Практическая работа по учению о биосфере для ВлГУ, пример оформления

1. Взаимодействие древнего человека на экосистемы Земли

Исследования антропологов показывают, что первые антропоиды (олигопитеки, проплиопитеки и эгиптопитеки) появились от 28 — 33 млн лет назад. Костные останки этих гоминид были найдены в олигоценовых слоях Файюмского оазиса в Египте. Находки Луиса Лики в Олдовайском ущелье вблизи оз. Танганьики в восточной Африке позволяют оценить возраст наиболее древнего предка современного человека в 2 млн лет. К тому же времени относится начало изготовления примитивных каменных орудий. 700 тыс. лет назад, в эпоху крупного и длительного оледенения, охватившего южные районы умеренной зоны и даже некоторые районы субтропиков, появились древние настоящие люди — питекантропы Явы, Китая, Восточной и Северной Африки и юга Восточной Европы и Палестины. Последнее крупнейшее по площади оледенение, около 100 — 200 тыс. лет назад, ознаменовалось появлением примитивного разумного человека — неандертальца, а около 50 — 60 тыс. лет назад, в эпоху последнего оледенения, оформился, наконец, человек современного типа. Около 200 тыс. лет назад человек начал использовать огонь, возникающий от молний, самовозгорания торфа и других причин, а около 50 тысячелетий назад люди научились сами добывать огонь. Анализ характера и масштабов воздействия человека на природу в древнейшие времена осложнен из-за неточностей определения возраста произошедших явлений и недостатка информации. Чрезвычайно сложно выяснить причины изменений природной среды, разделяя их на естественные и антропогенные; разными причинами подчас вызываются сходные перестройки экосистем. Воздействие ранних цивилизаций на экосистемы Земли — это и избирательный характер уничтожения животных, и пирогенное влияние, и сведение лесов. Наиболее часто высказывается мнение о том, что человек с древних времен, когда он был еще собирателем и охотником, находился в более или менее органическом единстве с окружающей природой, почти не влиял на ее жизнь и полностью зависел от нее. В последующем он все более выходил из-под этой власти, постоянно нарушая былую гармонию общества и природы. Действительно, интенсивность преобразований природы человеком последовательно возрастала. Наряду с этим сокращалась длительность этапов общественного и технического развития. Так, древний каменный век — ранний палеолит — длился сотни тысячелетий, поздний палеолит — несколько десятков тысячелетий, неолит — тысячелетия. Однако не следует забывать, что даже небольшие по силе воздействия, продолжающиеся длительное время, могут повлечь очень существенные последствия. Один из самых ранних хозяйственных типов в истории человечества складывается из охоты на медведя и крупных копытных (лось, дикая лошадь, благородный олень, косуля, тур и др.), рыбной ловли, добычи водоплавающей птицы, сбора насекомых, съедобных моллюсков, растительной пищи (ягод, плодов, семян, желудей, корневищ, лесных и водяных орехов и т.д.). Группы охотников-собирателей вели полуоседлый образ жизни. Ранненеолитовые поселения, как и позднемезолитовые, имеют культурные слои малых мощностей и размеров (50 — 200 м²), свидетельствующие о недолговременном существовании и о немногочисленности их обитателей, ведущих подвижный образ жизни. Анализ археологических материалов показывает, что численность групп охотников-собирателей достигала 20 — 25 человек. Каждая группа занимала обширную площадь, размеры которой зависели в первую очередь от наличия объектов охоты и съедобных растений. Средний показатель плотности населения для охотников-собирателей принимают за 0,05 чел./км². Общая численность населения Земли в мезолите (10 тыс. лет назад) была около 3,5 млн человек, а к концу мезолита (6 тыс. лет назад) достигала, по мнению разных ученых, от 10 до 26,5 млн человек. По некоторым данным, первобытный охотник тратил на добывание пищи в среднем 2 -4 ч в день. О духовной жизни и относительном материальном благополучии его свидетельствуют великолепные наскальные рисунки, оставленные в разных районах мира. Районы с теплым и влажным климатом, богатые жизнью характеризовались большей плотностью обитания человека. На стоянках древних людей обнаружены каменные орудия труда и кости животных, использовавшиеся для выполнения 30 — 40 функций. Проявлялась узкая специализация племен, охотившихся почти исключительно или на мамонтов, или на северных оленей, или на диких слонов, или на бизонов. Огонь — универсальное оружие охоты — использовался уже сто и более тысячелетий назад, что имело далеко идущие экологические последствия. Вполне приемлемой представляется гипотеза о том, что за вымирание некоторых видов фауны раннего плейстоцена, происходящее в результате разрушения среды обитания и источников питания, отвечает бесконтрольное использование огня, а не истребление человеком этих животных при помощи ручного оружия. Первобытные общества охотников-собирателей соответствовали экосистемам, в которых они жили и являлись их частью наподобие других всеядных животных. Главное экологическое различие между людьми и другими видами животных состояло в использовании огня. Этот источник энергии дополнял энергию, потребляемую через пищу и необходимую для поддержания обмена веществ. Рассчитали, что для существования одного человека в среднем палеолите требовалось около 2,1 × 10⁴ кДж (5 тыс. ккал) в сутки. Они складывались из 1,3×10⁴ кДж (3 тыс. ккал), получаемых с питанием, и 0,8×10⁴ кДж, что давал очаг, с помощью которого готовилась пища и обогревалось жилье. В нижнем палеолите, до того как человек стал использовать огонь и когда численность населения Земли не превышала 10 — 20 тыс. человек, годовое суммарное потребление энергии находилось в пределах (4,6×10⁷) — (8,8×10⁷) кДж. В начале среднего палеолита численность жителей планеты достигла 200 — 300 тыс. и суммарное количество потребляемой всеми людьми энергии составляло (1,6 — 2,3)×10⁹ кДж/год. В верхнем палеолите, когда на планете проживало около 1 млн человек, количество потребляемой энергии увеличилось до 9,2×10⁹ кДж/год. Следовательно, уже в верхнем палеолите использование огня в хозяйственных целях и рост численности жителей привели к увеличению энергопотребления на планете по сравнению с начальным этапом становления человечества в 100 раз. Подобный энергетический баланс первобытного общества не мог нанести существенного удара среде, хотя локальные нарушения природных комплексов могли быть достаточно заметными. Использование огня приводило к лесным и степным пожарам. Отходы жизнедеятельности охотников-собирателей быстро утилизировались природой, так как они, во-первых, были невелики по объему, во-вторых, распределялись по большим территориям из-за кочевого или полукочевого образа жизни. Ориентировочные расчеты показывают, что общее годовое количество нечистот от группы в 20 человек, равное примерно 10 т, рассеивалось по территории площадью около 400 км². Прочие отходы охотников составляли органические остатки пищи и одежды из шкур, а также каменные сколы, образующиеся при изготовлении каменных орудий. Иными словами, охотниками-собирателями в природную среду не привносилось ничего для нее чужеродного. Продолжительность их жизни составляла в среднем 26 лет. Более достоверно можно судить о взаимодействии с природой людей среднего палеолита — неандертальцев. Неандертальцы обладали большой физической силой, их небольшие группы могли справляться с крупными и свирепыми животными суровой эпохи позднего оледенения. Появление ледниковых покровов в северном полушарии сопровождалось значительными изменениями границ природных зон, перестройкой экосистем. Неандертальцы были охотниками и, возможно, собирателями (о собирательстве свидетельств очень мало). Предположения об экологическом давлении приходится делать очень осторожно. Возможность такого давления определяется очень тонкой регуляцией природных экосистем. Происходит сопряженное изменение численности хищников и жертв, представителей разных трофических уровней питания. Появление таких крупных и умелых хищников, как неандерталец, должно было сказаться на численности и распространении целого ряда крупных млекопитающих. «Выедая один пищевой пласт», человек переключался на другой. Влияние человека — прямое (преимущественно охота) и косвенное (огонь) — сказывалось прежде всего в крупных речных долинах, на морских и озерных побережьях. Более или менее нетронутыми оставались Америка, Австралия, крупные и мелкие незаселенные острова. Неандертальцу суждено было пережить мощную волну похолоданий, первую фазу валдайского оледенения. Затем последовало общее потепление климата — в промежутке между двумя стадиями похолодания. Неандертальцы сравнительно быстро исчезли, на смену пришли люди современного вида — кроманьонцы. Мягкий климат благоприятствовал их расселению. Эпоху кроманьонских охотников, собирателей, рыболовов, еще не знавших металлов, называют поздним палеолитом (около 40 тысячелетий назад). Его формирование шло быстро — завершилось в течение нескольких тысячелетий, никаких других всепланетных природных явлений в этот период не отмечено. В эпоху кроманьонцев произошло небывалое в природе явление — распространение одного вида живых организмов практически на всей обитаемой суше, во всех зонах. Кроманьонцы заселили Америку, Австралию, проникли в Субарктику. Ни один вид не имел такого распространения, не говоря уж о способности влиять на несколько трофических уровней экосистем (хищные и травоядные животные). Расселению человека способствовало оледенение: вода на суше в виде ледниковых покровов, уровень Мирового океана понизился на десятки метров, Британские, Японские, Зондские и другие острова были частью континентов, Северо-Восточная Азия и Северо-Западная Америка соединялись широким перешейком. Кроманьонцы по суше перешли в Америку. Они овладели навигацией, осваивая Австралию и Океанию. Для некоторых видов животных, ряда экосистем впоследствии это оказалось весьма существенным фактором. Люди употребляют новые виды рыб и птиц в невиданной прежде степени. В мир пришла техника (выжигание угля, обжиг гончарных изделий, обработка каменных орудий, оружия, приспособлений из костей, рогов животных и т.д.). Оценить масштабы влияния кроманьонцев на природу в позднем палеолите можно лишь косвенно (Америка, Австралия, Океания). Наступает новый этап развития человечества и биосферы. За последние десятки миллионов лет в Новом Свете произошло, пожалуй, только одно крупное и катастрофически быстрое вымирание млекопитающих. Американские палеонтологи И. Мартин и П.Мерингер, географ и геолог Р.Флинт считают, что заключительная фаза последнего оледенения сопровождалась обогащением видового состава фауны. Несмотря на морозный климат и гигантские ледники, в Америку из Евразии перекочевали несколько родов крупных млекопитающих (овцебык, сайга и др.). Общее потепление климата и таяние ледников благоприятствовали повышению продуктивности экосистем. Численность животных должна была возрасти. Но случилось нечто противоположное. За период 2 тыс. лет вскоре после прихода сюда человека исчезает несколько десятков родов (30 видов) животных. Влияние человека не коснулось растений, беспозвоночных, морских позвоночных. Большинство видов исчезло внезапно между 11 тыс. и 8 тыс. лет, вымирание мамонта в районе Скалистых гор и Высоких равнин произошло примерно 11 тыс. лет назад. Анализ пыльцы и спор растений показывает, что 10 тыс. лет назад растительность была сходна с современной. Никаких климатических и геологических катастроф не было. Исчезли верблюды, лошади, ленивцы, мускусные быки, винторогие антилопы, отдельные виды кошек, оленей, два вида мамонтов — скорее всего это результат активной охоты первобытного человека. Увеличение размера крупных животных, достигнутое в ходе эволюции, снизило в той или иной степени риск нападений хищников. С исключением этого важного фактора уменьшения численности вида сделало возможным и целесообразным заметное сокращение рождаемости. Когда человек верхнего палеолита начал охоту на этих животных, они стали вымирать вследствие низкой рождаемости. Животные Нового Света оказались беззащитными перед человеком, погибали от пожаров, из-за нарушения экологического равновесия (хищники при уничтожении травоядных). Исчезли либо самые «доступные» при охоте, либо самые ценные виды животных. Мелкие млекопитающие совсем не пострадали. Сохранились бизон и северный олень: подвижный бизон выжил за счет расширения человеком степей и лесостепей (огонь уменьшил площадь лесов), оленя хранил суровый климат. Примерно в то же время во многих других крупных регионах исчез целый ряд крупных многочисленных млекопитающих ледникового периода. Благоприятные условия для охоты по сравнению со странами Европы и Азии, где дикие животные соприкасались с человеком на протяжении сотен тысяч лет и выработали различные способы защиты от преследований, определили быстрый прирост и заселение человеком всей Америки. В научных трудах была обоснована и другая модель перестройки ландшафтных комплексов суши на рубеже плейстоцена и голоцена. На протяжении всего плейстоцена во всех климатических поясах растительность никогда не имела столь резко выраженной зональной структуры, как в голоцене. Границы растительных зон были гораздо более размытыми, леса имели парковый облик и т.д. Во всех климатических зонах мозаичность фитоценозов была, по-видимому, выше, чем в голоцене. Некомпенсированному вымиранию крупных животных — фитофагов на рубеже плейстоцена и голоцена предшествовал период активного совершенствования охотничьих орудий. Увеличение численности населения в палеолите, совершенствование орудий и техники специализированной охоты на крупных травоядных животных привели к тому, что численность их популяций стала снижаться на всех материках 15 — 20 тыс. лет назад. К рубежу плейстоцена и голоцена численность «ключевых фитофагов», в том числе мамонтов, шерстистых носорогов, гигантских ленивцев Южной Америки и др., катастрофически снизилась. На большей части территории континентов они исчезли, а на остальной уже не могли исполнять роль эдификаторов растительных сообществ из-за низкой численности. В отсутствие «ключевых фитофагов» стали формироваться ценозы намного менее мозаичные. Возникла хорошо знакомая нам система ландшафтных фитоценозов с четко выраженной зональной структурой. Это привело к глубокой перестройке фаунистических комплексов, для многих представителей которых не оказалось места в новой структуре биоценозов. Часть животных, наиболее тесно связанных с мозаичностью ранее существующих биоценозов, вымерли, другие сохранились лишь в той части своих прежних ареалов, где условия существования остались достаточно приемлемыми для них. Особенно глубокие изменения претерпели фаунистические комплексы тех зон, где этот процесс обострился из-за резких изменений климата. Единый плейстоценовый комплекс «мамонтовой фауны» Евразии фактически перестал существовать. Отдельные его представители сохранились в разных климатических зонах — от арктических пустынь до пустынь Средней Азии и Монголии, но в настоящее время области их распространения не только не перекрываются, но и даже не контактируют друг с другом. Гибель основных видов охотничьих животных и коренное изменение облика ландшафтов потребовали полной перестройки хозяйственного уклада. В мезолите основой существования стали относительно малоспециализированная охота практически на все виды доступных животных, рыболовство, собирательство. Другую причину гибели крупных млекопитающих видят в резком контрастном изменении климата. Быстрая деградация вечной мерзлоты, смена экологических условий не позволили животным приспособиться к новым условиям. Даже в этом случае участие человека в гибели млекопитающих не вызывает сомнений. Влияние человека каменного века можно наглядно проследить на изменении природы Тасмании и Австралии. По археологическим находкам территория острова Тасмания была заселена около 30 тыс. лет назад при опускании уровня океана в эпоху оледенения. Тасманцы занимались охотой, рыболовством, собирательством. Они использовали огонь с целью увеличения площади открытых пространств и диких пастбищ, тем самым перестраивали свои ландшафты. Влажные леса уступили место кустарникам, саванам, степной и болотной растительности. Рост населения был ограничен экологической зависимостью в системе «хищник-жертва», постепенно появились признаки упадка материальной культуры. В Австралии охотничьи племена постоянно кочевали. Каждая группа ежегодно выжигала около 100 км² лесов, саванн, степей — целенаправленно или невольно. Тысячи таких групп могли за 30 тысячелетий десятки раз выжечь растительность всего континента. Создавались огромные пирогенные территории, что в долговременной перспективе вело к обеднению биоресурсов, опустыниванию. Процесс обострялся в периоды засух. Леса — хорошие стабилизаторы почвенной влаги, их уничтожение вызывало большую потерю воды, иссушение и эрозию почв. Разрежение растительного покрова сначала благоприятствовало увеличению численности крупных животных. Однако через века и тысячелетия, когда земли эродировали, для людей наступили трудные времена. В истории аборигенов после подъема материальной культуры наметился явный регресс, приблизительно тогда, когда были уничтожены крупные сумчатые континента. Считают, что окончание культуры палеолита в Европе, возможно, было результатом неразрешимого противоречия между созданной человеком верхнего палеолита техникой массовой охоты на крупных животных, обеспечившей временное изобилие пищи и сделавшей возможным увеличение численности населения, и ограниченностью природных ресурсов для этой охоты, которые через некоторый период времени оказались исчерпанными. Причины этих экологических нарушений заключаются в необычайно высокой скорости эволюции человека по сравнению со скоростью эволюции преследуемых им животных. Переход к мезолиту имел болезненный характер для первобытного общества и сопровождался временным сокращением численности населения. Такое заключение согласуется с результатами ряда археологических исследований. Средиземноморье было очагом формирования кроманьонцев и длительного хозяйствования первобытных охотников и собирателей. Средиземноморье 10 — 20 тысячелетий назад было покрыто почти сплошными густыми лесами. В пору мезолита началось активное уничтожение лесов — не столько вырубками, сколько преднамеренными и непреднамеренными пожарами. Расчлененный рельеф территории, лишенный древесной растительности, способствовал эрозии почв, появляются деградированные ландшафты. Нарушается водный режим территории: разливы рек и наводнения после дождей сменяются безводием русел и недостатком воды в периоды засух. В Африке на территориях пустынь, полупустынь и сухих степей когда-то жили люди. Остатки животных и растений, русла былых водоемов свидетельствуют о том, что земли не испытывали острого дефицита воды. Считается, что под действием ледников средиземноморская растительность была оттеснена на юг — в Сахару. Озеро Чад занимало площадь в 8 раз больше современной. Со времени появления кроманьонцев в Африке не было экологических ниш, не занятых человеком (кроме, может быть, глубинных районов влажных лесов). Учитывая активность человека, вряд ли можно сомневаться в серьезных изменениях экосистем. Наибольший урон приносили пожары. Разрушился почвенный покров, понизился уровень грунтовых вод, пришли в движение пески. Пирогенное воздействие, конечно, вызывало необратимые изменения неустойчивых лесных экосистем в условиях субаридных климатов. Колебания численности хищников и жертв — известная экологическая модель. В этом отношении человек оказался особым компонентом экосистем. Уничтожая крупных млекопитающих, он избегал вымирания, ему не нужно было изменяться биологически, приспосабливаясь к новому «пищевому пласту», достаточно было выработать соответствующую технологию. Он переключался на добычу мелких и юрких зверей, птиц, рыб, собирал растения. Однако постепенно создаются предпосылки для кризиса охотничьего хозяйства, присваивающего животные ресурсы без достаточного возобновления.  

2. Экологические последствия древнего земледелия и скотоводства.

На отдельных территориях преодоление возникших трудностей привело к принципиально новому типу хозяйства, открытию новых возможностей использования природных богатств путем их восполнения. От присваивающего хозяйственного уклада люди перешли к воспроизводящему, возникли земледелие и скотоводство. Археологические находки показали, что первоначально земледелие возникло в Северной Африке, Сирии, Иране, Средней Азии. Отсюда оно стало распространяться в Европу. Считается, что переход к земледелию обеспечивал более надежные источники пищи, что вело к увеличению численности населения. Сравнение племен охотников-собирателей и примитивных земледельцев не показало существенных различий в рождаемости, плотности населения, продолжительности жизни (у земледельцев отмечается массовое распространение заболеваний). Переход к возделыванию более урожайных, но менее питательных растений отрицательно повлиял на качество пищи (Р. К. Баландин, 2004). Переход к земледелию и скотоводству был постепенный, он позволял получать путем воспроизводства скудеющие биоресурсы среды. Чем выше был удельный вес земледелия и скотоводства, тем более оседлым становился человек. Природа для него разделилась на свое, требующее заботы, и не свое, чужое. Выделялись хищные животные, опасные для скота, и сорняки — вредители полей. Зарождение земледелия на Ближнем Востоке и в Центральной Америке относят к началу послеледниковья. Переход длился 3—4 тысячелетия. В эпоху неолита, когда основой хозяйственной деятельности стали скотоводство и земледелие, выжигание растительного покрова приобрело громадные масштабы. Оно применялось в целях расширения пастбищ за счет лесных участков и в особенности для развития подсечно-огневого земледелия, основанного на вырубке участков леса и сжигании срубленных деревьев, после чего удобренная золой почва давала обильные урожаи даже при очень неглубокой ее обработке. Плодородие почвы при этой системе земледелия быстро убывало, поэтому через несколько лет (иногда всего через 1—2 года) приходилось вырубать новые участки леса под поля. Такой метод в недалеком прошлом был распространен во многих странах средних широт. Из-за необходимости оставлять истощенные поля через несколько лет и переходить на другие участки плотность населения не могла быть высокой. В жарких же районах с орошаемым земледелием, где в качестве удобрений использовались экскременты людей и животных, или на землях, где ежегодные паводки оставляли плодородный ил (долины рек Нила, Ганга, Тигра, Евфрата и др.), общины были весьма многочисленны. Например, в Южной Туркмении, на территории джейтунской культуры, в VI тысячелетии до н. э., сразу после завершения неолитической революции, жило 3 тыс. человек; в IV тысячелетии, в эпоху раннего энеолита, на той же территории — 12—14 тыс. человек. В плодородных районах плотность населения достигала 500 чел./км². Продолжительность неолита оценивают в 5 тыс. лет. Можно сказать, что за этот период численность возросла с 10 до 50 млн человек, т. е. в 5 раз за 5 тыс. лет, или примерно на 40 % за каждое тысячелетие. Мотыжные земледельцы, ведущие хозяйство в тропиках и отчасти субтропиках Азии, Африки и Америки, возделывали ямс, старо, маниок, батат, картофель, частично суходольный рис, саговые и другие виды пальм, бананы, сахарный тростник. Мотыжные земледельцы степей и сухих предгорий — пшеницу, кукурузу, просо, бахчевые культуры. Для лесной зоны было характерно подсечно-огневое земледелие с возделыванием ячменя, овса, ржи. В центральной части Азии, соседних с ней горных областях и в горных районах Европы и Америки жители выращивали засухоустойчивые сорта овса, ячменя, гречиху, коноплю, сурепку и в меньшей мере рис. Широкая практика выжигания растительности на значительной территории суши привела к заметным изменениям природных условий, включая флору, фауну, почвы, гидрологический режим, а также климат. Так как систематическое выжигание растительности как в средних широтах, так и в тропиках было начато давно, трудно оценить весь объем вызванных таким путем изменений среды, окружающей человека. Наряду с подсечным земледелием в ряде областей леса были уничтожены для использования древесины. Большое влияние на естественный растительный покров оказывал выпас сельскохозяйственных животных, который производился без учета возможностей восстановления растительного покрова. Во-первых, являясь конкурентами диких животных, они вытесняли их с пастбищ. Во-вторых, в целях охраны скота группы животных скапливали на ограниченных участках, что приводило к уничтожению травянистого покрова. В ксерофитных лесах козы и другие животные поедали листву молодых деревьев, уничтожая подрост, что также привело к сокращению лесов. Чрезмерный выпас скота повлек за собой исчезновение растительности степей и саванн, возникновение полупустынь и пустынь. На Британских островах в результате хозяйствования образовались вересковые пустоши и болота. На территории бывшего СССР первые очаги производящего хозяйства появились уже в конце мезолита в Молдавии и Средней Азии. Но только с конца неолита производящее хозяйство быстро распространилось в степных районах: между Дунаем и Днепром и в предгорных районах Средней Азии земледелие развивалось быстрее, а восточнее и севернее — животноводство. Радикальная перестройка структуры экосистем лесной полосы европейской части России началась при подсечном земледелии. Ко времени появления двупольной и трехпольной систем земледелия, пришедших на смену подсеке, значительная часть лесов европейской части России была выжжена уже многократно. Переход к двуполью и трехполью в большей степени был обусловлен острой нехваткой пространства для подсеки (Р. К. Баландин, Л. Г. Бондарев, 1988). Прежде человек базировался на нескольких «пищевых пластах» экологической пирамиды. Теперь он принял на себя заботу о сохранении целых экологических систем — агроэкосистем. При ведении производящего хозяйства человеку требовалось прежде всего повышение продуктивности культивируемых животных и растений. Искусственный отбор шел направленно (дикая свинья может теоретически заселить земную поверхность за 20,6 тыс. суток, а домашняя — за 2,8 тыс., т. е. скорость прироста биомассы возрастает в 7 раз). Преимущества техногенных сортов и пород могут реализоваться только в искусственных экосистемах, целенаправленно поддерживаемых в устойчивом состоянии. Стимуляция биоактивности идет за счет активизации кругооборота химических элементов. Суммарная продуктивность естественных экосистем выше, чем искусственных, за счет разнообразия видов (даже сегодня продуктивность сельхозугодий в среднем — 6 т, лесов — 7 т на га; продуктивность диких животных саванн в расчете на га выше, чем домашних животных в этой же зоне), хотя затраты средств и энергии на искусственные экосистемы огромны. В примитивном земледелии агроэкосистема чрезвычайно неустойчива: быстро истощается почва, развивается эрозия. Поэтому участки земли быстро приходили в негодность и забрасывались (часто из-за разрушения почвы они не восстанавливались). Так производящее хозяйство вело к глубоким негативным изменениям в окружающей природе. Заботясь только о биомассе агроэкосистем, человек невольно наносил и продолжает наносить урон всей природной среде в целом, он оказывает серьезное воздействие на почвы, грунтовые и поверхностные воды, активизируя эрозию, заболачивание, опустынивание. Энерговооруженность ранних земледельцев была невелика: 12—15 тыс. кДж член земледельческой общины получал с пищей, около 16 тыс. кДж давало тепло домашнего очага, столько же приходилось на тяговую силу. Энергопотребление неолитического земледельца в 2 раза превышало объем потребления энергии мезолитическим охотником. Общее потребление энергии населением Земли в конце неолита составило 2,5 • 10¹² кДж/сут или 9 • 10¹⁴ кДж/год (Б. Б. Прохоров, 1994). В связи с оседлым образом жизни возникают новые искусственные ландшафты — зародыши селитебных — городских ландшафтов. На юге Средней Азии в эпоху энеолита существовали крупные поселения численностью 1—2 тыс. человек.  

3. Антропогенная эволюция экосистем.
4. Классификация антропогенных экосистем

Искусственные, или антропогенные экосистемы – природные экосистемы, коренным образом преобразованные в результате человеческой деятельности, или созданные человеком целенаправленно. Примерами таких экосистем могут быть космический корабль, город, поле, засеянное пшеницей, крупный промышленный комбинат, автомагистраль и т.п. Человек, пытаясь выжить в окружающем его мире, стал изменять природные экосистемы. Более 10 тыс. лет назад он перестал быть охотником и собирателем и начал производить необходимые для выживания продукты самостоятельно. Сначала человек начал заниматься сельским хозяйством: растениеводством и животноводством, затем, чтобы облегчить себе труд, стал создавать приспособления, машины и механизмы. Для их производства понадобилось развитие промышленности. Промышленная революция началась примерно 200 лет назад. Сейчас человек создал техносферу – искусственную среду обитания, в которой изменил природные экосистемы в технические объекты, в результате чего поставил под угрозу существование всей биосферы. По степени вмешательства человека в природные экосистемы различают: а) модифицированные (природная экосистема изменилась в результате косвенного влияния человеческой деятельности); б) трансформированные (целенаправленно измененные человеком); в) искусственные (созданные человеком). В зависимости от вида деятельности человека различают агроценозы (сельскохозяйственные экосистемы), урбанизированные (городские) экосистемы, индустриальные (измененные в результате деятельности крупных промышленных комплексов) экосистемы и техногенные (преобразованные в результате действия крупной техники) экосистемы. Для существования любой экосистемы требуется энергия. Природные экосистемы получают энергию от Солнца, но антропогенные системы не способны к самостоятельному пополнению энергии, поставлять энергию в антропогенные системы должен человек. В зависимости от способа получения экосистемами энергии американский эколог Ю. Одум выделил четыре типа экосистем.

1. Природные, несубсидируемые, так как получают энергию самостоятельно от Солнца. Это океаны, высокогорные леса.
2. Природные, получающие энергию от других естественных источников (субсидируемые). Это прибрежные экосистемы (эстуарии), реки, дождевые леса. Кроме энергии Солнца они получают энергию приливных волн, течений, ветра, осадков.
3. Искусственные, получающие энергию от Солнца и субсидируемые человеком. Это агроэкосистемы, которые получают дополнительную энергию от человека в виде энергии топлива, искусственного орошения, внесения удобрений и т.п. Если человек перестанет их субсидировать, экосистемы подвергнуться сукцессии, то есть превратятся в природные (поля зарастут сорняками, водоёмы превратятся в болота и т.п.).
4. Искусственные, существующие за счет энергии топлива, субсидируемые человеком. Это индустриально-городские экосистемы. Энергия топлива затрачивается на обогрев жилища, движение машин и механизмов, освещение, нагрев сырья в металлургии, химической промышленности и т.п. Эти системы без субсидирования человеком существовать не могут.

 

2. Агроэкосистемы

Главная цель создания агроценозов – рациональное использование биологических ресурсов, которые вовлечены человеком в сферу своей деятельности. Эти ресурсы человек использует как источник пищевых продуктов, технологического сырья, лекарственных средств. К агроэкосистемам относятся сельскохозяйственные ландшафты, созданные человеком: поля, огороды, сады, парки, искусственные пастбища, цветники. В агросистемах, по сравнению с природными экосистемами: 1) резко снижено разнообразие видов (вместо множества растений на поле человек выращивает одну монокультуру, уничтожает насекомых – вредителей этой культуры, лишает привычных мест обитания животных); 2) виды животных и растений, культивируемых человеком, эволюционируют и теряют способность конкурировать с дикими видами без помощи человека; 3) получают дополнительную энергию, кроме солнечной, от человека; 4) разорван естественный круговорот веществ, так как человек изымает выращенную продукцию, не позволяя органическим остаткам вернуться в экосистему. Для восполнения питательных веществ человек вынужден регулярно вносить органические и минеральные удобрения; 5) это упрощенные экосистемы, равновесие в которых поддерживается человеком, они неустойчивы, не способны к саморегуляции. Примерами водных антропогенных экосистем служат искусственный пруд, водохранилище. Эти экосистемы также бедны видами, их населяющими. Если человек не будет поддерживать качество воды в таких водоемах, то произойдет эвтрофикация, зарастание водоема водорослями, постепенное превращение его в болото.

3. Городские экосистемы

Второй вид антропогенных экосистем – урбоэкосистема. Она представляет собой городской ландшафт, образованный в результате застройки природных территорий. Российский эколог Реймерс определил урбоэкосистему как «неустойчивую природно-антропогенную систему, состоящую из архитектурно-строительных объектов и резко нарушенных естественных экосистем». Урбанизация – рост и развитие городов, увеличение доли городского населения за счет оттока населения из сельской местности. Происходит рост городов, численности и плотности городского населения. В настоящее время общая площадь урбанизированных территорий превышает 20 млн. км2 . В крупных мегаполисах плотность населения составляет несколько десятков тысяч на 1 кв.км. Высокая плотность населения ведет к эпидемиям, появлению специфических болезней, связанных с загрязнением городской среды, к снижению рождаемости. Человек создает себе искусственную среду, пытаясь улучшить условия жизни, повысит её комфортность. Но это приводит к отрыву от естественной природной среды и к нарушению природных экосистем. В городских экосистемах можно выделить промышленную, селитебную и лесопарковую зоны. Промышленные зоны образуют самостоятельный вод антропогенных экосистем – индустриальные. Это территория средоточения промышленных объектов различных отраслей промышленности (металлургической, химической, машиностроительной, электронной и т.п.). Индустриальные экосистемы являются основными источниками загрязнения окружающей среды. Селитебные зоны – это территория, на которой размещены жилые дома, административные здания, объекты культуры, просвещения и .п. Воздействие этих зон на окружающую среду выражается в отчуждении сельскохозяйственных территорий, вырубке деревьев, лишении животных привычных мест обитания, создание факторов беспокойства для диких животных (шум транспорта, освещение в ночное время), образование большого количества коммунальных отходов. Лесопарковая зона – это парки, скверы, лесные массивы в черте города и вокруг него, окультуренные человеком, приспособленные для массового отдыха, спорта, развлечения. Расположенные в городской черте парки, скверы, бульвары нуждаются в поддержании их в состоянии равновесия, так как в результате действия окружающей городской среды потеряли способность к автономному развитию. Территории, предназначенные для отдыха населения, называются рекреационными зонами. Большую роль в антропогенных экосистемах играет транспорт и транспортные сооружения. Транспорт: автомобильный, электротранспорт, железнодорожный, речной, морской, авиационный – требует больших затрат энергии (ископаемого топлива, ядерной энергии), и является вторым после топливноэнергетического комплекса источником загрязнения окружающей среды. К транспортным сооружениям относятся автомобильные дороги, автозаправочные станции, гаражи, станции автосервиса, железнодорожные станции, ремонтные мастерские, аэродромы и т.п. Техногенные экосистемы образовались в результате воздействия на окружающую среду крупной техники. Это карьеры, рудники, места добычи нефти и газа, места строительства автомагистралей, водохранилищ и т.п. Крупная техника разрушает верхний плодородный слой почвы, оказывает сильное давление на нижележащие слои литосферы, нарушает в них естественные обменные процессы. В результате действия крупной техники происходит перемещение больших количеств природных материалов. Это приводит к разрушению природных экосистем, нарушению мест обитания диких животных, нарушению природной гидрологической сети экосистемы, загрязнению природных экосистем. Природные экосистемы не приспособлены к действию крупной техники, поэтому процесс восстановления занимает долгие годы, и часто приводит к деградации и гибели природных экосистем.

4. Человек – создатель особой экологической среды.

По данным палеогеографии, на Земле за геологическую историю разнообразие ландшафтов возросло. С позднего палеолита человек стал активно воздействовать на некоторые компоненты: сначала на фауну крупных позвоночных и растительность, затем на почвы, природные воды, литосферу. Появились ландшафты, радикально измененные деятельностью человека: селитебные, сельскохозяйственные, горно-промышленные; возникали и опустыненные территории. Современное мировое хозяйство прямо или косвенно вовлекало в свою сферу все экосистемы планеты. Даже биосферные заповедники сохраняются именно благодаря деятельности человека, охраняющего природу с неизбежными затратами на это мероприятие. Изменения ландшафтов настолько радикальны и постоянны, что кажутся человеку совершенно естественными. Под пашнями, плантациями, сеяными лугами, садами находится до 19 млн км², под пастбищами и антропогенными лугами — 28 млн, что в общей сложности составляет около 32 % площади всей суши. Добавим сюда территории, застроенные городами и поселками, транспортными магистралями и промышленными комплексами, занятые водохранилищами, лесопосадками, а также сильно измененные в результате техногенных пожаров, военных действий, загрязнения отходами, эрозии. По умеренным оценкам, человек радикально изменил и освоил более 55 % территории суши. Такие масштабы изменений должны заметно сказаться даже на климатических условиях, а оставшаяся часть относительно малоосвоенных ландшафтов должна в какой-то степени изменяться в результате этих техногенных климатических сдвигов. Измененные природные экосистемы достаточно быстро становятся устойчивыми и как бы вполне естественными. Между сложностью биогеоценоза и его способностью противостоять антропогенному воздействию существует прямая связь. Английский эколог Ч. Элтон (1960) приводит интересные примеры подобной зависимости.

• Биоценоз тропического леса континентов очень устойчив как по отношению к вселенцам извне, так и в смысле постоянства численности отдельных видов. В тропических лесах не наблюдается вспышки численности отдельных видов. Размножение потенциальных вредителей сдерживается многочисленными хищниками, паразитами. Численность особей видов невелика.
• Относительно устойчивы биоценозы лесов умеренных областей. Так, экосистема Уитхэм—Вудс в Англии «допустила» в свой состав всего трех или четырех вселенцев, включая Каролинскую белку и европейский вид клена — явор.
• Животный и растительный мир океанических островов более беден по сравнению с континентом. Флора и фауна океанических островов, при условии свободного обмена организмами, не в состоянии длительно сохранять свой облик, на что в свое время указывал Чарлз Дарвин. В Новой Зеландии, например, за сравнительно короткий срок натурализовался 61 вид млекопитающих и птиц. Из этого числа почти 52 % — переселенцы из Англии, 41 % — из Австралии, Азии и Америки и немногим более 6 % — из Европы и Полинезии. Эти цифры показывают, что основной фактор вселения — интенсивность связей Новой Зеландии с различными частями земного шара. Будучи в течение длительного времени колонией Англии, Новая Зеландия получила из этой страны и наибольший процент вселенцев. Это указывает на относительную слабость биотических отношений в экосистеме Новой Зеландии.
• Еще более упрощен биоценоз фруктовых садов. Ч. Элтон приводит примеры и высказывания выдающихся специалистов, из которых становится очевидной относительно малая устойчивость этих биоценозов к нашествию вредителей и появлению грибковых заболеваний. В такого рода сообществах время от времени наблюдаются «волны» размножения отдельных групп вредителей, приносящих огромные убытки.
• Наконец, наиболее подвержены воздействию вредителей такие биоценозы, как поля, засеянные культурными растениями. Только интенсивная борьба, которую постоянно ведет человек с сорняками, вредными насекомыми, грибковыми и бактериальными заболеваниями, позволяет снимать высокий урожай. Без помощи человека упрощенные биоценозы полей, огородов, садов не могли бы существовать продолжительное время.

Жизнеспособные экосистемы обычно более уверенно справляются и с различным химическим загрязнением по сравнению с системами обедненными. Человек окружает себя прекрасными искусственными ландшафтами (сельскохозяйственными и городскими), но и они произведены на основе природной среды для блага всего одного биологического вида — человека при значительных затратах энергии, которая черпается из природных кладовых. И по законам термодинамики, и по фактам разрушающая деятельность человека превосходит созидательную. Техногенные индустриально-городские системы являются гетеротрофными и могут существовать в современную эпоху только при использовании энергии и биомассы, накапливаемой автотрофными системами биосферы. Именно поэтому техногенные системы разрушают биосферные автотрофные экосистемы, замещая их в пространстве. Агроэкосистемы в значительной степени подобны природным экосистемам, но они утратили свойство саморегуляции. Степень воздействия на экосистемы усиливалась не только в связи с техническим прогрессом, но и с быстрым ростом численности человека как биовида. После выделения человека из животного мира его численность долгое время вряд ли превышала несколько миллионов человек. С развитием земледелия и скотоводства постепенно население Земли стало увеличиваться. В начале нашей эры жило примерно 300 млн человек. После демографического кризиса позднего Средневековья в Европе начался неуклонный убыстряющийся рост численности людей, которая к началу XVII в. удвоилась. В XIX в. процесс ускорился по существу во всем мире. Уже к 1830 г. на Земле проживал 1 млрд человек. Спустя 70 лет, к 1900 г., население нашей планеты увеличилось в 1,7 раза. Даже мировые войны не сказались заметно на демографических кривых, продолжается рост, увеличивается общая продолжительность жизни. В 1960 г. численность людей уже превысила 3 млрд человек. В начале XXI в. население Земли составило

• 7 млрд, при числе голодающих — 1,5 млрд человек. По некоторым прогнозам (А. А. Жученко, 2010), к 2028 г., когда население Земли достигнет
• 8 млрд человек, над 2,5 млрд человек нависнет угроза голодной смерти.

Социализированный, вооруженный техникой человек находится почти вне действия естественного отбора. Но все равно продолжает действовать фактор ограничения природных ресурсов. Улучшение качества жизни людей компенсируется ухудшением состояния окружающей среды. За увеличение количества продуктов расплачиваемся ухудшением химического состава (ядохимикаты в продуктах и молоке и др.), гибелью животных. Отказ от средств химизации неизбежно влечет снижение урожая, голод, эпидемии. Быстрое увеличение численности населения вынуждает ускоренно вовлекать в сельскохозяйственный оборот малопригодные земли (осушение болот, вырубка лесов, распашка склонов), недостаточная научная обоснованность проектов вновь ведет к возрастанию эрозии почв, изменению подземного оттока — опусканию грунтовых вод и опустыниванию. Так, распашка в предгорьях Гималаев не только вызвала эрозию почв, но и ускорила паводки, а маловодья в летний период снизили плодородие обширных территорий Индостана. В арабских странах рост численности населения приводит к переэксплуатации пастбищ, в Северной Африке пустыня поглощает ежегодно 100 тыс. га земли (за 20 лет граница передвинулась на 90 км). Большие надежды на повышение продуктивности и урожая сельскохозяйственных растений методами генной инженерии (они возделываются на десятках миллионов гектаров) не вполне оправдались: урожаи не растут в ожидаемой динамике, а часто даже снижаются.

5. Состояние и особенности эволюции живого вещества в современной биосфере.

Живое вещество автотрофного типа (высшие растения, водоросли, ряд видов бактерий) является единственным аппаратом фотосинтетической аккумуляции солнечной энергии на планете, следовательно, ведущим фактором функционирования биосферы. Вместе с тем живое вещество является, прямо или косвенно, объектом хозяйственной деятельности человека (сельское хозяйство, продовольствие, лес и топливо, стройматериалы, сырье для ремесел и промышленности) и объектом последствий антропогенной нагрузки и техногенного воздействия. Живое вещество планеты и его формы: биомасса, экосистемы, разнообразие и численность видов, генетический фонд наследственности — страдают от ошибочных действий человека, от нарушений в экологической среде. Учащаются случаи полного исчезновения отдельных видов растений и животных. Природные экосистемы почти повсеместно испытывают влияние человека и его деятельности, замещаются агроэкосистемами или полностью исчезают, вытесняясь индустриальными, городскими системами. Происходит тревожный общепланетарный процесс нарушения функций и разрушения живого вещества — главного механизма биосферы и условия существования и развития человечества. По мнению ученых разных стран, наибольший потенциальный вред биосфере наносит неудержимое, хищническое уничтожение лесов. Ежегодно они вырубаются на площади от 7 до 20 млн га. Эта площадь превышает площадь Англии. По данным ЮНЕСКО, тропические леса уже вырублены на 50% площади, леса умеренного и холодного поясов также сократились по крайней мере на 30 — 40% от начальной площади. Особенно интенсивно вырубаются леса влажных тропиков и субтропиков бассейна Амазонки, в Экваториальной Африке, Южной и Юго-Восточной Азии, странах Океании. Послелесные территории зарастают вторичными лесами, большая часть отводится под примитивные пастбища, некоторая часть используется в земледелии, обеслесенные тропические почвы быстро утрачивают плодородие, в большинстве эродируются. Нарушение теплового, водного и углеродно-кислородного режима, вызванное уничтожением лесов, может отрицательно сказаться на всей планете: вымрут многие виды растений, высших животных, насекомых, микроорганизмов. Лиственные леса паркового, байрачного, долинного типов были в прошлом в черноземной зоне. Теперь они практически полностью уничтожены, что усилило эрозию почв. Уничтожены ксерофитные леса Средиземноморья, вырублены на топливо кустарники песчаных равнин Средней Азии и Северной Африки, муссонных регионов Юго-Восточной Азии. Сократились или исчезли лесные покровы Скалистых гор, Анд, гор Кавказа, Крыма, Балкан, Тянь-Шаня, Атласа, Загроса. Все это вызвало интенсивную эрозию и дефляцию почв, активизацию оползневых и селевых процессов. Частыми стали грозные наводнения. Засухи отмечаются даже в таких странах, как Индонезия, Бразилия, Англия, Швеция, где их раньше не было. Уничтожение лесов вызывает цепную реакцию отрицательных последствий в биосфере. Лесная растительность была преобладающей частью биомассы биосферы, поэтому можно считать, что уменьшение активной фитомассы на планете составляет 30 — 40%. Вероятное снижение интенсивности и суммарной продуктивности фотосинтеза, а также уровня продукции кислорода, вероятно, значительно меньше — лишь 10 -15%. Выжигание лесов и кустарников вызвало интенсивный рост трав на послелесных территориях. Но даже в самых пышных луговых степях биомасса живого вещества в 10-15 раз меньше запаса биомассы лесов. Под покровом трав ослаблен промывной режим почв, формируется менее кислая среда. Обилие корневой массы травянистых растений обусловливает высокую гумусность и накопление органического детрита, обеспечивает эти почвы высоким содержанием биофильных элементов и потенциально активной энергии. Однако в земледелии в результате перевыпаса, эрозии, выжигания трав и пожнивной стерни, окисления гумуса общая биомасса травянистых территорий и запасы гумуса за минувшие 100 — 150 лет сократились на 30-50%. Биомасса культурных растений составляет примерно 10 млрд т ежегодно и далеко не компенсирует потерь живого вещества, вызванных вырубкой лесов, распашкой, выжиганием и деградацией травянистых экосистем. В биосфере сокращается вес, численность, количество видов и функций животных. В живом весе зоомасса холодных и таежных экосистем составляет 100 — 350 кг/га, в лесах разного типа — 1 000 — 1 500 -2 500 кг/га. В условиях влажных тропических лугов и лесов численность низших организмов достигает 50-70-125 млн на 1 м², количество видов — многих тысяч, суммарный запас одних беспозвоночных (главным образом червей) — 125-150 т/га. Известно, что окультуренные почвы всегда богаты дождевыми червями. Эродированные почвы бедны и фауной. Общая суммарная величина животной массы составляет около 1 — 0,5% фитомассы. Роль зоомассы незаменима, так как это обязательное звено в минерализации органики, замыкании биогеохимических циклов и в воспроизводстве условий плодородия почв. Отчуждение отходов животноводства, исключение или недооценка необходимости использования местных органических удобрений (навоза, компоста, отходов) нарушают законы экологии и почвообразования, ведут к истощению почв и падению продуктивности. Тяжелые машины, уплотняющие почвы, отчуждение органических веществ, монокультура вызывают снижение запасов живого вещества и гумуса и ведут к обеднению полевых, пастбищных экосистем и к их стерилизации. При этом сокращается и население почвенных микроорганизмов. Неповторимо меняются и исчезают даже почвы, при этом нарушаются исторически сложившиеся пищевые цепи и пути передачи энергии. В основу рационального природопользования должны быть положены следующие принципы, сформулированные на основе анализа природы и функций живого вещества в биосфере и почвах.

1. Экологическое соответствие растений и животных условиям региона, прежде всего почвенным и климатическим.
2. Максимально возможное увеличение на пастбищах и полях севооборота растений, экологически дополняющих друг друга (например, бобовые и злаки) и оставляющих органическое вещество в почвах.
3. Расширенное воспроизводство почвенного плодородия за счет внесения в почвы агроэкосистем всех отходов органических веществ, местных органических удобрений (компосты, навоз, сапропель, торф и др.) и необходимого по урожаю количества минеральных удобрений.

4.Поддержание значительных запасов органических веществ и высокой биологической активности почв для образования углекислоты, повышения эффективности фотосинтеза и биофиксации азота.

5. Предотвращение эрозии почв, их засоления, переуплотнения, химического отравления, т.е. процессов, стерилизующих почвы.

2. Эволюция живого вещества

Среди авторов работ, посвященных проблеме эволюции биосферы в современных условиях, очень мало биологов-эволюционистов. Их внимание чаще обращено на эволюционные изменения конкретных видов или сообществ. Проблемы современной биосферы рассматриваются только в работах М.М.Камшилова, С.С.Шварца, А.В.Яблокова, З.И.Бермана, Ю. И. Полянского. По Э.И.Колчинскому (1990), заключительные периоды в развитии биосферы связаны со становлением антропозойной эволюционно-биосферной формации, где человеческая деятельность постепенно стала ведущей преобразующей силой на планете. Нижнюю границу антропозоя ученые определяют по-разному. Если в качестве критерия взять начало эволюции в условиях культуры, то граница совпадает с периодом неолитической революции (8 — 10 тыс. лет назад). В ряде работ развиваются идеи конца эволюции живого, обоснованные тем, что крупнейшие изменения живых организмов осуществлялись на протяжении миллиардов, сотен миллионов лет, по мере приближения к современности все меньше становится масштаб новообразований. Считается, что виды стали неизменными и вновь могут возникать лишь расы и разновидности. Степень воздействия человека на живую природу чрезвычайно возросла, и эволюция как стихийный процесс практически прекратилась. Рост численности населения, развитие производительных сил, приручение животных и окультуривание растений, распашка, создание пастбищ, вырубка лесов — все эти и другие воздействия человека на живую и неживую природу привели к тому, что биоэволюция как процесс природы закончилась. Человек стал единственным фактором преобразований органических форм. В этой постановке отрицается возможность эволюционных изменений большинства организмов, не вовлеченных в сельскохозяйственную деятельность человека. Со времен неолитической революции в хозяйственную деятельность вовлечены десятки видов животных и сотни растений. Путем бессознательного и методического отбора удалось вывести громадное количество сортов культурных растений и пород домашних животных. Человек стал мощным фактором увеличения разнообразия органических форм. Сегодня воздействие человека на эволюцию ограничено очень узким кругом видов. До недавнего времени это всего 30 видов животных и 250 видов растений из 1,5 млн видов растений и животных, существующих в биосфере. Почти все окультуривание прошло за несколько тысяч лет до нашей эры. Если допустить, что эволюция идет только при участии человека, то большинство форм жизни обречено на вымирание, будучи не в состоянии адаптироваться к среде, резко измененной человеком. На первый взгляд это предположение подтверждается массовым вымиранием видов животных и растений. На Международной конференции ученых в Академии наук Швеции (1982), посвященной вопросам развития биосферы, высказывалось опасение, что потери видов к 2000 г. (включая низшие организмы, бактерии и грибы) могут составить 1 млн. По данным Международного союза охраны природы, около 25 000 видов растений и более    1 000 видов животных находятся под угрозой истребления и нуждаются в специальной охране и защите. По А.В.Яблокову (1983), ежедневно исчезает один вид животных и еженедельно — один вид растений. Только в Красную книгу СССР занесено 62 вида млекопитающих, 63 — птиц, 21 — рептилий, 8 — амфибий, всего 418 видов и подвидов растений и животных. Вместе с тем органический мир не пассивно реагирует на воздействия человека. Эволюционная пластичность многих форм и в наши дни достаточно высока. Вопреки воле человека интенсивно формируются новые формы сорных растений, вредителей сельского хозяйства, возбудителей различных заболеваний. На урбанизированных территориях доминируют рудеральные растения и животные — комменсалы и паразиты человека. Идет интенсивный отбор на синантропизацию, т.е. на выработку свойств, позволяющих выжить и оставить потомство в среде, измененной человеком. Трудно представить конечный результат этих эволюционных преобразований. Возможно, они приведут к созданию форм, с которыми человек уже не сможет справиться. И вряд ли эту эволюцию следует считать «находящейся под разумным контролем человека». Среди разнообразных форм воздействия человека на окружающий мир (разрушение местообитаний животных и растений, вырубка лесов, распашка степей, осушение болот, создание искусственных водоемов, загрязнение атмосферы и гидросферы, горнодобывающие работы, урбанизация территорий, уменьшение и подрыв кормовой базы животных, чрезмерная добыча ценных видов) практически нет таких, которые можно было бы отнести к числу «разумно контролируемых» и направляющих эволюцию в нужную для человека сторону. Напротив, они вызывают эволюционные преобразования, близкие (не говоря уж об отдаленных) последствия которых практически предсказать невозможно. Как правило, люди не могут предвидеть даже тех факторов, которые, вызывая массовую гибель организмов того или иного вида, в то же время являются агентами катастрофического отбора; способного быстро вызвать новую адаптацию. Известно много примеров того, как живые организмы реагируют на антропогенные факторы, активно микроэволюционируя. К ним можно отнести индустриальный меланизм, выработку ядо-устойчивых рас насекомых, приобретение бактериями и вирусами устойчивости к лекарственным препаратам. Чаще они осложняют отношения человека с природой. Выработка резистентности у болезнетворных бактерий заставляет изыскивать все новые сильнодействующие антибиотики. Устойчивость некоторых рас насекомых и грызунов к ядам возросла в сотни раз, и потери от вредителей по-прежнему составляют десятки процентов урожая. В результате воздействия человека наблюдаются нежелательные изменения численных соотношений видов в природных экосистемах. Преобладающими становятся хозяйственно малоценные виды с высокими коэффициентами размножения, громадной численностью популяций со сложной эколого-генетической структурой. Мышевидные грызуны, «сорные» виды рыб, малоценные породы древесных растений и сорные травы, как правило, преобладают в экосистемах, вытесняя доминирующие виды высокоразвитых животных и ценных растений. Многим микроорганизмам и растениям удалось довольно быстро приспособиться к самым неблагоприятным условиям. Радиоактивные и химические мутагены резко ускорили мутационный процесс. В больших масштабах идет отбор на резистентность к фенолам, загазованной атмосфере, нефтяной пленке в водоемах и т.д. Эффективность бактерий — нефтедеструкторов даже стала повышаться при росте концентрации цинка и ванадия. В течение нескольких поколений полевица, ценное кормовое растение, приобрела генетически закрепленную адаптацию к почвам, обогащенным свинцом, медью, никелем и обедненным к тому же кальцием и фосфором. Некоторые растения оказались способными переносить высокие концентрации токсичных элементов в атмосфере и в почвах и создавать довольно стабильные и продуктивные сообщества в районах интенсивной промышленной деятельности. Наблюдаются и случаи сопряженной эволюции с растениями насекомых — фитофагов, приспособленных к питанию растениями с большими концентрациями пестицидов. Уникальный пример выработки новой адаптации — приспособление калифорнийского кузнечика к гербициду. В его популяции возникли и распространились особи, которые не только нейтрализовали яд, но и трансформировали его в более ядовитое вещество, благодаря этому кузнечик оказался ядовит для хищных насекомых и птиц. Эволюционные приспособления происходят и в популяциях рыб, птиц, млекопитающих, подвергающихся постоянному истреблению в процессах охоты и ловли. Они ведут к омоложению структуры популяций, к сокращению продолжительности жизни, ускорению смены поколений, уменьшению средних размеров тела. Все больше диких видов животных начинают обитать в антропогенных ландшафтах (белки, бобры, барсуки, лебеди и т.д.). И эта эволюция не направлена человеком, хотя объективно и совпадает с его интересами. Естественный отбор даже в процессах селекции не утратил своего значения, идет наряду с искусственным отбором. Он может как тормозить, так и ускорять действие последнего. Игнорирование этого обстоятельства может привести к гибели ценных сортов растений и высокопродуктивных пород животных. Требуется система поддержания ценных сортов и пород. Природные биогеоценозы отличаются большей стабильностью биологического круговорота, чем культурные. Создаваемые человеком виды связаны с меньшей биогенной миграцией элементов, чем их дикие предки, что угрожает дестабилизацией биологического круговорота, так как противоречит биогеохимическим принципам, лежащим в основе функционирования и развития биосферы. Это оказывает дополнительное воздействие со стороны естественного отбора, идущего в агроценозах. И наконец, в наши дни эволюция может идти и без видимого участия человека. Многие новые расы, подвиды и даже виды возникли на наших глазах путем аллополиплоидии — гибридизации с последующим удвоением количества хромосом. Сейчас известен ряд природных межродовых гибридогенных форм: рябинокизильник (Sorbocotaneaster), распространенный на юге Якутии, ячмень — клинэлимусовый гибрид (Hordeum × Clinelymus), распространенный на Памире, гибрид алычи и абрикоса — в Молдавии и др. Интересными примерами гибридогенного видообразования служат некоторые виды амфибий (из группы европейских настоящих лягушек (Ranа) и рептилий, например, кавказские скальные ящерицы). В последнем случае видообразованию способствует возникновение партеногенетических форм. Многие из гибридов обладают высокой конкурентностью и захватывают широкие ареалы. Таким образом, хотя антропофактор является ведущим в селекционных процессах, эволюция в современной биосфере происходит высокими темпами и стихийно, нередко вопреки целям и воле человека. Идет период коренной перестройки биосферы. Отмечаемый во многих работах кризис биосферы является кризисом той биосферы, к которой приспособлен человек. В истории биосферы не раз были периоды ускорения видообразования и усиления естественного отбора. Образование новых форм нередко влекло такие изменения во внешней среде, которые оказывали губительное воздействие на уже существующие группы организмов. Исчезали семейства, отряды, классы, их сменяли новые виды. Со времени своего возникновения организмы меняли биосферу и сами изменялись под воздействием вызванных ими преобразований.

6. Учение о ноосфере, его развитие в ХХ веке и современная трактовка.

Учение о ноосфере, основателем которого считается В.И.Вернадский, получило в России широкое распространение. Оно даже предлагается как основа для всемирной стратегии «устойчивого развития» (Рио-де-Жанейро, 1992 г.), направленного на разрешение глобального экологического кризиса. Но мало кто имеет сколь либо ясное представление о том, что же такое “ноосфера”. Это не удивительно, поскольку учение о ноосфере Вернадского – не более чем околонаучный миф, рожденный в эпоху строительства коммунизма с целью его естественнонаучного обоснования. Так, в «Биологическом энциклопедическом словаре» это утверждается непосредственно: «…поскольку характер отношений общества и природы определяется и социальным строем, постольку сознательное формирование Н. (ноосферы. – Г.К., Г.Р.) органически связано со становлением коммунистического общества». В постсоветской России понятие ноосферы приобрело и иной, метафизический смысл. Например, в одной из тольяттинских больниц, возглавляемой академиком РАЕН, создана лаборатория «Ноосферных знаний и технологий», в которой «производится снятие наговоров, порчи, венца безбрачия» и иные услуги подобного рода. Судя по рекламным объявлениям в прессе, “ноосфера” стала прибежищем, различного рода «народных целителей», экстрасенсов, мастеров белой и черной магии, «преобразующих» среду с помощью «духовной составляющей мира». Само понятие “ноосферы” было предложено французским ученым Эдуардом Леруа, а развито двумя его современниками и коллегами – Пьером Тейяр де Шарденом и В.И.Вернадским. Их взгляды на ноосферу оцениваются, обычно, как противоположные, хотя для этого нет достаточных оснований. П.Тейяр де Шарден (1987) рассматривает ноосферу в контексте единой философской доктрины, как этап цикла развития материи (универсума) от начальной точки сингуляции (альфы) до конечной (омеги). Его взгляды в России критиковались как идеалистические. Однако, Тейяр де Шарден был не только теософом, но и крупным биологом, палеонтологом, взгляды которого пронизаны эволюционизмом. Он считал, что эволюция – «…основное условие, которому должны отныне подчиняться и удовлетворять все теории, гипотезы, системы, если они хотят быть разумными и истинными. Свет, озаряющий все факты, кривая, в которой должны сомкнуться все линии – вот что такое эволюция». Такой подход стал реальностью в 70-80-х годах XX века, когда представления о возникновении материи в результате «большого взрыва» стали научной теорией. Физики пытаются проследить возникновение и эволюцию частиц и атомов, астрономы – космических тел, химики – молекулярную эволюцию, вплоть до возникновения жизни, биологи – развитие не только органического мира, но и психики, социологи – глобальные тенденции развития человека. Учение о ноосфере Тейяр де Шардена можно свести к следующим основным положениям.

• Возникновение разума – закономерный результат развития материи, подготовленный всем ходом развития мира. Эти представления близки к развиваемым в рамках «антропного принципа».
• Возникновение человеческого разума– качественно новый этап эволюции живой материи, переход эволюции от биологической фазы к социальной, духовной; превалирование духовного начала над материальным в организации и функционировании биосферы.
• Человек, как носитель разума, не приспосабливается к среде, как другие животные, а изменяет и подчиняет ее себе, «…устраняет и покоряет всякую форму жизни, не являющуюся человеческой».
• По мере развития «планетаризации» человека, деятельность его принимает глобальный характер, «…затрагивает саму жизнь в ее органической целостности».
• Социальная эволюция объективно направлена на единение человечества, социальную и духовную конвергенцию рас, народов, разных слоев общества, на формирование «единомыслящего» в мировоззренческом плане человека.
• Ноосфера представляет собой результат деятельности всего человечества, начиная с момента появления человека; на современном этапе она, как и биосфера, включает «былые ноосферы».
• В состоянии ноосферы эволюция «…приобретает свободу располагать собой — продолжить себя или отвергнуть», завершить развитие разума путем глобальной катастрофы.
• Формирование ноосферы – естественный процесс, независящий от воли человека, но он может быть ускорен деятельностью человека. «От нас зависит сделать стихийный процесс сознательным, превратить область жизни – биосферу, в царство разума – в ноосферу»(Э.Леруа).

Учение Тейяр де Шардена было отвергнуто не только нашей «официальной наукой», но и западным миром как антихристианское. Ему была запрещена преподавательская деятельность в университете в Сорбонне и он был вынужден покинуть Францию, прожив бoльшую часть жизни в Китае, а затем в США. Основные его произведения были опубликованы после смерти, последовавшей в 1951 г. Практически все перечисленные выше положения разделялись В.И.Вернадским, который, несомненно был знаком с ними в результате личного общения с Леруа и Тейяр де Шарденом. Воззрения Вернадского на ноосферу отличались тем, что он решающее значение придавал научному познанию законов организации биосферы, трансформации ее под влиянием деятельности человека, а так же сознательной деятельности по ускорению становления ноосферы. Однако последнее обстоятельство относилось в большей степени к будущему, нежели к настоящему, которое он воспринимал достаточно критично. В.И.Вернадский обратился к идее ноосферы в конце своей жизни – основная его работа по этой проблеме была опубликована в 1944 г. (Вернадский, 1989). Его представления трудно назвать «учением о ноосфере». Это скорее общая концепция о закономерности развития биосферы в состояние, контролируемое человеческим разумом. Представления Вернадского о ноосфере по многим позициям близки к развивавшимся Тейяр де Шарденом. Истинные воззрения Вернадского на ноосферу оценить сложно – он был верующим человеком, но, естественно, воздерживался от противостояния официальной идеологии построения коммунизма в одной стране (с работами К.Маркса, по собственному признанию, он был знаком недостаточно). Труды Вернадского, как и Тейяр де Шардена, не были признаны при жизни, хотя “Сталинский план преобразования природы” целиком укладывался в ноосферные представления Вернадского. «Учение о ноосфере» было востребовано позднее, когда официальная коммунистическая доктрина о построении коммунизма была скомпрометирована и возникла необходимость в ином, естественнонаучном ее обосновании. Этому способствовала и вера Вернадского в неограниченные возможности научно-технического прогресса, реальности достижения полной независимости человечества от природы, перехода его к автотрофности. Экологический авантюризм обосновывался необходимостью ускорения наступления ноосферы путем разумного преобразования природы. Положение о возможности сознательного, разумного превращения биосферы в ноосферу, казалось, уже само по себе исключает неблагоприятные последствия подобного развития. Из объективного характера трансформации биосферы в ноосферу был сделан вывод о возможности гармонического сосуществования человека и природы и, как следствие, о коэволюции природы и общества. Это «достижение» отечественной экологии, не соответствующее ни историческому опыту, ни законам эволюции, вошло во многие учебники. Оно было подвергнуто критическому анализу в работе В.И.Данилова-Данильяна (1998), показавшего полнейшую научную несостоятельность такой «коэволюции».