Наиболее опасным видом непреднамеренного воздействия на природную среду является ее загрязнение промышленными выбросами, накапливающимися и концентрирующимися в окружающей среде. В каждом из процессов взаимодействия химических элементов со средой и живыми организмами возможно появление неустойчивых состояний и цепных реакций, а воздействие продуктов загрязнения на данный организм или популяцию может оказаться лишь началом цепи событий в биосфере [26].
Поэтому в практической деятельности необходимо учитывать весь комплекс возможных изменений в окружающей среде, все ее реакции, возникающие под влиянием антропогенного воздействия, так как ресурсы нашей планеты не безграничны. И вопросы антропогенного влияния на окружающую среду рассматриваются в дисциплине “Экология”.
Экология в переводе с греческого дословно означает описание жилища, дома, т. е. представляет собой науку о жилье и окружающей среде, или науку о местопребывании. Термин “экология” был введен в обиход немецким биологом Эрнстом Геккелем в 1866 году, но получил признание и развитие только в XX веке.
Экология имеет дело с живой оболочкой планеты Земля - биосферой. Биосфера - это система живых организмов и среды, которая развивается как единое целое, и организмы приспосабливаются к среде обитания, приспосабливают ее к себе, образуя сложную динамическую систему.
Человек стал заниматься экологией с того времени, когда научился использовать огонь и орудия труда, позволяющие изменять среду обитания. В первобытном обществе каждый индивидуум должен был иметь определенные знания об окружающей его среде, силах природы, растениях, животных и такими эмпирическими знаниями, как требования живых организмов к условиям среды обитания, существования, обладал уже доисторический человек, который накапливал их при поиске и добыче пищи. Люди, сами того не замечая, занимаются экологическими проблемами, наблюдениями и элементы экологических знаний уже обнаруживаются в сочинениях ученых Древнего мира и Средних веков.
В научных кругах конца XIX начала XX вв. представления о целостности природных комплексов, объединяющих сообщества живых организмов и условия среды их обитания в единую функциональную систему, не стали системой господствующих взглядов и только в середине XX в. появился интегральный подход к изучению биоценоза и биотопа.
Благоприятные условия для жизни на Земле весьма ограничены. В масштабе всего земного шара жизнь развивается лишь в тонком слое воздуха, воды и литосферы – этот слой можно назвать “живой биосферой”.
Долгое время человечество нещадно эксплуатировало природу, считая, что она неистощима и действия человека ее только улучшают. Такое примитивное представление привело к тяжелым и непоправимым последствиям, Только за XX век численность населения земного шара выросла настолько, что потребности человека в пище, энергии, сырье потребовали широких преобразований в природе.
В середине XX в. произошла трансформация понятия “экология” и сейчас экология включает в себя и негативные воздействия человека на природную среду, и природоохранные мероприятия по ее охране и защите. Такая трансформация произошла вследствие возникновения понятия “окружающая человека среда”.
Такие ценности как воздух, вода, ландшафты в целом не имеют цены, так как находятся в распоряжение каждого и неограничены, но эти свободные ресурсы могут сокращаться и подскочить в цене, когда возникнет необходимость в устранении экологического ущерба, нанесенного природе человеком. Все это объясняется тем, что формирование технической политики в области экологии представляет собой достаточно сложную задачу, определяемую рядом обстоятельств, важнейшими из которых являются:
- отсутствие достаточно надежной информации о загрязненности территорий, о выбросах вредных веществ в окружающую среду, о электромагнитных излучениях высоких, сверхвысоких и крайне низких частот;
- существенно ограниченные денежные и материальные средства, которые могут быть направлены на улучшение экологической обстановки;
- отсутствие квалифицированных кадров, способных творчески решать технические задачи в системе человек–машина–среда обитания–человек;
- снижение дисциплины труда и уровня культуры производства;
- отсутствие нормативных документов, формирующих правовые отношения между природопользователем и обществом в интересах обеспечения нормальной жизнедеятельности людей.
Как результат, возникла необходимость экологической подготовки студентов технических вузов, которым необходимо усвоить, что современное инженерное мышление - это база знаний в выработке и реализации принципов технической политики на современном уровне развития науки, техники, промышленности и основные положения такой политики находятся в рамках научно-технического прогресса и вытекают из законов охраны окружающей среды.
Осуществление аудирования предприятий и производств с целью определения фактического состояния и влияния на экологию и экономику региона, создание разветвленной сети экологического мониторинга, ориентированной на оперативный контроль территории и определение мест вредных выбросов и излучений;
Совершенствование действующих технологий путем реконструкции оборудования, укрепления дисциплины труда и повышения культуры производства.
Первая и основная тенденция - антропогенное преобразование природной среды, что связано с использованием сырьевых ресурсов, развитием промышленности, интенсификацией сельского хозяйства. Эти процессы по силе воздействия на природу сравнимы с геологическими, а иногда и превосходящими их. В результате имеем развитие глобального антропогенного загрязнения окружающей среды, что связано с вредными выбросами, электромагнитным и шумовым загрязнением, со сбросом промышленных, сельскохозяйственных и бытовых стоков в водоемы.
Вторая тенденция - интенсификация природных процессов растворения и выщелачивания почв, горных пород, изменение состава природных вод и атмосферы.
Третья тенденция - усиление процессов самоочищения природной среды, как защитной реакции среды на увеличение антропогенного загрязнения и интенсивности процессов техногенного рассеяния химических элементов.
Четвертая тенденция - общее увеличение масштабов и глубины воздействия человека на природную среду.
Пятая тенденция - изменение геохимического облика природной среды, заключающееся в качественном и количественном преобразовании ее первоначального состава. Это усугубляется тем, что в почвах, горных породах, атмосфере появляются компоненты, ранее не известные в природе и синтезированные искусственно.
Планетарная экологическая система. Экологическая система представляет собой единый природный комплекс, образованный живыми организмами и средой их обитания, в котором все эти компоненты тесно связаны между собой обменом веществ и энергией.
Понятие “экосистема” применяется к природным объектам различной сложности и размеров. Сам термин “экосистема” ввел в обиход английский физиоцитолог А. Тенсли (1935). Планетарная экосистема включает биосферу, гидросферу, атмосферу, литосферу и техносферу, которые тесно связаны между собой и обмениваются веществом и энергией.
Биосфера - совокупность всего живого на планете Земля, включая и человека. Понятие (не термин) “биосфера” было введено в науку французским естествоиспытателем Ж.Б. Ламарком (1802). Слово же “биосфера” для определения земной оболочки, занятой жизнью, одновременно с терминами “гидросфера” и “литосфера” ввел в обиход австрийский геолог Э. Зюсс в книге “Лик Земли”. “Одно кажется чужеродным на этом большом, состоящим из сфер небесном теле, а именно - органическая жизнь. На поверхности материалов можно выделить самостоятельную биосферу...”.
Основной составляющей планетарной экосистемы является биосфера. Стратегия биосферы - это саморазвитие, которое не имеет приоритетов и реализуется с момента возникновения жизни на Земле. Возрастающее воздействие человека на биосферу создает реальную угрозу ее деградации, в том числе и человека, как биологического вида вследствие различных мутационных (мутагенных) процессов.
В отечественной научной литературе представление о экосистемах появилось в работах В.Н. Сукачева (1942), который обобщил их в учение о биогеоценозах. В этой теории нашли отражение идеи о единстве организмов с физическим отражением, о закономерностях, которые лежат в основе таких связей, об обмене веществами и энергией внутри биогеоценоза (экосистемы).
В последние 20–30 лет XX в. взгляд на экологию, как на сугубо естественную дисциплину, изменился. Уже с начала века в экологии прослеживалось два направления: антропоцентрическое и биоцентрическое.
Антропоцентрическое направление рассматривает человечество как новое царство, существующее наряду с царствами минералов, животных и растений.
Биоцентрическое направление рассматривает Человека разумного (homo sapiens) с его деятельностью и включает его в сферу общей экологии. Биоцентристы считают, что человек – млекопитающее, подчиняющееся законам природы, и его развитие идет параллельно с развитием других организмов.
В настоящее время экология переросла в новую интегрированную дисциплину, образующую мост между естественными и техническими науками. Все большее признание приобретают взгляды на экологию как на науку об экосистемах, как природных, так и созданных человеком. Современная экология не только изучает законы функционирования природных и антропогенных систем, но и ищет оптимальные формы взаимодействия природы и человеческого общества. Растет социальная роль экологии, так как она соприкасается с такими дисциплинами как право, экономика, социология, политология, философия и должна владеть такими инструментами, которые дают в ее руки математика, вычислительная техника и др.