Биотехносфера: экология и безопасность жизнедеятельности

Современный этап развития цивилизации характеризуется стремительно расширяющимся освоением новых территорий. В отличие от предшествующих эпох, урбанизация территорий происходит даже в том случае, если их основным предназначением является развитие сельскохозяйственного производства. Этого требуют как организация производства, так и потребности современного человека в развитии инфраструктуры. Различия между урбанизационным и аграрным биотехногенезом постепенно начинают носить все более условный характер.

Другой чертой современного характера урбанизации новых территорий является их системность - их трансформация, как правило, осуществляется одновременно по нескольким взаимосвязанным направлениям: строительство производственных объектов, обустройство селитебных и рекреационных территорий, отвечающих перечисленным выше требованиям, а также создание сети транспортных коммуникаций.

Таким образом, в отличие от предшествующих эпох, урбанизация новых участков биосферы происходит не в форме расширяющейся городской застройки, а постепенно охватывает все пригодное для жизни человека пространство. В процесс урбанизации вовлекаются и участки, ранее рассматривавшиеся как не предназначенные для нормальной жизнедеятельности. Процесс урбанизации всегда сопровождается интенсивным биотехногенезом. Все большее количество видов растений и животных начинает осваивать урбосистемы. Этот процесс обозначается термином «синантропизация». В ходе ее многие организмы не только приспосабливаются к условиям городской и промышленной застройки, но и находят на этих участках более благоприятную среду для своего развития.

Биота современных урбанизированных территорий (урбобиота) достаточно разнообразна. Так, к концу ХХ века на территории г. Москвы постоянно обитало более 50 видов птиц (Благосклонов, Буданова, 1977). При этом на урбанизированных территориях некоторые виды осваивают не свойственные им биотопы. Во многом это становится возможным благодаря изменению характера поведения и образа жизни Эти явления ранее были обозначены нами термином «этологический биотехногенез» (Глава 7).. Например, летом на газонах Воробьевского шоссе в районе Московского государственного университета можно было увидеть обыкновенных и сизых чаек. Здесь же во время весеннего пролета останавливались и даже спаривались кряквы, серые и другие утки (Симкин, 1977)

Расширение площади участков современной жилой и промышленной застройки и повышение в ней значимости техногенных факторов сопровождается увеличением числа вида растений и животных, сумевших приспособиться к существованию в этих условиях. При этом урбобиота - это не обедненный вариант биоты, окружающей урбанизированную территорию естественных ландшафтов. Ее формирование происходит под влиянием двух разнонаправленных процессов. Первый - это исчезновение ряда видов, свойственных естественным условиям местообитаний данного региона, не выдерживающих химического или шумового загрязнения, а также трансформации биотопов. Второй заключается в обогащении видового состава либо случайно привнесенными сорными, либо целенаправленно интродуцированными формами. В совокупности они обозначаются как «адвентивные виды» (от лат. adventicius - пришлый, чуждый), т.е. виды живых организмов, которые не свойственны данной местности, но распространились благодаря деятельности человека, в т.ч. и в результате создания для них специфических техногенных местообитаний (Клауснитцер, 1990). Так, дикие предки городских голубей, освоивших различные здания и сооружения, обитали в скалистых ландшафтах. В ходе урбанизации количество адвентивных видов в составе урбобиоты имеет тенденцию к увеличению. Так, если в начале XIX века в Москве насчитывалось 50 адвентивных видов растений, то в настоящее время их более 300 (Чичев, 1985). Аналогичные явления отмечаются и в других городах (Ильминских, 2011).

Обитающие на урбанизированных территориях растения и животные образуют своеобразные биологические сообщества - урбоценозы. По своему составу они весьма разнообразны и отражают характер мозаичности условий современной жилой и промышленной застройки (Клауснитцер, 1990). Своеобразные урбоценозы формируются на обочинах дорог, свалках, кладбищах и даже в районах оживленных улиц. Специфичность экологических ниш урбанизированных территорий обусловливает возникновение схожести состава их урбобиоты. Так, 15% видов растений являются общими для всех городов Европы (Фролов, 1998). Это число было бы еще выше, если бы сравнивались только центры городов.

Урбанизационный биотехногенез порождает комплекс проблем, требующих отдельного рассмотрения:

1. Заселяя постоянно расширяющиеся в пространстве урбосистемы, формирующиеся в них биологические сообщества-урбоценозы начинают играть все более значимую роль в функционировании планетарной экосистемы (Тетиор, 2006). Таким образом, урбанизационный биотехногенез (как и аграрный) превращается в один из факторов формирования биотехносферы. Этот процесс следует отличать от воздействия на трансформацию биосферы урбанизации как таковой. Урбанизация - это один из видов техногенной трансформации окружающей среды, сопровождающийся уничтожением естественных биологических сообществ и экосистем. В результате же урбанизационного биотехногенеза происходит возникновение новых биологических сообществ, начинающих играть все большую роль в вещественных и энергетических потоках. Например, в настоящее время трудно подсчитать, какова доля наземной растительности, произрастающей на урбанизированных территориях. Но можно предположить, что в некоторых странах Западной Европы занимаемая ею площадь и общая биопродуктивность уже сопоставимы с аналогичными показателями, характеризующими сохранившиеся природные экосистемы этих регионов.

2. Нередко спонтанно формирующиеся урбоценозы значительно ухудшают видеоэкологические свойства городской территории, создают предпосылки для возникновения неорганизованных свалок. Это могут быть заросли рудеральной растительности, появившейся на городских пустырях, или участки урбосистем, на которых строительство жилых и производственных объектов по тем или иным причинам не осуществляется (поймы малых городских рек и др.). Отдельную проблему представляет собой стихийное использование городским населением подобных участков в качестве мест массового отдыха. Для их обозначения нами ранее был предложен термин «неорганизованные городские резорты» (Суздалева и др., 2012). В этих же местах нередко формируются поселения лиц без определенного места жительства. Все это способствует возникновению неблагоприятной санитарно-эпидемиологической обстановки.

3. Некоторые организмы, активно заселяющие убосистемы, оказывают нежелательное воздействие на условия существования в них людей. Например, грызуны - переносчики опасных инфекций и кровососущие насекомые. К ним можно отнести и стаи бродячих собак, проявляющих агрессию по отношению к людям.

4. Ряд видов способен обитать на поверхности и внутри различных технических устройств, создавая так называемые биопомехи, т.е. связанные с жизнедеятельностью этих организмов неполадки, которые могут привести к возникновению аварийных ситуаций. Другие организмы вызывают биоповреждения, заключающиеся в механическом и химическом разрушении материалов и изделий.

5. Массовое развитие некоторых организмов иногда вызывает интенсивное загрязнение городской и промышленной застройки продуктами их жизнедеятельности. Для обозначения данного явления был даже предложен специальный термин «зоогенное загрязнение» (Авилова и др., 1994).

По перечисленным выше причинам восприятие явлений урбанизационного биотехногенеза специалистами носит двойственный характер. В целом рост биоразнообразия в городах и повышение уровня их озеленения рассматриваются как позитивные явления. Во многих городах разрабатываются и реализуются программы по развитию в них желательных компонентов урбобиоты. Одновременно предпринимаются меры по борьбе с ее нежелательной частью. Практически все эти действия вписываются в ограничительную парадигму охраны окружающей среды. Их цель - повысить до определенного уровня позитивные воздействия, оказываемые урбобиотой на человека, и ограничить негативные (табл. 9). Как правило, эти меры носят частный характер, т.е. проводятся в отношении определенного объекта или их группы и преследуют конкретную сиюминутную цель. Именно этим объясняется кратковременность, а иногда - и полный провал подобной деятельности. Примером может служить попытка вселения ланей в московский лесопарк Лосиный остров, которые были быстро уничтожены бродячими собаками (Карасева и др., 1995). Избежать подобных событий можно путем системного формирования урбобиоты, т.е. рассматривая ее как элемент управляемой природно-технической системы. При подобном подходе состав урбоценозов формируется не как попытка внедрить в урбосистему фрагменты естественных биоценозов и не как акклиматизация набора видов, который хотелось бы видеть в городских парках и других видах организованных городских резортов (Суздалева и др., 2012), а как создание сообщества организмов, вписывающихся в условия целенаправленно формируемой управляемой системы. Это подразумевает:

- формирование набора урбоценозов, каждый из которых способен устойчиво существовать на определенном участке городской или промышленной застройки Подобный подход отчасти уже реализуется в тех случаях, когда подбор биологических объектов при составлении планов озеленения городов и промышленных зон осуществляется с учетом существующего уровня загрязненности почв и атмосферного воздуха.;

- разработку механизмов биоманипуляции (управления биологическими объектами), направленных на улучшение экологической и санитарно-эпидемиологической ситуации, а также обеспечения их стабильности.

В условиях непрерывного расширения площади урбанизированных территорий и повышения их значимости в структурно-функциональной организации планетарной экосистемы деятельность по созданию управляемых природно-технических систем на базе урбосистем может рассматриваться как разработка одного из механизмов управления биотехносферой (Суздалева, 2014).

7.4 Инвазионный биотехногенез

Техногенная трансформация биосферы оказывает разнонаправленное воздействие на размеры области распространения отдельных видов, т.е. на их биологические ареалы.

Ареалы распространения многих видов под воздействием техногенеза сокращаются. Эти организмы не способны без специальных мер приспособиться к обитанию в природно-технических системах, возникающих на месте естественных экосистем.

В то же время обширный комплекс разнообразных организмов в результате техногенеза, напротив, смог расселиться в новые районы. Условия для развития некоторых видов в ПТС оказались даже более благоприятными, чем в естественной среде их обитания. Например, в ПТС могут отсутствовать конкуренты и хищники. Нередко в них происходит образование новых легко доступных пищевых ресурсов, возникающих в результате выращивания сельскохозяйственных культур или образования свалок пищевых отходов. По этим причинам многие ПТС представляют собой объекты, в которые могут вселиться и найти условия для своего массового развития новые, ранее не встречавшиеся в этом регионе виды организмов.

В экологии проникновение и последующее развитие в каком-то регионе нового, ранее не обитавшего здесь вида обозначают термином «биологическая инвазия». Еще в самых первых работах, посвященных систематическому изучению этих явлений, под этим понятием подразумевался комплекс разнородных процессов - от самостоятельного, без участия человека, расселения организмов, до их целенаправленной интродукции хозяйственно-ценных видов (Elton, 1958). Однако наиболее значимые последствия, причем не только экологические, но и экономические, имели неконтролируемые инвазии, происходящие в ходе различных форм человеческой деятельности (транспортных перевозок, гидротехнических систем, соединяющих водные бассейны, и др.). В связи с этим представляется целесообразным использование для их обозначения специального термина - «техногенная инвазия», под которым подразумевается инвазия, происходящая благодаря осуществлению человеческой деятельности с применением техники, но не являющаяся целенаправленным мероприятием по вселению организма в новые для него местообитания (Суздалева и др., 2015).

Виды-вселенцы или «инвайдеры», развиваясь в новых местообитаниях и вытесняя аборигенов, разрушают существовавшие биоценозы. По этой причине инвазиям нередко сопутствует снижение таксономического разнообразия (Алимов, Богуцкая, 2004). Некоторые из инвайдеров становятся вредителями сельского хозяйства, создают биологические помехи при эксплуатации технического оборудования. Наносимый такими видами экономический ущерб достигает огромных масштабов. Так, вселение в США двустворчатого моллюска дрейссены, являющегося массовым видом-обрастателем в системах водоснабжения, нанесло убытки, ежегодно составляющие несколько сот миллионов долларов.

Иногда спровоцированное транспортными перевозками появление инвайдеров-вредителей приводило к социальным катастрофам. Из них наибольшую известность получил так называемый «великий голод в Ирландии» или «Ирландский картофельный голод». Эти события происходили в Ирландии в 1845 - 1849 годах. Их причиной стала гибель урожая картофеля, пораженного грибоподобным микроорганизмом фитофторой, привезенной на судах из Южной Америки вместе с посадочным материалом (Курсанов, 1923; Попкова, 1972). В XIX веке картофель уже превратился в одну из основных сельскохозяйственных культур Ирландии. Поэтому распространение фитофтороза, по разным оценкам, стало причиной смерти от голода от 500 тыс. до 1,5 млн человек. Еще более 1,5 млн человек было вынуждено эмигрировать. В результате к 1851году население Ирландии сократилось на 30%.

На современном этапе техногенные инвазии вредителей сельского хозяйства являются фактором, усугубляющим мировой продовольственный кризис и ускоряющим темпы инфляционных процессов.

Экономический и экологический ущерб, наносимый биологическими инвазиями, обусловливает необходимость различных мер по их предотвращению. В 2004 году была принята «Международная конвенция о контроле судовых балластных вод и осадков и управлении ими». В 2012 году к ней присоединилась Российская Федерация. Однако предлагаемые меры в большинстве своем носят «карантинный» или «дезинфекционный» характер. Это либо создание дополнительных преград для распространения потенциальных инвайдеров, либо их уничтожение при обнаружении факта их вселения в новое местообитание (табл. 9). Иными словами, в этой сфере также господствует ограничительная парадигма. Разработанные на ее основе мероприятия дают лишь временный эффект. При сохранении «технической возможности» расширить ареал своего распространения инвайдер будет постоянно осуществлять попытки освоить этот путь расселения. Его периодическое уничтожение в новом местообитании, как правило, проводится с помощью экологически опасных химических препаратов. Подобные меры, даже в случае успеха, способны предотвратить лишь единичные случаи расселения инвайдера. Причем возможности этого метода ограничены. Он применим в сельском и иногда в лесном хозяйстве. Бороться с инвазиями водных организмов таким образом нельзя. Поэтому, например, в отношении дрейссены специалистами было высказано мнение, что если в пригодном для ее обитания водном объекте этот вид в данный момент отсутствует, то его появление в нем, несмотря на предпринимаемые карантинные меры, - это лишь вопрос времени (Старобогатов, Андреева, 1994).

Условия внедрения инвайдеров в естественные экосистемы и в природно-технические системы существенно отличаются (Суздалева и др., 2015). В природной среде техногенная инвазия обычно происходит в форме преодоления вселенцем с помощью человека физико-географических барьеров - «импедитных преград». Внедрение нового вида-вселенца в экосистему в той или иной мере вызывает нарушение ее структуры, сложившейся в процессе ее естественной эволюции В этой связи следует отметить, что процесс техногенной инвазии, с нашей точки зрения, представляет собой одну из форм техногенеза, а именно - разновидность биотического техногенеза. Следовательно, участок окружающей среды, в котором произошли подобные явления, уже можно считать техногенно трансформированным..

В отличие от этого техногенная инвазия в природно-технические системы - это внедрение нового вида в уже преобразованную человеком среду. Биота этой среды сложилась и существует в условиях ее техногенеза. Иными словами, это «техногенный процесс, происходящий на фоне техногенеза». Его результат можно обозначить как «вторичный биотический техногенез», т.е. вселение нового вида в сообщества, которые сами являются продуктом «первичного биотического техногенеза», в ходе которого изначально существовавшая на данном участке биота уже подверглась изменениям. Так, насекомые-вредители сельского хозяйства распространяются в агробиоценозах, возникших на месте уничтоженных естественных экосистем и являющихся разновидностью природно-технических систем. Подобные случаи неправомерно рассматривать как распространение вида-вселенца в форме «внедрения» или «замещения». Это один из аспектов процесса формирования специфической технобиоты конкретной природно-технической системы.

Неконтролируемые изменения технобиоты представляют собой не меньшую опасность, чем техногенные инвазии в природной среде. Они могут не только нанести значительный экономический ущерб и вызвать нежелательное изменение экологической и санитарно-эпидемиологической обстановки. Например, инвайдеры, создающие биопомехи в работе технических средств или способные вызвать биоповреждения материалов, создают условия для аварий на опасных производственных объектах.

По характеру экологического механизма среди техногенных инвазий можно выделить несколько отдельных видов (Суздалева и др., 2015):

1. Трансимпедитные техногенные инвазии, заключающиеся в транспортировке видов-вселенцев с помощью технических средств через непреодолимые (импедитные) преграды.

2. Базисно-трофические техногенные инвазии имеют двухступенчатый экологический механизм. Сначала искусственно создается кормовая база для будущего инвайдера. Именно этот фактор и обусловливает возможность последующей инвазии. До этого распространение вида-вселенца ограничивалось не импедитными преградами, а отсутствием необходимых пищевых ресурсов за пределами его ареала. Примером таких инвайдеров является перелетная саранча, мигрирующая далеко за пределы своего ареала по посевам сельскохозяйственных культур.

3. Креативно-биотопическая техногенная инвазия происходит при искусственном создании комплекса условий, пригодных для массового развития какого-то организма. В отличие от предшествующего вида инвазий, пищевые ресурсы в данном случае играют второстепенную роль. На первое место выходят иные факторы, например тепловое загрязнение среды, являющееся необходимым условием техногенных инвазий термофильных организмов (Безносов, Суздалева, 2001в).

4. Техноклиматические инвазии связаны с развитием парникового эффекта, делающим возможным расширение ареалов некоторых видов. Очевидно, что техногенными инвазиями подобные явления можно считать только в случае принятия точки зрения, согласно которой наблюдающиеся глобальные климатические тренды являются продуктом техногенеза, а обширные участки окружающей среды, условия которых в результате данных процессов претерпели значительные изменения - участками глобальной природно-технической системы - биотехносферы.

5. Техногенная стимуляция патогенных организмов - особый вид инвазии, заключающийся в создании в природно-технических системах условий для распространения возбудителей заболеваний человека, животных и растений. Образование людских поселений и накопление в окружающей среде продуктов их жизнедеятельности всегда являлось фактором ухудшения санитарно-эпидемиологической обстановки. Патогенные организмы, развивающиеся в подобных условиях, можно рассматривать как компоненты урбобиоты, а их распространение по цепи взаимосвязанных урбосистем - как особый вид техногенных инвазий. Сюда же можно отнести и явление «вторичного роста патогенных микроорганизмов», т.е. их размножение вне организма-хозяина в условиях техногенного подогрева среды, например, в водоемах-охладителях АЭС (Суздалева и др., 1999; Суздалева 1996; 2001; 2002). Аналогичные явления наблюдаются и при эксплуатации градирен, когда с потоками теплого влажного воздуха из них в атмосферу поступают аэрозоли с болезнетворными микроорганизмами. Еще большую опасность в этом плане представляют собой объекты микробиологического производства.

Очевидно, что за исключением трансимпедитных техногенных инвазий, все остальные из перечисленных выше явлений происходят не в естественной, а техногенно трансформированной среде. Иными словами, во всех этих случаях внедрение инвайдеров происходит не в экосистемы, а в природно-технические системы. Полное предотвращение этих явлений, как правило, представляет собой нереальную задачу. Вместе с тем управление ПТС дает возможность смягчить негативные последствия базисно-трофических, креативно-биотопических, техноклиматических инвазий, а также техногенной стимуляции патогенных организмов (табл. 9). Данная деятельность рассматривается нами как управление техногенными инвазиями, что, в свою очередь, представляет собой один из элементов управления природно-техническими системами.

Меры по управлению процессами инвазионного биотехногенеза неминуемо будут носить принципиально различный характер. Например, одной из причин базисно-трофических миграций является образование свалок. В данном случае эффективной мерой является ускорение работы технологической цепочки сбора и утилизации бытовых отходов, а также ее совершенствование, делающее недоступными эти ресурсы для потребления организмами.

Участки, потенциально пригодные для техногенной стимуляции патогенных организмов, должны быть своевременно выявлены. После чего необходимо осуществление инженерно-технических мероприятий, исключающих неконтролируемое распространение из них патогенных микроорганизмов.

При работе с креативно-биотопическими и техноклиматическими инвазиями прежде всего необходим непредвзятый анализ их экологических и социально-экономических последствий. Многие из них неизбежны, как неизбежно распространение техногенеза окружающей среды и глобальные климатические изменения. Поэтому основная работа в этом направлении должна осуществляться в целенаправленном формировании технобиоты, вред от включения в состав которой инвайдеров был бы минимален. В наибольшей степени негативные последствия вселения нового вида проявляются на первых этапах освоения им новой среды. В этой связи следует вспомнить о классической схеме развития популяции инвайдеров, предложенной Л.А. Зенкевичем (1940). После первой фазы малозаметного развития обычно наступает вторая фаза чрезвычайно бурного размножения («вспышка развития»), что обусловливается в основном отсутствием в новом ареале естественных врагов. Когда в результате массового развития происходит полное освоение ресурсов нового местообитания, наступает
3-я фаза - фаза замедления темпов роста численности инвайдера. После этого некоторое время вид-вселенец может существовать при тех же высоких показателях плотности (4-я фаза). В это время его негативное воздействие на биологические сообщества и экономический вред достигают максимума. На пятой фазе происходит сначала слабое уменьшение численности популяции, а когда на 6-й фазе появляются естественные враги, наблюдается резкое снижение численности популяции. В 7-й фазе темп снижения замедляется и, наконец, в 8-й фазе она устанавливается на некотором более или менее длительно постоянном уровне, который, как правило, многократно ниже, чем на 3- 4-й фазах.

Первые 7 фаз этой схемы Л.А. Зенкевич называл периодом освоения, а 8-ю фазу - периодом стабилизации. В этот период происходит не только стабилизация численности инвайдера, но и стабилизация биологических сообществ, в состав которых он включился.

Описанная выше схема может быть скорректирована путем вселения биологических врагов инвайдера при получении информации о его появлении Подобные меры мы также рассматриваем как одну из форм биотического техногенеза.. Как правило, мониторинг окружающей среды позволяет получить такие данные на второй фазе, когда началось интенсивное размножение вселившегося вида. Но своевременное вселение его биологического врага позволяет перевести процесс развития вселенца из второй фазы в восьмую, минуя периоды его вспышки численности, наносящие максимальный экологический и экономический ущерб. Примером может служить вселение в Курчатовское водохранилище, использующееся как водоем-охладитель Курской АЭС, черного амура - вида рыб, основу питания которого составляют моллюски. Это мероприятие, осуществленное после появления в данном водном объекте дрейссены, привело к многократному снижению численности моллюсков в большинстве участков акватории (Попов, 2002).

Но биологическая борьба с инвайдерами путем интродукции других инвайдеров может иметь нежелательные побочные эффекты, которые необходимо оценивать, прежде чем реализовывать подобные планы. Например, нами при проведении в тот же период биолого-химического мониторинга Курчатовского водохранилища было установлено, что черный амур также нанес значимый урон популяциям беззубок и перловиц. Однако черный амур является теплолюбивой формой, расселение которой за пределы постоянно искусственно подогреваемого водоема-охладителя невозможно. Поэтому в данном случае экологическая опасность побочных эффектов от появления еще одного инвайдера носила локальный характер.

Таким образом, управление процессом инвазионного биотехногенеза должно включать:

ь прогноз и мониторинг техногенных инвазий;

ь своевременное включение в состав технобиоты видов организмов, способных стабилизировать численность инвайдера на уровне, минимизирующем возможные ущербы;

ь создание условий, при которых вселение нового вида может иметь позитивные последствия. Например, некоторые теплолюбивые виды рыб становятся в новых местообитаниях объектом промысла.

Управление природно-техническими системами в плане работы с инвайдерами преследует две различные цели:

v Контролирование процесса включения инвайдеров в биологические сообщества с минимальным экологическим и экономическим ущербом.

v Своевременная, основанная на данных мониторинга и прогноза техногенных инвазий, разработка инженерно-технических мер по возможной локализации и уничтожению инвайдеров, появление и развитие которых создает угрозу для здоровья человека или может насести значимый экологический и экономический вред. Прежде всего это относится к техногенной стимуляции патогенных организмов, а также распространению опасных видов в результате техноклиматических инвазий.



ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Биосфера Земли в настоящее время находится в процессе техногенной трансформации, разрушающей все составляющие ее структурные элементы и нарушающей баланс связей, обеспечивавших их системное взаимодействие. Как свидетельствуют материалы монографии, глобальный техногенез характеризуется высокой динамичностью и многоплановостью. Формирующаяся на наших глазах биотехносфера, в отличие от биосферы, не является стабильной системой. Уже достаточно отчетливо обозначились основные направления ее деградации, некоторые из которых уже приняли практически необратимый характер, как, например, деградация почвенного покрова или урбанизация обширных территорий, еще в недалеком прошлом занятых естественными экосистемами.

Все более актуальным становится вопрос: что же необходимо предпринять для сохранения биоразнообразия еще сохранившихся экосистем и обеспечения благоприятных условий жизнедеятельности человечества, численность которого неуклонно возрастает? В данной проблеме изначально заложено внутреннее противоречие. Именно человек, стремясь обеспечить для себя наиболее благоприятные условия жизни, в течение многих веков оказывал разрушающее воздействие на все новые и новые участки природной среды. Негативный характер экологических последствий своей деятельности человек осознал еще в глубокой древности. Именно тогда и зародилась ограничительная парадигма природоохранной деятельности. Первоначально она проявлялась в форме организации заповедных охотничьих угодий для различных властителей. Впоследствии она развилась в законодательно закрепленные системы запретов на загрязнение среды и ограничений в характере использования природных ресурсов.

Данная парадигма господствует в природоохранной деятельности и в настоящее время. На ее основе была создана распространившаяся в научном сообществе иллюзия о возможности разделения среды обитания на отделенные друг от друга ограничительными барьерами «техносферу» и «экосферу». То есть создание некоего островка или системы островков экологического благополучия, сосуществующих с деградирующим под воздействием избыточной техногенной нагрузки остальным пространством окружающей среды. Но в биотехносфере, как и в любой другой системе, деградация одних элементов неотвратимо скажется на всех остальных. По этой причине возможности ограничительной парадигмы во многих аспектах уже исчерпаны. Так, островки экосферы нельзя защитить от негативного воздействия гидрометеорологических флуктуаций, порожденных парниковым эффектом, и глобального загрязнения воздушной среды.

Обсуждая вопрос о техногенной трансформации планетарной экосистемы, необходимо также вспомнить и о том, что опасность представляет не только само по себе ухудшение глобальной экологической ситуации, но и развитие тесно связанного с этим процессом комплекса уже проявляющихся мировых социально-экологических кризисов: продовольственного, водопотребления и перенаселения.

Все это обусловливает необходимость смены парадигмы природоохранной деятельности. Ограничительная парадигма должна уступить приоритет креативной. При этом следует еще раз подчеркнуть, что в данном случае это не означает отказа от ограничительных мер, а лишь перемену видения основного пути дальнейшего развития.

Креативная парадигма предполагает активное вмешательство в процессы техногенеза окружающей среды с использованием всего имеющегося арсенала инженерно-технических средств. Основным методом в данном случае является создание природно-технических систем (ПТС) различного вида. Дальнейшее развитие биотехносферы в соответствии с креативной парадигмой должно осуществляться методом восходящего проектирования и включать следующие этапы:

ь создание локальных ПТС, задачей которых является стабилизация благоприятных экологических условий или активное предотвращение негативных последствий техногенеза на ограниченной территории или акватории;

ь постепенное объединение локальных ПТС в региональные с включением в их структурно-функциональную организацию в качестве отдельных элементов «сохранившихся экосистем»;

ь формирование иерархии ПТС, постепенно заменяющих иерархию слагавших биосферу экосистем;

ь создание глобальной ПТС в виде управляемой биотехносферы, способной обеспечить на практике провозглашенный ООН принцип «устойчивого развития» человеческой цивилизации.

Очевидно, что реализация идей, заложенных в креативной парадигме природоохранной деятельности, будет носить длительный и во многом противоречивый характер. Создание управляемой биотехносферы - это построение новой системы, а не попытка сохранить деградирующую биосферу. Реализация этой идеи невозможна без междисциплинарного подхода к решению проблем. Для решения многих задач потребуется выработка компромиссных решений, основанных на развитии синкретического мышления у специалистов различных областей.

В настоящее время креативная парадигма находится на самых первых стадиях своего становления. Разработка системного управления биотехносферой - это задача будущего. В монографии же обсуждаются лишь некоторые из аспектов управления основными элементами биотехносферы, направленные на решение отдельных наиболее актуальных проблем (табл. 10). Степень их обоснованности и возможности практического использования на современном этапе существенно различны.



Таблица 10 Механизмы управления основными элементами биотехносферы

Элемент биотехносферы	Объект управления	Механизм управления	Ожидаемый результат	Современный уровень состояния проблемы
Атмосфера	Парниковый эффект	Создание управляемых ПТС, регулирующих сток избытка парниковых газов	Управление балансом процессов эмиссии и стока парниковых газов	Создание технической концепции
	Разрушение озонового слоя	Ингибирование процессов разрушения озона в стратосфере	Управление балансом процессов синтеза и распада озона в стратосфере	Выдвижение научной идеи
	Глобальное загрязнение атмосферы	Создание управляемых ПТС, регулирующих уровень дисперсного загрязнения воздуха	Устойчивое сохранение качества воздушной среды	Создание технической концепции
Гидросфера	Истощение водных ресурсов	Создание управляемых ПТС межрегионального перераспределения ресурсов пресной воды	Управление балансом процессов пополнения ресурсов пресной воды и их расхода	Развитие научной идеи
	Зарегулирование речного стока	Использование объектов гидроэнергетики как экологических регуляторов управляемых ПТС регионального масштаба	Устойчивое развитие обширных регионов на основе управления условиями окружающей среды	Внедрение в практику
	Нарушение стратификации Мирового океана	Создание управляемых ПТС на участках техногенного подъема глубинных вод	Создание механизма управления региональными и глобальными климатическими процессами	Выдвижение научной идеи
Элемент биотехносферы	Объект управления	Механизм управления	Ожидаемый результат	Современный уровень состояния проблемы
Педосфера	Эрозия почв	Агротехнические и мелиоративные мероприятия как функция управляемых ПТС	Контролирование интенсивности процессов водной и ветровой эрозии	Создание технической концепции
	Истощение почв	Сохранение и восстановление плодородия почв в зонах влияния управляемых ПТС	Устойчивое сохранение почв на основе моделей управления почвенного плодородия	Создание технической концепции
	Урбанизация почвенного покрова	Управление состоянием почвенного покрова как элементом урбосистемы	Максимально возможная реализация экологических функций почвенного покрова на урбанизированных территориях	Создание технической концепции
Литосфера	Ресурсная экологическая функция литосферы	Создание управляемых ПТС, обеспечивающих рациональное использование ресурсов и их частичное восполнение	Стабилизация состояния ресурсной базы, необходимой для устойчивого развития	Разработка проектов
	Геодинамическая, геохимическая и геофизическая экологические функции литосферы	Системный подход к контролю нарушений экологических функций на основе создания региональных управляемых ПТС	Недопущение нарушений экологических функций литосферы	Развитие научной идеи
Элемент биотехносферы	Объект управления	Механизм управления	Ожидаемый результат	Современный уровень состояния проблемы
Живое вещество	Биоразнообразие	Контроль процессов биотехногенеза при создании управляемых ПТС	Постоянное и систематическое контролирование угроз биоразнообразию	Разработка проектов
	Урбанизационный биотехногенез	Системное формирование урбобиоты как элемента управляемой ПТС (урбосистемы)	Функционирование урбоценозов как механизмов управления условиями среды, а в перспективе - как механизмов управления биотехносферой	Развитие научной идеи; выдвижение научной идеи
	Инвазионный биотехногенез	Управление техногенными инвазиями как элемент управления ПТС	Контролируемое включение инвайдеров в биологические сообщества. Локализация и уничтожение опасных инвайдеров.	Развитие научной идеи

Обобщить эти материалы можно опираясь на схему развития и реализации научных идей, включающую следующие этапы:

ь выдвижение научной идеи, т.е. формулирование новой проблемы, требующей решения, или предложение нового пути решения уже существующей проблемы;

ь развитие научной идеи, обоснование целесообразности ее дальнейшего развития и ее углубленной разработки по одному или нескольким направлениям;

ь создание технической концепции, воплощающей научные идеи в инновационные инженерно-технические решения;

ь разработка проектов, включающих инженерно-технические решения;

ь внедрение в практику путем создания (реконструкции) объектов, при которых была использована новая научная идея и разработанные на ее основе инженерно-технические решения.

В соответствии с этой схемой можно оценить уровень современного развития рассмотренных в монографии идей.



СЛОВАРЬ СПЕЦИАЛЬНЫХ ТЕРМИНОВ

Агробиота - совокупность видов организмов, населяющих участки сельскохозяйственной деятельности. Разновидность технобиоты.

Биогены (биогенные элементы; биофильные элементы) - химические элементы, содержание которых в среде определяет уровень биопродуктивности растений.

Примечание. Наибольшее значение имеют фосфор и азот в форме доступных для растений соединений (фосфатов и нитратов).

Биообрастание - возникновение на поверхности и внутри контактирующих с водой технических объектов сообществ прикрепленных организмов.

Примечания:

1. Сообщества обрастания представляют собой один из видов техноценозов.

2. Биообрастание - это одна из главных причин возникновения биопомех при эксплуатации оборудования в водной среде.

Биопомехи - затруднения в работе различных инженерно-технических объектов, прямо или косвенно обусловленные жизнедеятельностью живых организмов.

Биоповреждения - различные виды разрушения или нежелательного изменения свойств материалов, вызванные жизнедеятельностью живых организмов.

Биотехногенез - процесс техногенной трансформации биологического компонента биосферы (живых организмов и биологических систем).

Биотехносфера - состояние биосферы Земли, условия в которой формируются при значимом воздействии техногенных факторов.

Примечание. Под структурно-функциональной организацией биотехносферы мы подразумеваем комплекс материальных тел (структурных элементов данной системы), связанных в единое целое вещественными и энергетическими потоками (функциональными связями).

Восходящее проектирование - создание отдельных объектов, изначально предназначенных для последующего объединения в единую систему.

Глобальный техногенез - вид техногенеза, при котором в качестве зоны его проявления рассматривается планета в целом, т.е. Земля, включая околоземное космическое пространство.

Примечание. Примерами отдельных аспектов глобального техногенеза могут служить «парниковый эффект», разрушение озонового слоя, изменение изотопного состава атмосферы.

Инвайдеры - виды, вселяющиеся в новые для них участки окружающей среды.

Искусственный апвеллинг - осуществляемый в ходе различных видов человеческой деятельности подъем к поверхности водного объекта холодных и богатых биогенами глубинных вод

Креативная парадигма природоохранной деятельности - мировоззренческая позиция, в соответствии с которой охрана окружающей среды должна основываться на создании управляемых природно-технических систем, обеспечивающих устойчивое сохранение благоприятной экологической ситуации.

Примечание. Креативная парадигма допускает активное воздействие человека на природные процессы и их целенаправленное корректирование.

Креативный техногенез - вид техногенеза, при котором в ходе человеческой деятельности возникает новый природно-техногенный объект с целенаправленно формируемыми благоприятными экологическими условиями.

Культуробиота - совокупность видов организмов, населяющих резорты. Разновидность технобиоты.

Мобильные водные ресурсы (МВР) - объем вод, переброска которого за пределы речного бассейна ликвидирует угрозу нанесения экономического и экологического ущербов в результате наводнений

Ноосфера - гипотетическое состояние биосферы, непосредственно управляемой научной мыслью.

Ограничительная парадигма природоохранной деятельности - мировоззренческая позиция, в соответствии с которой охрана окружающей среды заключается в мерах по ее изоляция от неблагоприятных техногенных воздействий или хотя бы их ограничения.

Примечание. В соответствии с ограничительной парадигмой человечество должно стремиться к минимизации воздействия на естественный ход природных процессов.

Озоновая дыра - локальное уменьшение концентрации озона в озоновом слое Земли.

Озоновый слой - слой атмосферы с повышенным содержанием озона, расположенный в верхних слоях атмосферы (в стратосфере). В нем задерживается значительная часть ультрафиолетового излучения, идущего от Солнца, что обеспечивает саму возможность существования жизни на поверхности планеты.

Парадигма - в сфере научной деятельности - это совокупность убеждений, мировоззренческих позиций и методологических основ решения проблем, принятых в рамках устоявшейся научной традиции в той или иной области в определенный период времени.

Парниковый эффект - повышение температуры приземных слоев атмосферы в результате поглощения в них длинноволнового (инфракрасного) излучения, исходящего от нагреваемой Солнцем земной поверхности. Это происходит благодаря наличию в воздушной среде ряда веществ, которые называют парниковыми газами, основными из которых считаются диоксид углерода и метан.

Природно-техническая система (ПТС) - любая совокупность природных, природно-техногенных и техногенных объектов, состояние и функционирование которых взаимосвязаны и/или взаимозависимы.

Примечание. Состояние управляемых ПТС постоянно регулируется экологическими регуляторами с целью поддержания в них безопасных условий для жизнедеятельности человека и благоприятной экологической ситуации.

Резорт - участок, использующийся для массового отдыха.

Примечание.

1. Резорты могут быть неорганизованными (возникшими стихийно) и организованными.

2. В отличие от курорта, резорт может иметь небольшие размеры (поляна для пикников, сквер и т.п.) и не нести оздоровительной функции.

Сохранившиеся экосистемы - экосистемы, структурно-функциональная организация которых еще не претерпела принципиальных изменений в условиях глобального техногенеза.

Стейкхолдеры - любые лица, группы или организации, которые могут воздействовать на осуществляемую деятельность или, напротив, сами испытывать ее воздействие.

Технобиота - совокупность видов организмов (микроорганизмов, растений и животных), населяющих техногенные и природно-техногенные объекты.

Примечание. Разновидностями технобиоты являются урбобиота, агробиота и культуробиота.

Техногенез - процесс трансформации окружающей среды, прямо ли косвенно обусловленный различными техногенными воздействиями, связанными с функционированием отдельных хозяйствующих субъектов и их комплексов, а также с существованием бесхозных, недействующих объектов.

Техногенные воздействия - См. Техногенные факторы (воздействия).

Техногенные образования - материальные объекты, возникшие как побочные продукты технической деятельности.

Техногенные объекты - материальные объекты, образовавшиеся как продукты целенаправленной технической деятельности.

Техногенные факторы (воздействия) - любые воздействия на окружающую среду, прямо или косвенно обусловленные технической деятельностью.

Техносфера - совокупность техногенных объектов и участков, подвергшихся коренному преобразованию в процессе производственной деятельности.

Примечание. Техносферу можно рассматривать как совокупность участков биотехносферы, в которых процессы техногенеза окружающей среды и вызванная ими ее деградация достигли своего наивысшего развития.

Техноценоз - биологическое сообщество, сформировавшееся на основе инженерно-технического объекта или системы.

Примечание. Примерами техноценозов являются биообрастания и урбоценозы.

Урбоценоз - биологическое сообщество, сформировавшееся на урбанизированной территории. Разновидность техноценоза.

Урбобиота - совокупность видов организмов, населяющих урбанизированные территории. Разновидность технобиоты.

Экологическая оптимизация - модернизация режима работы технических объектов и инженерно-технических систем, а также и их конструктивно-компоновочных особенностей, усиливающих значимость позитивных аспектов техногенеза при одновременном снижении негативных.

Примечание. Экологическая оптимизация осуществляется с целью создания экологического регулятора и управляемой ПТС, формирующейся на его основе.

Экологический регулятор - инженерно-технический объект, работа которого обеспечивает управление состоянием природно-технической системы.

Примечание. Экологическим регулятором может являться группа скоординировано работающих инженерно-технических объектов, а также систематически проводимые мероприятия (вывоз мусора и т.п.).

Экосфера - часть биосферы, не испытавшая значимой техногенной трансформации.



СПИСОК ИСТОЧНИКОВ

1. Авакян А.Б. Наводнения. Концепция защиты // Изв. РАН. Сер. геогр. 2000. № 5. С. 40-46.

2. Авакян А.Б., Кочарян А.Г., Майрановский Ф.Г. Влияние водохранилищ на трансформацию химического стока рек // Водные ресурсы. 1994. Т. 21. №2. С. 144-153.

3. Авакян А.Б., Литвинов А.С., Ривьер И.К. Опыт 60-летней эксплуатации Рыбинского водохранилища // Водные ресурсы. 2002. Т. 29. №1. С. 5-16.

4. Авакян А.Б., Подольский С.А. К вопросу о влиянии водохранилищ на животных // Водные ресурсы. 2002. Т. 29. №2. С. 141-151.

5. Авилова И.В., Корбут В.В., Фокин С.Ю. Урбанизированная популяция водоплавающих (Anas platyrhynchos) г. Москвы. М.: Изд. МГУ, 1994. 175 с.

6. Александров Э.Л., Израэль Ю.А., Кароль И.Л., Хргиан А.Х. Озонный щит Земли и его изменения. С-Пб.: Гидрометеоиздат, 1992. 288 с.

7. Алексеев А.С. Глобальные биотические кризисы и массовые вымирания в фанерозойской истории Земли // Биотические события на основных рубежах фанерозоя. - М.: Изд. МГУ, 1989. - С.22-47.

8. Алексеев А.С., Бадюков Д.Д., Назаров М.А. Граница мела и палеогена и некоторые события на этом рубеже. // Импактные кратеры на рубеже мезозоя и кайнозоя. - Л.: Наука, 1990. - С.8-24.

9. Алексеев В.А., Дожинжер Л.С. Лесные экосистемы и атмосферное загрязнение // Лесоведение. - 1981. - № 5. -С. 64-71.

10. Алимов А.Ф., Богуцкая Н.Г. Под ред. Биологические инвазии в водных и наземных экосистемах. - М.: Товарищество научных изданий КМК. 2004. -436 с.

11. Альварес У., Азаро Ф. Удар из космоса. // В мире науки. 1990. №12.
С.32-39.

12. Анисимов О.А., Лавров С.А., Ренёва С.А. Оценка изменения эмиссии парниковых газов из многолетнемерзлых болот криолитозоны России в условиях глобального потепления // Современные проблемы экологической метеорологии и климатологии. СПб.: Гидрометеоиздат, 2005. - С. 114-138.

13. Апплби Л.Дж., Девелл Л., Мишра Ю.К., Войс Э.Х. Источники // Пути миграции искусственных радионуклидов в окружающей среде. Мир после Чернобыля. - М.: Мир, 1999. - С.13-55.

14. Асарин А.Е. Новое в водохозяйственном проектировании и современные требования к охране окружающей среды // Теория и методы управления ресурсами суши. - М.: Наука, 1982. - С.89-85.

15. Асарин А.Е., Бестужева К.Н. Водно-энергетические расчеты. - М.: Энергоатомиздат, 1986. - 224 с.

16. Ауэрбах Ш. Проблемы мутагенеза. - М.: Мир, 1978. - 463 с.

17. Ахмедов Р.Б. Возобновляемые горючие энергоресурсы океанов и морей. // Технико-экономические и экологические аспекты использования энергии океана. Владивосток: Изд-во ДВНЦ АН СССР, 1985. - С.35-40.

18. Бадяев В.В., Егоров Ю.А., Казаков С.В. Охрана окружающей среды при эксплуатации АЭС. - М.: Атомэнергоиздат, 1990. - 224 с.

19. Безносов В.Н. Нарушение гидрологической структуры морских водоемов как причина экологических катастроф в настоящем, будущем и … в прошлом // Экосистемные перестройки и эволюция биосферы. Вып. 3. М.: ПИН РАН, 1998а. С.55-59.

20. Безносов В.Н. Крупномасштабное нарушение гидрологической структуры океана как стартовое событие биотического кризиса. // Докл. РАН. 1998б. Т.361. №4. С. 562-563.

21. Безносов В.Н. Крупномасштабные нарушения гидрологической структуры океана, биотические кризисы и их фиксация в геологической летописи // Стратиграфия, геологическая корреляция. 2000а. Т.8. №3. С.3-13.

22. Безносов В.Н. Экологические последствия нарушения стратификации моря // Автореф. док. диссертации. 11.00.11 - Охрана окружающей среды и рациональное использование природных ресурсов (по биол. наукам). - М.: МГУ, 2000б. - 42 с.

23. Безносов В.Н. Экологические последствия эксплуатации глубинных водозаборов // Безопасность энергетических сооружений. Научно-технический и производственный сборник. Вып. 12. - М.: Изд. ОАО «НИИЭС», 2003. - С.418-428.

24. Безносов В.Н., Горюнова С.В., Колесникова Е.Л., Суздалева А.А. Эволюция малых городских водных объектов и выбор историко-экологического прототипа для проектов их обустройства // Вестник РУДН. Сер. Экология и безопасность жизнедеятельности. 2006. №2(14). С.36-42.

25. Безносов В.Н., Горюнова С.В., Кучкина М.А., Попов А.В., Седякин В.П., Суздалева А.А. Экологическая оптимизация гидротехнических сооружений: основные направления и концептуальные принципы // Вестник РУДН. Серия «Экология и безопасность жизнедеятельности». 2007. №4. С.41-53.

26. Безносов В.Н., Железный Б.В. Критический объем нарушения стратификации океана способного вызвать крупномасштабное изменение баланса продукционно-деструкционных процессов и биогеохимического цикла углерода. // Экосистемные перестройки и эволюция биосферы Вып.4. М.: Изд-во ПИН РАН, 2000. С.87-92.

27. Безносов В.Н., Никитенков Б.Ф., Железный Б.В., Суздалева А.Л., Пшеничный Б.П. Искусственный рециклинг биогенов путем утилизации глубинных вод в морских и континентальных водоемах // Природообустройство и экологические проблемы водного хозяйства и мелиорации. М.: Изд. Московского гос. ун-та природообустройства, 1999. С.63-64.

28. Безносов В.Н., Родионов Б.В., Суздалева А.Л. Формирование экологического имиджа промышленных объектов // Экология производства. 2007. №1 (30). С.22-26.

29. Безносов В.Н., Суздалева А.Л. Воздействие подъема глубинных вод на зоопланктон и личинок рыб поверхностного слоя моря // Океанология. 2001а. Т.41. №6. С.870-873.

30. Безносов В.Н., Суздалева А.Л. Понижение температуры поверхностного слоя водоемов как вид термального загрязнения среды // Водные ресурсы. 2001б. Т.28. №4. С.438-440.

31. Безносов В.Н., Суздалева А.Л. Экзотические виды фитобентоса и зообентоса водоемов-охладителей АЭС как биоиндикаторы теплового загрязнения // Вестник МГУ. Серия 16 Биология. 2001в. №3. С.27-31.

32. Безносов В.Н., Суздалева А.Л. Возможные изменения водной биоты в период глобального потепления климата // Водные ресурсы. 2004. Т.31. №4. С.498-503.

33. Безносов В.Н., Суздалева А.Л., Горюнова С.В. Дестратификационное загрязнение среды // Вестник Российского ун-та дружбы народов. Сер. Экология и безопасность жизнедеятельности. 1998/1999. №3. С.85-90.

34. Берлянд М.Е., Кондратьев К.Я. Города и климат планеты. - Л.: Гидрометеоиздат, 1972. - 39 с.

35. Благосклонов К.Н., Буданова Л.А. Птицы г. Москвы, их охрана и привлечение // Охрана природы и рациональное использование природных ресурсов Московской области. М.: Московский филиал Географического общества СССР, 1977. С.104-105.

...