Вчення В.І. Вернадського про біосферу і ноосферу

Екологія як комплексна міждисциплінарна наука: історія становлення, методи та основні завдання

Лекція 1. Наукові засади раціонального природокористування

1. Екологія як комплексна міждисциплінарна наука: історія становлення, методи та основні завдання

2. Вчення В.І. Вернадського про біосферу і ноосферу

3. Екосистеми і їх роль в організації біосфери і ноосфери

4. Принципи раціонального природокористування

Природа – це місце проживання людини, джерело всіх благ, які необхідні для її існування і виробничої діяльності. Людина є невід’ємною частиною природи і може виробляти тільки тоді, коли використовує природні ресурси. Багато років людина прагнула підкорити природу, панувати над нею, але несподівано для себе опинилася на межі екологічної катастрофи. “Парниковий ефект”, “озонові діри”, недостатня кількість чистої води та продуктів харчування, сировинні та енергетичні кризи, забруднення світового океану – всі ці проблеми потребують негайного вирішення. Одна із глобальних проблем сьогодення – раціональне використання природних ресурсів та охорона навколишнього середовища. Вирішити її можна тільки на основі екологічних знань.

Нині слово “екологія” дуже популярне. Його нерідко вживають у сполученні з такими словами, як “суспільство”, “природа”, “здоров'я” тощо. Найчастіше застосовують цей термін, указуючи на неблагополучний стан природи.

Термін “екологія” складається з двох грецьких слів: “oikos” – дім, помешкання, будинок, житло, середовище або місце перебування; “logos” – знання, закон, наука. Отже, етимологічно екологія – це вчення про навколишнє середовище, в буквальному значенні – “наука про місцеперебування”. Вперше цей термін з’явився в 1866 році у праці німецького зоолога Ернеста Геккеля “Загальна морфологія організмів”.

Визначення екології за Е. Геккелем: екологія – наука про взаємовідносини організмів між собою та навколишнім середовищем. Вчений відніс екологію до біологічних наук і наук про природу, які насамперед цікавляться усіма сторонами життя біологічних організмів.

Екологія виникла як підрозділ біології і довгий час розвивалася в її межах. Як самостійна наука вона сформувалася тільки на початку XX ст. Значення екології по-справжньому почали усвідомлювати лише наприкінці XX ст., коли збільшення чисельності населення планети і вплив людини на природне середовище призвело до його деградації, гостро постало питання: бути чи не бути людській цивілізації? Щоб задовольнити свої потреби в чистому повітрі, воді і фізіологічно здоровій їжі, людині треба знати не тільки, як улаштоване і функціонує природне середовище, але і як звести до мінімуму шкоду, яку вона йому завдає. Саме ці проблеми і вивчає екологія.

Екологія має давню історію. Накопичення відомостей про спосіб життя, залежність від зовнішніх умов рослин і тварин започатковані в далеку давнину. В працях Аристотеля (384-322 рр. до н. е.) та його учня – “батька” ботаніки Теофраста Ерезійського (372-287 рр. до н. е.) описано багато видів тварин та рослин, залежність їх розвитку від ґрунту й клімату. В епоху Відродження особливого значення набули роботи перших систематиків А. Цезальпіна, Д. Рея, Ж. Турнефора про залежність рослин від умов проростання та обробки.

У працях С.П. Крашенинникова, І.І. Лепьохіна, П.С. Палласа та інших географів і натуралістів вивчався вплив клімату на рослинний і тваринний світ. Вплив зовнішніх умов на будову організмів вивчав французький дослідник Ж. Бюффон. Автор першого еволюційного вчення Жан-Батіст Ламарк вважав зовнішні обставини найважливішою причиною змін, що відбуваються в організмах тварин і рослин. Величезний внесок в розвиток екології вніс Чарльз Дарвін. Його роботу “Походження видів”, яку світ побачив у 1859 році, деякі вчені вважають першою фундаментальною роботою з екології.

Як і будь-яка інша наука, екологія має теоретичний та прикладний аспекти. Теоретичний аспект екології спрямований на встановлення закономірностей у взаємовідносинах між живими організмами і навколишнім природним середовищем, а прикладний – на використання цих закономірностей у повсякденній діяльності людини для створення необхідних умов існування.

Сьогодні мова йде про розуміння екології в широкому значенні як комплексної науки про будову, функціонування, взаємозв’язки багаторівневих систем у природі й суспільстві з метою збереження людства і біосфери. Отже, екологія в сучасних умовах це не тільки біологічна, а й міждисциплінарна наука, яка базується, крім біологічних, на географічних, технічних, економічних та соціальних науках.

Основний об’єкт досліджень сучасної екології – планетарні екосистеми всіх рівнів та їх елементи.

На початку ХХІ ст. перед екологією як комплексною наукою стоять важливі завдання, серед яких можна виділити такі:

- вивчення загального стану сучасної біосфери планети, її формування й особливості розвитку під впливом природних і антропогенних факторів;

- виявлення специфіки впливу видозміненого антропогенною діяльністю середовища на саму людину;

- створення наукової основи раціональної експлуатації природних ресурсів, зокрема біологічних;

- прогнозування стану біосфери в часі і просторі, в залежності від впливу різноманітних чинників;

- розробка шляхів гармонізації суспільства і природи з метою збереження життя на Землі.

На сучасному етапі розвитку продуктивних сил завдання екологічної науки конкретизуються за такими напрямками:

- розробка основних принципів взаємодії людини з природою, що засновані на засадах раціонального природокористування;

- пошук методів господарювання, які збережуть рівновагу навколишнього середовища і покращать природний потенціал;

- розробка і впровадження в господарську діяльність екологічного законодавства, стандартів, нормативів тощо;

- перехід на міжнародні екологічні стандарти якості навколишнього середовища, технологічних процесів та продукції;

- формування ефективної системи державного та регіонального управління природокористуванням.

Завданням екології є ознайомлення економістів зі специфікою впливу економіки в цілому та окремих її галузей на навколишнє середовище, вивчення господарського механізму управління процесом природокористування та охорони довкілля, економічних методів управління процесом природокористування та їх практичне застосування.

Для вирішення вищезазначених завдань екологія використовує широкий арсенал методів як традиційних, так і нових. Серед них:

- метод спостереження;

- статистичний метод (дозволяє вивчати певні об’єкти та явища у їхньому взаємозв’язку й динаміці);

- порівняльний метод (передбачає вивчення об’єктів через порівняння з іншими об’єктами);

- метод прогнозування (дозволяє розрахувати зміни, які можуть бути в майбутньому через нинішнє забруднення навколишнього середовища та нераціональне використання природних ресурсів);

- метод кількісного та якісного аналізу;

- метод математичного моделювання (дозволяє за допомогою математичних символів створити спрощену систему дослідження для отримання необхідних результатів);

- метод екологічного районування (дозволяє згрупувати області (регіони) за їх екологічним станом);

- картографічний метод (дозволяє складати карти екологічної ситуації для аналізу і пізнання явищ);

- балансовий метод (дає можливість порівняти наявність природних ресурсів з їхнім використанням);

- аерокосмічні методи дослідження (дозволяють оцінити в динаміці всі процеси, що відбуваються на локальному, регіональному чи глобальному рівнях).

Однією з найголовніших рис планети Земля є існування на ній життя. Цим вона відрізняється від усіх планет Сонячної системи, бо ні на знімках інших планет, ні в пробах місячного чи марсіанського ґрунту жодних ознак присутності живих істот не виявлено. Більше того, наукові дані свідчать, що та форма життя, яка є на Землі (єдина відома форма), тобто білково-нуклеїнова, існує завдяки поєднанню кількох сприятливих астрономічних факторів.

Біосфера (від грец. “bios” – життя, “sphasra” куля) – оболонка Землі, в межах якої існує життя (сфера життя).

Термін “біосфера” був запропонований в 1875 році відомим австрійським гідробіологом Едуардом Зюссом. Перші уявлення про біосферу як “зону життя” належать французькому натуралісту Жану-Батісту Ламарку. Ідеї щодо біосфери Ламарк виклав у своїх лекціях у 1800 році, а згодом – у книзі “Гідрогеологія” (1802 р.).

Вчення про біосферу науково обґрунтував видатний вітчизняний вчений, перший президент Академії наук України В.І. Вернадський (“Біосфера”, 1926 р.), який одним із перших усвідомив величезний перетворюючий вплив живих організмів на усі процеси, що відбуваються на Землі, а також тісну взаємодію і взаємозалежність усіх форм життя. Він визначив, що саме життєдіяльністю живих організмів зумовлюється хімічний склад атмосфери, концентрація солей у гідросфері, утворення й руйнування гірських порід, ґрунтів тощо. “Якби на Землі не було життя, – писав учений, обличчя її було б таким же незмінним і хімічно інертним, як нерухоме обличчя Місяця, як інертні уламки небесних світил”.

Живі істоти (рослини, тварини, мікроорганізми) існують на поверхні Землі, в її атмосфері, гідросфері та верхній частині літосфери. В цілому вони складають плівку життя (біосферу) на нашій планеті. До складу біосфери входять:

- верхня частина атмосфери висотою 25-30 км (до озонового екрану), в якій є активне життя;

- вся гідросфера, в якій життя проникає на глибину більше 11 км (Маріанська западина в Тихому океані – 1130 м);

- верхня частина літосфери до температури 100 0 С.

Для біосфери притаманний безперервний процес кругообігу речовин у трьох агрегатних станах (твердому, рідкому та газоподібному) і потоків енергії з участю в ньому живих організмів. Угруповання живих організмів тісно пов’язані з неорганічним середовищем за допомогою речовинно-енергетичних зв’язків.

В.І. Вернадський визначив структуру природного середовища, яка складається з шести типів речовини:

1) жива речовина представлена організмами різних видів;

2) біогенна речовина – продукт життєдіяльності організмів (кам’яне вугілля, торф);

3) нежива речовина – речовина, у формуванні якої живі організми не брали участі (вода, гірські породи і мінерали);

4) біокосна речовина утворилася внаслідок взаємодії живої і неживої речовини (ґрунт);

5) радіоактивна речовина (радіоактивні нукліди хімічних елементів);

6) космічна речовина (метеорити, космічний пил тощо).

Вчений визначив суттєві ознаки біосфери. Основні з них такі:

- біосфера – загальнопланетна оболонка;

- структура біосфери: нижні шари атмосфери, гідросфера, верхні шари літосфери;

- склад і будова біосфери зумовлені минулою і сучасною життєдіяльністю всіх живих організмів;

- біосфера є наслідком взаємодії живих і неживих компонентів, акумуляції і перерозподілу в ній величезної кількості енергії;

- біосфера – термодинамічно відкрита, самоорганізована, саморегульована, динамічно врівноважена, стійка система.

В.І. Вернадський відкрив основний закон біосфери: “Кількість живої речовини є планетною константою з часів архейської ери, тобто за весь геологічний час”. Протягом цього періоду живий світ морфологічно змінився, але такі зміни не вплинули ні на кількість живої речовини, ні на її середній валовий склад. Справа у тому, як вважає В.І. Вернадський, що “в складі організованості біосфери відбувалися в межах живої речовини лише перегрупування хімічних елементів, а не докорінні зміни їх складу й кількості”.

На думку вченого, єдиним правильним підходом до біосфери повинен бути підхід як до цілісної глобальної екологічної системи, яка володіє певною структурою та стійкістю, властивими їй особливостями формування і розвитку. Таке поняття біосфери особливо важливе тепер, коли техногенний вплив людини на природу досяг небувалих масштабів і може викликати планетарні зміни в середовищі існування людини.

В.І. Вернадський зазначав, що можливості людини такі великі, що вона може втручатися в хід геолого-хімічних процесів Землі і навіть змінювати їх природний напрям. Людство повинне усвідомити свою силу і роль у біосфері, і тоді почнеться новий етап її розвитку. Вчений передбачав перехід біосфери в новий стан, так звану сферу розуму – ноосферу (“noos” – давньогрецька назва людського розуму), в якій людина стане основною геологічною силою. За Вернадським, зміни, перетворення в біосфері пов’язані як із свідомою, так і несвідомою діяльністю людей, а під впливом розвитку науки і техніки ноосфера розширюється швидкими темпами, охоплюючи все більшу частину природного середовища. Поступово біосфера повинна стати ноосферою, тобто центром розуму, де панують закони мудрості та гармонії.

Вперше термін “ноосфера” запропонував французький філософ Е. Ларуа, а природознавець П. Тейяр де Шарден та В.І. Вернадський наповнили його змістом. Ноосфера – це сфера гармонійної взаємодії природи і суспільства, у межах якої розумна діяльність стає головним, вирішальним фактором розвитку біосферних процесів. Це новий етап розвитку біосфери, у якому людина, свідомо використовуючи свої знання, буде підтримувати існування біосфери та сприяти її розвитку.

Концепцію біосфери В.І. Вернадський виклав у праці “Декілька слів про ноосферу” (1944 р.). Він розкрив бачення еволюційно-історичного процесу, перспективи людства як космічного феномену. Зміст його концепції – впливати на природу, змінювати біосферу слід особливо раціонально, думаючи не про сьогоднішні вигоди, а про майбутні наслідки. Обов’язковою умовою діяльності людини, за Вернадським, як і раніше, повинен залишатися сприятливий стан біосфери, адже людина, як й інші живі істоти на Землі, пристосована лише до тих природних умов, у яких вона виникла й живе. В іншому середовищі люди жити не можуть. Біосфера має бути збережена на благо людей. Саме в цьому полягає сенс ноосфери – не стихійне руйнівне втручання в природу, а науково обґрунтоване збереження на Землі умов для життя людей. В.І. Вернадський визначив кілька загальних умов, які необхідні для створення ноосфери:

- людство повинне стати єдиним в економічному та інформаційному вимірах;

- ноосфера – явище всепланетне, тому людство повинне прийти до цілковитої рівності рас, народів незалежно від кольору шкіри та інших відмінностей;

- ноосфера не буде створена, якщо не припиняться війни між народами.

Перехід до ноосфери слід вважати ідеальним варіантом, основою якого є складний процес гармонізації відносин між біосферою та господарською діяльністю людини. В період переходу біосфери до ноосфери перед людством постає завдання навчитися свідомо регулювати взаємовідносини суспільства та природи. На жаль, нині діяльність суспільства спрямована на зниження стійкості біосфери практично за всіма напрямками. Процес ноогенезу (становлення ноосфери) передбачає поступовий перехід за такими етапами:

1) людство стає єдиним цілим, науково-технічна революція охоплює всю планету;

2) здійснюється докорінна перебудова зв’язків та обміну, ноосфера стає організованим цілим, всі частини якого на різних рівнях діють узгоджено;

3) відкриття принципово нових, екологічно чистих джерел енергії;

4) досягнення соціальної рівноваги всіх людей та підвищення їх добробуту.

Очевидно, що ноосфера в просторі значною мірою перекривається біосферою, але не тотожна їй. Темпи розвитку ноосфери незрівнянно вищі від темпів зміни біосфери, хоча життя на Землі також залежить від низки космічних факторів, найголовніший з яких – випромінювання Сонця.

За висловлюванням В.І. Вернадського, життя на Землі – явище космічне. На його думку, зародки життя заносяться з космосу на всі планети, які виникають у Всесвіті, а далі за сприятливих умов різні форми життя можуть еволюціонувати залежно від конкретних умов даної планети. Таку цілісну й завершену систему уявлень про “космізм життя” В.І. Вернадський сформулював у своїх творах вперше в історії людства.

В.І. Вернадський передбачав неминучість ноосфери, яка є наслідком еволюції біосфери та історичного розвитку людства. Але в сучасних умовах екологічної кризи питання переходу до ноосфери утопічне. Відомий еколог Ю. Одум (1986 р.) вважає, що незважаючи на значні можливості людського розуму щодо управління природними процесами, ще рано говорити про ноосферу, оскільки людина не може передбачити всі наслідки своєї господарської діяльності, про що свідчать численні екологічні проблеми. Тому сьогодні необхідно говорити лише про початкову стадію формування ноосфери (протоноосферу), що розвивається в межах техносфери.

Однак для вирішення всіх протиріч в системі “людина – біосфера” повинна застосовуватися нова ноосферна ідеологія. Основою взаємовідносин людини з природним середовищем повинні стати нові принципи гуманізму, необхідно перейти до ноосферної економіки з обов’язковою екологізацією виробничої діяльності.

Дата добавления: 2013-12-14