Высшее профессиональное образование

БАКАлАВРИАТ

Н. В. КОРОНОВСКИЙ, Г. В. БРЯНЦЕВА,

Н. А. ЯСАМАНОВ

ГЕОэКОлОГИЯ

Допущено

Учебно-методическим объединением

по классическому университетскому образованию

Российской Федерации в качестве учебного пособия

для студентов высших учебных заведений,

обучающихся по направлению

«Экология и природопользование»

2-е издание, стереотипное

УДК 574.91:574.55(075.8)

ББК 260я73 К684 Р е ц е н з е н т ы:

д-р геол.-мин. наук, проф. А. Г. Рябухин (Московский государственный университет им. М. В. Ломоносова);

д-р геол.-мин. наук, проф. Д. В. Гричуг (Московский государственный университет им. М. В. Ломоносова) Короновский Н.В.

К684 Геоэкология : учеб. пособие для студ. учреждений высш.

проф.образования / Н.В.Короновский, Г. В. Брянцева, Н. А. Ясаманов. — 2-е изд., стер. — М. : Издательский центр «Академия», 2013. — 384 c. — (Сер. Бакалавриат).

ISBN 978-5-7695-9775- Учебное пособие создано в соответствии с Федеральным государственным образовательным стандартом по направлению подготовки «Экология и природопользование» (квалификация «бакалавр»).

В книге изложены основы геоэкологических знаний; приведены методы геоэкологических исследований, изучающих взаимосвязанные и взаимозависимые геосферы в интеграции с социальной сферой; освещены природные и социально-экономические последствия изменения геосфер под влиянием антропогенного фактора; с геоэкологических позиций оценены современное состояние и устойчивость биосферы.

Для студентов учреждений высшего профессионального образования.

УДК 574.91:574.55(075.8) ББК 260я Оригинал-макет данного издания является собственностью Издательского центра «Академия», и его воспроизведение любым способом без согласия правообладателя запрещается © Короновский Н. В., Брянцева Г. В., Ясаманова А. Н., наследница Ясаманова Н. А., © Образовательно-издательский центр «Академия», ISBN 978-5-7695-9775-6 © Оформление. Издательский центр «Академия», Предисловие Вторая половина ХХ—начало XXI в. проходит под знаком небывалого давления на природную среду со стороны стремительно увеличивающейся численности населения. Нормальное, устойчивое функционирование природных и природно-антропогенных систем во многих случаях сильно нарушено в результате резкого расширения использования природных ресурсов, производства электроэнергии, добычи нефти, газа, угля и других полезных ископаемых, столь необходимых для удовлетворения насущных потребностей населения Земли. Если раньше все эти процессы происходили в ограниченных районах, то теперь они обладают поистине глобальным масштабом, затрагивая не только сушу, но и акватории всех океанов и морей, изменяя природные ландшафты и вовлекая как ближнее, так и дальнее космическое пространство. Антропогенный процесс все сильнее давит на привычные нам ландшафты, часто полностью изменяя их за счет непрерывно расширяющегося строительства городов, транспортных систем, нового стиля ведения сельского хозяйства и других многочисленных факторов.

В ближнем космосе вокруг Земли вращается огромное количество «мусора», уже представляющего реальную опасность для спутников и орбитальных станций. Во много раз увеличились межгосударственные хозяйственные связи, в результате которых увеличились обменные процессы в глобальном масштабе.

Все перечисленное выше нарушает сложившееся равновесие и динамику природных систем и приводит к необратимым изменениям.

Наука «геоэкология» как раз и занимается изучением взаимодействия человеческой деятельности, биосферных, геологических и других природных процессов, нормальное саморегулирование которых в настоящее время нарушено. Системы атмосферы, гидросферы, литосферы и биосферы при взаимодействии с человеческой цивилизацией во многом потеряли свою устойчивость, они уже не способны к спонтанному упорядочиванию, т. е. к самоорганизации, и подвержены неожиданным изменениям, вызываемым, на первый взгляд, незначительными флуктуациями темпа и направления течения процессов. Экологические катастрофы разного масштаба становятся возможными, когда перестают работать естественные механизмы саморегулирования биосферы, гидросферы и т. д.

Поэтому наука «геоэкология» по своей сути является междисциплинарной, призванной к объединенному рассмотрению взаимодействия различных систем — природных и антропогенных — на разных иерархических уровнях: от локального до глобального. Поскольку данными проблемами в той или иной степени занимаются практически все естественные и гуманитарные науки, «геоэкология» охватывает большой круг вопросов, в которые все в большей степени входит синергетика как наука, изучающая закономерности функционирования отдельных частей различных систем, анализируя их количественные параметры и создавая общие математические модели, независимо от природы этих систем, будь они связаны с биосферой, литосферой, атмосферой или гидросферой при сильном антропогенном влиянии на них.

Учебное пособие может быть полезно студентам университетов и педагогических вузов, которые обучаются на географическом, геоэкологическом, геологическом, биологическом, почвенном факультетах, а также студентам, изучающим геоэкологию и обучающимся на физическом, химическом, юридическом, экономическом, историческом, социологическом и других факультетах, но только после предварительного ознакомления с основами геологии и географии. Книга может быть интересна и широкому кругу читателей, которым небезразличны глобальные вопросы геоэкологии, экологической геологии и природопользования.

введение Проблема взаимодействия человека с окружающей средой своими корнями уходит в далекое прошлое, в каменный век. В палеолите первобытные люди в качестве орудий труда использовали каменные топоры и скребки, которые изготовляли из определенных сортов кремня. Они строили жилища и применяли огонь, причем не только для обогрева жилища, приготовления пищи и защиты от диких животных, но и в качестве одного из основных средств охоты. Поисками мест локализации и добычей подходящего сырья для изготовления орудий труда и охоты ограничивалось воздействие первобытных людей на литосферу. Вместе с тем они устраивали целенаправленные поджоги лесных массивов, при этом возникали масштабные лесные пожары, происходили локальные экологические катастрофы. Со временем проблемы взаимодействия человека с окружающей средой обострялись. Но еще должны были пройти многие тысячелетия, чтобы антропогенное воздействие на среду обитания стало таким же сильным, как и природное. Долгое время природные катастрофы и геологические процессы, возникающие независимо от человека, оставались господствующими, и люди должны были к ним приспосабливаться.

Известно, что природные факторы действуют с момента рождения нашей планеты. Их результат проявлялся не только в медленно изменяющихся физико-географических обстановках, но и в региональных и глобальных природных катастрофах. К быстро меняющимся параметрам среды обитания растительное и животное царства не в состоянии были приспособиться. Наступали эпохи массовых вымираний. Причем эти вымирания охватывали не только отдельные сообщества, виды и роды, но и целые семейства. Рубежи крупнейших массовых вымираний были использованы в геологии в качестве главных реперов периодизации геологических событий и геохронологических границ. Таковыми являются границы между эрами (эратемами), периодами (системами), эпохами (отделами) и веками (ярусами) единой геохронологической шкалы.

Вся геологическая история планеты Земля — это бесконечная смена физико-географических условий, различных по масштабам и времени проявления катастроф, череда объединения и разъединения материков и микроконтинентов, рождения и исчезновения океанов, окраинных и эпиконтинентальных морей, трансгрессий и регрессий, возникновения и размыва горных хребтов и массивов, появления, расселения и вымирания организмов, а следовательно, непрерывная во времени смена экологических условий. Их реконструкцией и анализом развития занимается специальное геоэкологическое направление — историческая геоэкология.

После появления человека масштабность геологических процессов оставалась в тех же параметрах, что и в геологическом прошлом.

Но к существующим геологическим факторам человек вынужден был приспособиться, обладая не только огромными возможностями биологической приспособляемости, но и полной свободой для миграции и выбора оптимального места обитания. Человек постепенно расселился по всей планете, за исключением ее полярных областей и высокогорий. И это было самым уникальным явлением среди органического мира, так как ареал расселения ни одного живого существа не мог сравниться с глобальным расселением человека.

Со временем произошла концентрация людей в городских поселениях и возникли городские агломерации. Но от этого взаимодействие человека со средой обитания не только не снизилось, но еще более возросло, так как все необходимое для своей жизнедеятельности, в том числе и материальные блага, человек получал от природы.

В конце первобытно-общинного и во время рабовладельческого строя стали появляться первые симптомы экологических кризисов и среди них — опустынивание Северной Африки, продолжительные засухи в междуречье Тигра и Евфрата, где располагались первые земледельческие цивилизации.

Философы Древней Греции и Китая призывали жить в полном согласии с природой, не нарушать природных законов и указывали на необходимость выработки основных экологических принципов.

Но гармоническая жизнь того периода нередко нарушалась катастрофическими процессами как природного характера (землетрясения, извержения вулканов, наводнения, цунами и т. д.), так и спровоцированными хозяйственной деятельностью людей (наводнения и опустынивание из-за интенсивной ирригации и мелиорации, возникновение снежных лавин, ускорение гравитационных процессов).

Природные, или экологические, условия жизни менялись и под прямым воздействием человека, например войны как между отдельными племенами, так и крупнейшие завоевательные войны древности, и среди них в первую очередь надо отметить завоевания Александра Македонского. Подобные войны не только несли опустошения вследствие боевых действий, но и целенаправленно ухудшали среду обитания противника. Специально устраивались наводнения, менялись направления рек, создавались благоприятные обстановки для развития снежных лавин, обвалов и осыпей и т. д.

Большой вред окружающей среде наносили непреднамеренные хозяйственные действия людей. Еще около 5 тыс. лет назад в результате деятельности скотоводческих племен возникла пустыня Сахара.

Незадолго до этого в Северной Африке располагались саванны и отдельные лесные массивы, текли реки и находились озера. Об этом свидетельствует культура Тассили Аджер.

В центре современной пустыни Сахары, в Алжире, офицером французских колониальных войск была обнаружена наскальная живопись. Древний художник изобразил жанровые сценки из жизни племени, а также нарисовал животных, которые обитали только на берегах озер и в широких поймах полноводных рек.

В процессе археологических раскопок были найдены рыболовные крючки и снасти, большое количество рыбьих костей, предметы утвари.

Все это свидетельствовало о том, что племена обитали вблизи озер и полноводных рек и кроме охоты занимались рыбной ловлей.

Эти территории, ныне практически совершенно лишенные воды и растительности, в то далекое время не только были обитаемы, но и имели совершенно другие ландшафты, которые могли быть изменены действием скотоводческих племен, пришедших на смену охотничьим и собирательским племенам.

Скотоводческие племена выжигали саванные рощи и леса, а скот вытаптывал оголенные пространства. Периодически кочуя и осваивая новые участки, племена оголили огромные территории. Все это привело к тому, что ландшафты Северной Африки, располагавшиеся в области господства переменно-влажного климата и находившиеся в динамическом равновесии с существующими климатическими условиями, усилиями первобытных людей были изменены. Оголение обширных пространств привело к тому, что уровень грунтовых вод резко понизился, усилилась засушливость и стремительно стали развиваться процессы опустынивания.

К такому же результату привела антропогенная деятельность и на других территориях: возникновение пустыни Калахари и опустынивание местности в Месопотамии. Активизация эоловых процессов, спровоцированных антропогенной деятельностью, вызвала погребение песками многих городов, поселений и оазисов Средней и Передней Азии.

В Средневековье экологические кризисы не приобрели глобального характера. Слишком слабым было воздействие человека на природную среду. Нарушенные им ландшафты успевали вновь возродиться. Только с началом эпохи техногенеза (конец ХVII—начало ХVIII в.) воздействие человеческой деятельности на среду его обитания становится всеобщим. С этого времени начинается разработка экологической проблематики учеными различных направлений, возникает экологическая наука, в практику антропогенной деятельности внедряются основные принципы и положения экологии.

На протяжении ХХ в. исследования экологической направленности стали широко проводиться в различных отраслях геологической, географической и почвоведческой наук. Появились новые термины: «окружающая среда», «геологическая среда», «экология географической оболочки», «геоэкология», «экогеология», «экогеография». Это было время целенаправленных исследований экологического характера и сознательного поиска терминов для новой отрасли знаний о взаимодействии геосфер Земли и антропогенном влиянии на среду обитания человека.

современное состояние экологической науки В настоящее время общее количество публикаций на экологическую тематику составляет десятки тысяч и продолжает увеличиваться. Особенно интенсивно данной проблемой занимаются циклы наук биологической, почвоведческой, географической и геологической направленности.

Впервые термин «экология» был употреблен в 1866 г. в работе немецкого биолога Э. Геккеля «Всеобщая морфология организмов».

Название экологической науки произошло от двух греческих слов:

«экос» — дом, жилище, местообитание и «логос» — слово, учение.

Самобытный биолог-эволюционист, медик, ботаник, зоологоморфолог, сторонник и пропагандист учения Ч. Дарвина, он не только ввел в научный обиход новый термин, но и приложил все свои силы и знания для формирования нового научного направления.

Ученый считал, что «экология — это наука об отношениях организмов к окружающей среде». Выступая на открытии философского факультета университета в Йене с лекцией «Путь развития и задачи зоологии» (1869), Э. Геккель отмечал, что экология «исследует общее отношение животных как к их органической, так и неорганической средам, их дружественные и враждебные отношения к другим животным и растениям». К неорганическим условиям Геккель относил физические и химические особенности мест обитания живых организмов: климат (теплота, влажность, освещенность), состав воды и почвы, особенности атмосферы, а также неорганическую пищу (минералы и химические соединения). Под органическими условиями ученый подразумевал взаимоотношения между организмами, существующими в пределах одного сообщества или экологической ниши.

Надо отметить, что Э. Геккель, как и многие его последователи, использовал термин «экология» не для описания изменяющихся условий среды и меняющихся со временем взаимоотношений между организмами и средой, а только для фиксации существующих неизменными условий и явлений окружающей среды. Как полагают С. В. Клубов и Л. Л. Прозоров (1993), фактически исследовался физиологический механизм взаимоотношения живых организмов, выделялось их отношение к окружающей среде исключительно в рамках физиологических реакций.

До середины ХХ в. экологию рассматривали как составную часть биологии. Экология в биологическом содержании этого термина подразумевает науку об отношениях растительных и животных организмов и образуемых ими сообществ между собой и с окружающей средой. Акцент в ней был сделан на изучение живого вещества, закономерностей его функционирования в зависимости от факторов среды обитания. Экологией как составной частью биологической науки был сделан огромнейший вклад в общее развитие науки и озвучен фундаментальный вывод о наличии противоречия между природной системой и человеком. Первая стремится к увеличению и поддержанию на определенном уровне таксономического разнообразия видов, а деятельность человека приводит к нарушению многообразия природы. Стало очевидным, что это противоречие не может быть разрешено в рамках экологии как биологической науки.

К настоящему времени экологическое направление охватило практически все существующие области научного познания. Экология является комплексной наукой, или системой наук, которая рассматривает как общие законы, так и закономерности функционирования экосистем различного иерархического уровня, а также положение человека в этих экосистемах, меры и степень воздействия человека на существующие экосистемы. В соответствии с этим появилось множество научных направлений естественного и гуманитарного профиля, которые получили собственный статус. Экология, или общая экология, подразделяется на четыре крупнейших и одновременно фундаментальных направления: биоэкологию, экологию человека, геоэкологию и прикладную экологию (рис. 1.1). Все перечисленные направления пользуются практически одинаковыми методами и методологическими основами единой экологической науки.

Объектом исследования биоэкологии являются уровни организации жизни от видов до биоценозов и экосистем.

Самостоятельным направлением экологического исследования является экология человека, в рамках которого выделяются эволюционная экология человека, археоэкология, социальная экология, медицинская экология и др.

В середине XX в. в связи с проводившимися глубокими исследованиями среды обитания человека и органического мира возникли научные направления экологической направленности, тесно связанные с географическими и геологическими науками. Их цель — изучить не сами организмы, а только их реакцию на изменяющиеся условия среды обитания и проследить обратное воздействие деятельности человеческого общества и биосферы на среду обитания. Эти Рис. 1.1. Структура современной экологии исследования были объединены в рамках науки геоэкологии. Впервые термин геоэкология был введен немецким экологом К. Троллем (1939). Под этим термином ученый подразумевал раздел экологии, посвященный ландшафтам Земли, поэтому данный термин был первоначально географическим. В настоящее время геоэкология рассматривается как междисциплинарное направление наук о Земле, объединяющее все знания об экологических проблемах экосфер.

Необходимо подчеркнуть, что не все ученые согласны с таким разделением.

В рамках прикладной экологии, как следует из ее названия, рассматриваются вопросы экологии, связанные с сугубо практическими задачами.

В ее составе выделяют промысловую экологию, сельскохозяйственную экологию и инженерную экологию.

При всей полноте и глубине охвата в классификационной рубрикации экологических исследований, включающей все современные аспекты жизни человеческого общества, отсутствует такое важное звено познания, как историческая экология. Ведь при изучении современного состояния экологической обстановки исследователю для определения закономерностей развития и прогноза экологических условий в глобальном или региональном масштабе необходимо сравнивать существующие экологические ситуации с состоянием среды исторического и геологического прошлого. Историческая экология дает возможность с помощью геологических и палеогеографических методов определить физико-географические обстановки геологического и исторического прошлого и проследить их развитие и изменение вплоть до современной эпохи.

Начиная с исследований Э. Геккеля термины «экология» и «экологическая наука» широко вошли в обиход научных исследований.

Во второй половине XX в. экология разделилась на два направления: сугубо биологическое и геолого-географическое. Несмотря на то, что термин «геоэкология» существует с 1939 г., его весьма неоднозначно используют науки географического и геологического направлений. В настоящее время геоэкология по сути стала экологией геосфер, т. е. наукой междисциплинарного направления.

контрольные воПросы 1. Кто и когда ввел в науку термин «экология»?

2. На какие основные части разделяется современная экология?

3. Кто и когда ввел в науку термин «геоэкология»?

литература Голубев Г. Н. Геоэкология. — М., 2006.

Горшков С. П. Концептуальные основы геоэкологии. — Смоленск, 1998.

Клубов С. В. Геоэкология: история, понятия, современное состояние / С. В. Клубов, Л. Л. Прозоров. — М., 1993.

Основы геоэкологии / [Г. Н. Белозерский и др.]. — СПб., 1994.

Петров К. М. Геоэкология. — СПб., 1994.

Реймерс Н. Ф. Природопользование. — М., 1990.

Теория и методология экологической геологии ; под ред. В. Т. Трофимова. — М., 1997.

содержание, объект и Предмет геоэкологии 2.1. объект и предмет геоэкологии Комплекс наук, изучающих состояние окружающей среды, т. е.

состояние географической оболочки и в определенной мере геологической среды, исследователи выделили из общей экологии в качестве новой науки, которую стали именовать геоэкологией. Методологической основой геоэкологии являются системный анализ и многофакторный (синергетический) подход к изучению окружающей среды в тесной связи с изучением атмосферы, гидросферы, биосферы и техносферы. Функциональная единица изучения геоэкологии — Рис. 2.1. Принципиальные схемы географического (а), экологического (б) и геоэкологического (в) подходов к изучению природных система (по В. Т. Трофимову и др., 1997, с изм.):

1 — связи между компонентами; 2 — главный компонент в системе; 3 — окружающая среда геоэкологические системы. Географический, экологический и геоэкологический подходы при изучении природных систем показаны на рис. 2.1. Таким образом, геоэкология должна рассматриваться как междисциплинарная наука, ассимилирующая всю информацию об экосистемах Земли высокого уровня организации, включая человеческую популяцию, техносферу и ноосферу (В. Т. Трофимов и др., 1995). Экологическая геология, экологическая география, как и экологическое почвоведение, выступают составными частями геоэкологии.

С. В. Клубов и Л. Л. Прозоров справедливо отмечают (1993), что «геологи, обладая соответствующим арсеналом технических средств и технологией, способны решать задачи, связанные с изучением не только недр, но и техногенных последствий». При этом определяется содержание вредных веществ в воздухе, в водных источниках и водоемах, выявление вредных аномалий в почвенном покрове и местах утилизации.

Объектом изучения геоэкологии является экологическое состояние геологической среды и географической оболочки, включающей атмосферу, поверхностные воды суши, Мировой океан, почву. Предмет ее исследований связан с определением экологических функций отдельных геосфер, а именно атмосферы, гидросферы и педосферы, т. е. совокупность всех знаний о геосферах, включая изменения, происходящие под влиянием природных и техногенных факторов.

Весьма важными являются конечные выводы геоэкологических исследований, которые приводят к рациональному и щадящему подходу к окружающей среде и расширению медико-биологической информации. Это дает возможность при проведении соответствующего картирования определять места локализации тех или иных очагов заболеваний и коррелировать их с геоэкологическими условиями.

Важнейшей задачей геоэкологии, по мнению В. И. Осипова (1993), является анализ изменения геосфер под влиянием природных и техногенных факторов, рациональное использование водных, земельных, минеральных и энергетических ресурсов Земли, снижение ущерба, наносимого окружающей среде природными и природнотехногенными катастрофами, и обеспечение безопасного проживания людей.

2.2. Понятийная и терминологическая база геоэкологии В связи с тем, что экология является интегрирующей наукой множества естественно-научных направлений, в настоящее время в ней используется огромное количество терминов и понятий, многие из которых требуют специального разъяснения и определения. Вполне естественно, что рассмотрение всех без исключения терминов просто немыслимо. Поэтому остановимся только на главных из них. Деятельность человека, как и всех остальных представителей животного мира, протекает на Земле в пределах определенного пространства, которое именуется окружающей средой (рис. 2.2). Под окружающей средой принято понимать систему взаимосвязанных природных или антропогенных объектов и явлений, в пределах которых протекает вся жизнедеятельность человека и животных. Взаимодействие природных объектов и явлений, с одной стороны, и органического мира, с другой, протекает через круговорот веществ. Для человечества окружающая среда включает природные, социальные и искусственно создаваемые, различные по назначению и масштабам природные объекты, прямо или косвенно воздействующие на жизнь и благосостояние людей.

Факторы окружающей среды подразделяют на естественные (природные) и искусственные (антропогенные или техногенные).

Важнейшей составной частью окружающей среды является природная среда, объединяющая геосферы Земли. Под ними понимаются более или менее концентрические слои, охватывающие всю Землю и обладающие присущими только им характерными физическими, структурными, физико-химическими, химическими и биологическими свойствами. Геосферы подразделяют на внешние и внутренние. К внешним относятся атмосфера и гидросфера, которая, в свою очередь, подразделяется на гидросферу суши, Мирового океана и подземную часть гидросферы, а также земная кора (литосфера). К внутренним геосферам относят мантию и ядро.

Земная кора, атмосфера и гидросфера входят в состав биосферы — сложной прерывистой оболочки Земли, являющейся средой обитания биоты — живого вещества планеты. Под биосферой австрийский геолог Э. Зюсс, впервые употребивший этот термин в 1875 г., понимал тонкую живую оболочку Земли. Это понятие в настоящее время равноценно современному понятию «биота». По-иному понимал биосферу В. И. Вернадский (1967): «Биосфера — это среда нашей жизни, это та «природа», которая нас окружает». Биосфера, по Вернадскому, включает не совокупность организмов, а составляет единое живое вещество планеты, находящееся в постоянном взаимодействии с абиотической средой и биокосными системами. Ученым очерчены границы биосферы. Верхняя граница проведена у озонового экрана, т. е. на высоте 17 — 25 км над Землей, а нижняя — внутри стратисферной части литосферы, т. е. до термической отметки 100 °С, которая располагается на глубине 8 — 10 км в зависимости от геотермического градиента. В таком случае в природе существуют и древние, или былые, биосферы, следы которых сохранились в виде окаменелостей животного и растительного мира, а также продуктов их жизнедеятельности. С термином «биосфера» тесно смыкается термин «экосфера», которым Ю. Одум (1971) определял сферу деятельности живых оргаРис. 2.2. Соотношение понятий геоэкологического содержания (по М. К. Бахтееву, 1997, с изм.) низмов и окружающую их среду. Таким образом, в определенной мере правы те ученые, которые считают, что биосфера и экосфера являются синонимами, и на этом основании предпочитают не пользоваться термином «экосфера».

Биосфера, в свою очередь, распадается на ряд частных экосистем.

Термин «экосистема» был введен в экологию английским геоботаником А. Тенсли (1935). Экосистемой называют любое сообщество живых организмов и его среду обитания, объединенные в единое функциональное целое. Размеры экосистем могут меняться в широких пределах — от стебля растения или ствола дерева до органических сообществ гигантских размеров. К глобальной экосистеме относится сама биосфера. Экосистема является главным объектом изучения общей экологии. Выдающаяся роль в изучении экосистем принадлежит австрийскому биологу-теоретику Л. Берталанфи (1901 — 1972).

Он разработал общую теорию, позволяющую с помощью математического аппарата описывать системы различных типов. Основой концепции экосистемы является аксиома системной целостности.

Важнейшим понятием в экосистеме считается биогеоценоз (от греч. биос — жизнь, гея — Земля, койкос — обитание) — единый взаимообусловленный природный комплекс, представляющий собой совокупность растений, животных и микроорганизмов с соответствующим участком земной поверхности, объединенных общим веществом и энергией. Следовательно, биогеоценоз — это совокупность биотических и абиотических факторов, т. е. биоценоза и биотопа.

Совокупность биогеоценозов составляет биосферу.

Местообитание данного организма — это место, где он живет, или место, где его можно найти. Сообщество организмов или любая совокупность популяций, населяющих определенную территорию, называются биотопом (от греч. био — жизнь, топос — место). Это участок земной поверхности, характеризующийся однородностью геологического строения, микроклимата, водного режима, рельефа и почвенного покрова, занятый определенным биотическим сообществом. В общем виде биотоп — неорганический компонент биогеоценоза.

Составной частью биогеоценоза является биоценоз — совокупность животных, растений, грибов и микроорганизмов, совместно населяющих определенный участок суши или водоема. В англоязычных странах используется близкий термин — сообщество. Выделяют фитоценоз — совокупность растений и зооценоз — совокупность животных.

По сути понятия «экосистема» и «биогеоценоз» являются синонимами. Термином «экосистема» широко пользуются американские ученые, а «биогеоценоз» — европейские, в том числе и российские, исследователи.

Таким образом, литосфера, гидросфера, атмосфера и биосфера с входящими в них биогеоценозами составляют природную среду, или природные оболочки.

Экологическая ниша не только включает физическое пространство, занимаемое организмом, но и фиксирует функциональную роль организма в сообществе и его положение относительно градиентов внешних факторов — температуры, влажности, кислотности почвы и других условий существования организмов (Ю. Одум, 1986). Экологическая ниша организма — понятие многомерное и зависит не только от того, где и как живет организм, но и от того, что делает он в пространстве, т. е. как и каким образом преобразуется энергия, как реагирует на те или иные физические или биологические аспекты среды и изменяет среду обитания, а также от того, как он ограничен сферами влияния других видов.

Пространство, в котором взаимопроникают и взаимодействуют литосфера, гидросфера и атмосфера, носит название географической оболочки. Ей присуща целостность, обусловленная непрерывным обменом веществом и энергией между ее составными частями. В пределах географической оболочки происходит круговорот вещества, создающий многократные повторения одних и тех же процессов и явлений, обусловливающий их высокую суммарную эффективность и обеспечивающий непрерывность развития. Эта оболочка является открытой системой, получающей поток энергии в виде солнечного излучения и частично за счет геофизических процессов, протекающих в недрах Земли. Она формируется не только в результате взаимодействия перечисленных выше геосфер, но и главным образом за счет деятельности организмов и под воздействием солнечной энергии.

В 80-е годы ХХ в. в геологическую науку было введено понятие «геологическая среда», которая, по мнению ряда ученых, представляет собой часть географической оболочки. Она соответствует самой верхней части земной коры и выступает как минеральная основа биосферы. Автор этого термина Е. М. Сергеев (1979) и его последователи под геологической средой понимают верхнюю часть литосферы, находящуюся под воздействием инженерно-хозяйственной деятельности человека, которая, в свою очередь, и определяет эту деятельность. Верхней границей геологической среды в таком понимании является поверхность рельефа, характерная для конкретной территории. Нижняя граница геологической среды зависит от глубины проникновения человека в толщу земной коры в ходе различных видов его деятельности. Единственная в мире сверхглубокая скважина имеет глубину 12 261 м, и эта отметка является рекордной. Как известно, многочисленные нефтеразведочные, нефте- и газодобываюшие скважины имеют глубину 5 — 6 км.

Следуя представлениям Е. М. Сергеева, в геологическую среду необходимо включать почвы и верхние горизонты горных пород, в пределах которых происходит инженерно-геологическая деятельность человека. Таким образом, по мере расширения хозяйственных работ границы геологической среды будут изменяться.

Однако такое понимание геологической среды связано только с утилитарным направлением и основывается исключительно на инженерно-геологической деятельности человека. На наш взгляд, понятие «геологическая среда» должно рассматриваться в более широком плане: геологическая среда — это то пространство, где совершаются геологические процессы. Независимо от места своего возникновения (в глубоких недрах или на земной поверхности) эндогенные и экзогенные процессы, взаимодействующие между собой и с внешними геосферами, совершают в огромнейших масштабах разнообразные геологические преобразования. При определенных условиях в геологической среде возникает вся масса горных пород и минералов, существуют органические сообщества, действуют геологические силы, преобразующие лик Земли, возникают катастрофические, стихийные геологические явления.

Основными составляющими частями геологической среды являются:

• горные породы, минералы и почвы, в том числе искусственные, созданные в результате хозяйственной деятельности человека;

• эндогенные и экзогенные геологические процессы, действующие в определенных условиях геологической среды;

• нижняя часть атмосферы;

• гидросфера, в том числе подземная;

• инженерно-геологические объемные тела и искусственные многокомпонентные динамические системы.

Таким образом, в геологической среде не только действуют и формируются сугубо природные объекты и системы, но и в нее проникают вещества и объекты техносферы. Геологическую среду, в которой действуют геологические и инженерно-геологические процессы, характеризуют материальные объекты — компоненты геологической среды, а также энергетические составляющие, в число которых входят геофизические поля и геохимические аномалии, вместе образующие геопатогенные зоны.

Но кроме природных существует и расширяется искусственная, или антропогенная (техногенная), оболочка. Техносфера — это созданная деятельностью человека среда обитания, являющаяся частью биосферы. К техносфере относятся все хозяйственные объекты — природно-технические, геотехнические, инженерно-геологические, технические системы и функционирующие в них технологические процессы. Хозяйственными объектами, или хозяйственными системами, являются промышленность, сельское хозяйство, строительная индустрия, жилищно-коммунальное хозяйство.

Под воздействием хозяйственной деятельности человека техносфера развивается, и в результате разумных целенаправленных действий человека заставляет биосферу переходить в качественно новое состояние — ноосферу (от греч. ноос — разум, сфера — шар), или сферу разума. Понятие «ноосфера» было введено в науку французским математиком и философом Э. Леруа (1927) и использовалось французским биологом П. Тейяром де Шарденом начиная с 1930 г.

Особенно широко применял этот термин В. И. Вернадский, который впервые обосновал переход биосферы в ноосферу. Ноосфера представлена Вернадским как особая оболочка Земли, к которой должно прийти разумное развитие человечества и в пределах которой проявляется позитивная хозяйственная деятельность человеческого общества. Ноосфера отражает духовную жизнь общества и, по мнению ряда ученых, представляет собой вторую составную часть (после техносферы) — социосферу. Социосфера, или антропосфера (от греч.

антропос — человек, сфера — шар), — это сфера Земли и Ближнего Космоса, которая в наибольшей степени прямо или косвенно видоизменена деятельностью человека.

Геоэкология должна рассматриваться как междисциплинарная наука, ассимилирующая всю информацию об экосистемах Земли высокого уровня организации, включая человеческую популяцию, техносферу и ноосферу. Понятийная и терминологическая база геоэкологии основывается на общеэкологических терминах. Таковыми, в частности, являются биогеоценоз, экосистема, биоценоз, фитоценоз, экологическая ниша, биосфера и экосфера. Однако кроме них геоэкология пользуется собственными терминами — географическая оболочка, геологическая среда, которые являются терминами высших систем в геоэкологической иерархии.

контрольные воПросы 1. Что изучает геоэкология?

2. На какие направления подразделяется геоэкология?

3. На чем основывается понятийная база геоэкологии?

4. Что означает термин «окружающая среда»?

5. Что означает понятие «экологическая ниша»?

6. Чем отличается биогеоценоз от экосистемы?

7. Что такое ноосфера?

8. Что является объектом исследования геоэкологии?

литература Бахтеев М. К. Геоэкология. — Дубна, 1997.

Теория и методология экологической геологии / под ред. В. Т. Трофимова. — М., 1997.

Экологические функции литосферы / под ред. В. Т. Трофимова. — М., 2000.