Основные понятия, определения и история её развития. Геоэкология как наука

До 80-х годов прошлого столетия об экологических проблемах литосферы не упоминалось. Однако вскоре глобальный экологический кризис все более стал проявляться в верхних слоях земной коры. По этой причине в геологии постепенно стали акцентировать внимание на экологических проблемах. Геоэкология зародилась в недрах инженерной геологии, изучающей свойства и динамику верхних горизонтов земной коры в связи с инженерно-хозяйственной деятельностью человека (по определению И.В. Попова). Задачи инженерной геологии первоначально охватывали достаточно узкий спектр вопросов, например, в сфере строительства, в т.ч. геологическое обоснование проектов зданий, дорог, карьеров, плотин, ГЭС, и т.д. Поэтому инженерная геология была чрезмерно антропоцентричной, учитывала только экономическую прибыльность того или иного хозяйственного проекта, оставляя без внимания экологическую составляющую вопроса.

Со временем такое положение стало меняться, т.к. все более осознавалась связь между геологической средой и человеческим обществом. Благодаря этому фактору впоследствии в инженерной геологии стало разрабатываться направление, исключающее негативные последствия инженерной деятельности человека в литосфере.

Перед инженерной геологией были поставлены задачи защиты геологической среды и вопросы рационального использования ресурсов литосферы. В это время зародилось новое направление в инженерной геологии - инженерная геоэкология, наука, занимающаяся практическими и теоретическими вопросами экологии верхних горизонтов литосферы. Так инженерная геоэкология передала эстафету более универсальной науке -- экологической геологии, изучающей вопросы экологии литосферы и различных геосфер Земли в их взаимосвязи.

Большой вклад в формирование экологической геологии внесли работы В.И. Вернадского по геохимии биосферы. Учение Вернадского о геосферах Земли привнесло серьезный стимул для дальнейших исследований в развитии новой науки.

И, наконец, только к концу 20-века появилось осознание того, что методами инженерной геологии нельзя решить глобальных экологических проблем литосферы. Появилась необходимость в разработке следующих наук:

· экологической геохимии: для изучения вопросов загрязнения литосферы и миграции в ней элементов с точки зрения их влияния на экосистемы;

· экологической геофизики: для изучения физических полей литосферы Земли с точки зрения их влияния на экосистемы;

· экологической гидрогеологии: для изучения вопросов загрязнения подземных вод.

Все вышеперечисленные науки объединились сегодня в одну большую науку - геоэкологию.

Определение, объект, предмет, задачи исследований

Экологическая геология рассматривается как новое направление, которое изучает взаимосвязи между литосферой, биотой, населением и хозяйством (Гарецкий, Каратаев, 1995; Теория…, 1997; Бгатов, 1993).

Объект исследования экологической геологии - приповерхностная часть земной коры - литосфера, расположенная преимущественно в зоне антропогенного воздействия. Литосферный блок включает горные породы, рельеф и геодинамические процессы. В структуре экологической геологии выделяются две области -предметная и информационно-методическая.

Предметом экологической геологии являются экологические функциилитосферы.

Как и большинство геологических наук, экологическая геология исследует, по В.Т. Трофимову и Д.Г. Зилингу (2000,2002), задачи трех типов: морфологические, ретроспективные и прогнозные.

Морфологические задачи - это задачи, связанные с изучением состава, состояния, строения и свойств анализируемой системы, ее эколого-геологических условий в целом. Решение задач этого типа позволяет ответить на вопрос: «Что это за система, и какие качества ей присущи?», а также получить качественные и количественные показатели, характеризующие современные эколого-геологические условия (обстановки) изучаемого объекта.

Ретроспективные задачи - задачи, обращенные в прошлое и связанные с изучением (точнее, восстановлением) истории формирования объекта исследования, формирования его современного качества. Решение задач этого типа позволяет ответить на вопросы: «Почему объект такой? Каким путем он сформировался?».

Прогнозные задачи - задачи, связанные с изучением поведения, тенденций развития исследуемой системы в будущем под воздействием различных причин природного и техногенного происхождения. Решение задач этого типа позволяет ответить на вопрос: «Как будет вести себя объект в будущем при тех или иных воздействиях?»

Как и в инженерной геологии, вэкологической геологии приходится решать задачи пространственного, временного и пространственно-временного прогноза изменения эколого-геологической системы под влиянием причин естественных (природных), техногенных или их совместного действия. Методика решения прогнозных задач разработана значительно слабее, чем морфологических и ретроспективных.

Ранее уже было показано, что экологическая геология исследует эколого-геологические системы. Выделяется четыре типа этих систем (Трофимов, Зилинг, 2002):

* природная эколого-геологическая система реальная;

* природная эколого-геологическая система идеальная;

* природно-техническая эколого-геологическая система идеальная;

* природно-техническая эколого-геологическая система реальная.

Взаимосвязь экологической геологии с естественными науками

Экологическая геология находится на стыке экологических и геологических дисциплин

Рис.1

Экологическая геология - это синтез двух взаимосвязанных наук: геологических и экологических, куда входят также естественные, точные, медицинские и социально-экономические дисциплины. Центральную часть в ней занимает геоэкология - междисциплинарное научное направление, изучающее экологические аспекты взаимодействия природы и общества (Ясаманов, 2003)

Структура геоэкологии

Экологическая геология развивается по принципу «экологизации» основных разделов геологии и включает дисциплины, с экологических позиций изучающие:

· состав и свойства Земли (экологическая петрология, геохимия, гидрогеология, геофизика);

· геологические процессы (экологическая геодинамика);

· роль органической жизни в формировании литосферы и месторождений полезных ископаемых (экология литогенеза и экология полезных ископаемых);

· геологическую среду (инженерная экологическая геология);

· дисциплины методического содержания (экологическая картография и геоинформатика).

Основными разделами экологической геологии являются:

· экологическая петрология;

· экологическая геодинамика;

· экологическая геоморфология;

· экологическая геохимия;

· экологическая геофизика;

· экологическая гидрогеология;

специальная экологическая геология, включающая эколого-геологические аспекты проектирования и строительства. В ее состав можно включить рекреационную экологическую геологию.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ И СОДЕРЖАНИЕ ГЕОЭКОЛОГИИ КАК НАУКИ

Термин «геоэкология» более 80 лет используется в экологии, географии, геологии для обозначения области междисциплинарных знаний. Однако его универсальное, общепризнанное определение пока отсутствует.

Пристальный интерес к этой науке со стороны исследователей разных научных направлений, широкий охват проблем предопределяют некоторые разногласия в понимании содержания этого научного направления.

Обратимся к этимологии термина «геоэкология», которая, на наш взгляд, достаточно подробно рассмотрена в учебнике Г.Н. Голубева (2006). Слово «геоэкология» состоит из трех корней греческого происхождения.

Корень «гео» происходит от греческого «Гага», имени греческой богини Земли Геи, традиционно охватывает науки о Земле, подчеркивая их единство и взаимозависимость, и при этом ставит на первое место Землю в целом, обусловливая необходимость понимания, прежде всего, общеземных, глобальных процессов, а затем уже, на этой базе, явлений более низкого иерархического уровня, относящихся к отдельным регионам и местностям.

Корень «эко» происходит от греческого «oiKoq» (ойкос), т.е. «дом». И означает, что в рамках геоэкологии Земля рассматривается как дом для живых существ разных уровней: видов, их комбинаций, складывающихся в экосистемы, биомов как крупных пространственных биологических систем и всей совокупности живого вещества Земли. Отсюда вытекает определение основной задачи геоэкологии: исследование Земли как системы, с первоочередным вниманием к глобальным (общемировым) вопросам. И в такой постановке неизбежным оказывается пересечение в рамках геоэкологии сфер интересов как естественных, так и общественных наук.

Корень «гео» отождествляет неживую природу, в то время как корень «эко» обозначает ее живую часть. В этом сочетании комбинация «геоэко» отражает единство неживой и живой природы.

Корень «лог» происходит от греческого «Хоуос,» (логос) - слово, учение и является частью сложных слов, означающей науку, знание, учение. Этот корень используется достаточно широко для обозначения названия наук как естественного, так и общественного цикла, например геология, биология, филология, социология и т.п.

Таким образом, исходя из этимологии термина, геоэкология - это наука о единстве живой и неживой природы или, иными словами, наука о доме под названием «Земля».

Если рассматривать значение слов, входящих в состав рассматриваемого термина «геоэкология», то первоначально предложенный Эрнестом Геккелем в 1866 г. термин «экология» означал познание «экономики природы», одновременное исследование всех взаимоотношений живого с органическими и неорганическими компонентами среды. Под экологией понималась наука, изучающая все сложные взаимосвязи в природе, рассматриваемые как условия борьбы видов за существование, а также представляющая собой раздел биологии, исследующий взаимозависимости между живыми существами и их окружением. Современное же понимание экологии несколько шире.

Первым ученым, употребившим собственно термин «геоэкология», был немецкий географ К. Тролль, который понимал под ней одну из ветвей естествознания, объединяющую экологические и географические исследования в изучении экосистем. По его мнению, термины «геоэкология» и «ландшафтная экология» как раздел географии являются синонимами.

Тролль Карл -Troll Carl (1899-1975). Немецкий физико- географ, с 1930 г. профессор колониальной и «заморской» географии Берлинского университета, с 1938 г. профессор географии и директор Географического института Боннского университета (в 1960-1961 гг. ректор университета). Президент Международного географического союза (1960- 1964 гг.). Участвовал (с 1926 г.) в экспедициях в горные районы Северной и Южной Америки, Африки, Центральной Азии. Основные труды по изучению рельефа, климата, растительности и их взаимосвязей, особенно в горных и тропических странах, а также по проблемам экологии ландшафтов. Основатель ландшафтной экологии (1939 г.), или геоэкологии (1968 г.), как учения о взаимодействии рельефа, климата, растительности и человеческого общества.

В период экологического «алармизма», начавшегося с 1950-х гг., все проблемы взаимодействия технически вооруженного человечества с окружающей средой стали относить к области экологии. Однако термином «экология», с одной стороны, стали обозначать научное направление, предложенное Э. Геккелем, а с другой - науку о взаимодействии общества и природы. В отношении второй его функции было крайне неверно относить экологию к биологической области знаний, поскольку научные корни так называемой большой экологии преимущественно формировались за пределами биологии. В связи с этим назрела необходимость обозначения нового научного направления и определения его отличия собственно от экологии, как раздела биологии. Достаточно активно подобный процесс начал происходить в конце 60-х годов XX в., когда и началось активное употребление термина «геоэкология».

В России широкое использование термина «геоэкология» началось с 1970-х гг., после упоминания его известным советским географом В. Б. Сочавой, который определил геоэкологию как науку о состоянии геологической среды и всех ее компонентов, о происходящих в ней процессах, активизация которых может отражаться (в том числе и негативно) на состоянии других геосфер Земли. В таком понимании содержание геоэкологии принципиально отличалось от введенного К. Троллем и по существу представляло собой новую геологическую науку. Однако В.Б. Сочаве не суждено было в дальнейшем развить это научное направление.

Виктор Борисович Сочдва (1905-1978). Русский географ, геоботаник и ландшафтовед, академик АН СССР. Работал в Биологическом музее, Ботаническом институте АН СССР, Арктическом институте (г. Ленинград). В 1938-1958 гг. - преподаватель (с 1944 г. - профессор) ЛГУ, в 1959-1976 гг. -директор Института географии Сибири и Дальнего Востока СО АН СССР (Иркутск), в 1976-1978 гг. - старший научный сотрудник-консультант этого института.

Основоположник Сибирской географической школы, создатель нового направления в географической науке - учения о геосистемах. Выделил топологический, региональный и планетарный масштабы геосистем и создал их дробную иерархическую классификацию. Его имя носит институт географии Сибирского отделения РАН в г. Иркутске.

И все же, учитывая насущную необходимость появления подобной науки и отчасти благодаря усилиям ученого-энциклопедиста Н.Ф. Рей- мерса, термин «геоэкология» стал утверждаться особенно быстро в 80-90-х годах прошлого века. Н. Ф. Реймерс предложил классическую экологию называть «биоэкологией», для того чтобы отличать ее от социальной экологии и геоэкологии. Геоэкология, по мнению Н.Ф. Реймерса, представляет собой раздел экологии, исследующий экосистемы (геосистемы) высоких иерархических уровней - до биосферы включительно.

В последней четверти XX в. термин стал широко использоваться почти во всех естественных науках, потерял свою четкость и стал термином «свободного пользования». Термин «геоэкология» с 1980-х гг.

появился в названиях некоторых кафедр и даже факультетов российских вузов, на обложках книг, журналов, а также в названиях лекционных курсов. Считается, что как отдельная наука геоэкология окончательно сложилась в начале 90-х годов XX в.

За время, прошедшее с начала становления данного научного направления, к определению его содержания обращалось достаточно большое количество видных ученых. Однако смысл слова «геоэкология» все еще трактуется по-разному. На сегодняшний день наиболее полный анализ становления понятийной базы этого научного направления сделан в работах В.Т. Трофимова. В свое время (2009) были обозначены так называемые «парадоксы» этой новой динамично развивающейся науки, которые в упрощенном виде сводятся к шести простым позициям, таким как:

• 1) «многоликость» понимания содержания термина;
• 2) «многоликость» понимания структуры как науки;
• 3) отсутствие четко определенных теоретических задач;
• 4) неоднозначное отношение к необходимости оценки состояния биоты;
• 5) неоднозначное отношение к необходимости изучения воздействия природных и антропогенных факторов;
• 6) неразработанность вопроса о междисциплинарном характере науки.

Начиная с последнего из перечисленных «парадоксов», охарактеризуем нынешнее положение в области развития геоэкологии как науки. В настоящее время уже ни у кого не вызывает сомнения, что геоэкология является междисциплинарной наукой. В становлении этого научного направления определенный приоритет имели география и геология. Является также общепризнанным, что на сегодняшний день обособленное исследование явлений и процессов природы с позиции отдельных научных дисциплин оказывается неадекватным.

Кроме того, следует отметить, что поскольку в геоэкологии как комплексной междисциплинарной науке рассматриваются экологические последствия влияния процессов, происходящих в геосферах Земли, на состояние живых организмов (что дает, по сути, ответ на четвертый из перечисленных выше «парадоксов»), населяющих нашу планету, то, рассматривая взаимное влияние процессов в геосферах Земли на существование человека как одного из представителей живых существ на планете, геоэкология не может полностью исключать из своего рассмотрения социально-экономические аспекты этого влияния.

В целом геоэкология во многом по-другому начинает раскрывать известные ранее законы природы и подошла к открытию новых. Тем самым она оказывает мощное воздействие на развитие общества. Без сомнения геоэкологию можно отнести к числу наиболее важных областей знания, призванных обеспечить выживание человечества. И недаром в своих трудах один из видных ученых-современников, С.П. Горшков (2001), отмечал, что геоэкология становится одной из главных наук XXI в.

Последовательное раскрытие остальных позиций, связанных с обозначенными В.Т. Трофимовым «парадоксами» современной геоэкологии, будет дано в последующем изложении материала настоящего учебного пособия.

Рассмотрим основные современные трактовки содержания геоэкологии как науки, предложенные разными авторами.

Так, по мнению В.И. Осипова (1997), геоэкология - это наука, изучающая геосферные оболочки Земли как компоненты окружающей среды и минеральную основу биосферы и происходящие в них изменения под влиянием природных и техногенных факторов, а также неорганическое вещество биосферы и происходящие в нем изменения. Живое вещество (в том числе и человек) не является объектом ее исследования. С последним утверждением нельзя полностью согласиться, поскольку без рассмотрения влияния изменений, происходящих в неорганическом веществе биосферы геоэкология теряет свою экологическую направленность и превращается в традиционную науку о Земле. Однако собственно живое вещество вполне справедливо не является объектом изучения геоэкологии. Влияние процессов в неорганическом веществе раскрывается через предмет геоэкологии. Именно система знаний о влиянии (на первых стадиях элементарная оценка влияния) этих процессов на живые организмы должна стать предметом изучения геоэкологии.

В.Т. Трофимовым (2002) геоэкология трактуется как междисциплинарная наука, изучающая экологические функции абиотических сфер Земли, закономерности их формирования и пространственно-временного изменения под влиянием природных и техногенных причин в связи с жизнью и деятельностью биоты и прежде всего - человека. Данное определение весьма удачно отражает все аспекты в содержании понятия геоэкологии, но зачастую представляется сложным для понимания студентами. Основную трудность представляет объем понятия, вкладываемого в представление об «экологических функциях абиотических сфер». Однако это определение может быть взято за основу и по мере развития геоэкологии должно стать главным.

Г.Н. Голубевым (2006) геоэкология определялась как междисциплинарное научное направление, изучающее систему взаимосвязанных геосфер Земли в процессе их интеграции с обществом. Такая трактовка содержания геоэкологии, к сожалению, не снимает обозначенных выше, в формулировке В.Т. Трофимова, «парадоксов» этой науки, поскольку не раскрывает позиции, связанные с необходимостью рассмотрения влияния процессов, происходящих в геосферах Земли, на ю

живое и необходимость изучения воздействия как антропогенных, так и природных факторов.

В формулировке Высшей аттестационной комиссии при Минобрнауки Российской Федерации (формула научной специальности «Геоэкология» - 25.00.36) (http://vak.ed.gov.ru) геоэкология - это междисциплинарное научное направление, объединяющее исследования состава, строения, свойств, процессов, физических и геохимических полей геосфер Земли как среды обитания человека и других организмов. В раскрытии содержания этой специальности указывается, что геоэкология ориентирует исследователей:

• на изучение биологически значимых природных и антропогенных изменений в природной среде;
• изучение сложных природных процессов, протекающих при различных антропогенных воздействиях;
• выявление предельных антропогенных нагрузок на природные системы.

И подобная трактовка вполне удовлетворяет современным представлениям о содержании геоэкологии как науки. Кроме того, позиции, раскрывающие содержание дисциплины, могут рассматриваться как задачи этой науки, с одной оговоркой: в последних двух позициях нет необходимости уточнять, что рассмотрение ведется лишь антропогенных воздействий и нагрузок (выделены курсивом).

Геоэкология - междисциплинарная отрасль знаний, рассматривающая экологические последствия природных и антропогенных процессов, происходящих в геосферах Земли.

Безусловно, что по мере развития геоэкологии определение этой науки будет совершенствоваться.

Следует также отметить, что геоэкология появилась, когда деятельность человека стала существенным фактором преобразования Земли. Она основывается на глобальном, общемировом подходе, но на этой основе не меньшее значение имеют проблемы регионального и локального характера.

Говоря о содержании и основных атрибутах геоэкологии как науки, а именно об объекте и предмете ее изучения, следует подчеркнуть, что, по мнению большинства исследователей, эта наука имеет дело не с Землей в целом, а лишь с относительно тонкой поверхностной оболочкой, где пересекаются геосферы (атмосфера, гидросфера, литосфера и биосфера) и где живет и действует человек. По отношению к этой комплексной оболочке Г. Н. Голубевым был предложен термин «экосфера», который наиболее точно отражает ее сущность. Однако этот термин не является общепринятым. Экосфера, по определению Г.Н. Голубева, представляет собой всемирную область интеграции геосфер и общества. По мнению этого автора, экосфера является объектом изучения в геоэкологии.

Наряду с понятием «экосфера» существует еще несколько подобных понятий, употребляемых в литературе. Как правило, они плохо определены, и границы между ними нечетки. Это такие понятия, как «окружающая среда», «природная среда», «геологическая среда», «географическая оболочка», «биосфера», «социобиотехносфера» и др. Рассмотрим кратко содержание и соотношение этих понятий, сравнивая их с термином «экосфера», для того чтобы в дальнейшем определить объект изучения геоэкологии как науки.

Термин «окружающая среда» употребляется чаще других подобных понятий. Он возник в русском языке для обозначения понятий, отражающих новые для науки междисциплинарные области знания, касающиеся взаимоотношений человека с окружающей его средой. Ему соответствуют: «environment» по-английски и по-французски, «umwelt» по-немецки, «medio ambiente» по-испански, «ambiente» по- итальянски. Часто возникает необходимость образовать прилагательное от словосочетания «окружающая среда». В русском языке термину «окружающая среда» и термину «экология» соответствует прилагательное «экологический». Это создает определенную путаницу в понятиях. В английском языке ситуация несколько иная: слову «environment» соответствует прилагательное «environmental», отличающееся по смыслу от слова «ecological», происходящего от «ecology». Термин «окружающая среда» подчеркивает взаимоотношения общества с окружающей его природой. Экологические проблемы в понятии «окружающая среда» носят все же локальный характер, а из них уже выстраиваются глобальные проблемы. Кроме того, в термине «окружающая среда» ярко выражены интересы, ориентированные на человека. Часто даже говорят и пишут «окружающая человека среда». Таким образом, понятие «окружающая среда» антропоцен- трично, т.е. оно ставит в центр нашего мира человека, забывая о том, что человек это часть природы.

Если представить окружающую среду в виде двух основных компонентов, естественного и общественного, то термин «природная среда» относится к первому, т.е. «природная среда» является частью окружающей. И для этого термина справедливы все те же замечания, высказанные в отношении термина «окружающая среда».

Под широко используемым в географии термином «географическая оболочка» понимается целостная и непрерывная оболочка Земли, где ее составные части - верхняя часть литосферы (земная кора), нижняя часть атмосферы (тропосфера, стратосфера), гидросфера и биосфера, а также антропосфера - проникают друг в друга и находятся в тесном взаимодействии, между ними происходит непрерывный обмен веществом и энергией. Предложенный Г.Н. Голубевым термин «экосфера» представляет собой общемировую область интеграции природы и общества и отличается от понятия «географическая оболочка», в котором на первое место все же ставится взаимосвязь и взаимодействие различных природных сфер, или геосфер (атмосферы, гидросферы, биосферы и литосферы).

Термин «геологическая среда», введенный Е.М. Сергеевым (1979) и чаще употребляемый в геологии, отражает интерес и вовлеченность этой науки в геоэкологические проблемы, особенно в проблемы взаимодействия верхних горизонтов литосферы и деятельности человека. Геологическая среда - верхняя часть литосферы, которая рассматривается как многокомпонентная динамичная система, находящаяся под воздействием инженерной деятельности человека, и которая, в свою очередь, в известной степени определяет эту деятельность. Очевидно, что геологическая среда представляет лишь одну из частей объекта изучения геоэкологии как науки.

В литературе, особенно в публицистической и научно-популярной, часто используется понятие «биосфера» в приложении ко всей совокупности природных явлений и процессов, взаимодействующих с обществом. Биосфера - это оболочка Земли, заселенная живыми организмами и преобразованная ими. Она включает почти всю гидросферу, нижнюю часть атмосферы и верхнюю часть земной коры. Границы биосферы определяются наличием условий, необходимых для жизни различных организмов. Термин «биосфера» ближе всего соответствует понятию «природная среда». Данный термин получил широкое распространение благодаря трудам В.И. Вернадского, который, используя его, справедливо подчеркивал исключительную роль живого вещества в формировании и функционировании Земли как системы. Однако в этом термине в явном виде не определена роль человека. Кроме того, понятие «биосфера» часто обозначает также сферу живого вещества как одну из геосфер Земли, наряду с литосферой, атмосферой и гидросферой.

Термин же «социобиотехносфера», используемый М.А. Водяновой и др. (2010), не определен четко, но исходя из его состава это некая оболочка, в которой взаимодействуют три подсистемы: социальная, биотическая и техническая. В такой трактовке из этой оболочки исключается или ставится на второй план природная составляющая. Однако вполне очевидно, что влияние природной составляющей является определяющим в формировании условий существования жизни на Земле.

Из приведенного рассмотрения отметим, что на сегодняшний день однозначного представления об объекте изучения этой науки не сформировалось. Наибольшая трудность, на наш взгляд, заключается в выделении границ той комплексной оболочки, которая является объектом изучения геоэкологии. Вполне очевидно, что процессы, происходящие в глубинных оболочках Земли, равно как и процессы космического характера, оказывают существенное влияние на населяющие Землю организмы. В силу чего при решении конкретных задач границы рассмотрения могут существенно варьировать.

Приведем авторские представления об основных атрибутах геоэкологии как науки, которые позволяют во многом избежать рассмотренных ранее неопределенностей. Будем в качестве объекта изучения геоэкологии рассматривать экосистему Земли со всеми входящими в нее компонентами. Предмет же изучения определим как систему знаний о реакции экосистемы Земли на воздействие внутренних и внешних факторов. В свою очередь, экосистема Земли представляет собой совокупность трех подсистем:

• абиотических сфер (атмосферы, гидросферы, литосферы и педо- сферы);
• живых организмов;
• источников воздействия природного и техногенного происхождения.

Особенность включения в состав экосистемы Земли человека приводит нас к необходимости включения в круг вопросов, рассматриваемых геоэкологией, социально-экономических аспектов, поскольку человек в отличие от других представителей биоты характеризуется наличием нравственных качеств и жесткой структурой социальной системы.

Попытаемся в соответствии с этими представлениями изложить в последующих главах содержательную часть геоэкологии как науки.

Экологией как составной частью биологической науки был сделан огромнейший вклад в общее развитие науки и озвучен фундаментальный вывод о наличии противоречия между природными объектами, природными системами и человеком.

Это противоречие заключается в том, что природные системы стремятся к увеличению сообществ, видов и более крупных таксономических единиц и способствуют поддержанию их на определенном уровне таксономического разнообразия. В то же время хозяйственная деятельность человека приводит к нарушениям существующего многообразия природы и способствует гибели определенных экосистем.

Длительные и оживленные дискуссии, протекавшие в 60-е и 70-е годы XX в., со всей очевидностью показали, что возникшее противоречие между человеком и остальной частью живой природы невозможно разрешить в рамках классической биологической науки. Эти дискуссии и возникшее широкое общественное движение за сохранность окружающей среды привели к тому, что представители небиологических научных дисциплин не только решили применять и использовать сам термин «экология», но и стали пользоваться в своих исследованиях разработанными экологическим направлением в биологии методологией и методами исследований. Таким образом, экология была введена в общий лексикон современной научной парадигмы для обозначения взаимоотношений человека с окружающей средой.

В настоящее время 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 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. Для того чтобы подчеркнуть сугубо биологическое направление в экологии, которое исторически относилось к биологии, его нередко стали именовать биоэкологией.

В отличие от биоэкологии комплекс наук, изучающих состояние окружающей среды, т. е. состояние географической оболочки и в определенной мере геологической среды, исследователи выделили из глобальной или всеобщей экологии в качестве новой науки, которую стали именовать геоэкологией.

В середине XX в. термином «геоэкология» стали пользоваться представители как географических и геологических, так и социологических циклов наук, и поэтому довольно быстро этот термин превратился в термин свободного пользования. Его стали использовать при исследованиях и решениях любых, даже юридической направленности, проблем природоохранной деятельности.

Исходя из многосторонности оценки экологической ситуации, исследователи к содержанию термина «геоэкология» подходят многофакторно, и взгляды даже сторонников одного и того же научного направления существенно различаются. Особенно это различие проявилось у геологов и географов. Начиная с 70-х годов XX в. у работников геологической службы все большее распространение приобретает термин «геоэкология», но в геологическом смысле. В практику геологоразведочных работ в качестве самостоятельной разновидности введены так называемые геолого-экологические исследования с непременным составлением специальных карт. У некоторых представителей геологического направления термин «геоэкология» употребляется в суммарном его значении: геология + экология. 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.

Но все-таки надо учитывать и то обстоятельство, что с достаточно давних пор географы в объект своих исследований включили экологию и эту новую интеграцию наук именуют геоэкологией. В объект исследований они не только включают природные и антропогенные ландшафты, но и отмечают, что конечной целью изучения является оптимизация природопользования. Как было показано в предыдущих главах, многие исследователи рассматривают геоэкологию как третье направление в географии наряду с физической и социально-экономической географиями, но иногда это направление даже предлагают именовать географией природопользования.

На основании многофакторности науки довольно быстро сложилось представление, что геоэкология является междисциплинарным направлением - своего рода метанаукой, в которой суммируются все существующие знания об экологическом состоянии . В дальнейшем оказалось, что представители данного направления предлагают в сферу деятельности геоэкологии присоединить и знания об антропогенно измененных высокоорганизованных системах. Однако в таком широком понимании геоэкология не только поглощает классическую экологию или биоэкологию, но и становится синонимом термина «биология окружающей среды», введенного известным американским экологом Ю. Одумом.

Сторонники другого направления рассматривают геоэкологию как междисциплинарное направление наук о Земле, в котором объединены все знания об экологических свойствах и проблемах геосфер. Следовательно, объектом и предметом исследования геоэкологии в этом понимании становится географическая оболочка, в которую включается и геологическая среда. Таким образом, геоэкология рассматривает экологические функции геосфер, т. е. становится экологией геосфер. В таком понимании геоэкология может подразделяться на экологию (метеоэкологию), экологию гидросферы, или гидроэкологию (экологию вод суши и экологию Мирового океана), экологию почв (педоэкологию), экологию литосферы (геологической среды).

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 - геоэкологические системы. Таким образом, иерархические системы в геоэкологии выстраиваются в таком же порядке, как и в биоэкологии.

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

В более широком аспекте рассматривает геоэкологию В. И. Осипов (1993). По его мнению, объектом геоэкологии являются геосферные оболочки Земли, т.е. не только литосфера или геологическая среда, но и гидросфера, атмосфера и биосфера. В таком случае предметом геоэкологической науки является совокупность всех знаний о геосферах, включая изменения, происходящие под влиянием природных и техногенных факторов. Важнейшие задачи геоэкологии, по мнению Осипова, - 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 природно-техногенными катастрофами, и обеспечение безопасного проживания людей.

В качестве основного объекта изучения экологической геологии выделяют геологическую среду. Под ней подразумевают верхнюю часть литосферы, взаимодействующую с биотой, влияющую на среду обитания человека, которая находится во взаимодействии с техногенными факторами. В геологическую среду включают геобиосферу (фитобиосферу и педосферу суши) и литобиосферу (т. е. верхнюю часть литосферы, где организмы формируют примитивные биоценозы и размножаются), а также подземную часть техносферы. Они дифференцируют экологическую геологию на два блока: изучение геологической среды как фактора воздействия на организмы; исследование геологической среды в аспекте выявления опасных геологических процессов и явлений, угрожающих жизни людей и инженерным объектам.

Несмотря на то что термин «геоэкология» утвердился среди наук географического профиля сравнительно недавно, он быстро стал термином свободного пользования. Им широко пользуются в географических, геологических, социальных и других науках при разработке проблем природоохранной деятельности. Именно из-за широты применения термин «геоэкология» до сих пор трактуется по-разному.

Таким образом, геоэкология является междисциплинарным направлением, суммирует все знания об экологических проблемах Земли и представляет собой сочетание биологических, геологических, почвенных и географических наук. Объектом такой метанауки являются все высокоорганизованные системы; к ним же относятся системы, созданные человеком, и ландшафтные системы, измененные человеком. В таком понимании геоэкология поглощает классическую экологию или биоэкологию и становится синонимом термина «биология окружающей среды».

Сторонники других представлений рассматривают геоэкологию как междисциплинарное направление наук о Земле, объединяющее все знания об экологических проблемах геосфер. В соответствии с этим геоэкология, или экология геосфер, может быть подразделена на экологию атмосферы (метеоэкологию), экологию гидросфер или гидроэкологию с соответствующим подразделением на экологию вод суши и экологию Мирового океана, экологию почв (педоэкологию), экологию литосферы или экологическую геологию.

Сторонники третьего направления под геоэкологией понимают науку, изучающую законы взаимодействия литосферы и биосферы. Объектом ее исследований является литосфера, традиционная для изучения геологии геосфера, а предметом - экологические функции и экологические свойства геологической среды. Для этого направления часто используют термин «экогеология», а чаще - «экологическая геология». Это направление экологической метанауки, в свою очередь, может подразделяться на динамическую экогеологию, экологическую геофизику, экологическую геохимию, экологическую геодинамику и т. д.

Под экологической геологией в настоящее время понимают научное направление в геологии, изучающее верхние горизонты литосферы. Предметом исследования являются экологические функции литосферы, а объектом исследования - традиционные для геологических наук геосферы Земли. Такое понимание термина необходимо дополнить еще одним существенным моментом. Экологическая геология должна изучать экологические функции не только литосферы, но и мантии и земного ядра, рассматривать геологическую роль и выделять экогеологические функции всех геосфер Земли, т. е. экологические свойства и экологические функции геологической среды в широком понимании этого термина, а также выявлять в экологическом аспекте взаимодействие геологической среды с биосферой. В таком случае в составе экологической геологии, кроме собственно экогеологии, изучающей экологические функции литосферы, должны находиться историческая геоэкология (научное направление, изучающее экологическое состояние среды в геологическом и историческом прошлом), экологическая геодинамика и экологическая геотектоника, экологическая гидрогеология, экологическая геохимия, экологическая геофизика, экологическая геокриология, экологическая инженерная геология.

Следовательно, в общем виде экологическая геология - это наука, изучающая законы взаимодействия литосферы и биосферы, выявляющая геологическую роль и геоэкологическую специфику всех внешних геосфер Земли, выясняющая экологическую роль мантии и земного ядра и учитывающая специфику геологической роли человека и его хозяйственную деятельность.

Понятийная и терминологическая база геоэкологии и экологической геологии

В связи с тем что экология является интегрирующей наукой множества естественнонаучных 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. 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 делятся на естественные (природные) и искусственные (антропогенные или техногенные).

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.

Биогеоценоз (от греч. «биос» - жизнь, «гея» - Земля, «койкос» - обитание) - однородный участок земной поверхности с определенным составом живых и косных компонентов, объединенных общим веществом и энергией в единый природный комплекс. Совокупность биогеоценозов составляет биосферу.

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.

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 , как реагирует на те или иные физические или биологические аспекты среды и как организм изменяет среду обитания, а также от того, как он ограничен сферами влияния других видов.

Окружающую среду составляют 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 подразделяются 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 земную кору. К внутренним геосферам относятся мантия 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 ископаемые, или былые биосферы. Следы древних биосфер, существовавших в геологическом прошлом, сохранились в виде окаменелостей животного и растительного мира, а также следов их жизнедеятельности. С термином «биосфера» тесно смыкается термин «экосфера», которым Ю. Одум (1971) определял сферу деятельности живых организмов 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. Этот термин был введен в экологию английским геоботаником А. Тенсли в 1935 г. 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.

Важнейшим понятием в экосистеме считается биогеоценоз - единый взаимообусловленный природный комплекс, представляющий собой совокупность растений, животных и микроорганизмов с соответствующим участком земной поверхности - биотопом. Следовательно, биогеоценоз - это совокупность биотических и абиотических факторов, т. е. биоценоза и биотопа.

По сути понятия «экосистема» и «биогеоценоз» являются синонимами. Термином «экосистема» широко пользуются американские ученые, а «биогеоценоз» - европейские, в том числе и российские исследователи. Литосфера, гидросфера, атмосфера и биосфера с входящими в них биогеоценозами составляют природную среду или природные оболочки. 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 в 1927 г. и широко использовалось французским биологом П. Тейяром де Шарденом начиная с 1930 г. Особенно широко пользовался этим термином В. И. Вернадский, который первым глубоко 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.

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 XX 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 газодобывающие 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.

Следовательно, в отличие от прошлого 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.

Объекты и предмет исследований геоэкологии и экологической геологии

Объектом изучения геоэкологии является географическая оболочка, включающая атмосферу, поверхностные суши, Мировой океан и почву. Предмет ее исследований связан с экологическими функциями атмосферы, гидросферы и педосферы. Если экологические функции в отношении почвы в настоящее время благодаря исследованиям почвоведов и главным образом Г. В. Добровольского и Е. Д. Никитина (1990) можно считать окончательно оформленными, то в отношении других геосфер они пока только очерчены. Под экологическими функциями следует понимать роль отдельных геосфер в жизни, сохранении и эволюции экосистем в целом.

Объектом исследования экологической геологии являются традиционные для геологического цикла наук внутренние геосферы Земли, т.е. литосфера, мантия и земное ядро, а также геологическая роль внешних геосфер - атмосферы и гидросферы. В то время как поверхность литосферы до глубин 12 км доступна для изучения прямыми геолого-экологическими методами, внутренние части литосферы, астеносфера, верхняя и нижняя мантии, а также внешнее и внутреннее ядро изучаются пока только в теоретическом плане - на основе интерпретации сейсмических, гравитационных, электротеллурических, электромагнитных и иных данных и на основе тех специфических наблюдений, с помощью которых выявляются действия глубинных процессов, определенным образом отражающихся на земной поверхности, в атмосфере и гидросфере.

Приведенное выше довольно широкое определение экологической геологии не должно казаться всеохватывающим. Оно укладывается в определенные рамки, обусловленные объектами исследований геологических наук, которые дополняются их экологической сущностью. Предметное поле экологической геологии формируется в плоскости пересечения биологии и геологии. Таким образом, предметом исследования экологической геологии являются экологические функции литосферы, мантии и земного ядра и геологическая роль внешних оболочек Земли, выраженная в форме геологических процессов. Причем геологическая роль внешних геосфер и их экологические функции рассматриваются под углом зрения их влияния как на биосферу в целом, так и на составляющие ее компоненты, т. е. на разные по структуре и объему экосистемы.

В то же время надо иметь в виду, что экологические функции атмосферы, гидросферы, географических ландшафтов и других над литосферных компонентов, равно как и географической среды в целом, должны глубоко изучаться экологической географией, которая продолжает именоваться геоэкологией, а почвы - экологическим почвоведением.

Как справедливо отмечают некоторые авторы, в частности В. Т. Трофимов (1995), весь узел противоречий и разночтений в геоэкологии связан с разграничением сфер влияния и объектов исследования геологии, географии и почвоведения. Оперируя понятиями «ландшафт» и «геологическая среда» с весьма расплывчатыми и неустоявшимися границами геологи и географы в объект своих исследований часто включают одни и те же геосферные оболочки или их части, в частности зону аэрации почвы, кору выветривания, поверхностные и подземные воды, рельеф. Справедливости ради надо отметить, что представители географической науки слабо используют термин «экологическая география», а оперируют определениями типа «экология воздушного бассейна», «геохимия ландшафта», «экология Мирового океана». И здесь объектами исследований выступает абиотическая составляющая глобальных экосистем, что позволяет считать их составными частями экологической географии. Кроме них к этому же направлению должна относиться и биогеография, занимающаяся экологическими проблемами возникновения и распределения экосистем на уровне ландшафтов.

В таком случае экологическая геология, экологическая география, как и экологическое почвоведение, выступают составными частями геоэкологии. Следовательно, 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).

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. В связи с этим предлагается оставить геоэкологию в качестве термина науки междисциплинарного направления, которая состоит из экологических научных направлений геологического, географического и почвоведческого циклов. Понятийная и терминологическая база геоэкологии геологической и географической направленности 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. Объектами изучения геоэкологии географической и геологической направленности являются все известные для геологии и географии направления и предметы, но с точки зрения их экологической роли.

Зарождение геоэкологии связывают с именем немецкого географа К. Тролля, который ещё в 30-х годах прошлого века понимал под ней одну из ветвей естествознания, объединяющую экологические и географические исследования в изучении экосистем . По его мнению, термины «геоэкология» и «ландшафтная экология» являются синонимами. В России широкое использование термина «геоэкология» началось с 1970-х годов, после упоминания его известным советским географом В.Б. Сочавой. Как отдельная наука окончательно сложилась в начале 1990-х годов ХХ века.

Однако, чёткого и общепринятого определения этот термин до сих пор не получил, предмет и задачи геоэкологии также формулируются по-разному, зачастую весьма разнородно. В самом общем случае они сводятся в основном к изучению негативных антропогенных воздействий на природную среду.
В рамках широкого понятия «геоэкология» находятся многие весьма разнообразные научные направления и практические проблемы. В связи с тем, что геоэкология охватывает многообразные аспекты взаимодействия общества и природы, наблюдается различная трактовка её предмета, объекта и содержания, не определен круг вопросов геоэкологических исследований, не существует общепризнанной методологии и терминологической базы.
Можно выделить по меньшей мере два крупных направления в понимании термина «геоэкология», в видении предмета, целей и задач этой науки:

• Геоэкология рассматривается как экология геологической среды, при этом термины «геоэкология» и «экологиечская геология» полагаются синонимами. При таком подходе геоэкология изучает закономерные связи (прямые и обратные) геологической среды с другими составляющими природной среды - атмосферой , гидросферой , биосферой , оценивает влияние хозяйственной деятельности человека во всех её многообразных проявлениях и рассматривается как наука на стыке геологии, геохимии, и экологии. При этом под экологическими функциями литосферы (понятие введено В.Т. Трофимовым и Д.Г. Зилингом в 1994 г.) понимается всё многообразие функций, определяющих и отражающих роль и значение литосферы , включая подземные воды, нефть, газы, геофизические поля и протекающие в ней геологические процессы, в жизнеобеспечении биоты и, главным образом, человеческого сообщества.
• Геоэкология трактуется как наука, изучающая взаимодействие географических, биологических (экологических) и социально-производственных систем. В этом случае геоэкология изучает экологические аспекты природопользования, вопросы взаимоотношений человека и природы, для неё характерно активное использование системной и синергетической парадигм, эволюционного подхода. Здесь геоэкология рассматривается как наука на стыке географии и экологии.

Существует и ряд других воззрений на геоэкологию. Так, можно выделить различные трактовки в зависимости от того, какую науку (географию, геологию, геохимию или экологию) автор принимает за основу геоэкологии. Ряд авторов рассматривает геоэкологию как экологизированную географию, изучающую приспособление хозяйства к вмещающему ландшафту . Другие - частью геохимии , в которой изучаются последствия взаимодействия биотических и абиотических компонентов.

Многие учёные считают геоэкологию результатом современного развития и синтеза целого ряда наук: географических, геологических, почвенных и других. Эти авторы выступают за широкое понимание геоэкологии, как интегральной науки экологической направленности, изучающей закономерности функционирования антропогенно измененных экосистем высокого уровня организации.

Экстенсивное развитие промышленности во второй половине двадцатого века привело к интенсивному накоплению в приповерхностной части литосферы химических элементов в концентрациях не свойственных для среды существования живых организмов. Задача их диагностики и идентификации была успешно решена в коллективных работах Института минералогии, геохимии и кристаллохимии редких элементов (ИМГРЭ). Синхронно с данной школой в России развивались подходы к диагностике и ранжированию аномалий недостатка жизненно-важных элементов в системе "почва-растение". Ведущая роль в становлении данного направления принадлежит коллективу ГЕОХИ РАН им. В.И.Вернадского и сотрудников его региональных центров. В работах В.В.Ковальского, В.В.Ермакова, М.А. Риша, Б.А. Айдарханова, А.М Хакимовой. и др. большое внимание уделено изучению и картографированию биогеохимических провинций недостатка и дисбаланса биофильных, т.е. жизненно-важных элементов. Ведущими параметрами диагностики качества литогеохимических аномалий являются биогеохимические показатели, включая биосубстраты растений и животных. Школа эколого-геохимических исследований МГУ им. М.В. Ломоносова представлена работами творческих коллективов под руководством Н.С.Касимова, (урбанизированные территории), И.А. Авессаломовой (горнодобывающие регионы), Н.П.Солнцевой (нефтедобывающие регионы) и др., основным базисом построения эколого-геохимических карт является учение о геохимии ландшафта. Широко используются серия расчетных показателей, отражающих интенсивность миграции в системе "почва-растение". Разнообразие подходов к эколого-геохимическим оценкам территорий с одной стороны позволило разработать базис для комплексных исследований, а с другой стороны, на современном этапе, стало вносить определенный диссонанс в стыковку и сопоставление результатов полученных различными творческими коллективами. Анализ современной критериальной базы говорит о необходимости активного внедрения в практику эколого-геохимических исследований методологии различных естественно-научных школ. Только их комплексное использование позволяет объективно выявить весь спектр геохимических факторов экологического риска, снижающих комфортность территории для существования экосистемы и проживания человека.

ВВЕДЕНИЕ

Рост численности населения мира, опережающее возрастание его потребностей, неуклонное расширение использования ресурсов Земли, внедрение новых технологий и расширение производства в энергетике, промышленности, сельском хозяйстве, транспорте, антропогенное преобразование ландшафтов, усложнение и расширение межнациональных хозяйственных связей; эти и многие другие факторы привели к возрастающей антропогенной нагрузке на окружающую среду, с усилением взаимодействия между средой и обществом .

Рациональное использование и охрана природных ресурсов от загрязнения и истощения были и остаются одной из важнейших экологических проблем. Особое значение придается изучению экологического состояния природных ресурсов, связанного с антропогенным загрязнением .

При антропогенном воздействии происходит изменение качества атмосферы, педосферы и гидросферы, и нарушение существующих биоценозов. Необходимость решения этой проблемы определяет важность разработки методов оценки качества окружающей среды, дающих надежную информацию об её экологическом состоянии [Там же].

В современных условиях появился широкий круг экологических проблем междисциплинарного характера, которые должны решаться на планетарном, региональном и локальном уровнях и которые рассматривает новое научное направление - геоэкология .

Современная геоэкология в качестве объекта изучения охватывает геологическую среду во всех ее проявлениях, ее эволюцию в процессе геологической истории биосферы под воздействием эволюционных и катастрофических природных факторов, а также возрастающих по экспоненте антропогенного (демографический взрыв XX в.) и техногенного (хозяйственная деятельность общества) факторов .

Цель исследования - комплексный геоэкологический анализ Вологодского района Вологодской области.

Для достижения цели поставлены следующие задачи:

Провести анализ природно-климатических условий района;

Выявить источники техногенного воздействия на окружающую среду;

Рассмотреть возможности уменьшения техногенного воздействия на окружающую среду района.

ГЕОЭКОЛОГИЯ КАК НАУКА

Геоэкология - комплексная наука на стыке экологии, геологии, геохимии, биологии и географии. Зарождение геоэкологии связывают с именем немецкого географа К. Тролля, который ещё в 30 годах прошлого века понимал под ней одну из ветвей естествознания, объединяющую экологические и географические исследования в изучении экосистем. По его мнению, термины «геоэкология» и «ландшафтная экология» являются синонимами. В России широкое использование термина «геоэкология» началось с 1970 годов, после упоминания его известным советским географом В. Б. Сочавой. Как отдельная наука окончательно сложилась в начале 1990 годов ХХ века .

Геоэкология исследует естественное (природное) окружение человека в том виде, в котором оно существует в настоящее время, то есть с учетом воздействия деятельности человека на географическую оболочку [Там же].

Н.Ф. Реймерс (1990) считает, что геоэкология - это раздел экологии (по другим воззрениям - географии), исследующий экосистемы (геосистемы) высоких иерархических уровней - до биосферы включительно. Синонимы: ландшафтная экология, иногда биоценология .

По мнению В. В. Браткова и Н. И. Овдиенко, геоэкология - направление на стыке географии и экологии, которое исследует естественное (природное) окружение человека не в его первозданном виде, а в том виде, в каком оно существует в настоящее время, то есть с учётом тех деформаций, которым подверглись все частные географические оболочки, а также биосфера и ландшафтная оболочка в результате хозяйственной деятельности человека. Изменённая человеком среда, в свою очередь, также накладывает ограничения на развитие человеческого общества как в аспекте среды жизни человека, так и с точки зрения ресурсов, используемых обществом .

Т. А. Акимова и В. В. Хаскин (1998) определяют геоэкологию как науку, изучающую взаимоотношения организмов и среды обитания с точки зрения их географической принадлежности. В неё входят: экология сред - воздушной, наземной (суши), почвенной, пресноводной, морской, преобразованной человеком; экология природно-климатических зон тундры, тайги, степи, пустыни, гор, других зон и их более мелких подразделений - ландшафтов (экология речных долин, морских берегов, болот, островов, коралловых рифов и тому подобное). К геоэкологии относится также экологическое описание различных географических областей, регионов, стран, континентов. Совместной областью биоэкологии и геоэкологии является учение о биосфере - биосферология - главное содержание глобальной экологии .

Геоэкология подразделяется на общую, прикладную и региональную. Общая геоэкология изучает общеземные, глобальные процессы и явления. В ее состав входят экогеоморфология, экология недр, экология атмосферы, гидроэкология и другие .

Процессы и явления, связанные с формированием и изменением геоэкосистем в определенных сферах хозяйственной деятельности изучает прикладная геоэкология (агроэкология, урбоэкология, лесохозяйственная, рекреационная, водохозяйственная экология и другие) .

Региональная геоэкология изучает процессы и явления, происходящие на конкретных территориях, используемых в хозяйственной деятельности (геоэкология административно-территориальных образований, геоэкология природных зон, геоэкология гидрогеологических и речных бассейнов и другие) [Там же].

Прикладные геоэкологические исследования выполняются для экологического обоснования хозяйственной деятельности при разработке инвестиционной документации (программы отраслевого и территориального развития, программы комплексного использования и охраны природных ресурсов, схемы инженерной защиты территории, схемы районных планировок), градостроительной документации (разработка генпланов населенных пунктов, проектов детальной планировки), проектной документации (разработка проектов и рабочей документации для строительства зданий и инженерных сооружений, проектов землепользования) и для организации экологического мониторинга .

Можно выделить по меньшей мере два крупных направления в понимании термина «геоэкология», предмета, целей и задач этой науки. Геоэкология рассматривается, как экология геологической среды. При таком подходе геоэкология изучает закономерные связи (прямые и обратные) геологической среды с другими составляющими природной среды - атмосферой, гидросферой, биосферой, оценивает влияние хозяйственной деятельности человека во всех её многообразных проявлениях и рассматривается как наука на стыке геологии, геохимии, биологии и экологии .

Геоэкология трактуется как наука, изучающая взаимодействие географических, биологических и социально-производственных систем. В этом случае геоэкология изучает экологические аспекты природопользования, вопросы взаимоотношений человека и природы, для неё характерно активное использование системной и синергетической парадигм, эволюционного подхода. Геоэкология рассматривается как наука на стыке географии и экологии [Там же].

Существует и ряд других воззрений на геоэкологию. Так, можно выделить различные трактовки в зависимости от того, какую науку автор принимает за основу геоэкологии. Ряд авторов рассматривает геоэкологию как экологизированную географию, изучающую приспособление хозяйства к вмещающему ландшафту. Другие - частью экологии, в которой изучаются последствия взаимодействия биотических и абиотических компонентов [Там же].

Многие учёные считают геоэкологию результатом современного развития и синтеза целого ряда наук: географических, геологических, почвенных и других. Эти авторы выступают за широкое понимание геоэкологии как интегральной науки экологической направленности, изучающей закономерности функционирования антропогенно-измененных экосистем высокого уровня организации. Для выполнения работ, связанных с идами физических, химических и биологических анализов, прогнозированием, разработкой системы геоэкологического мониторинга, следует проводить геоэкологические изыскания [Там же].

В состав геоэкологических изысканий в общем случае входят :

Исследования химического загрязнения грунтов;

Радиационно-экологические исследования;

Газогеохимические исследования;

Исследование и оценка физических воздействий;

Стационарные наблюдения (геоэкологический мониторинг);

Прогноз изменения состояния компонентов природной среды при строительстве и эксплуатации подземного объекта;

Камеральная обработка материалов и составление технического отчета (заключения) по результатам изысканий.

В область исследования геоэкологии входят :

1) Глобальные геосферные жизнеобеспечивающие циклы - изучение роли геосферных оболочек Земли в глобальных циклах переноса веществ;

2) Глобальная геодинамика и ее влияние на состав, состояние и эволюцию биосферы. Экологические кризисы в истории Земли. Исторические реконструкции и прогноз современных изменений природы и климата;

3) Влияние геосферных оболочек на изменчивость климата и экологическое состояние, дегазацию, геофизические и геохимические поля, геоактивные зоны Земли;

4) Глобальный и региональные экологические кризисы;

5) Междисциплинарные аспекты стратегии выживания человечества, и разработка теоретических научных основ регулирования качественного состояния окружающей среды;

6) Природная среда и ее изменения под влиянием урбанизации и хозяйственной, в том числе горнодобывающей, деятельности человека: химическое и радиоактивное загрязнение почв, пород, поверхностных и подземных вод, возникновение и развитие опасных техноприродных процессов, наведенные физические поля, деградация криолитозоны, сокращение ресурсов подземных вод;

7) Характеристика, оценка состояния и управление современными ландшафтными объектами;

8) Разработка научных основ рационального использования и охраны водных, воздушных, земельных, рекреационных, минеральных и энергетических ресурсов Земли, санация и рекультивация земель, ресурсосбережение и утилизация отходов;

9) Геоэкологические аспекты биоразнообразия;

10) Геоэкологические аспекты природно-технических систем. Геоэкологический мониторинг и обеспечение экологической безопасности.

11) Динамика, механизм, факторы и закономерности развития опасных природных и техноприродных процессов, прогноз их развития, оценка опасности и риска, управление риском, превентивные мероприятия по снижению последствий катастрофических процессов, инженерная защита территорий, зданий и сооружений;

12) Геоэкологическое обоснование безопасного размещения, хранения и захоронения токсичных, радиоактивных и других отходов;

13) Геоэкологические аспекты устойчивого развития регионов;

14) Геоэкологическая оценка территорий: современные методы и методики геоэкологического картирования, моделирования, геоинформационные системы и технологии, базы данных; разработка научных основ государственной экологической экспертизы и контроля;

15) Теория, методы, технологии и технические (в том числе строительные) средства оценки состояния, защиты, восстановления и управления природно-техническими системами, включая агросистемы;

16) Специальные экологически и технически безопасные конструкции, сооружения, технологии строительства и режимы эксплуатации объектов и систем в области природопользования и охраны окружающей среды; экологически безопасное градостроительство;

17) Технические средства, технологии и сооружения для прогноза изменений окружающей среды и ее защиты, для локализации и ликвидации негативных природных и техногенных воздействий на окружающую среду;

18) Технические средства контроля и экологического мониторинга состояния окружающей среды;

19) Технические методы и средства безопасной утилизации, хранения и захоронения промышленных, токсичных и радиоактивных отходов;

20) Теория и методы оценки экологической безопасности, рисков существующих и создаваемых технологий, конструкций и сооружений, используемых в процессе природопользования;

21) Методы и технические средства оперативного обнаружения, анализа причин и прогноза последствий чрезвычайных ситуаций, угрожающих экологической безопасности;

22) Разработка и совершенствование государственного нормирования и стандартов в природопользовании, в оценке состояния окружающей среды;

23) Разработка научно-методических основ экологического образования.

К числу последних геоэкологических разработок также относятся :

1) урбанизация как образование среды нового типа в границах биосферы;

2) урбогеоэкология Сибири (А. Н. Антипов, С. П. Елин и другие);

3) урбогеоэкология Москвы (В. И. Осипов и другие);

4) концепция кризисных природных и антропогенных экологических ситуаций (Г. В. Сдасюк, С. М. Мягков и другие);

5) концепция устойчивости геологической среды (Т. И. Аверкиева, А. С. Герасимова, С. Б. Ершова, Д. Г. Зиллинг и другие)

По сказанному в главе следует сделать выводы. Рассмотрена область исследования геоэкологии, геоэкология как наука, состав геоэкологических изысканий. Сформулированы цель и задачи, а так же необходимость данного комплексного геоэкологического исследования. Вопрос о сохранении качества окружающей среды остаётся актуальным и требует дальнейшего изучения.