Термин «экология» ввел в науку немецкий биолог Эрнст Геккель в 1866 г. В переводе с греческого, экология – это наука о доме. Здесь под «домом» подразумевается окружающий нас мир.
Первоначально словом «экология» был назван новый раздел биологии, изучающий совокупность всех взаимосвязей между живыми и неживыми компонентами природной среды. Сегодня экология превратилась в самостоятельную фундаментальную науку, которая пытается понять и объяснить, как устроен мир, как и за счет чего он функционирует.
К концу XX века новый термин не только получил широкое распространение, но и стал очень модным. Его смысловое наполнение сильно изменилось и очень запуталось. Сегодня экологом считает себя и инженер, и педагог, и биолог, и юрист (список можно продолжать), при этом каждый придает этому слову свое значение.
Почему так получилось? С одной стороны, успехи различных областей научных знаний позволили поднять экологию, как науку об окружающем нас мире на качественно новый уровень. С другой стороны, современная цивилизация на практике столкнулась с реальной угрозой безопасности и устойчивости своего существования и осознала, что эти проблемы невозможно решить без фундаментальных экологических знаний. Все это привело к изменению отношения к экологии, как к науке. Экология, как в сказке, «вдруг» из Золушки превратилась в принцессу. Но это превращение произошло на фоне отсутствия фундаментальных экологических знаний у широких масс людей.
Сегодня дефицит экологического воспитания и образования рассматривается как фактор опасности. Необходимость, всеобщность и обязательность экологического образования закреплены в законе РФ «Об охране окружающей природной среды» от 19.12. 91 и рассматриваются как необходимое условие формирования экологической культуры и безопасности общества. В ранг государственной политики введены следующие принципы:
гарантированность приобретения каждым гражданином экологических знаний;
обязательность и приоритетность экологических знаний в системе образования;
направленность экологического образования на выполнение задач по сохранению и восстановлению природной среды.
В статье 74 закона «Об охране окружающей природной среды» говорится, что овладение минимумом экологических знаний, необходимых для формирования экологической культуры граждан, во всех дошкольных, средних и высших учебных заведениях, независимо от их профиля, обеспечивается обязательным преподаванием основ экологических знаний.
В обязательный минимум профессиональных программ вузов технических направлений по циклу математических и общих естественно-научных дисциплин с 1994 г. введена новая дисциплина «Экология», содержание которой определяется утвержденным Государственным стандартом ЕН-06: «Биосфера и человек. Структура биосферы, экосистемы. Взаимоотношения организма и среды. Экология и здоровье человека. Глобальные проблемы окружающей среды. Экологические принципы рационального использования природных ресурсов и охрана природы. Основы экономики природопользования. Экозащитная техника и технология. Основы экологического права. Профессиональная ответственность. Международное сотрудничество».
Вода. Запасы и основная роль в жизни биосферы
Вода, как губку, пропитывает все живое и неживое на Земле; 70 % территории планеты покрыто водами, все живое на 80 % по объему состоит из воды. Вода находится в постоянном движении. Глобальным источником прихода воды являются атмосферные осадки, глобальным источником расхода – испарение (рис. 7.1).
Это вечное движение воды (круговорот воды) в природе обеспечивает обмен веществами между организмами и окружающей средой и между отдельными компонентами окружающей среды; очищение воды от загрязнения при испарении и непрерывное образование пресной воды.
Структура распределения водных масс в гидросфере Земли (табл. 1) показывает, что более 98 % мировых запасов составляет соленая вода. Основные запасы пресной воды сосредоточены в ледниках и недоступны для использования. Объем остальной части пресных вод составляет доли процентов от общих мировых запасов водных масс. Кроме того, пресная вода неравномерно распределена по поверхности Земли. Около шестой части населения планеты испытывает острую нехватку питьевой воды. Например, в странах Персидского залива один литр пресной воды по цене эквивалентен трем литрам нефти. Россия обладает четвертой частью всех мировых запасов пресных вод, причем 80 % отечественных запасов сосредоточено в озере Байкал.
Таблица 1
Распределение водных масс и активность водообмена в гидросфере Земли /1/
| Часть гидросферы | Объем воды, тыс. км3 | Доля к общему объему воды, % | Активность водообмена,лет |
| Океан | 1 370 000,0 | 94,0000 | 3 000,000 |
| Подземные воды, в том числе зоны активного водообмена | 60 000,04 000,0 | 4,00000,3000 | 5 000,000300,000 |
| Ледники | 24 000,0 | 1,7000 | 8 000,000 |
| Озера | 280,0 | 0,0200 | 7,000 |
| Реки | 1,2 | 0,0001 | 0,030 |
| Влага почвы | 80,0 | 0,0100 | 1,000 |
| Пары атмосферы | 14,0 | 0,0010 | 0,027 |
| Вся гидросфера | 1 454 000,0 | 100,0000 | 2 800,000 |
Основные причины загрязнения водоемов
и связанные с ними проблемы
Первой и основной причиной загрязнения водоемов является слишком большое водопотребление (и, соответственно, сброс загрязненной воды). При современном уровне водопотребления (сброса) природные механизмы самоочищения уже не могут обеспечить нам воду требуемого качества. Это если и не опасно, то уже вредно для здоровья человека. Для исправления ситуации человеку пришлось перейти на искусственную схему водообмена техносферы с окружающей средой (рис. 1).
Эта схема предусматривает системы специальной очистки и водоподготовки и позволяет получать воду требуемого качества. Значит, человек в безопасности и проблема решена? Можно ответить «Да», но остаются еще две опасности. Обе они обусловлены накоплением химических веществ, поэтому
1) придется отказаться от возможности пить воду из природных источников;
2) придется отказаться от продуктов питания, поставленных из загрязненных водоемов.
На сегодняшний день убедительно доказано, что при переходе по цепям питания происходит концентрирование ряда химических веществ (тяжелых металлов, радионуклидов, пестицидов и др.). Считается, что в среднем концентрация вещества возрастает на порядок при переходе на каждый следующий уровень пищевой цепи.
Фактически коэффициент концентрирования зависит от конкретного вещества и конкретных биологических видов, присутствующих в пищевых цепях. В самой опасной ситуации оказывается человек, который стоит в конце пищевой цепи (особенно младенец, питающийся молоком матери, так как возникает еще один пищевой переход).
Можно ли избежать этих опасностей? Только одним способом: очищать воду перед сбросом (см. рис. 1) до уровня, соответствующего качеству воды природного источника. Это очень дорого, но технически возможно.
К сожалению, остается еще одна проблема, которая потребует в принципе другое, еще более сложное решение.
Человек создал и широко использует целую группу искусственных химических соединений, обладающих чрезвычайной стойкостью. Эти вещества, попадая в окружающую среду, постепенно распространяются и накапливаются в живых и неживых системах планеты Земля, в том числе и в организме человека. Для них уже придумано специальное название – глобальные экотоксиканты. Их изучает отдельная отрасль науки, которая находится сейчас в стадии становления и развития.
Однако уже сегодня совершенно ясно, что единственным способом защиты от этого зла может быть только полное исключение этих веществ из кругооборота (не производить, не применять!) или разложение искусственных химических веществ перед сбросом до простейших химических элементов, «известных» природе. Основные причины и следствия загрязнения водоемов приведены на рис. 2, 3 и табл. 2
Основные причины | Основные последствия | Основные проблемы для человека | Методы решения проблем | |
| основные (принципиальные) | дополнительные (смягчающие) | |||
| 1. Превышение уровня водопотребления (сброса) над способностью природных систем к самоочищению2. Сброс в природные системы искусственных химических соединений, которые природные системы в принципе не способны разложить или растворить до безопасных уровней | Накопление химических веществ в воде, донных осадках и их концентрирование в водных растениях и организмах обитателей водЭвтрофикация водоема – повышение биопродуктивности водоемов в результате накопления биогенных веществ (азот, фосфор) и, как следствие, снижение способности к самоочищению | Опасно для здоровья потреблять воду и продукты питания (рыба и пр.) из загрязненных природных источников | Полная очистка воды перед сбросом.Разложение искусственных химических веществ перед сбросом до простейших химических элементов, «известных» природе, или отказ от их применения | Очистка воды перед употреблением (гло-бальная или локальная)Ограничение водопотребления (например, путем многократного использования одних и тех же вод) |