Возникновение геоэкологии К началу 1950 60 х годов

Возникновение геоэкологии. К началу 1950 60 х годов стали все более заметными последствия воздействия человека на окружающую среду. Идеология "покорителей природы" начала уходить на второй план. Пришло осознание того, что антропогенная трансформация среды подрывает основы существования человека. В географию буквально ворвались проблемы состояния окружающей среды, рационального природопользования и проблемы последствий антропогенного воздействия на природу. Внутри географии в начале 1990 х годов окончательно сформировалась геоэкология, которая, как и сама породившая ее география, предполагает тесную связь обоих классических блоков: естественно научного и социально экономического. Геоэкология призвана изучать изменения во взаимодействии организмов между собой и с окружающей средой в любых экосистемах вплоть до биосферы в результате деятельности человека, и разрабатывать методы оценки возможных антропогенных изменении экосистем.

На региональном уровне задача геоэкологии ― научное обоснование рациональной в экологическом плане стратегии, которая опирается на экономические и финансовые механизмы и отвечает в долгосрочном плане экономическим и социальным интересам населения данного района. На глобальном уровне задача геоэкологии заключается в анализе изменений и развитии биосферы, а с другой стороны ― в разработке стратегии поведения человека в меняющихся условиях среды и климата. К становлению современной геоэкологии привел постоянный интерес географии к проблеме человек ― Земля с особым вниманием к отношениям общество ― среда его обитания. Существенным в ее развитии оказалось то, что основные приоритеты географии ― природа, человеческое общество и взаимодействие между ними ― были практически равнозначными. В то же время чрезвычайно важным, и для многих очень трудным стал вопрос квалификации географов, т. е. способности работать на профессиональном уровне в пограничных отраслях знаний.

Способности работать на профессиональном уровне в пограничных отраслях знаний это то, что «отравляет жизнь» специалистам и в пределах только физики, химии, биологии, геологии … В нашем же случае эта проблема не стоит, а кричит. Иногда ее пытаются решить весьма специфическим путем нанизывания слова на слово. Посмотрим, как это делается в Институте Географии РАН ГЕОЭКОЛОГИЯ (от греч. ge земля; oikos жилище, дом; logos учение) наука географического цикла о пространственно временных закономерностях взаимодействия природы и общества. Пока вполне хорошо. В широком смысле междисциплинарное синтетическое научное направление, объединяющее теоретические и прикладные исследования ? ? в области наук о Земле (физическая и экономическая география, геология, гидрология, физика атмосферы, физика земли, геохимия и др. ) и жизни (биология) с использованием эколого географического (геоэкологического) подхода. Геоэкология формирует научные основы рационального природопользования, устойчивого развития и охраны природы, но не является их синонимом. Верно!

Теоретические предпосылки развития геоэкологии закладывались именно в географии? ? , которая обладает наиболее адекватным аппаратом? ? и исключительным потенциалом? ? для исследования разнообразных аспектов взаимодействия человека и природы, для комплексного анализа этого взаимодействия, а также для оценки экологического состояния территории, последствий воздействия экологических факторов и выявления острых экологических ситуаций. Географические подходы к исследованию окружающей подразумевают учет природных и антропогенных факторов. среды Они же выделяют среди приоритетов в исследовании и решения экологических проблем их территориальность и пространственную разномасштабность. В отличие от экологии, где отсутствует детерминированная система пространственных единиц, геоэкология базируется на сложившейся в географии системе территориальной дифференциации и интеграции земного пространства, выделении пространственных единиц, их иерархии (классификации) и соответственно возможности картографирования.

Широкое использование в Геоэкологии картографических методов и аэрокосмической информации позволяет ей активно внедрять в теорию и практику геоинформационные технологии и другие средства упорядочивания эколого географической информации, полученной в пределах как искусственных (политические, административные), так и природных (ландшафтных, бассейновых) границ, поэтому исходной предпосылкой для организации геоэкологических исследований любой территории служит выявление ее ландшафтной структуры (разнообразия слагающих ее геосистем), ландшафтное районирование и картографирование. ВСЕ!

Следует отметить, что в биологии пока по прежнему доминирует тенденция отнесения экологии к наукам биологического цикла. Все области охраны окружающей среды ― энвайронментализм или энвайронменталистика. Огромная область знаний, относящаяся к геоэкологии, экологической географии и экологической геологии, не находится пока в сфере непосредственных интересов биологов, а часто и игнорируется ими. Географы, и прежде всего те, кто связал себя сегодня с геоэкологией, будут, несомненно, содействовать решению многих крупномасштабных экологических проблем современности, делая акцент в своих исследованиях на взаимозависимость всех сфер земной оболочки. Таким образом, все возрастающее воздействие общества на окружающую среду привело к формированию в пределах географических наук геоэкологии, а в пределах геологических наук ― экологической геологии. Деление той или иной науки на отдельные части или отрасли всегда условно, поэтому нет ничего удивительного в том, что в настоящее время к области геоэкологии относятся многие исследования, проводимые геологами, химиками и представителями технических наук.

Цели, задачи и пути развития геоэкологии. В чем состоят цели, задачи и пути развития геоэкологии? Как реализовать обозначенные цели? Известно, что, благодаря немыслимому ранее энергопотреблению за счет невозобновляемых ресурсов, происходят два неконтролируемых процесса: рост населения, поддерживаемый общественным мнением и основными религиозными конфессиями, и рост потребления. Оба эти процесса разрушают биосферу. Основной задачей геоэкологии является поиск научных основ выхода из этого кризиса, тупиковой по сути дела ситуации.

Исторически люди привыкли характеризовать свое воздействие на окружающую природу как загрязнение последней. Подобный взгляд, по сути дела, преобладает и на многих международных экологических саммитах. Подавляющее большинство людей уверены в этом и сегодня, что стимулирует возникновение и развитие различных обществ и движений в защиту окружающей среды. В действительности ее загрязнение это лишь внешнее проявление глубинного процесса перестройки всей окружающей среды, связанного с появлением и развитием одного из многих видов млекопитающих Homo sapiens. В отношении опасности проблемы загрязнения среды тем или иным поллютантом имеются, как правило, различные предрассудки, лоббируемые прессой, политиками, промышленным лобби и частью экологов. Определение "главного врага" на данном этапе и способов ослабить последствия его воздействий на окружающую среду несомненно является одной из важнейших задач геоэкологии. Не менее актуален и поиск оптимальных с экологических позиций соотношений между разными отраслями энергетики для разных регионов и биосферы в целом.

Каждая национальная экономическая система связана теперь не только со своей национальной природной системой, но, в некоторых очень важных отношениях, со всей биосферой. Постепенно возникла ситуация, получившая название "трагедии общих ресурсов". Широкая доступность таких ресурсов неизбежно таит в себе опасность их перерасхода и деградации. В настоящее время необходимо говорить уже и о ресурсах, обеспечивающих существование биосферы как таковой в удобном для человека виде. Речь идет прежде всего о сохранении природных лесов и чистоте вод. Разработка методов и оценка перспектив восстановления нарушенных экосистем важная задача геоэкологии. Для решения перечисленных выше проблем геоэкология как наука нуждается в определенной организационной структуре, в выработке понятий и терминов, правил и методов, т. е. того, что принято называть основами и понятийным аппаратом науки. Адекватность ее теоретической базы стоящим перед нею задачам является основой для понимания изменений в ландшафтах и прогноза их последствий.

Междисциплинарный характер геоэкологии привел к определенным трудностям и издержкам. Сформированы законы и даже аксиомы, которые в общепринятом в естественных науках смысле таковыми не являются. Необходимо помнить, что общая теория сложных систем не создана, а в таких областях, как нелинейная термодинамика или синергетика, никаких "своих" законов не сформулировано. Законы и правила, которые формулируются сегодня в геоэкологии, в лучшем случае отражают сегодняшнее понимание их авторами положения дел. Что касается аксиом, то в тексте публикаций по геоэкологии можно встретить фразы типа "Это аксиома, что. . . " или "Это основной постулат. . . ". По наивному мнению авторов, утверждения, которые следуют далее, застрахованы от ка ких бы ни было сомнений в их истинности. Аксиоматические методы появились на определенном этапе развития некоторых наук как способы построения научных теорий в виде систем аксиом (постулатов) и правил вывода (аксиоматики), позволяющих путем логической дедукции получать утверждения (теоремы) данной теории. Формально все, что заключено в любой полученной посредством дедуктивного умозаключения логической истине, содержится уже в посылках, из которых она выведена.

В экологии, несомненно, существенна индукция, т. е. вид обобщения, связанный с предвосхищением результатов наблюдений и экспериментов на основе данных опыта. Индуктивные обобщения обычно рассматривают как опытные истины или эмпирические законы. Объективной основой индукции служат закономерности природы и общества; субъективной познаваемость этих закономерностей с помощью логических или статистических схем "индуктивных умозаключений". Теоретическая база геоэкологии должна позволять в случае внешнего воздействия на систему рассчитать динамики абиотических компонентов, а затем и следствия в виде динамики (деградации) биотических компонент. Энергетические затраты в том или ином виде всегда необходимы для сохранения устойчивости. Поэтому ниже мы рассмотрим основные закономерности, управляющие соответствующими потоками.

Воздействие человека на окружающую среду. Анализ энергетических потоков в биосфере и представления об эксергии. Наукой, призванной анализировать крупномасштабные процессы, является термодинамика. Она позволяет понять, например, как энергия солнечного излучения переходит в энергию биомассы или превращается в энергию ветра и в гидроэнергию, насколько эффективно человек использует имеющиеся в его распоряжении ресурсы и т. д. Термодинамика дает возможность изучать наиболее общие свойства макроскопических систем, находящихся в состоянии равновесия, и переходы из одного состояния в другое. Закономерности и соотношения между физическими величинами, которые дает термодинамика, имеют универсальный характер. Из точных наук термодинамика в большей степени, чем какая либо другая, необходима для решения геоэкологических проблем. Такие термодинамические потенциалы, как потенциалы Гиббса, Гельмгольца или энтальпия, позволяют понять сущность многих процессов, происходящих в биосфере.

В последние десятилетия еще один потенциал максимально возможная работа нашел применение в качестве эффективного средства для анализа экологических последствий использования того или иного природного ресурса. Он получил название эксергия и стал единой универсальной мерой полезности энергии "абсолютной мерой ресурса", так как зависит от параметров окружающей среды и может совпадать с энергией. Так как эксергия тел зависит от параметров окружающей среды, она испытывает сезонные изменения. Слова "энерго сбережение или "экономия энергии" на самом деле " означают экономию эксергии. Самые загрязненные воздух, вода или почва могут быть очищены до безопасного для человека уровня, но это требует затрат эксергии. Эксергия это количество работы, которое может быть получено, когда некоторое вещество приходит в состояние термодинамического равновесия с наиболее распространенными компонентами окружающей среды путем обратимых процессов, включающих взаимодействие только с упомянутыми компонентами окружающей среды.

Наиболее важный процесс для биосферы ― фотосинтез, и поэтому оценка того, насколько эффективно солнечная энергия преобразуется в первичную продукцию, имеет первостепенное значение в экологии. Эксергия и другие термодинамические потенциалы успешно используются, например, при анализе процессов фотосинтеза, который создает основной "капитал" биосферы ― чистую первичную продукцию (NPP). Человек потребляет все большую долю NPP и одновременно сокращает площади, занятые ненарушенными экосистемами. Оба эти процесса дестабилизируют биосферу и перед геоэкологией обозначилась сверхзадача найти способы уменьшения дестабилизации. Максимально возможная эффективность перехода энергии солнечного излучения в валовую продукцию фотосинтеза может достигать величины ~5%. Реальный КПД фотосинтеза растений суши определяется испарением, которое зависит от состояния биоты и ряда других факторов. Усредненный по всей континентальной биосфере КПД фотосинтеза составляет величину ~0. 1%. Одна из существенных задач геоэкологии изучение того, как деятельность человека может воздействовать на этот основной процесс и изменять среднее значение КПД. Мы не можем сделать фотосинтез существенно более эффективным, но несколько увеличить ЧПП за счет эффективного использования эксергии солнечного излучения можно.

Современная термодинамика позволяет понять, почему нельзя площади, занятые природными экосистемами, сократить до площади заповедников и заказников, и человек не имеет права пытаться управлять биосферой так, как он делает это сегодня на своей ферме. Причина состоит в том, что это было бы эквивалентно замене гигантской самоорганизующейся и саморегулирующейся системы детерминированной системой. Подобная детерминированная система не может обеспечить на сколько бы то ни было долгий период условия не только для существования человека на Земле, но даже и основных форм жизни, определяющих лик современной биосферы.

Глобальные экологические проблемы. Насколько опасны рост потребления невозобновляемых ресурсов, рост населения, и значительное уменьшение площадей, занятых природными экосистемами? Возможно ли предсказуемое устойчивое развитие всей биосферы? Желание ответить на подобные вопросы приводит к попыткам сформулировать перечень основных проблем, стоящих перед человечеством в плане сохранения биосферы в виде, пригодном для существования человека. Эти проблемы касаются всей биосферы и они получили название глобальных экологических проблем. Ни на один из подобных вопросов нет сейчас строго обоснованного научного ответа. Все едины в том, что антропогенное воздействие велико и оно ведет к необратимым изменениям биосферы. Но на этом единство и кончается, так как "оптимисты" напоминают, что климат Земли никогда не был постоянным, континенты всегда дрейфовали, биота всегда эволюционировала и в биосфере всегда происходили необратимые изменения. Так как основой существования биосферы является фотосинтез и последующее распределение NPP между консументами, мы должны знать, сколько же продукции присваивает себе человек.

Среди ряда показателей, характеризующих функционирование биосферы в условиях сильного антропогенного воздействия, решающими являются следующие три, которые мы рассмотрим в этом разделе: а) чистая первичная продукция; б) доля ее, прямо или косвенно присваиваемая человеком - f 1; с) часть биосферы - f 2, которую можно считать сегодня невозмущенной, способной естественным образом самовосстанавливаться и служить для другой части биосферы буферной системой. Конечно, эти показатели являются интегральными, но такая сложная система, как биосфера, и не может характеризоваться небольшим количеством простых параметров, с которыми мы имеем дело при описании физических или химических процессов. Чистая первичная продукция биосферы естественным образом делится на две части продукции континентальной (КЧПП) и океанической (ОЧПП) частей биосферы. Наиболее остро антропогенное возмущение сказывается на континентальной части биосферы.

Еще в 1862 г. Ю. Либих оценил продукцию сухой биомассы континентальной части биосферы в ~1∙ 1011 т/год, что удивительно хорошо согласуется с величиной ~1. 2 ∙ 1011 т/год, даваемой на начало нашего тысячелетия. Что касается ОЧПП, то здесь оценки имеют тенденцию возрастать по мере совершенствования методик определений от ~0. 12 ∙ 1011 т С год 1, в 1950 е годы, до ~1∙ 1011 т С год 1 ― по более поздним данным. В силу естественных причин NPP биосферы на протяжении ее истории колебалась на уровне десятков процентов от сегодняшнего значения NPP, не вызывая катастрофических событий. Погрешности в определении величины NPP ~10% являются удовлетворительными. Каково допустимое значение параметра f 1 ? Поиски ответа на этот вопрос будут долго оставаться в центре внимания геоэкологии. Пока же можно сослаться на известную монографию Одума, в которой в разделе, посвященном первичной продуктивности, показывается, что "прямое изъятие травоядными животными или человеком более 30 50% годового прироста наземной растительности уменьшает способность экосистемы сопротивляться стрессу".

Так как, согласно Ю. Одуму, значение f 1 < ~30% в какой то мере приемлемо, будем считать, что оно приемлемо и для биосферы в целом. Для оценок значения f 1 можно использовать три сценария. Первый сценарий "минимальная оценка" связан с прямым потреблением продуктов человеком, а также сельскохозяйственными и домашними животными, использованием первичной продукции в качестве топлива и для строительных работ. Согласно этому сценарию, прямое потребление человеком составляет ~7. 2 ∙ 109 т/год сухого вещества или f 1 ~ 3. 2% ЧПП биосферы. Второй сценарий "консервативная экологическая оценка". Этот сценарий призван оценить ту долю продукции биосферы, которая делается человеком недоступной для всех остальных членов естественных сообществ. Он включает в себя, например, учет изменения продуктивности земель, используемых человеком для сельскохозяйственных нужд, по сравнению с продуктивностью невозмущенных территорий. Доля потребления человеком КЧПП достигает ~31%, а доля от NPP составляет ~ 19%.

Третий сценарий это "наибольшая из разумных" оценок, которая призвана ответить на вопрос: какова была бы чистая продукция, если бы не было человека, а все остальное было бы как и сегодня. По нашему мнению, третий подход является не только излишне консервативным, но и плохо поддающимся оценкам. В работе доля потребления человеком КЧПП достигает при таком сценарии ~39%. Исследуется, как правило, второй сценарий. В этой связи можно отметить одну из последних работ в этой области, согласно которой, потребление человеком КЧПП достигает сейчас ~32%. Доверительный интервал (на уровне 95%) таких оценок очень широк и может составлять несколько десятков процентов от оцениваемой величины.

Формально говоря, когда мы просто говорим об изъятии ~(5 6)% NPP, то это может и не вызвать большой озабоченности у многих ученых. Со стороны кажется, что для остальных консументов происходит как бы просто перераспределение остатка и это эффективно соответствует просто некоторому уменьшению NPP. В действительности возникает целый комплекс отрицательных последствий. Большинство современных экологических оценок молчаливо, по необходимости, базируется на надежде, что тот уровень воздействия на биосферу, который существует в данный момент, еще приемлем. Его следует далее значительно не увеличивать. Поэтому для KNPP значения f 1 ~ 5%, по первому сценарию, или f 1 ~ 32%, согласно другому сценарию, оказываются как бы приемлемыми. К сожалению, это открывает путь для дальнейшего ухудшения положения дел.

Действительно, если что то в такой сложной системе, как биосфера, приемлемо, то некоторое дальнейшее возрастание этого чего то вряд ли приведет к быстрым последствиям. Сегодня, к сожалению, не видно рубежа, когда может начаться уменьшение антропогенного давления и ситуация вернется к давлению, соответствующему тому, которое было, например, 10 лет тому назад. Обратимся теперь к оценке роли буферных систем в стабилизации биосферы. В настоящее время почти вся нагрузка падает на континентальную часть биосферы. К счастью, и здесь определенные, достаточно большие территории можно по прежнему рассматривать как невозмущенные и способные выполнять роль своеобразного буфера на пути антропогенного давления.

Невозмущенными территориями, занятыми "дикой природой", будем считать такие территории, на которых проживают менее 5 человек на км 2, площадь которых не менее 104 км 2, по крайней мере 70% растительности оказались нетронутыми и на этих территориях не ведутся сельское хозяйство, добыча ископаемых и нет лесной промышленности. Оказывается, что 37 областей, занимающих ~7∙ 108 км 2, удовлетворяют этим требованиям, что составляет только чуть меньше половины по верхности суши. (Сюда относятся такие области, известные своим биоразнообразием, как Амазония, Папуа Новая Гвинея, Конго, Северо Американская пустыня и лиственные леса Юго Восточной Азии. При желании сюда можно добавить площадь заповедников, заказников и других охраняемых территорий. ) Несомненно, что оба рассмотренных показателя - f 1 и f 2 являются существенными объективными характеристиками антропогенного давления. К сожалению, пока мы не знаем, как достаточно убедительно и количественно связать численные значения этих параметров с силой давления и утверждать, какие значения должны обозначать предельно допустимый уровень этого давления. Общая тенденция состоит в том, что роли человека в области поддержания биосферы в приемлемом для него виде будет отводиться все большая роль.

Другие факторы воздействия. Изъятие человеком значительной части NPP сопровождается и другими экологическими угрозами, которые для большинства людей часто выступают как более зримые или даже основные экологические угрозы. Основу этого блока проблем представляет то, что получило название "загрязнение окружающей среды", и здесь сосредоточены сегодня основные усилия многих геоэкологов. Особое звучание этой проблеме придает то, что современные аналитические методы и возможности мониторинга с учетом аэрокосмических методов позволяют детектировать появление и накопление большинства поллютантов в любой точке планеты, как бы ни был далеко их источник. Более того, те же аналитические методы позволяют затем обнаруживать эти поллютанты в тканях различных организмов или в компонентах окружающей среды. Таким образом, факт появления поллютанта, проникновение его внутрь живой ткани и накопление там поддается прямой фиксации, причем иногда с помощью достаточно простой аппаратуры. К сожалению, невозможно создать подобную аппаратуру для эффективного определения гигиенических и экологических последствий нахождения большинства поллютантов в окружающей среде. Возникла дилемма, которая обычно остается вне поля зрения многих, а именно: факт загрязнения установлен, а определить количественно, имеются или нет последствия этого загрязнения, достаточно трудно или просто пока невозможно.

Именно эта по сути основная часть работы геоэкологов выпадает из поля зрения общества. Разбираться в тонкостях долгосрочных исследований мало кто заинтересован. Нет никакого интереса к этому не только у СМИ, но и у некоторых из ученых, поэтому в поле зрения общественности ока зываются акты загрязнения, установленные с помощью современной ф техники, и гипотетические последствия этого, высказываемые, как правило, неспециалистами, энергично проповедующими в тех или иных целях. Для геоэкологов это огромная область для исследований на десятилетия. Существующие "стандарты на загрязнение" это очень важные, но по сути дела чисто административные предписания, "скрашенные" экспериментами на крысах или мышах. Важная задача геоэкологии создание научного базиса для экологического нормирования.

Средний по биосфере уровень загрязнения конкретным поллютантом в большинстве случаев настолько мал, что им, казалось бы, можно и пренебречь. Именно в этот момент становится очевидной важность локальных или региональных геоэкологических исследований. Такие задачи, как определение и описание источника загрязнения, путей миграции, мест аккумуляции и последующей возможной ремобилизации поллютанта, и пути попадания в трофические цепи исследуются в огромном количестве работ. Количественному изучению экологических последствий посвящены пока считанные работы. Укажем на типичные проблемы, возникающие при рассмотрении глобальных и локальных воздействий поллютантов. Классический пример ДДТ, достаточно полно исследованный случай, когда серьезные последствия были обнаружены как на локальном, так и на глобальном уровнях. Демпфирующей мощности биосферы оказалось недостаточно для того, чтобы исключить влияние ДДТ на биоту в местах, удаленных на много тысяч кило метров от мест применения. Малая скорость разложения ДДТ указывает на то, что геоэкологические исследования в этой области будут актуальными в течение длительного времени.

Второй пример радионуклиды антропогенного происхождения. Применение ядерного ору жия в Хиросима и Нагасаки внушает страх и сегодня. В то же время кроме ограниченных по площади зон отчуждения, образовавшихся в первую очередь после аварий на предприятии "Маяк", а затем и на ЧАЭС, нет мест, где можно было бы ожидать сегодня серьезных экологических последствий от выброса радионуклидов в окружающую среду. Нет никакого другого типа поллютантов, распределение которого в разных райо нах и разных средах было бы так хорошо изучено. Развитые здесь методы, часто объединяемые терминами "меченные атомы" или "радиоактивные индикаторы", равно эффективно применяются в геологии и географии и они, несомненно, останутся в качестве существенной части будущего комплекса наук о планетарной системе, не создавая серьезной угрозы ни для человека, ни для биосферы.

Так как воздействие подавляющего большинства поллютантов в чистом виде определить не удается, все больше внимания уделяется изуче нию возможных последствий синергетических эффектов. Это существенно более сложная задача, чем изучение влияния отдельных факторов, и пока достаточно достоверно доказано наличие таких эффектов в очень ограниченном числе случаев. Актуальность этой области геоэкологических исследований будет, несомненно, возрастать со временем.

Изменения в подходе к анализу экологических проблем. Состояние окружающей нас природной среды в значительной степени определяется взглядами и настроением общества. Начиная с первых десятилетий XX в. ситуация в этом плане претерпела серьезные изменения. В начале столетия стали развиваться достаточно общие подходы, существенным элементом которых была философская компонента, нашедшая выражение в трудах В. И. Вернадского, П. Тейяр де Шардена и Э. Леруа. Необходимо иметь в виду то, что экологии в современном виде тогда не существовало, а объем знаний об окружающей среде был, по сравнению с сегодняшним днем, невелик. Кроме того, именно тогда окончательно оформились представления о том, что воздействие человека на природную среду по своим масштабам стало сравнимым с геологическими процессами. Ученые, как и большинство людей того времени, были заворожены успехами человека в деле "покорения природы". Что касается России, то известно много высказываний В. И. Вернадского на эту тему.

Вернадского был не одинок. Приведем высказывание его современника К. А. Тимирязева "истинный испытатель природы должен вступать в борьбу с природой и. . . завладеть ею и, подчинив ее себе, быть в состоянии по своему произволу вызывать или прекращать, видоизменять или направлять жизненные явления". В трудах А. И. Воейкова впервые в мировой естественно научной литературе выдвигается проблема активного преобразования природы под воздействием человека. И. П. Герасимов, внесший существенный вклад в процесс экологизации современной ему географической науки, писал, что "Географические исследования по проблеме целенаправленного преобразования природной среды определяются у нас в стране как конструктивные географические исследования". Подобные мотивы мы встречаем, например, в изданной в 1935 г. в Германии монографии Е. Фельса "Хозяйствующий человек как созидатель облика Земли" (III редакция вышла в 1967 г. ). Автор увлеченно описывает достижения и возможности человечества в изменении ландшафтов. Он пишет и об отрицательных последствиях превращений, например, естественных ландшафтов в города и промышленные зоны, об эрозии почв, загрязнении воздуха и т. д. Однако суммарный баланс, как и у В. И. Вернадского, положительный.

Только на рубеже 1960 х и 1970 х годов прошлого столетия начался перелом в сознании ученых по отношению к коренной перестройке "трудом и мыслью" области своей жизни. Начали формироваться новая концептуальная модель постановки проблем и их решения, новые методы исследования. Произошла смена парадигмы от "покори и преобразуй" к "не навреди, сохрани биоразнообразие". Смена парадигмы представляет собой научную революцию. На повестку дня стала задача понять, как все функционирует вместе и какие изменения здесь возможны. Как следствие, вместо термина "глобальные экологические проблемы" в употребление начал входить термин "глобальные изменения". Анализ того, как все функционирует вместе, потребовал и изменения самого подхода к организации и проведению междисциплинарных исследований. Суть изменений состоит в необходимости учитывать то, что результаты исследований, оптимальные с позиции специалистов блока естественных наук, не будут приняты и претворены в жизнь, если они одновременно не приемлемы в социальном, экономическом, политическом, юридическом и нравственном отношениях.

Несущая способность биосферы. Смена парадигмы, внешне проявившая себя как "всеобщая озабоченность состоянием окружающей среды", выдвинула на передний план проблемы, которые получили названия "устойчивое развитие" и "несущая способность". Каждая из них имеет свою предысторию. Задачей геоэкологии стало определение несущей способности и наполнение научным содержанием модного термина "устойчивое развитие". Несущая способность Земли определяется как количество людей, которое может поддерживать в течение длительного времени система жизнеобеспечения на Земле, представляющая со бой взаимное переплетение биологических, химических и геофизических подсистем. Биосфера рассматривается как основной ресурс, и несущая способность оценивается в контексте долгосрочной устойчивости поставок экосистемами продуктов и услуг. Исторически концепции поддерживающей (несущей) емкости среды развивались в экологических исследованиях, базирующихся как на экосистемном, так и на популяционном подходах. В плане количественного определения несущей способности всей биосферы популяци онный подход в экологии более интересен. Более того, методы, развитые в демографии, играют здесь существенную роль.

Проблема несущей способности биосферы имеет две главных составляющих: численность населения и количество продуктов, которое имеется в распоряжении. Обе они находятся в центре внимания географии. Проблемы с пропитанием, начиная с конца палеолита, решались путем использования все новых энергетических ресурсов. На новом, современном этапе впервые остро дала о себе знать и третья составляющая несущей способности биосферы сохранение невозмущенных территорий, вносящих основной вклад в стабилизацию биосферы и поставка биосферой рекреационных и эстетических услуг. Этот этап связывается с более широким внедрением генетически модифицированных культур, что открывает возможность обойтись без сокращения площади невозмущенной части биосферы, поэтому такие страны, как Китай, проявляют к этому пути большой интерес. На пути широкого внедрения генетически модифицированных культур встал сейчас ряд препятствий. Одно из них сводится к ратованиям за "экологически чистые продукты". В плане снабжения населения продуктами питания это неэффективное, малопродуктивное использование земель и, как следствие, дальнейшая непомерная нагрузка на биосферу. Преодоление этого возможно только на пути междисциплинарных исследований, объединяющих географов, геоэкологов, социологов, экономистов и политиков.

Обратимся теперь к другой составляющей рас сматриваемой проблемы росту населения Земли. Для анализа здесь используются разные под ходы и модели. Так, например, в модели С. П. Капицы [6] для феноменологического описания мирового демографического процесса наиболее интересны для геоэкологии следующие два вывода. Во первых, человечество переживает с конца XX в. демографический переход. Суть его состоит в том, что резкое возрастание скорости роста популяции сменяется уменьшением роста, после чего население стабилизируется в своей численности и коренным образом меняется соотношение между молодым и старшим поколениями. Второй вывод несколько удивителен и мало приемлем с экологических позиций. Он состоит в том, что управление ростом населения определяется внутренними системными факторами развития, и предел роста численности следует искать не в глобальном недостатке ресурсов, а в системных закономерностях развития человечества.

Какова же фактическая сторона дел? Абсолютный годовой прирост населения Земли достиг максимума в 1989 г. и был равен ~87 млн. человек (при общей численности ~5. 2 млрд. человек) и с тех пор непрерывно падает, составив в 2002 г. ~74 млн. человек (при общей численности ~6. 2 млрд. человек). Динамика роста народонаселения в различных регионах очень гетерогенна. Одна из наиболее детальных моделей, развивае мая Бюро переписи населения США, дает, что в 2050 г. на Земле будет жить ~9. 1 млрд. человек. Большинство прогнозов сводится к тому, что в максимуме население Земли не превысит 10 14 млрд. человек. Что же касается оценки самой несущей способности, то практически во всех фундаментальных курсах по экологии показывается, например, что для любой экосистемы, и тем более для биосферы, нет и не может быть единственного набора параметров, определяющих ее несущую способность. Все параметры так или иначе связаны между собой и могут изменяться в определенных пределах, вызывая при этом и изменения других, связанных с ними параметров. При любых попытках количественно оценить несущую способность Земли необходимо прежде всего определить рабочие параметры и граничные условия. Эти ограничения налагаются биологическими и геофизическими процессами и социоэкономическими рассмотрениями.

Анализ подобных ограничений должен быть проведен так, чтобы темпы производства не уменьшались и, следовательно, не уменьшалась доступность продуктов и услуг экосистем, а на растущие потребности человека не накладывались бы неприемлемые ограничения. Величина народонаселения в любом случае будет определяться тем, как много будет выделено каждому лицу. Цель многих оценок и модельных расчетов и получение прямого ответа на вопрос, какое количество людей при взятом "среднем" уровне продуктов и услуг экосистем на душу населения и выбранном типе распределения таких "пайков" вокруг среднего значения может существовать в течение длительного времени. В разных работах эта цифра меняется от 1 млрд. человек (золотого миллиарда) до нескольких десятков миллиардов. Из этих цифр обычно делаются разные выводы. Так например, некоторые эксперты Продовольственной и сельскохозяйственной Организации Объединенных Наций утверждают, что сегодня все земли, наиболее пригодные для земледелия, освоены, но количественных подтверждений этого не приводят и молчаливо предполагают, что современную систему сельского хозяйства нельзя заметно улучшить.

Имеются и другие мнения. Анализ большого количества публикаций, связанных прежде всего с оценками доли NPP, потребляемой человеком, и площадей невозмущенных территорий показывает, что сегодня нет никаких оснований утверждать, что население планеты, превысившее 6 млрд. человек, заметно превзошло ее несущую способность. Увеличение населения до 10 млрд. при широком внедрении генетически модифицированных продуктов питания и весьма рациональном ведении хозяйства в целом, вероятно, также не приведет к краху. Однако это все верно в предположении, что структура распределения всяческих благ останется на уровне 2000 г. , т. е. количество голодающих будет более 10%, а различия в потреблении ресурсов биосферы будут превышать 5000%!

Роль высшего образования. Дальнейший прогресс в области геоэкологии невозможен без серьезных улучшений в системе подготовки кадров. В последние годы здесь наблюдаются определенные трудности. Несомненно то, что мы должны изучать вызываемые человеком изменения в очень гетерогенном по своим элементам, сложном и по истории развития, и внутренним связям объекте биосфере. Спектр естественно научных дисциплин, знание которых необходимо для осуществления такой деятельности, чрезвычайно широк, а объем лекционных курсов и практических занятий фиксирован. К сожалению, "практические потребности" вынуждают вводить новые спецкурсы, причем часто совершенно конъюнктурные. Как следствие, растет количество описательных спецкурсов гуманитарного направления, содержащих сведения, которые быстро устаревают. В то же время фиксированный объем учебной нагрузки прямо или косвенно перераспределяется за счет сокращения фундаментальной естественно научной составляющей. Желание следовать моде и оперативно готовить специалистов по новым направлениям должно сочетаться с постоянным вниманием к фундаментальной части образования.

Вряд ли возможно в рамках классического высшего образования или в рамках магистратуры отводить заметно больше часов на физику, хи мию и математику, чем это делается сейчас, по этому олжен быть строго отобран д необходимый минимум фундаментальных знаний и введено то, чего нет сейчас. Особое внимание должно быть уделено изучению эволюционных процессов в живой и неживой материи, а также эволюции общества и его отношений с окружающей средой. У студентов должны сформироваться количественные знания того, как происходили и происходят изменения химического состава окружающей нас среды и режимов функционирования природных систем, а также деградация ландшафтов. Студенты и молодые специалисты, а косвенно и персонал высшей школы столкнулись сейчас и с трудностями, связанными с низким качеством части научных публикаций и монографий. Существуют неоспоримые основы науки. Незнание основ наук и жонглирование одними фактами, при незнании множества других, эффективно приводит к пропаганде дилетантизма в науке. Предположим, что магистрант (молодой географ) откроет томик журнала Известия РАН. Сер. географ. 2006, № 2.

На стр. 138 140 этого выпуска он обнаружит публикацию рецензию на книгу: "Новая парадигма в науках о Земле". Эта рецензия описывает дискуссионные идеи "растущей Земли". . . , а сама рецензируемая книга основана просто на игнорировании теоретических основ и экспериментальных данных наук о Земле. Она, дезориентируя студентов и аспирантов, заканчивается не аргументированным выводом, что "географии предлагается мощный импульс для обновления, освобождения от безнадежно устаревших представлений и синтеза знаний о ядерных системах разной природы и размеров". Напомним, что ядерные размеры это менее триллионной части сантиметра. Более сложная ситуация возникает, например, при манипулировании достаточно привычными и "интуитивно ясными" понятиями. В географии и геоэкологии крайне дискуссионно понятие "информация". Не существует его определения, пригодного для всех областей знания, и поэтому оно используется главным образом на интуитивном уровне в зависимости от области знания, круга лиц, использующего понятие "информация" в дискуссии и т. д. Крайняя неоднозначность этого понятия привела к изданию монографий, где, не давая никаких определений, а просто жонглируя этим термином, доказываются любые положения, связанные, например, с "устойчивым развитием". Трудно подвигнуть молодых специалистов на освоение солидные курсов, например [8], если "солидные ученые" решают проблему, просто опираясь на неоднозначность терминов.

Заключение. Несомненно, что для человечества определяющим сейчас и на ближайшем отрезке времени является изучение происходящих антропогенных преобразований биосферы. Преодолеть многие возникающие здесь проблемы невозможно без понимания особенностей функционирования биосферы как единого целого. Возможна ли, во первых, такая ситуация, что бы деятельность человека и последствия этой деятельности перестали бы конфликтовать с процессами самоорганизации, поддерживающими существование биосферы; во вторых, в какой степени и как человек может с помощью известных законов естествознания (физики, химии, биологии) "помогать" биосфере "преодолевать" разрушительные для нее воздействия, вызванные самим же человеком. Это, действительно, очень благодарная цель геоэкологии. Что касается второй проблемы, то сейчас человечество столкнулось с опасностью сознательного или бессознательного такого изменения параметров окружающей среды, которое затруднит функционирование биосферы в ее сегодняшнем виде. Тех технических средств, которые имеются, уже достаточно для этого.

Развитие экологической тематики в рамках географии обусловлено тем, что для науки, объединяющей в себе естественный и общественный блоки, экологические исследования являются главным полем деятельности. Как только мы начинаем перечислять ее актуальные направления, то фазу возникает вопрос, какое является главным, можно ли выделить такое направление исследований, которое, с позиций сегодняшних наших знаний, было бы наиболее важным как в экологическом плане, так и в плане функционирования всей системы как целого. Такое направление есть. Это оценка предельно допустимого уровня потребления энергии человеком. Строго говоря, это проблема экономии эксергии. Тепловое загрязнение, о котором говорится, но на которое сейчас обращается не очень много внимания, является самым фундаментальным фактором антропогенного воздействия на природу. Все основные, например изменения ландшафтов, обусловлены высоким уровнем потребления энергии человеком. Геоэкология и география в целом должны внести свой вклад в решение неразрешимой, казалось бы, дилеммы: биоцентризм или антропоцентризм. Несомненно, что ценности у людей изменяются в соответствии с изменяющимися условиями окружающей среды. Только выбор подходящей формы решения этой дилеммы даст возможность достижения большей устойчивости во всей планетарной системе на значительный отрезок времени.

Comparison of ground based (blue) and satellite based (red: UAH; green: RSS) records of global surface temperature change from 1979 2009. Linear trends plotted since 1982. http: //en. wikipedia. org/wiki/Instrumental_temperature_record Most of the observed warming occurred during two periods: 1910 to 1945 and 1976 to 2000; the cooling/plateau from 1945 to 1976 has been mostly attributed to sulphate aerosol. However, a study in 2008 suggests that the temperature drop of about 0. 3°C in 1945 could be the apparent result of uncorrected instrumental biases in the sea surface temperature record. [ Attribution of the temperature change to natural or anthropogenic factors is an important question: see global warming and attribution of recent climate change

University of East Angliahttp: //www. cru. uea. ac. uk/documents/421974/1295957/Info+sheet+%231. pdf/c 612 fc 7 e babb 463 c b 5 e 3 124 ac 76680 c 5 The time series shows the combined global land marine surface temperature record from 1850 to 2011. According to the method of calculation used by CRU, the year 2011 was the twelfth (see footnote) warmest on record. The period 2001 -2010 (0. 44°C above 1961 -90 mean) was 0. 20°C warmer than the 1991 -2000 decade (0. 24°C above 1961 -90 mean). After 1998, the next nine warmest years in the series are all in the decade 2001 -2010. Even though 2008 was the coldest year of the 21 st century it was still the 13 th warmest year of the whole record.

The main feature of the series is the dramatic rise in temperatures during the 20 th century, making it the warmest of the millennium. The 1990 s are the warmest decade and 1998 the warmest year. Uncertainties are greater earlier in the millennium and we can only say that 1601 was probably the coldest year. The coolest centuries were the 17 th and 19 th with the former coldest over Europe and the latter coldest over North America. The first five centuries were warmer than the 16 th to 19 th but were clearer cooler than the 20 th. Reconstructions of this sort are important because proxy evidence provides our only means of estimating the levels of natural variability before meteorological instruments were used. Knowledge of this variability is vital in detection and attribution studies of recent climate change, which seek to explain the 20 th century rise as a result of anthropogenic activities. Much of the record can be explained in terms of three mechanisms:

Due to the interactions between many components of the climate system, it is not a simple matter to estimate how different our climate would be without the current thermohaline circulation. Certainly the biggest impact would be on the temperature over the North Atlantic and Europe. The northern North Atlantic and NW Europe have annual temperatures that are about 9 degrees C above the average for their latitude, but this cannot all be attributed to the THC, since the wind driven ocean circulation helps to transport heat to these regions too. This represents an upper bound on the cooling that would occur following a collapse of the THC. in the year 2050, show cooling of up to 12 degrees C north of Norway, and cooling of 1 to 3 degrees in the UK and Scandinavia. In Central Europe a warming due to the greenhouse effect dominates over the cooling due to the collapsed thermohaline circulation, and a slight net warming occurs. All areas away from the North Atlantic ocean show the warming effect of the enhanced greenhouse effect

There are three main processes that make the oceans circulate: tidal forces, wind stress, and density differences. The density of sea water is controlled by its temperature (thermo) and its salinity (haline), and the circulation driven by density differences is thus called thermohaline circulation. The animation and list below describes the key features of the global scale thermohaline circulation. 1. The Gulf Stream (and its extension, the North Atlantic Drift) bring warm, salty water to the NE Atlantic, warming western Europe. 2. The water cools, mixes with cold water coming from the Arctic Ocean, and becomes so dense that it sinks, both to the south and east of Greenland. If we zoom out, we see that this current is part of a larger system, connecting the North Atlantic. . .