Иерархия экологических систем

Приведенные примеры экосистем, как естественных, таки и социоприродных, позволяют утверждать, что более простые экосистемы выступают как составные части более сложно организованных экосистем. При этом реализуется иерархия организации систем, в данном случае экологических. Иерархия экосистем – соподчинение экосистем различного уровня организации, в котором меньшие по объему или низшие системы составляют большие, сами являющиеся подсистемами более крупных систем.

Важным следствием иерархической организации экосистем является то, что по мере объединения компонентов в более крупные блоки, которые, в свою очередь, объединяются в системы, у этих новых функциональных единиц возникают новые свойства, отсутствовавшие на предыдущем уровне. Такое наличие у системного целого особых свойств, не присущих его подсистемам и блокам, а также сумме элементов, не объединенных системообразующими связями, принято называть эмерджентностью.

Такие качественно новые, эмерджентные свойства экологического уровня или экологической единицы нельзя предсказать, исходя из свойств компонентов, составляющих этот уровень или единицу. Хотя данные, полученные при изучении какого-либо уровня, помогают при изучении следующего, с их помощью никогда нельзя полностью объяснить явления, происходящие на этом уровне: он должен быть изучен непосредственно.

Рисунок 1.1–Иерархические уровни социоприродных экологических систем

Принцип эмерджентности имеет важное значение для экологического мышления. Так, одно дерево не может составить леса, разрозненные деревья – тоже; лес возникает лишь при определенных условиях – достаточной густоте древостоя, соответствующей флоре и фауне, сформированных сообществах взаимосвязанных организмов, живущих на данной территории, и при других условиях, то есть эмерджентные свойства возникают в результате изменения природы этих компонентов, а не в результате изменения количества этих компонентов. [2]

Отметим, что принцип эмерджентности лежит в основе рассмотрения иерархических уровней экосистем.

Масштабы экосистем различны: микросистемы (например, болотная кочка, дерево, покрытый мхом камень или пень, горшок с цветком и т.п.), мезоэкосистемы (озеро, болото, песчаная дюна, лес, луг и т.п.), макроэкосистемы (континент, океан и т.п.). Следовательно, существует своеобразная иерархия макро-, мезо- и микросистем разных порядков.

Относительно социоприродных экосистем следует рассматривать более сложное их иерархическое построение (рис. 1.1).

Последствия и результаты жизнедеятельности человечества оказывают экологически вредное воздействие на разных уровнях состояния среды обитания. Первым, самым высоким уровнем среды обитания общества выступает совокупность планетарных (глобальных) образований вещества и энергии, каждое из которых можно рассматривать как самостоятельную экосистему.

Именно планетарная экосистема обеспечивает устойчивое развитие общества и среды обитания. Вместе с тем человеческая деятельность может вносить дисбаланс в относительно устойчивое состояние планетарной экосистемы.

В планетарном масштабе экосистема биосферу, гидросферу, атмосферу, литосферу и техносферу, которые тесно связаны между собой и обмениваются веществом и энергией (рис. 1.2).

Рисунок 1.2-Планетарная экологическая система [5]

Биосфера – совокупность всего живого на планете Земля, включая и человека. Биосфера состоит из живого, или биотического, и неживого, или абиотического, компонентов. Биотический компонент – это вся совокупность живых организмов (по Вернадскому – «живое вещество»). Абиотический компонент – сочетание энергии, воды, определенных химических элементов и других неорганических условий, в которых существуют живые организмы.

Биосферой В.И. Вернадский назвал ту область нашей планеты, в которой существует или существовала когда-либо жизнь и которая постоянно подвергается или подвергалась воздействиям живых организмов. [5]

Значение организмов обусловлено их большим разнообразием, повсеместным распространением, длительностью существования в истории Земли, избирательным характером биохимической деятельности и исключительно высокой химической активностью по сравнению с другими компонентами природы. Поддержание динамического равновесия между биотическим и абиотическим компонентами биосферы является необходимым условием существования всех форм жизни. Воздействие человека на биосферу, сопровождающееся ухудшением качества воды, сведением лесов или выбросом в атмосферу загрязняющих веществ, может создать угрозу жизни на Земле.

Атмосфера – газовая оболочка Земли, связанная с ней силой тяжести и принимающая участие в ее вращении. Воздушная оболочка Земли является защитным слоем от вредных для земной среды обитания космического излучения, потока метеоритных тел, ионизированных частиц солнечных вспышек и т.д. Она выполняет функции выравнивания концентрации газов и поддержания климатического режима планеты. Состояние воздушной среды во многом определяет возможность и полноценность протекания всех жизненных процессов на Земле, которые требуют обеспечения очень узких диапазонов величин по газовому состоянию воздуха, по его температурному режиму, по давлению и влажности. Незначительные отклонения этих параметров от величин равновесных диапазонов воздушной среды вызывают резко негативные и даже катастрофические последствия для земной среды обитания.

Гидросфера – природные воды планеты Земля, то есть совокупность всех водных запасов Земли. Большая часть воды сосредоточена в океане, значительно меньше – в континентальной речной сети и подземных водах. Также большие запасы воды имеются в атмосфере, в виде облаков и водяного пара. Свыше 96% объёма гидросферы составляют моря и океаны, около 2% – подземные воды, около 2% – льды и снега, около 0,02% – поверхностные воды суши. Часть воды находится в твёрдом состоянии в виде ледников, снежного покрова и в вечной мерзлоте.[7] Водное пространство мирового океана составляет 71% всей поверхности Земли, а объем водной массы равен 1/800 объема Земли. [1] Физическое состояние гидросферы характеризуется плотностью, температурой и концентрацией растворенных в воде солей.

Негативные воздействия хозяйственной деятельности человечества на водные ресурсы нарушают условия воспроизводства биоресурсов, приводят к нарушению параметров водной среды. Водные бедствия приводят к тяжелым последствиям для среды обитания общества не только вследствие огромной массы и объема водной среды, но и вследствие воздействия на атмосферу (круговорот воды в природе) и литосферу.

Литосфера – верхняя твердая оболочка Земли в пределах 50–200 км, т. е. континентальная и океаническая земная кора, главной составляющей которой является почвенный покров. Литосфера наряду с атмосферой и гидросферой является составной частью биосферы. [5] Основными характеризующими параметрами литосферы являются температура, влажность, пористость, состав веществ и их концентрация.

Вредные воздействия на параметры недр и почвенного слоя Земли в результате человеческой деятельности являются наиболее массовыми и разрушительными для природы. Наиболее отрицательными воздействиями являются утилизация и захоронение зараженных организмов, радиоактивных, химических, бактериологических компонентов оружия массового поражения, токсических жидких и твердых отходов, строительство дренажных систем, искусственных водных артерий и акваторий, сбросы загрязненных водных отходов и введение в эксплуатацию неэффективных очистных сооружений. Серьезные последствия также вызывают землетрясения, вулканические явления, тайфуны, цунами и т.п., в немалой степени обусловленные искусственными изменениями параметров состояния недр и почвенного слоя Земли вследствие человеческой деятельности. Поэтому именно этот компонент планетарной экосистемы приобретает наибольшее природоохранное значение для человека на современном этапе экологизации общества и среды его обитания.

Техносфера – это объект планетарной экосистемы, состоящей из элементов биосферы, гидросферы, атмосферы и литосферы, претерпевшие антропогенные изменения или созданные искусственно в результате сознательной деятельности человека. [5] Она включает в себя совокупность всех функционирующих и старых, не действующих технических объектов и всех продуктов их деятельности, возникших на Земле и в космосе. К продуктам деятельности относятся изменение химического состава воды, почвы и атмосферы; изменения земной коры в виде подземных выработок и отвалов извлеченных пород; биогеоценотические изменения, вызванные распашкой земель, осушением болот, созданием водохранилищ и т.д. Техносфера развивалась и создавалась для обеспечения благополучного существования человека и улучшения условий его жизни. Зародившись в виде технических элементов, призванных компенсировать и усилить трудовые и интеллектуальные возможности человека, техносфера постепенно формирует не только искусственную среду обитания, но и становится «физиологической» системой общества, осуществляющей вещественно-энергетический обмен с окружающим миром.

Неосознанное обществом саморазвитие техносферы привело к ряду крупномасштабных негативных последствий. На протяжении всей истории человечества техносфера развивалась стихийно, будучи ограниченной лишь ресурсами биосферы. Но, начиная с ХХ века, создание новых технических систем все чаще стало приносить больше вреда и зла, чем пользы и добра. Дальнейшее стихийное развитие техносферы уже угрожает благополучному существованию человека. В связи с этим в будущем должно осуществляться научно-обоснованное формирование гармоничной техносферы, которая вызовет значительное возрастание количества объектов технического творчества и принципиально новых классов задач по совершенствованию и преобразованию сложных комплексов технических систем, решаемых с учетом ограничений и требований нормального существования биосферы и человека. [8]

Но все-таки основной составляющей планетарной экосистемы является биосфера. Стратегия биосферы – это саморазвитие, которое не имеет приоритетов и реализуется с момента возникновения жизни на Земле. Возрастающее воздействие человека на биосферу создает реальную угрозу ее деградации, в том числе и человека, как биологического вида вследствие различных мутационных (мутагенных) процессов.

Планетарная экологическая система представляет собой совокупность национальных экосистем.

Основой существования и развития национальной экосистемы являются расположенная в определенных границах территория Земли, ее недра, почвенный слой, водные территориальные ресурсы и акватории океанов и морей, воздушное пространство, ограниченное признанными международными правовыми актами, флора и фауна, уклад жизни людей. Национальная экосистема характеризуется взаимодействием и взаимовлиянием всех параметров жизнедеятельности на территории данного государства (или объединения государств) на общество и среду его обитания на данной территории.

Поскольку компонентами национальной экосистемы выступают основные компоненты планетарной экосистемы, то все рассмотренные выше параметры состояния планетарной экосистемы остаются неизменными. Принципиальное отличие состоит лишь в том, что параметры состояния национальной экосистемы имеют свои равновесные диапазоны изменения величин параметров. Важными компонентами национальной экосистемы является совокупность:

Ø государственных заповедников,

Ø территориальных ландшафтных парков,

Ø водных акваторий размножения и добычи биоресурсов,

Ø залежей полезных ископаемых в недрах земли,

Ø особо охраняемых отдельных территорий поверхности Земли,

Ø транспортных коммуникаций,

Ø природных источников излучений,

Ø подземных запасов пресной воды. [1]

Регулирование состояния национальной экосистемы заключается в поддержании основных параметров ее компонентов в требуемых диапазонах.

Во многих странах мира население своей хозяйственной деятельностью повышает риск возможной техногенной катастрофы национального и наднационального масштаба, которая может явиться отложенной экологической катастрофой, если не принять мер государственного вмешательства в сложившуюся ситуацию.

Основное влияние на национальную экосистему оказывает экологическая деятельность региональных и локальных экосистем. Территориальный принцип организации экологической деятельности распространяется и на региональные (административно-территориальные образования в государстве) и локальные (местные, территориально ограниченные) экосистемы. Именно в регионах сосредоточены все виды ресурсов, инновационный и производственный потенциал, разнообразная хозяйственная деятельность. Абсолютное большинство экологических программ и проектов имеют региональный статус. Поэтому необходимы специальные виды экологической деятельности: экологическая экспертиза, экологический аудит, экологический контроль, оценка экологического ущерба от хозяйственной деятельности, мониторинг состояния окружающей среды.

Экологическая система предприятия представляет собой микромодель региональной экосистемы, но с определенными специфическими особенностями. По мнению Г. В. Белова, экосистема предприятия обладает дополнительными и конкретными функциями.

Рассматривая предприятие как низший уровень иерархического ряда экосистем, можно отметить, что основные направления его экологической деятельности наследуют основные свойства экосистем более высокого порядка. Вместе с тем экологическая деятельность предприятия организуется на основе распорядительных документов его руководства, которое осуществляет контроль за этой деятельностью и несет за это ответственность. [1]

Таким образом, устройство природы и ее взаимодействие с обществом необходимо рассматривать как системное целое, состоящее из иерархического ряда экосистем, высшей из которых является уникальная глобальная планетарная экосистема. Грозящая всему человечеству катастрофа состоит в том, что нарушен один из признаков, которым должна обладать экосистема: биосфера как основная часть экосистемы деятельностью человека выведена из состояния устойчивости. В силу своих масштабов и многообразия обменных процессов она, скорее всего, не погибнет, но обязательно в этом случае перейдет в новое устойчивое состояние, изменив при этом свою структуру, прежде всего неживую, а вслед за ней неизбежно и живую. Человек как биологический вид меньше других имеет шанс приспособиться к новым быстро изменяющимся внешним условиям и, скорее всего, исчезнет первым. Поэтому сегодня объективной необходимость становится удержание планетарной экосистемы в динамически устойчивом равновесии, позволяющем сохранять основные свойства и признаки уже сложившейся экосистемы.

Дата добавления: 2014-01-07