Введение

    Учебное пособие – первое в отечественной литературе, рассчитанное на студентов небиологических специальностей, в котором сделана попытка расширить «нишу» экологических знаний, включив в курс материал, существенно выходящий за рамки традиционного, излагаемого в классических курсах экологии.
    Основная задача пособия заключается в том, чтобы дать читателю достаточный объем материала, позволяющий грамотно сориентироваться в проблемах, которые в настоящее время обычно называют экологическими, и которые стали опасными, прежде всего, из-за того, что в оценке своих взаимоотношений с Природой люди скорее склонны изменять Природу, чем свои представления о разумности этих взаимоотношений. Поэтому в рамках данного пособия экология рассматривается не как отдельно взятая наука, но гораздо шире – как проблемно ориентированная система междисциплинарных знаний о взаимоотношении человека и Природы в целом. Истинные причины проблем, именуемых экологическими, на самом деле часто выходят далеко за рамки традиционной экологии, а решение этих проблем требует дополнительных, в том числе и новых знаний, нового типа мышления.
    Набор научных дисциплин, рассматриваемых в пособии, отражает структурную схему Н.Ф. Реймерса, и несколько переосмысленную методологию системного подхода, описываемую в работах А.А. Богданова, В.И. Вернадского, Э. Бауэра, И. Пригожина. Наличие помимо основного материала, изучающегося в традиционных курсах экологии, достаточно большого объема информации из смежных областей, на взгляд авторов, позволит читателю более объективно подойти к анализу тех или иных положений современной экологии.
    Авторы надеются, что предлагаемое учебное пособие будет не только полезно студентам различных специализаций, но интересно широкому кругу читателей, включая профессиональных экологов. 

«Ни один человек не может быть образован настолько, чтобы стать экспертом во всех дисциплинах, которые изучают системные эффекты. Достаточно трудно сделать человека экспертом в одной-то области. Мы можем, однако, дать ему представление о том, что знают и могут сделать другие и обосновать мотив его сотрудничества с ним…
Научный снобизм здесь неуместен…»

Мудр тот, кто знает не многое,– а нужное...

Эсхил

От авторов

    Развитие науки и техники, или как это обычно принято говорить, – научно-технический прогресс, привели к тому, что экология стала востребованной обществом. Основы экологии стали изучать в общеобразовательных школах и читать студентам многих, в том числе, небиологических специальностей. Однако, экология, являясь, как и основная часть современной биологии, преимущественно описательной наукой, оказалась не готова дать однозначно правильные ответы на целый ряд принципиально важных для человечества вопросов. Возникла необходимость в дополнительном анализе имеющихся многочисленных накопленных за длительное время знаний в этой области.
    Основная задача курса заключается не только в изучении накопленных экологических знаний (которые трудно изложить в единственном кратком курсе), но и в том, чтобы дать читателю достаточный объем материала, позволяющий грамотно сориентироваться в проблемах, которые в настоящее время обычно называют экологическими. Подходы к решению этих проблем, на самом деле, выходят далеко за рамки экологии в ее традиционной формулировке, и требуют дополнительных новых знаний, нового образа мышления. Исходя из этого и, прежде всего, в учебных целях, авторы склонны понимать экологию не как отдельно взятую науку, но гораздо шире – как проблемно ориентированную систему междисциплинарных знаний, описывающих взаимодействия в треугольнике Человек – Природа – Общество, позволяющую по-новому подойти к решению проблемы формирования нового типа мировоззрения, отвечающего современному уровню развития системы знаний и техники.
    В пособии обобщаются результаты многих исследований, в том числе и не относящихся впрямую к экологии, но которые могут быть полезными с методологической точки зрения. Чтобы не затруднять чтение текста, ссылки на оригинальные работы в основном (как это обычно и принято в учебниках) не приводятся.
    Пособие предназначено, прежде всего, для студентов вузов небиологических специальностей, но авторы надеются, что оно будет полезно не только студентам, но интересно широкому кругу читателей, включая профессиональных экологов. 

К читателям, а также зачем «не экологам» изучать экологию?

Книги дают людям пищу для ума, козыри для игры
и костюмы для маскарада…

Артуро Перес-Реверте

    Существует множество учебников по экологии и различным ее разделам. Чем же очередной, – предлагаемый, отличается от своих предшественников?
    Во-первых, тем, что авторы хорошо осознают, что до сих пор, экология является преимущественно описательной системой знаний, а решения многих современных проблем, именуемых экологическими, на самом деле выходят далеко за рамки экологии в ее традиционной формулировке. Их решение требует дополнительных знаний из соседних областей (особенно естествознания), и во многом – иного образа мышления. Исходя из этого, в учебных целях, авторы склонны понимать экологию не как отдельно взятую науку, но гораздо шире – как проблемно ориентированную систему междисциплинарных знаний, описывающих взаимодействия в треугольнике Человек – Природа – Общество, позволяющую подойти к анализу экологических проблем с позиций, отвечающих современному уровню развития системы знаний и техники.
    Во-вторых, авторы не ставили задачу «навязать» читателю свою точку зрения. Читатель может (и, возможно, должен) сформировать её сам, изучив предлагаемый в пособии материал. В пособии лишь предпринята попытка обобщения результатов многих исследований, в том числе и не относящихся впрямую к экологии, но помогающие немного расширить кругозор читателя.
    Методологические подходы к преподаванию экологии серьезно затруднены как сложностью и дискуссионностью структуры экологии, так и из-за непрекращающихся споров о пределах и содержании ее элементов. Экология, относящаяся к биологии как самостоятельный ее раздел, долгое время, по образному выражению Н.Ф. Реймерса¹, ютилась где-то на её задворках. Затем, по мере накопления знаний, часть их стала отделяться от основной ветви экологии в ее исходном понимании. Экологии стали интенсивно «размножаться».
    Основная причина такого «размножения» связана, прежде всего, с тем, что человек оказался уникальным творением Природы. Современные технологии не просто изменили характер взаимодействия человека со средой обитания (антропогенное воздействие), но и приняли глобальный характер. Под вопросом оказались и существование Природного равновесия и человека вообще. Возможно, именно поэтому к экологии вдруг стали приковываться взоры широкой общественности, многих ученых, политических деяте­лей. Заговорили об экологической культуре, экологической фазе мирового прогресса и т.п. Однако как это ни странно, но новая «большая» (мега) экология оказалась и без соответствующих профессионалов, и без формального места в системе науки.
    Экология как научное направление, относительно внезапно ставшее в один ряд с такими циклами знания, как материнская биология, физика или химия, не получила четкой «прописки». Пока вместо стройной мегаэкологии как синтетической науки четко обозначились лишь экологические проблемы и особый, так называемый «экологический» общенаучный подход к этим проблемам.
    Г.С. Розенберг², озвучивая точку зрения профессиональных экологов, видит одну из главных проблем сегодняшней экологии в том, что специалисты разных экологических направлений зачастую просто не понимают друг друга.
    Однако есть и другая, более существенна причина. То, что пути решения многих проблем экологии остаются пока в большинстве случаев на уровне проектов, в определенной мере, связано с отсутствием достаточно четко сформулированных правил и законов, отвечающих за формирование свойств биосферы. Это уже привело к созданию экологически напряженных ситуаций. В их числе проблемы африканского Сахеля, Белого и Черного морей, Азова, Арала и Каспия, Байкала, Чернобыля и «уральского следа», и многие другие.
    Ответом на сложившуюся ситуацию явилось экологическое (включая «зеленое») движение, к которому примкнули люди, озабоченные экологическими проблемами, однако в большей части далекие от знания истинных законов Природы и экологии. Как заметил Н.Ф. Реймерс, все стали «экологами», науку захлестнул поток непрофессионализма.
    В результате даже на уровне межгосударственных документов стали приниматься решения, порой не согласующиеся с истинными законами природы. Так, в Декларации конференции ООН в Рио-де-Жанейро (1992 г.), как реакция на то, что бóльшая часть человечества осознала, что живет в условиях глобального экологического кризиса, который, по прогнозу Медоуза³, может закончиться коллапсом цивилизации уже в середине XXI века,– прозвучал призыв к странам Мира искать свои варианты перехода к Sustainable Development – устойчивому развитию. В этот процесс в свое время включилась и Россия.⁴
    Другое «достижение» экологии последних лет прошлого столетия – достаточно специфический сценарий возможности гармонического сосуществования человека и природы и, как следствие, коэволюции природы и общества. Предложенный вариант модели «коэволюции», не соответствующий ни историческому опыту, ни известным нам из естествознания законам эволюции был подвергнут критическому анализу в работах В.И. Данилова-Данильяна⁵ (1998 г.), показавшего его научную несостоятельность.
    К сожалению, при обсуждении многих экологических проблем в современных средствах массовой информации большей частью преобладают сомнительные стереотипы, рожденные скорее журналистикой, стремлением к сенсационности и пр., чем научными знаниями. Это небезызвестные проблемы, связанные с «парниковым эффектом», «озоновыми дырами», атомной и ядерной энергетикой и др.
    Поэтому авторы данного учебного пособия, оставаясь, прежде всего физиками, поставили перед собой задачу не просто изложить материал, традиционно относящийся к компетенции экологии, а подойти к изложению критически, уделив внимание не только изложению самих законов, правил и постулатов экологии, но, и анализу возможностей справедливости их как законов с позиций фундаментальных законов Природы (прежде всего, физических и геофизических).
    Но при таком подходе возникает серия других вопросов. Среди них, в частности: «насколько точны научные знания и насколько ложны так называемые “донаучные” и “не научные” представления о Мире? Насколько далеко наши научные достижения позволяют продвинуться в понимании этих представлений?», и др. Вряд ли сегодня можно дать достаточно определенные ответы на эти вопросы. Разобраться здесь хотя бы частично можно лишь определив цепочки логических связей (в том числе, в контексте истории развития познания), в которых должны быть учтены не только достижения современной науки, но и те противоречия, которые при этом возникли, те связующие ниточки, которые вдруг возникли между современными научными представлениями и знаниями предшествующих поколений, например, между квантовой физикой и знаниями древних греков, между современными астрономией и астрофизикой, работами Л. Чижевского, Л. Гумилева и В. Вернадского с одной стороны, и календарями Древних майя и египтян, культурой древнеегипетских жрецов и шумеров – с другой.
    Не случайно, еще в 60-е годы прошлого столетия среди физиков была популярна шутка (известная как Закон Мэрфи) о том, что прогресс в науке состоит не в замене неправильной теории на правильную, а в замене неправильной теории на неправильную же, но более утонченную.
    И здесь, безусловно, нельзя обойтись без философствования (в хорошем смысле этого слова – умения логически мыслить).
    На наш взгляд, одним из немногих отечественных ученых, которым удалось удовлетворительно представить структурную схему современ­ной экологии, и тем самым создать исходную базу для разработки учебных программ преподавания этой науки, является Н.Ф. Реймерс. В неопубликованных программных набросках Н.Ф. Реймерса преподавание экологии предполагалось начать с изложения общих проблем жизни на Земле, знакомства с законами Природы и философскими и мировоззренческими основами системы знаний, называемых экологическими. Его подход, который мы с некоторыми изменениями и дополнениями взяли за основу в данном пособии, позволил нам выделить необходимый объем материала, который и составил суть предлагаемого базового экологического модуля.
    Основная задача курса заключается не столько в глубоком изучении накопленных экологических знаний (которые трудно изложить в единственном кратком курсе), сколько в том, чтобы дать читателю достаточный объем материала, позволяющий грамотно сориентироваться в проблемах, которые в настоящее время обычно называют экологическими.
    При таком подходе возникает необходимость в создании системы знаний, выходящей за рамки узкого профессионализма, которая бы позволила видеть Мир в его целостности, получить представление об общей логике его развития. Отдавая должное биологии, из недр которой вышла экология, при анализе экологических систем опорными должны стать Законы первостепенно значимые, фундаментальные, опирающиеся на весь комплекс естественнонаучных знаний о Природе.
    Для этого есть серьезные основания. Природа существует независимо от волеизъявления отдельных личностей. Как однажды заметил Август Лёш⁶, Природа действует в согласии со своими законами, а человек – в соответствии со своими представлениями о законе.
    Часть отечественных экологов считает, что экологическая проблематика требует широкого философского осмысления, создания новых этических концепций, поскольку в экологии сложнейшие фундаментальные проблемы близко соседствуют с прикладными вопросами, которые необходимо сегодня решать. Поэтому для будущих выпускников вуза (особенно «неэкологов») прежде всего, важны методологические подходы к оценке значимости полученных и получаемых научных знаний, или тех которые будут получены позднее (завтра, через пять, десять лет…), с целью формирования своего личного мировоззрения, наиболее соответствующего современной ситуации развития Мирового сообщества.
    Очень не просто осознать, что человечество вступило в новую эпоху исторического развития. Поэтому можно утверждать:

На современном этапе наиболее правильно рассматривать экологию в целом не только как научное направление, но, прежде всего, как специфическую проблемно ориентированную систему знаний, направленных на формирование нового типа мышления, призванного пронизывать все науки, технологические процессы и сферы деятельности людей.

    В формировании экологической составляющей мировоззрения важную роль должны играть естествознание, рассматриваемое в данном контексте как система знаний о фундаментальных законах Природы (включая биологические знания), в том числе, определяющих направленность эволюционных процессов, философия – как необходимая составляющая познания Мира, и  математика – как язык Познания. Определенная ниша должна быть отведена и религиозной составляющей мировоззрения.

Человечество должно понять, что в дальнейшем преобразовании нуждается не Природа, а мир людей, психология человека – как части Природы. В этом состоит, по словам В.И. Вернадского, ноосферный путь развития – разумное воздействие на себя, чтобы «спасти» Природу для собственного существования.

    Учение о ноосфере, основателем которого считается (возможно, и не совсем точно) В.И. Вернадский, получило в России широкое распространение. Оно даже было предложено как основа для всемирной стратегии «устойчивого развития», о котором мы упоминали выше. Но, на самом деле, мало кто имеет четкое представление о том, что же такое «ноосфера». К обсуждению этого вопроса мы вернемся в разд. III. Пока же лишь отметим, что ставить знак равенства между концепцией устойчивого развития и Ноосферой Вернадского неправильно – В.И. Вернадский никогда не говорил об устойчивости или равновесии развития.
    Существенно, что концепция устойчивого развития была отвергнута параллельно работавшим в том же 1992 г. в Рио-де-Жанейро Форумом негосударственных организаций, обвинившим в своей «Декларации Людей Земли» государственных лидеров, принявших концепцию устойчивого развития «в пренебрежении многими из наиболее фундаментальных причин, лежащих в основе нарастающих экологических и социальных разрушений на нашей планете».
    С точки зрения экологии устойчивое развитие в отдельно взятой стране – это иллюзия. Мыслящие люди, и прежде всего ученые-геоэкологи, обязаны найти такой сценарий выхода из кризиса, который бы гарантировал сохранение биосферой ее функций самоподдержания, что в свою очередь обеспечило бы продолжение существования человеческого рода. Для этого надо, прежде всего, кардинально изменить толкование понятия Sustainable Development, перенеся акцент со слова «развитие» (development) на слово «биосфера».
    И, наконец, самое сложное. На маленькой, конечной по размерам Земле не может существовать бесконечно «развивающееся» человечество. Все это может прекратиться по естественным экологическим причинам, так – как это свойственно Природе и ее Законам, если те законы, по которым человек строит свою частную и социальную жизнь, войдут в противоречие с законами, определяющими эволюцию Природы и Космоса.

Как точно однажды подметил Ю.Андреев,⁷ единство Мира, от самого малого до самого великого, поражает, потому что вся Природа едина. Только наше слабое воображение поделило ее на Мега-, Макро- и Микромир. На каком бы уровне ни подошли мы к Природе, везде обнаруживается критерий оптимальности в ее функционировании, т.е. минимальный расход энергии для достижения максимально возможного результата. Это касается и полета комара (подлинного чуда – с позиций аэродинамики, пока недостижимого для нынешнего уровня человеческой техники), и локации звука кузнечиком, сверчком или тем же самым комаром, и организации внутренних процессов на любой звезде и солнце в частности (от возгорания до превращения в белого карлика). И лишь на одном из уровней между так называемыми Микромиром и Мегамиром, существует система, чрезвычайно далекая от оптимизации процессов, совершаемых в ней. Это – человек и человечество, на каком-то из этапов своей эволюции возомнившие себя «заглавными». Имеется всего лишь два исхода из такого положения вещей: жизнь в согласии с законами Природы, или автоматическая ликвидация подобного странного и чужеродного новообразования.

    Чтобы популяция людей и наша цивилизация могла существовать достаточно долго, должен произойти глубокий перелом в сознании людей, их миропонимании. А для этого, по мнению академика Н.Н. Моисеева, образование должно быть чем-то похоже на холст живописца. Для того чтобы краски хорошо ложились, необходим грунт. Сегодня таким грунтом может стать экология, но не как биологическая наука, а в ее буквальном понимании: экология – наука о собственном доме, о том, что он собой представляет, как должен в нем жить человек для того, чтобы обеспечить будущность следующим поколениям. И здесь физические и биофизические аспекты экологии являются важной составляющей современного миропонимания и экологии в частности.
    Важным этапом обучения должны стать вопросы, связанные с пониманием роли и места процессов, происходящих на Земле в целом, которая является пока единственным известным нам местом постоянного обитания человечества. Эти вопросы обычно рассматриваются в рамках экологической геофизики и геоэкологии.
    Только исходя из совместного рассмотрения законов, изучаемых естественными науками в целом, и биологических аспектов эволюции биосферы и среды обитания, можно анализировать глобальные проблемы экологии, понятия экологической безопасности и экологического риска.
    Вместе с тем, следует отдавать себе отчет, что форма изложения материала для студентов «неэкологов» не может быть такой же, как для специалистов. Изложить просто научные идеи весьма сложно. Это особый труд. Как написал еще в 1948 г. А. Эйнштейн, «…можно преуспеть в доходчивости, уйдя от изложения сущности проблемы и ограничившись лишь смутными намеками на нее и таким образом обмануть читателя, внушив ему иллюзию понимания. Можно, наоборот, квалифицированно и точно изложить проблему, но так, что неподготовленный читатель скоро потеряет мысль автора и лишится возможности следовать за ней дальше. Если исключить из сегодняшней … литературы эти две категории, то останется на удивление мало. Но зато эти немногие работы поистине неоценимы. Они решают важнейшую задачу – дать возможность широким слоям людей в полной мере осознать усилия, прилагаемые учеными, и результаты научных исследований. Ибо никак нельзя мириться с тем, чтобы каждое новое достижение в науке было известно лишь нескольким ученым в этой области, даже если им удастся вполне оценить его, развить и применить…».
    Поэтому немного перефразируя Паскаля, сформулируем наш подход к изложению материала следующим образом: предмет экологии настолько серьезен, что полезно не упускать случая сделать его немного занимательным.
    Мы надеемся, что данное учебное пособие, написанное авторами на основе большого многолетнего опыта работы и чтения лекций в области физической экологии поможет ликвидировать пробелы в знаниях при изучении вопросов взаимного влияния окружающей среды (включая физические поля) и объектов живой и неживой Природы.

1. Н.Ф. Реймерс – профессор МГУ, один из известнейших популяризаторов экологических знаний.

2. Г.С.Розенберг – директор института экологии Волжского бассейна РАН, чл.-корр. РАН.

3.  Деннис Л. Медоуз – директор Института политических и социологических исследований, профессор (США), почетный профессор МГУ. Его книги, посвященные компьютерным моделям, системному анализу и динамике роста, известны во всем мире. Одна из его первых книг, по некоторым оценкам, была среди десяти самых важных экологических учебников 20-го века.

4. Представления о путях перехода цивилизации к устойчивому развитию существенно зависят от понимания содержания этого термина. «Классическое» его определение, положенное в основу Декларации, недостаточно строго и конкретно: «развитие, которое удовлетворяет потребности настоящего времени, но не ставит под угрозу способность будущих поколений удовлетворять свои собственные потребности». Оно, по мнению В.И. Данилова-Данильяна, преследует, прежде всего, популистские цели. Главный недостаток определения – полная неопределенность относительно потребностей будущих поколений.

5. Виктор Иванович Данилов-Данильян – докт. экономических наук, профессор, председатель ГК РФ по охране окружающей среды, директор Института водных проблем РАН, член-корр. РАН, с 1991 по 2000 гг.– министр экологии и природных ресурсов РФ.

6. Лёш, Август (Losch A.) – немецкий экономист середины ХХ столетия.

7. Андреев Юрий Андреевич (1930-2009) – доктор филологических наук, член Союза писателей СССР, создатель и руководитель одного из лучших в стране учебно-оздоровительных центров. Автор более 500 научных трудов, в том числе 30 монографий.