое вещество обладает уникальной способностью к экологическому самообеспечению, которая является частью механизма саморегуляции биосферы, появившейся в результате естественного отбора.
Этот вектор отбора обеспечил восходящее развитие материального мира вплоть до появления человека. И сейчас мы подошли к такому моменту развития биосферы, в котором человечество должно обрести способность к экологическому самообеспечению. Но ноосфера, в отличие от биосферы, не может формироваться стихийно, поэтому так необходима сознательная деятельность людей на основе изучения и практического применения законов экологии, согласования с ними своей хозяйственной деятельности.
Также необходимо отметить, что для создания ноосферы нужен план, построенный на опережающей модели оптимального взаимодействия природы и общества по всем параметрам обменных процессов. Но, становясь основным регулятором взаимоотношений общества и природы, человек должен быть очень осторожным, ведь цена ошибки неимоверно велика: от нее зависит жизнь человечества и, возможно, жизнь на Земле.
Таким образом, будущее человечества невозможно без активного вмешательства Разума в судьбу не только общества, но и природы. Биосфера Земли неизбежно претерпевает существенные изменения в интересах человечества. Но измениться должно и поведение самого человека, который не имеет права забывать об интересах биосферы, а должен ставить их так же высоко, как и свои интересы. Такое взаимоотношение человека и биосферы называется коэволюцией.
В результате у человека должна будет появиться новая нравственность, смениться стандарты и идеалы, нормы и ценности. Человеческая цивилизация должна будет пойти по новому пути – не покорения природы, а жизни в ладу с ней. Для этого потребуется новое мировоззрение.