Концепция экосистемы А.К. Тэнсли

Введение
1.Методологические предпосылки и суть концепции экосистем А.Тэнсли
2.Развитие концепции экосистем в науке
3.Элементы экозащитных технологий в экологическом праве
Заключение
Литература

Концепция экосистемы А.К. Тэнсли

Иными словами, каждый биогеоценоз – это экосистема, но не каждая экосистема – биогеоценоз. Потенциально осуществимое разнообразие природы оценивается числами с порядком от 101000 до 1050, в результате чего при современном быстродействии ЭВМ один лишь математический расчет параметров биосферы потребует большего времени, чем весь период существования планеты.
Некоторые из первых экологов не одобряли то, что природу называют сообщностью. Артуру Тэнсли, например, не нравились антроморфические оттенки термина. Природа не является тем, что подразумевают под этим словом. Тэнсли пришлось обратиться к жесткой физической науке, он свел природу к веществу и энергии, и описал как это трасформируется в живых существах, согласно законам физики. Вместо "сообщности" Тэнсли в 1935 г. предложил термин "экосистема", который был быстро подхвачен.
В 1940 г. О. Леопольд придумал метафору "полная река" для обозначения ею жизненного потока. Позднее такие экологи как Д. Гэйтс и Е. Одум понимали взаимозависимость в контексте преобразования энергии. Как бы не называлось то, что описывал Тэнсли, оно является взаимозависимостью живых существ, их среды и солнечной энергии. Исходя из этого, нетрудно сделать этические выводы, лежащие в основе жизни на земле (17, с.2).
Для удобства описания в составе экосистемы выделяют следующие компоненты:
• неорганические вещества (С, N, Р, CO2, H2O ит.д.);
• органические вещества (белки, углеводы, липиды, гуминовые кислоты и т.д.);
• климатический режим (температура и другие физические факторы);
• продуценты (автотрофные организмы, главным образом зеленые растения, которые способны создавать пищу из простых неорганических веществ).
Примерно в это же время в рамках общей теории систем появляются концепции выдающегося биолога Л.фон Берталанфи. Ему принадлежит целый ряд обобщающих концепций. В его работах впервые (даже чуть раньше Тэнсли) сделана попытка использовать идеи и знания, накопленные в физике в интересах биологии. Он первым вполне четко заявил, что все законы физико-химических процессов неживой природы сохраняют свою силу и для живой материи. В их числе, конечно, и второй закон термодинамики. Тот факт, что в некоторых биологических системах наблюдается уменьшение энтропии, не грозит нарушением этого закона, ибо биологические системы – это «принципиально открытые системы» (термин, введенный Берталанфи) (16, с.38). Их существование возможно за счет обмена веществом и энергией с окружающим миром. Только при поступлении энергии извне и возникают те антиэнтропийные эффекты, которые мы и наблюдаем в действительности.
Затем биологи установили, что не только отдельные организмы, но также виды, популяции и целые сообщества (биоценозы) существуют лишь постольку, поскольку имеется окружающая среда, способная своими ресурсами поддерживать это существование. Материальным содержанием отношений между живыми системами и окружающей средой выступает обмен веществ, обеспечивающий противодействие процессам нарастания энтропии в системе, устойчивость существования. В этом состоит одно из важных проявлений жизни. Экологический подход нацеливает на исследование обменных процессов между живыми системами и окружающей средой, на выявление механизмов жизнедеятельности и жизнеобеспечения систем. Экология приучает видеть в окружающей среде не просто «внешний фон», вместилище живых систем, но источник, фактор детерминации, причину их существования.
Среда может быть благоприятной и неблагоприятной. В случае благоприятной среды живые системы сохраняют свои структурные и функциональные свойства, или, как говорят, находятся в равновесии с окружающей средой. Если равновесное состояние живых систем обозначить словом "покой", а изменение среды в неблагоприятную сторону определить как проявление "внешней силы", то можно сформулировать экологический принцип, являющийся полным аналогом принципа инерции: всякая живая система в отсутствие "внешних сил" пребывает в состоянии "покоя". При наличии "внешних сил" живые системы испытывают дискомфорт, переживают частичную деградацию, или, если угодно, "деформацию". Причем эта "деформация" будет тем больше, чем больше изменяется среда в неблагоприятную сторону, т.е. чем больше "внешняя сила". Здесь мы уже получаем аналог второго закона Ньютона. Живые системы своими действиями стремятся вернуться в равновесное состояние. Например, рыба уплывает из загрязненной части водоема в более чистые его места. Птицы из мест, где корма становится недостаточно, перелетают на новые места, где снова его находят. Многие животные откочевывают в глубь тайги, если в местах прежнего обитания возникает фактор беспокойства, скажем поселяется человек, начинается строительство железной дороги и т.д. А это уже, как видим, аналог третьего закона Ньютона.
Таким образом, между миром живой природы и миром природы неживой обнаруживается далеко идущая аналогия. Она проявляется еще и в принципе относительности всякого движения. Так, в физике мы пока не можем найти состояния абсолютного покоя: всякий покой относителен, "привязан" к определенной системе отсчета. Аналогичным образом обстоит дело и в экологии: функционирование любой живой системы относительно в том смысле, что оно задается (обеспечивается) определенным типом или состоянием окружающей среды, "привязано" к ней.
Аналогия эта кажется тем более удивительной, что мир физики и мир экологии являются своего рода антагонистами, противостоят друг другу, как противостоят друг другу структурно-аналитический и экологический подходы. Пограничная полоса выявляется тотчас, как только мы затрагиваем проблему существования объектов. В экологии относительным является не только функционирование, но также само существование объекта. Вне среды, как уже говорилось, живой объект немыслим. Что же касается физических тел, то они, как нам подсказывает нынешняя теория, обладают всеми признаками абсолютного существования. Теория допускает представление о телах, существующих как бы сами по себе. Сама по себе существует, как нам кажется, Солнечная система. Мы беремся объяснить движение планет, но не их существование в качестве физических тел. Любое физическое тело – это «самодостаточный объект», который ни в ком и ни в чем не нуждается, реализуя свою функцию существования (14, с.5).
В физике не возникает понятие окружающей среды, в нем нет необходимости. Материальное окружение, которое в реальности имеет место, рассматривается всего лишь как принципиально неустранимый "внешний фон", досадная помеха, мешающая чистоте теории и эксперимента. От этой помехи стремятся избавиться хотя бы в абстракции, вводя в теоретическое описание физических явлений образ пустого пространства. Пустое пространство является своеобразным логическим гарантом замкнутых (инерциальных) систем, а следовательно, и выводимых на этой основе законов сохранения.
Нельзя не обратить внимания на то, что признаки абсолютного существования отнюдь не мешают находить у физических объектов множество свойств, которые проявляют себя не иначе, как через отношение с другими объектами (окружающей средой). Таково, в частности, свойство механического движения. Имеются все основания утверждать, что механическое движение тел есть свойство отношения этих тел с окружающей средой. В этом утверждении уже явно звучит экологическая нотка, поскольку изучение отношений со средой – это сфера применения экологического подхода.
Исследователи ставят вопрос: не окажется ли, что и другие свойства физических объектов являются всего лишь свойствами отношений этих объектов с окружающей средой (14, с.23). Обращаясь к реальности, многие из них обнаруживают, что физические объекты пребывают в определенном состоянии (качестве) только при определенных внешних условиях, определенном значении параметров окружающей среды. Например, вода существует в жидком состоянии лишь в определенном диапазоне внешних температур, а кристаллическая структура минералов глубоко залегающих горных пород – лишь при определенных (не слишком высоких) давлениях. В условиях земного ядра вещество переходит в особое пластическое состояние. Атмосфера у поверхности Земли сохраняется только в условиях достаточно сильного гравитационного поля, выступающего по отношению к атмосфере в роли важного внешнего фактора. На Луне такого поля нет, а потому существование атмосферы на ней невозможно.
Как видно, для каждого физического объекта может быть определена "экологическая ниша", в рамках которой он является тем, что он есть. При выходе за пределы "экологической ниши" физический объект "погибает", во всяком случае в своем прежнем качестве, и становится иным объектом, для которого иной будет теперь и "экологическая ниша". Аналогия с живыми организмами здесь довольно прозрачная. Разница только в том, что биологические объекты за пределами своей экологической ниши погибают в буквальном смысле: в них прекращается жизнь.
В квантовой физике, имеющей дело с микрообъектами – элементарными частицами, обнаруживается еще более глубокая зависимость состояния физических объектов от параметров окружающей среды. Роль последней могут играть, в частности, средства наблюдения, с которыми взаимодействует изучаемый микрообъект. Удивительно то, что в различных экспериментальных ситуациях микрообъект предстает перед нами не просто в новом состоянии, но в принципиально ином качестве. Например, при взаимодействии с дифракционной решеткой микрообъект проявляет себя как волна, а при взаимодействии с фотопластиной – как частица.
Данные факты, обнаруженные в свое время с высокой степенью достоверности, дали повод Н.Бору сформулировать так называемый принцип дополнительности, предполагающий, что указанные выше способы проявления микрообъекта принципиально несводимы в единую картину, в единое представление об этом микрообъекте, а могут выступать лишь в качестве альтернативных, как бы дополняющих друг друга вариантов этих представлений. Отсюда известный дуализм волна – частица, ставший предметом многочисленных теоретико-методологических исследований и философских обсуждений.
Бор был склонен давать принципу дополнительности расширительную трактовку, полагая, что феномен дополнительности присущ также многим процессам, протекающим в биологическом мире и человеческом обществе. Здесь имеется в виду прежде всего возможность применения двух противоположных классов понятий при описании одного и того же явления. Причем оба способа описания считались логически и методологически эквивалентными, дополнительными. Принцип дополнительности, таким образом, разрастается до масштабов концепции дополнительности, имеющей не только онтологический, но и гносеологический смысл. В самом деле, если представление об объекте зависит от применяемого типа экспериментальных устройств, то это означает, что содержание нашего знания о мире должно некоторым образом зависеть от используемых методов и средств познавательной деятельности. И происходит это оттого, что познавательная деятельность не сводится к простому созерцанию. Она невозможна без воздействия на изучаемые объекты, что приводит к неконтролируемому изменению последних, с чем, собственно, и столкнулась физика микромира. До той поры считалось, что последствия человеческого вмешательства в изучаемые явления настолько незначительны, что можно ими пренебречь либо учесть их при помощи особых контрольных процедур.
С экологической точки зрения концепция дополнительности интересна тем, что в ней впервые за всю историю науки нашел отражение факт неразрывной связи между объектами физического мира и окружающей их внешней материальной средой. Связь эта проявляется в том, что при изменении условий эксперимента меняется качество наблюдаемого объекта. Факты подобного рода наводят на мысль, что наблюдаемые объекты (во всяком случае, микрообъекты) не могут существовать при отсутствии материального окружения, т.е. в пустом пространстве. Иными словами, феномен дополнительности явным образом указывает нам на то, что физика микромира не может строиться по образцу классической механики, представляя элементарные частицы как "шарики", движущиеся в пустоте. Следовательно, через концепцию дополнительности в физику включается экологический принцип, и мы уже имеем полное право рассматривать физику элементарных частиц как экологическую дисциплину – экологию микромира.
Установив, что существование микрообъектов некоторым образом детерминировано их материальным окружением, самое время вспомнить и другое, а именно то, что факт существования физического объекта мы привыкли связывать с наличием массы (энергии) объекта. И если это так, то, последовательно придерживаясь экологического подхода, мы должны будем применительно к физике микромира постулировать такую гипотезу: масса элементарных частиц обусловливается взаимодействием этих частиц с окружающей их материальной средой. А поскольку масса является характеристикой не только элементарных частиц, но и макрообъектов, постольку высказанная гипотеза приобретает более универсальное значение, подвигает нас к более широкому применению экологического подхода в физике, вынуждает искать пути перехода от экологии микромира к экологии макромира и вообще смотреть на физику как на экологию физических объектов (14, с.22).
Важно подчеркнуть, что возможность распространения экологического подхода на область физических явлений, судя по всему, тесно связана с природой тяготения, с его универсальностью. Значит, именно в гравитации нужно искать секрет существования Вселенной как некоторого устойчивого образования, а следовательно, и конечную причину существования всякого отдельного физического тела. Известное в физике единство гравитации и массы, возможно, и есть тот механизм устойчивого существования Вселенной, когда взаимное гравитационное притяжение тел уравновешивается центробежными силами, которые были бы невозможны без наличия у тел такой характеристики, как масса. Так поддерживается существование Солнечной системы, кратных звезд, галактик и многих других космических объектов (14, с.24).
Ф. Эвансв (1914-2002) в 1956 г. предложил расширить понятие «экосистемы», использовав данный термин для определения любой части жизни, взаимодействующей с окружением (от особи до биосферы или, по меткому выражению эстонского эколога В. Мазинга (1925-2001), "от кочки до оболочки").
Итак, при изучении процессов неживой природы мы можем говорить о существовании не просто совокупности математических описаний отдельных субъектов, а именно системы связанных между собой моделей. Не только сами модели, но и механизмы отбора выстроены в строгую иерархическую последовательность.
При изучении биотической природы складывается совершенно иная ситуация. Здесь о системе моделей говорить еще рано. Наверное, основные усилия специалистов, занимающихся проблемами методов формального анализа, должны быть направлены здесь на исследование способов использования тех или иных механизмов отбора, на их конкретизацию и изучение отдельных примеров. Главное, во всяком случае, с прикладной точки зрения, - это описание обратных связей. Подобные вопросы неоднократно обсуждались и в философской литературе (16, с.102) и их значение для описания процессов, происходящих в живой материи, обычно признается всеми. Тем не менее часто обращается внимание на то, что для целого ряда живых объектов не имеют смысла понятие цели, и, следовательно, понятие обратной связи. В качестве примера обычно приводится биогеоценоз.
Экологическое состояние России относится к наихудшим в мире. В данном случае представляется необходимым, привлекая новейшие научные разработки, формирование важнейших экологических приоритетов, закрепленных в правовых нормах.
3. Элементы экозащитных технологий в экологическом праве
Начиная с 1970-х гг. экологический кризис во всем мире с каждым днём становится всё серьезнее, и отношения человека с природой вызывают всеобщее беспокойство. Эти проблемы вызывают живой отклик и в философской литературе.
Вырабатываемая самыми разными специалистами научная теория природопользования должна лежать в основе экологического права. Поскольку общество как саморазвивающаяся система нуждается в постоянном взаимообмене с окружающей средой, некоторые наиболее общие принципы экологического права применимы и в процессе изучения взаимодействия общества с природой. Необходимо также привести во взаимосвязь объективные требования экологических законов и принципы организации человеческой деятельности (4, с. 314).
Общество и природа являются такими диалектическими противоположностями, которые связаны друг с другом как части единой социоприродной системы. Говоря об особенностях этой системы, В.А. Ковда отмечает, что «система природа ↔ общество работает ещё в значительной мере стихийно» (4, с.314). Человек еще не поднялся до уровня сознательного и эффективного управления этой системой как целым.
Такая система уже возникла и многие неожиданные осложнения в окружающей нас среде возникают вследствие того, что природных механизм под могучим воздействием человека расстраивается, функционирует несбалансированно, стихийно. В этой новой сверхсистеме определяющей силой является экономическая деятельность людей, социальная природа общества. Целостность этой системы и всех существующих в ней экосистем обеспечивается социо-экологическими законами.
Общество структурно включено в биосферу и в этом смысле может рассматриваться как часть, хотя и своеобразная, её целостной системы. Так, одним из видом экосистем выделяется городская. Немногим более столетия тому назад только 5 % населения земного шара жило в городах и всего 2 % - в городах с населением более 100 тыс. жителей. Сегодня в городах живет почти треть населения планеты, а в наиболее промышленно развитых странах мира – США, Великобритании, Германии, Нидерландах – городское население составляет 75 – 80 % всего населения страны. В наши дни городское население растет вдвое быстрее, чем население Земли в целом. В нашей стране городское население также постоянно увеличивается и к 2010 г. по прогнозам составит 75-80 % от общей численности. Рост крупных городов идет за счет уменьшения сельского населения.
В городах активно протекают антропогенные процессы. Помимо промышленной и хозяйственной деятельности, движение транспорта – это постоянно действующий фактор, вызывающий глубокие изменения как в окружающей среде, так и в самой структуре городского ландшафта. Города, особенно крупные, загрязняют атмосферу, изменяют микроклимат, состав подземных и поверхностных вод, понижают прочность пород геологического фундамента города.
К середине ХХ в. объем выбросов загрязняющихся веществ антропогенного происхождения стал соизмерим с масштабами природных процессов миграции и аккумуляции различных соединений. Прямое влияние химического загрязнения транспортом воды и воздуха на здоровье испытывают сегодня не только жители крупных городов, но и сельских районов. Во многих странах мира в последние годы повышены требования к чистоте продуктов питания, кормов, питьевой воды, атмосферного воздуха и ужесточены санкции за нарушения установленных нормативов.
Процесс развития промышленного производства способствует концентрации населения. Высшей формой организации пространства для человеческого общества стали города. По научным прогнозам, через три-четыре человеческих поколения до 90 % людей будут проживать в городах, тогда как в прежние эпохи городское население не превышало 1-2 % (31, с.5). Взять, к примеру, Москву – один из крупнейших агломераций мира. Экологически наиболее опасен здесь городской транспорт – на его счету около 2 млн.тонн загрязняющих веществ в год.
Большие города являются источником повышенной опасности, связанной с движением различных видов транспорта. Климат большого города существенно отличается от климата окружающей местности. Наряду с другими факторами, транспортная деятельность значительно повышают приходную часть теплового баланса: повышение температур приводит к увеличению продолжительности безморозного периода, к сокращению периода со снежным покровом по сравнению с загородными территориями. В атмосфере большого города всегда повышенное число дней с туманами и количество осадков.