Развитие учения о биосфере и деятельности в ней человека привело к распространению понимания того, что биосфера состоит из множества взаимодействующих экосистем разного уровня и фактически представляет собой единую интегральную экосистему Земли. Многие закономерности развития и существования биосферы проявляются только на собственно биосферном уровне.
Вместе с тем в ней в планетарном масштабе реализуются те же закономерности, что и в частных случаях конкретных экосистем разных уровней. Это способствовало распространению представления об экологии как науке, занимающейся судьбой всей жизни на нашей планете.
2.2 Основные факторы внешней среды
2.2.1 Абиотические факторы
Абиотические факторы – факторы неживой природы. К ним относятся:
1. Свет. Наиболее важный, определяющий саму возможность устойчивого существования жизни на Земле, фактор внешней среды - солнечный свет.
Ультрафиолетовое излучение, особенно в своей наиболее коротковолновой части, обладает ионизирующими свойствами, и это определяет характер его воздействия на организмы.
Наиболее важен для существования жизни на Земле видимый свет - часть диапазона солнечного спектра с длиной волны от 390 до 770 ммк. В жизни организмов и экосистем видимый свет может играть роль как энергетического, так и сигнального фактора. Сигнальная роль света проявляется как у растений, так и у животных. Это связано с тем, что смена дня и ночи, изменения длины светового дня в разные сезоны года в средних и высоких широтах - наиболее устойчивые характеристики динамики свойств среды обитания.
2. Химизм среды обитания. Живые организмы, существуя за счет обмена веществ с окружающей средой, естественно, сильно зависят от ее химического состава. В то же время, преобразуя органические и неорганические вещества среды, сами они могут в значительной мере изменять его. Взаимодействие неживых и живых компонентов биосферы целиком определяет особенности Земли как планеты, имеющей жизнь. Весь свободный кислород атмосферы создан процессом фотосинтетического разложения воды растениями, огромные толщи известняков и других органогенных осадочных пород созданы деятельностью живых организмов, запасы каменного угля, нефти и газа в земной коре – результат деятельности живых организмов минувших эпох.
3. Температура среды. Главные факторы, определяющие температурные пределы активной жизнедеятельности или сохранения жизнеспособности организмов - температурная устойчивость белков, клеточных мембран и других макромолекулярных комплексов клетки, а также сбалансированность биохимических реакций в процессах клеточного метаболизма.
4. Другие абиотические факторы среды. В истории эволюции и текущей жизни отдельных видов и экосистем весьма значительная роль принадлежит всему комплексу климатических факторов. Изменения в распределении климатических зон на земном шаре в истории планеты были одной из ведущих причин изменений характера эволюционных процессов, стимулируя формирование новых групп животных и растений со все более совершенной организацией.
2.2.2 Биотические факторы
К числу биотических относят все факторы взаимодействия видов живых организмов, от вирусов и бактерий до высших позвоночных, как на уровне отдельных особей, так и на популяционном и видовом уровнях. В любой экосистеме более или менее сильными, прямыми или опосредованными взаимодействиями связаны все составляющие ее виды.
Большинство межвидовых взаимодействий связано со взаимным положением видов в трофических (пищевых) сетях экосистем. Сюда относятся, прежде всего, взаимодействия объектов питания и их потребителей. Это отношения между растениями и растительноядными животными, отношения хищник-жертва, паразит-хозяин, совместное использование пищевых ресурсов и конкуренция за общие ресурсы в ее самых разных формах - от подавления корневыми выделениями растений видов, конкурирующих за источники минерального питания, до прямой борьбы крупных хищников за охотничьи участки. К биотическим факторам относятся также взаимодействие в использовании убежищ и конкуренция за них, использование одними видами изменений свойств среды обитания под воздействием других видов и т. д.
Довольно распространенное явление в отношениях разных видов - симбиоз, или совместное существование двух или более видов, при котором в отдельности ни один из них в данных условиях жить не может. Целый класс симбиотических организмов представляют собой лишайники - совместно обитающие грибы и водоросли.
Вся совокупность действующих на каждый вид в экосистеме абиотических и биотических факторов, обычно более или менее усложненная вмешательством антропогенного фактора, составляет сложную сеть связей между всеми компонентами экосистемы. Среди этих связей есть «сильные», определяющие тип взаимоотношений непосредственно взаимодействующих видов, и более или менее «слабые», вносящие лишь небольшие отклонения в результаты действия сильных. Сложность этой системы связей увеличивается еще за счет того, что изменения отдельных условий (годовые колебания климатических показателей, резкое снижение численности одного или нескольких массовых или вносящих существенный вклад в стабильность экосистемы видов по естественным причинам или под воздействием человека) могут изменять силу некоторых связей и существенно менять весь ход процессов в экосистеме.
2.3 Глобальная экология и опасность экологического кризиса
Сколь ни важны для человека социальные, культурные, политические стороны жизни, он остается существом биологическим, жизнь которого, как и любого организма на Земле, обеспечивается непрерывным обменом веществом и энергией с природной средой. Это относится как к отдельному человеку, так и к любым человеческим коллективам - от семьи до народа и всего человечества. Формой существования человека как вида, социальная организация которого определяет его жизнь в гораздо большей степени, чем любого другого вида животных, является этнос - культурно-историческая общность людей, объединенных единым типом взаимоотношений как с окружающей природой, так и с другими аналогичными общностями, которые психологически воспринимаются как «не такие, как мы».
В какой-то мере этнос может временно совпадать с государством, нацией, но как один этнос может существовать в форме многих государств, так и одно государство может объединять несколько этносов, быть «полиэтническим».
В истории разных этносов возникали достаточно трагичные ситуации, когда установившиеся способы ведения хозяйства, т. е. обмена веществом и энергией с природной средой, приводили к истощению природных ресурсов либо из-за изменения климатических условий, либо из-за роста численности людей и превышения критического уровня эксплуатации экосистем («вмещающего ландшафтах). Но такие кризисы отношений человека и природы носили местный характер и практически не отражались на ходе биосферных процессов. Только в ХХ веке, когда суммарная хозяйственная активность человечества, прогрессивно увеличивающего как свою общую численность, так и масштабы использования энергии, переработки природных материалов, вовлечения все новых территорий в сельскохозяйственное производство, появилась опасность возникновения экологического кризиса всепланетного масштаба.
Большой вклад в понимание этой опасности внесла работа международной неправительственной организации, так называемого «Римского клуба», созданного в 60-е годы по инициативе Аурелио Печчеи. В Римском клубе был разработан ряд последовательно уточнявшихся моделей, исследование которых на ЭВМ позволило рассмотреть некоторые сценарии возможного развития будущего Земли и судьбы человечества на ней. Результаты этих работ встревожили весь мир. Стало ясно, что путь развития цивилизации, ориентированный на постоянное увеличение производства и потребления, ведет в тупик, поскольку не согласуется с ограниченностью ресурсов на планете и возможностями биосферы перерабатывать и обезвреживать отходы промышленности. Эта угроза биосфере Земли вследствие нарушения устойчивости экосистем получила название экологического кризиса. С тех пор и в научной литературе, и в широкой печати, в средствах массовой информации постоянно обсуждаются различные проблемы, связанные с угрозой всепланетного, глобального экологического кризиса.
Постепенно в мировой науке стало складываться более или менее четкое разделение проблем экологического кризиса между собственно экологией как по преимуществу биологической наукой и комплексом «наук об окружающей среде», куда вошли по преимуществу проблемы, более или менее прямо связанные со здоровьем человека и качеством жизни. В российской науке это разделение не стало общепринятым, поскольку отнесение всего этого комплекса проблем к «экологии» стало уже достаточно привычным. Вместо этого у нас стали формироваться такие области знания, как «глобальная экология», «социальная экология» и другие, более или менее обоснованно претендующие на некоторую степень самостоятельности. Может быть, такое дробление чисто технически полезно, важно только, работая в любой из этих областей науки, постоянно иметь в виду искусственность этого деления и ясно видеть взаимосвязь и взаимодействие всех процессов, происходящих как в природных экосистемах, так и в системах социальных и «социоэкологических».
Хотя после выхода работ Римского клуба многие оптимисты выступали с «опровержениями» и «разоблачениями», не говоря уж о научной критике предсказаний первых глобальных моделей, и в самом деле не вполне совершенных, как и любая модель сложной действительности, уже через 20 лет можно было констатировать, что реальный уровень численности населения Земли, отставания производства продовольствия от роста потребности в нем, уровень загрязнения природной среды, рост заболеваемости и многие другие показатели оказались близки к тому, что прогнозировалось этими моделями. А поскольку именно экология оказалась наукой, имеющей методологию и опыт анализа сложных природных систем, включая влияние антропогенного фактора, прогнозировавшийся глобальными моделями кризис стали называть «экологическим».