Название: «Глобальные изменения, кризисы и катастрофы

Название: «Глобальные изменения, кризисы и катастрофы: успехи и неудачи
современной экологии»
Название на английском языке: Global changes, crises and catastrophes:
achievements and fails of modern ecology
Трудоемкость: 28 аудиторных часа (14 лекций).
Форма отчетности: зачет.
Аннотация
Современные проблемы, связанные с деградацией природной среды под воздействием
техногенной цивилизации, привели к значительному расширению предмета экологии. Эта
ситуация, с одной стороны, создала возможности для быстрого развития науки и появления
уникальных открытий. С другой стороны, ожидания, что прогресс экологии сможет решить
все проблемы взаимодействия цивилизации и биосферы, оказались не вполне обоснованными.
Кризис биосферы усиливается, а меры по сохранению природной среды скорее похожи на
латание дыр, чем на движение к устойчивому развитию.
Слушатели курса получат самые современные знания о причинах и следствиях
важнейших экологических проблем глобального масштаба. К таким проблемам относятся
потери биологического разнообразия и вымирание биологических видов, изменение состава
парниковых газов атмосферы и глобальное изменения, интенсификация биосферного цикла
азота и глобальные изменения продуктивности экосистем, преобразование биомов и
опустынивание. В каждой из этих проблем есть антропогенная и естественная компонента,
взаимодействие которых зачастую приводит к неожиданным итогам. По каждой из проблем
имеются мифы, тиражируемые в средствах массовой информации. Для каждой из проблем
есть меры противодействия, осуществляемые в конфликте интересов общественных групп и
государств.
Не следует обвинять лишь человека во всех экологических кризисах и катастрофах. На
протяжении миллиардов лет существования биосферы встречались катастрофы и кризисы,
вызванные естественными причинами. Эти причины могли быть внутренними, «земными»,
как, к примеру, у «кислородной катастрофы», случившейся два с половиной миллиарда лет
назад, или грандиозного пермско­триасового вымирания. стершего с лица планеты более 70%
видов животных. А могли быть и внешними, как при падении гигантского метеорита во
время мел­палеогенового вымирания. Что самое удивительное, без биосферных изменений и
катастроф биологическая эволюция пошла бы по­другому и вряд ли привела к появлению
человека. Так может, и нынешний кризис есть состояние перехода к чему­то новому? Или же
усиление экологического кризиса приведет к необратимой деградации биосферы и
катастрофе человеческой цивилизации?
На эти вопросы не просто дать однозначные ответы, есть основания как к оптимизму,
так и пессимизму. Характер взаимодействия человек и биосферы неоднократно менялся с
момента его появления, что отражалось на росте численности человеческого населения
Земли. Пока не видно пределов этому росту, хотя человечество уже исчерпало ресурсы
современной биосферы и развивается за счет ресурсов предшествовавших биосфер. Следует
признать, что устойчивое существование природы и общества достижимо лишь при смене
приоритетов цивилизации.
1
Темы лекций
Лекция 1: Изменение, кризис и катастрофа как формы функционирования
экологической системы. Пространственная иерархия экологических кризисов и катастроф.
Современная экология (общий обзор). Экология – разномасштабная, разностильная,
разноуровневая наука. Основные формы антропогенного воздействия на биосферу.
Лекция 2. Глобальный цикл углерода, недавнее прошлое и современность. Парниковый
эффект, связь с климатическими изменениями.
Лекция 3. Глобальное потепление климата, мифы и реальность. Успехи и провалы
действий по сохранению глобального климата.
Лекция 4. Глобальный цикл кислорода, проблема «озоновых дыр» и пути ее решения.
Лекция 5. Глобальные циклы азота и фосфора, их изменения под воздействием
человека. Какой из глобальных биогеохимических циклов нарушен в наибольшей степени и
чем это грозит биосфере. Механизмы гомеостаза биосферы.
Лекция 6: Способна ли экология к прогнозу? Популяционная экология и
макроэкология. Сравнительно­видовые макроэкологические зависимости.
Лекция 7: Экологический инструментарий. Поиск экологических инструментов как
одна из задач современной экологии.
Лекция 8: Экология и кризис биоразнообразия. Вымирание видов в прошлом и сейчас.
Красная книга как база данных о современном вымирании. Оптимистические и
пессимистические сценарии вымирания видов в 21 веке. Лекция 9: Экология и генетика. Роль генетических факторов в вымирании современных
млекопитающих.
Лекция 10: Глобальная устойчивость биосферы. Устойчивые и неустойчивые
состояния, критические переходы и «точки слома» или точки бифуркации (tipping points).
Признаки приближения к «точке слома». Возрастающее воздействие человека на биосферу
как причина приближения к «точке слома» и возможные пути ослабления этого воздействия.
Лекция 11. Эволюция биосферы, взаимосвязь изменений биогеохимических циклов и
биологической эволюции, катастрофы в развитии биосферы, их внешние и внутренние
причины.
Лекция 12. Глобальное распределение биомов суши, роль климатических и
географических факторов. Изменение распространения биомов в последнем ледниковом
цикле. Какие биомы нарушены человеком в наибольшей степени.
Лекция 13. Биосферный гидрологический цикл, прямые и косвенные антропогенные
воздействия на гидрологический цикл, региональные гидрологические катастрофы. Водно­
болотные угодья, их антропогенная деградация и меры по сохранению. Глобальные
последствия эксплуатации биологических ресурсов и загрязнения мирового океана.
Лекция 14. Изменения характера отношений между человеком и биосферой с момента
его появления. Комплексная характеристика современного воздействия человека на
биосферу, концепция экологического следа. Возможно ли устойчивое развитие цивилизации
в биосфере?
Вопросы к зачету:
1. Экология как наука (общее представление о структуре, содержании и задачах экологии).
Почему неправильно, с точки зрения экологии как науки, говорить о «плохой экологии», «хорошей экологии», «экологии нашего двора»?
2. Макроэкология и популяционная экология как исследовательские программы современной экологии. Понятие об исследовательской программе в науке вообще и применительно к экологии в частности.
3. «Приляг к лужице, изучи подробно существа – растения и животных, ее населяющих» (Карл Рулье) как одна из первых исследовательских программ экологии. В чем состоит 2
принцип «всё зависит от всего» и почему, если понимать его буквально, он неверен? Дайте разумное истолкование этого принципа.
4. Резервуары углерода в биосфере: CO2 атмосферы и океана, биомасса, органическое вещество почвы. Углеродные потоки, связывающие между собой биосферные пулы.
5. Формирование антропогенных потоков углерода, изменения величин биосферных резервуаров углерода. Степень современной нарушенности биосферного цикла углерода в сравнении с доиндустриальным состоянием.
6. Свойства углекислого газа, приводящие к парниковому эффекту. Прочие парниковые газы (водяной пар, метан). Механизм парникового эффекта, его роль в формировании климатов прошлого и современности. Гипотеза «метановой катастрофы».
7. Рост глобальной температуры с начала XX века, вклад антропогенных и естественных факторов. Альтернативные представления о причинах современного глобального потепления.
8. Чем грозит глобальное потепление миру? Россия – самая холодная страна, может, для нас потепление – это благо?
9. Ограничение эмиссий парниковых газов как основа Конвенции ООН об изменения климата. Крах Киотского протокола. Современные проблемы международных соглашений, направленных на сохранение глобального климата.
10. Глобальный цикл кислорода, основные пулы и потоки. Происхождение свободного кислорода атмосферы. Антропогенные нарушения глобального цикла кислорода.
11. Озоновый слой как фильтр ультрафиолетового излучения Солнца. Антропогенная деградация озонового слоя, меры по его сохранению. Современное восстановление озонового слоя.
12. Глобальный цикл азота, основные пулы и потоки. Антропогенная активизация связывания газообразного азота. Проблема эвтрофикации континентальных и прибрежных морских вод.
13. Глобальный цикл фосфора, основные пулы и потоки. Антропогенная активизация миграций фосфора. Увеличение пулов подвижного фосфора. Проблема потенциального исчерпания запасов фосфора в наземной части биосферы.
14. Сравнительный анализ степени антропогенной нарушенности циклов углерода, кислорода, азота и фосфора. Нарушение какого из циклов грозит наиболее неприятными последствиями для человека и для других живых существ биосферы.
15. Макроэкология: масштаб пространственно­временных процессов, которые она изучает. Три характерные особенности макроэкологии. Прогностические возможности макроэкологии.
16. Основные аллометрические макроэкологические зависимости (то есть сравнительно­
видовые зависимости от массы тела). Правило энергетической эквивалентности.
17. Неаллометрические макроэкологические зависимости (примеры). 18. Популяционная экология и экологический инструментарий. Почему именно для популяционной экологии поиск более или менее универсальных экологических «инструментов» имеет большое значение?
19. Инструменты популяционной экологии (примеры).
20. Матрицы Лесли как важнейший инструмент популяционной экологии (общее представление).
21. Факторы (причины) вымирания животных и растений в прошлом и в современную эпоху. Классификация факторов вымирания. Внешние (средовые в прошлом, антропогенные сейчас) и внутренние (биологические) факторы вымирания.
22. Красная книга как источник (база) данных о современном вымирании. Структура Красной книги, категории угрозы вымирания.
23. Объясните смысл фразы: «Знание паттерна вымирания может дать ключ к разгадке причин вымирания» (на примере вымирания млекопитающих в позднем плейстоцене).
24. Экология и генетика: роль экологических и генетических факторов в вымирании современных млекопитающих. Почему одних экологических факторов, скорее всего, 3
недостаточно для объяснения вымирания (то есть нужно привлекать генетические факторы)?
25. Снижение генетического разнообразия и накопление слабовредных мутаций как возможные генетические причины вымирания.
26. Анализ жизнеспособности популяций. Современные представления о минимальной численности жизнеспособных популяций (minimum viable populations). Демографические и генетические (инбридинг) факторы вымирания малочисленных популяций.
27. Основные этапы развития биосферы. Взаимосвязь биологической эволюции и изменений
газового состава атмосферы.
28. Катастрофы в развитии биосферы, их внутренние (земные) и внешние (космические) причины.
29. Основные биомы суши (тундра, тайга, умеренные леса, степи, пустыни, саванны, тропические леса). Климатические и географические факторы, формирующие современное
пространственное распределение биомов.
30. Циклы ледниковых периодов и межледниковий за ближайший миллион лет. Изменения пространственного распределения биомов на территории Евразии за ближайшие 20 тысяч лет.
31. Антропогенные преобразования земного покрова. Какой из биомов Суши изменен человеком в наибольшей степени?
32. Круговорот воды в биосфере. Прямые и косвенные антропогенные воздействия на компоненты биосферного круговорот воды. Примеры региональных экологических катастроф, связанных с антропогенной модификацией водных потоков.
33. Специфические черты экосистем водно­болотных угодий. Антропогенная деградация водно­болотных угодий и меры по их охране.
34. Антропогенное воздействие на экосистему мирового океана. Нефтяное загрязнение, острова плавучего мусора. Экосистемные последствия истощительной эксплуатации морских биоресрусов.
35. Современные представления об устойчивости «больших систем» и, в частности, биосферы Земли. Массовые вымирания в прошлом как примеры потери устойчивости биосферы.
36. Возможные признаки (инструменты прогноза) потери устойчивости биосферы и глобального кризиса биоразнообразия.
37. Основные пути воздействия человека на биосферу и возможные меры по ослаблению этого воздействия с целью предотвращения или ослабления кризиса биоразнообразия.
38. Реконструкция изменений численности человечества со времени его появления на планете. Преодоление экологических ограничений для человека как биологического вида по мере развития цивилизации. Какой была бы численность человечества, если бы оно оставалось на «своем трофическом уровне»?
39. Концепция экологического следа. Компоненты, используемые при количественной оценке экологического следа. Экологический след различных стран.
40. Концепция устойчивого развития. Как повысить устойчивость современного существования человечества в биосфере?
4