Наука об окружающей среде

В повседневной жизни слова «экология» и «наука об окружающей среде» часто используются как синонимы. Однако с научной точки зрения, экология — это наука, которая занимается изучением организмов и их взаимодействий друг с другом, а также их влияния на окружающую среду. Её можно рассматривать также как часть науки об окружающей среде, которая также охватывает такие области, которые экологи обычно не исследуют. Тем не менее, на практике работа экологов и других учёных, изучающих окружающую среду, имеет много общего. Экология и наука об окружающей среде тесно связаны с такими дисциплинами, как рыболовство, лесное хозяйство и охрана дикой природы^[4].

В рамках экологических исследований уделяется большое внимание социальным аспектам, которые влияют на восприятие и отношение людей к окружающей среде, а также на формирование экологической политики. Экологическая инженерия направлена на разработку и применение технологий, которые помогают улучшить качество окружающей среды во всех её аспектах^[5].

В архивах различных государств можно обнаружить множество доказательств того, что люди с давних времён уделяли внимание вопросам экологии. Уже в те времена, когда человечество только начинало заниматься сельским хозяйством и осваивать природные богатства, были заложены основы современной науки об окружающей среде^[6].

Исследователи полагают, что интерес к окружающей среде возник примерно в 6000 году до нашей эры, когда в Израиле и Иордании началась вырубка лесов, что привело к упадку древних цивилизаций^[7]. В ответ на это в Месопотамии в 2700 году до нашей эры был принят первый закон, ограничивающий вырубку лесов^[6]. Спустя два столетия, в 2500 году до нашей эры, жители долины реки Инд начали следить за состоянием окружающей среды, чтобы улучшить санитарные условия в своём регионе^[6].

В Западном полушарии около 1500 года до нашей эры из-за эрозии почвы, вызванной интенсивным земледелием, разрушились многочисленные древние города-государства Центральной Америки^[6]. Люди, оставшиеся от этих цивилизаций, стали пристально изучать влияние методов ведения сельского хозяйства на устойчивость земли и стабильное производство продуктов питания. Кроме того, в 1450 году до нашей эры минойская цивилизация на греческом острове Крит пришла в упадок из-за вырубки лесов и вызванной этим деградации природных ресурсов^[6].

В тексте «Естественной истории», написанном Плинием Старшим в 77-79 годах до нашей эры, есть упоминания об экологических проблемах древних цивилизаций. В этом тексте, который представляет собой обзор многих смежных разделов этой науки, Плиний также затронул экологические проблемы древних цивилизаций^[8].

Несмотря на то что в жизни древних обществ основными проблемами были военные конфликты и эпидемии, экологические вопросы играли ключевую роль в выживании и процветании различных цивилизаций. Люди начинали понимать важность гармонии с природой для своего долгосрочного благополучия, поэтому интерес к изучению окружающей среды лишь усиливался/

В 1735 году Карл Линней предложил систему классификации живых организмов, основанную на биномиальной номенклатуре, разработанную под влиянием ранних работ Аристотеля. Его книга «Система природы» стала одним из первых результатов накопления знаний в этой области. Она предоставила инструменты для идентификации различных видов, которые частично основывались на их взаимодействии с окружающей средой^[8].

В России первые шаги в изучении окружающей среды были связаны с деятельностью учёных-естествоиспытателей. Михаил Ломоносов внёс большой вклад в изучение атмосферы и минералогии. Его работы заложили основы для дальнейших исследований природных явлений^[9].

В 1820-х годах исследователи активно изучали характеристики газов, в частности тех, что присутствуют в атмосфере нашей планеты, а также их взаимодействие с солнечным излучением^[10]. Позже, в том же столетии, учёные выдвинули гипотезу о том, что Земля пережила ледниковый период и что потепление на планете частично связано с так называемыми парниковыми газами. В научный обиход было введено понятие парникового эффекта, хотя климатология ещё не считалась значимой темой в науке об окружающей среде из-за недостаточного уровня индустриализации и более низких объёмов выбросов парниковых газов в то время^[10].

В России же началось активное изучение природных ресурсов и экосистем. Важную роль сыграли экспедиции, организованные Российской академией наук, в частности, исследования, проводившиеся в Сибири и на Дальнем Востоке. Учёные, включая Александра Миддендорфа и Владимира Вернадского, занимались изучением взаимодействия человека и окружающей среды, закладывая тем самым основы науки об окружающей среде^[11].

В 1900-х годах началось формирование современной науки об окружающей среде. XX век был отмечен масштабными исследованиями, публикациями и международным взаимодействием в этой области.

В начале XX века критики науки об окружающей среде недооценивали последствия глобального потепления. В то время лишь немногие учёные занимались изучением опасности, которую представляет собой ископаемое топливо. Однако после того как в 1940-х годах в водах Атлантическом океане было зафиксировано необычное повышение температуры на 1,3 градуса Цельсия, исследователи вновь заинтересовались вопросом улавливания газообразного тепла, выделяемого в результате парникового эффекта.

Развитие ядерной энергетики после Второй мировой войны позволило учёным-экологам более глубоко исследовать воздействие углерода на окружающую среду. Кроме того, археологические находки помогли расширить знания о климатических изменениях, происходивших с течением времени.

В СССР в те годы в начали уделять больше внимания охране природы. Были созданы заповедники и национальные парки, а также приняты первые законы о защите окружающей среды. Например, в 1960 году был принят закон РСФСР «Об охране природы в РСФСР», содержавший статьи по охране земель, недр, вод, лесов и иной растительности, животного мира^[12].

В 1962 году произошло важное событие, которое способствовало развитию науки об окружающей среде. В этот год вышла книга Рейчел Карсон «Безмолвная весна», которая оказала значительное влияние на общество и побудило его к активным действиям по защите окружающей среды^[13]. В результате были приняты меры по ограничению использования вредных химических веществ, таких как инсектицид ДДТ^[13].

В 1968 году Гаррет Хардин опубликовал статью в журнале Science под названием «Трагедия общих ресурсов», которая стала ответом на ускоряющийся процесс разрушения окружающей среды^[8]. В 1969 году, наука об окружающей среде вновь привлекла внимание общественности после двух масштабных катастроф, связанных с загрязнением окружающей среды. Река Кайахога в штате Огайо загорелась из-за большого количества загрязнений в её водах. Разлив нефти в Санта-Барбаре поставил под угрозу жизни тысяч морских животных. Оба события получили широкое освещение в средствах массовой информации^[13]. В результате в США было принято множество законодательных актов, в том числе Закон о чистой воде и Соглашение о качестве воды в Великих озёрах^[13].

В 1970 году во всём мире впервые отметили День Земли. Данное событие стало отправной точкой для создания множества организаций и инициатив. Так, например, Организация Объединённых Наций приняла решение о создании в столице Швеции Стокгольме Программы ООН по окружающей среде (ЮНЕП). Её цель — решение проблемы глобального ухудшения состояния окружающей среды^[14].

В 1970—1980-е годы интерес к науке об окружающей среде был во многом обусловлен крупными происшествиями и общественными движениями. В 1978 году сотни жителей были вынуждены покинуть свои дома в Лав-канале, штат Нью-Йорк: выяснилось, что рядом с жилыми районами под землёй находятся опасные канцерогены^[13].

В 1979 году на атомной электростанции на острове Три-Майл в Пенсильвании произошла авария, которая вызвала опасения по поводу безопасности ядерных отходов и атомной энергетики в целом.

В ответ на проблему свалок и токсичных отходов рядом с домами, в 1982 году представители афроамериканской общины штата Северная Каролина начали организованную кампанию за экологическую справедливость.

Спустя два года, в 1984 году, произошла авария на электростанции в индийском городе Бхопале, в результате которой в атмосферу был выброшен токсичный газ метилизоцианат, что привело к отравлению сотен тысяч людей, живших поблизости^[13].

В 1985 году учёные из Великобритании, которые занимались изучением Антарктиды, обнаружили в озоновом слое дыру что послужило поводом для подписания международных соглашений о запрете использования хлорфторуглеродов, которые ранее применялись почти во всех аэрозолях и хладагентах^[10].

В 1986 году произошла авария на Чернобыльской АЭС в Украине, в результате которой радиоактивные отходы попали в окружающую среду. Тогда учёные из разных стран начали активно изучать последствия экологических катастроф^[13].

В последующие годы Комиссия Брундтланд, ранее известная как Всемирная комиссия по вопросам окружающей среды и развитию, представила доклад под названием «Наше общее будущее». Монреальский протокол создал Межправительственную группу экспертов по изменению климата (МГЭИК) как международную организацию, которая занимается поиском решений проблемы изменения климата и его ухудшения^[14].

В 1988 году был основан первый союзный орган по защите окружающей среды — Государственный комитет по охране природы СССР (Госкомприроды СССР). Он имел множество задач в защиты охраны окружающей среды, например, установление и применение санкций за чрезмерное загрязнение и использование природных ресурсов и активное взаимодействие с общественными организациями в СССР и сотрудничество с зарубежными организациями^[15].

В процессе развития науки об окружающей среде сформировалось множество специализированных направлений, хотя климатология остаётся одной из самых известных^[14].

С начала 2000-х годов учёные-экологи сосредоточились на прогнозировании последствий изменения климата и стимулировании международного сотрудничества для минимизации потенциального ущерба.

В 2008 году Великобритания стала первой страной, принявшей закон, направленный на снижение выбросов углекислого газа до определённого уровня^[14].

В 2016 году Киотский протокол был заменён Парижским соглашением, целью которого является цели сокращение выбросов парниковых газов и ограничение повышения температуры на Земле 2 градусами Цельсия. Данное соглашение представляет собой один из наиболее значимых международных проектов, направленных на смягчение последствий изменения климата^[14].

В XXI веке произошло множество экологических бедствий, связанных с загрязнением нефтью или последствиями изменения климата. В 2010 году британская нефтегазовая компания BP стала причиной крупнейшей в истории США экологической катастрофы в Мексиканском заливе. В результате аварии погибли несколько сотрудников компании. В воду попало огромное количество нефти. Кроме того, в течение XXI века мир столкнулся с масштабными лесными пожарами и нехваткой воды, что привело к необходимости разработки правил рационального использования природных ресурсов^[13].

В XXI веке Россия столкнулась с рядом серьёзных экологических проблем, включая изменение климата, загрязнение воздуха и воды, деградацию почв и утрату биоразнообразия. В связи с этим государство, научные институты и общественные организации предпринимают активные действия для охраны окружающей среды и устойчивого развития.

Российская Федерация, как правопреемница СССР, осталась юридической стороной многих важнейших международных экологических договоров. Ряд международных соглашений, принятых в прошлом веке, расширяясь и модернизируясь, прочно вошёл в её правовую систему, что сыграло большую роль в деле сохранения важнейших природных объектов. Так, страна присоединилась к Венской конвенции об охране озонового слоя 1985 года, к Монреальскому протоколу по веществам, разрушающим озоновый слой 1987 года с комплектами Поправок: Лондонских (1990 г.), Копенгагенских (1992 г.), Венских (1995 г.), Монреальских (1997 г.) и Пекинских (1999 г.)^[16].

В 2011 году Россия присоединилась к Конвенции об оценке воздействия на окружающую среду в трансграничном контексте и Стокгольмской конвенции о стойких органических загрязнителях, в 2019 году — к Парижскому соглашению, в 2020 году — к Нагойскому протокол о доступе к генетическим ресурсам, в 2021 году — к Картахенскому протоколу по биобезопасности^[16].

Также страна реализует национальные проекты, направленные на снижение выбросов и переход к «зелёной» экономике.

Так, например, в 2019 году был запущен федеральный проект «Чистый воздух», направленный на сокращение выбросов загрязняющих веществ в атмосферу в самых экологически неблагоприятных городах страны вдвое к 2030 году^[17].

В том же году началась реализация специального федерального проекта «Чистая страна», направленный на сокращение в стране площадей, занятых несанкционированными свалками, мусорными полигонами, прудами-отстойниками и другими местами складирования отходов^[18].

В 2023 году было подписано постановление о создании и функционировании системы государственного фонового мониторинга состояния многолетней мерзлоты^[19].

В 2025 году был подписан указ о создании Президентского фонда экологических и природоохранных проектов. Среди основных целей деятельности фонда перечислены: всесторонняя поддержка экологических и природоохранных проектов, включая гранты; разработка и реализация таких проектов; развитие деятельности в сфере охраны окружающей среды и защиты животных; организация и поддержка благотворительной и волонтёрской деятельности^[20].

В XXI веке произошёл значительный технологический скачок. Инновационные разработки в науки об окружающей среде привели к появлению новых способов сбора информации. Так, например, благодаря исследованиям в области двигателей, топливной эффективности и сокращения выбросов от автомобилей, начавшимся ещё во времена промышленной революции, удалось снизить уровень содержания углерода и других вредных веществ в атмосфере^[21].

Кроме того, наблюдается существенный рост инвестиций в разработку и внедрение устойчивых источников энергии, таких как энергия ветра, солнца, воды и геотермальная энергия, что свидетельствует о начале перехода от использования ископаемого топлива к альтернативным источникам энергии. Для мониторинга загрязнения воздуха и воды применяются географические информационные системы (ГИС). Они позволяют отслеживать источники загрязнения с помощью спутниковых данных и анализировать цифровые изображения^[21].

Данная технология позволяет использовать передовые методы ведения сельского хозяйства, например, точное земледелие, а также отслеживать использование воды. Для улучшения качества воды используются штаммы природных и искусственных бактерий способствуют биоремедиации — очистке сточных вод для дальнейшего использования. Такой метод является более экологичным и экономичным по сравнению с ручной очисткой или обработкой сточных вод^[21].

В частности, благодаря развитию компьютерных технологий стало возможным собирать и обрабатывать большие объёмы информации, проводить детальный анализ, создавать архивы данных, привлекать внимание общества к вопросам экологии и осуществлять международное научное взаимодействие. Так, например, искусственный интеллект используется для прогнозирования перемещения популяций животных и защиты их среды обитания, а краудсорсинг в интернете позволяет собирать знания учёных со всего мира, что открывает новые перспективы для научных исследований^[22].

Ещё одна инновационная технология — блокчейн — помогает контролировать глобальное рыболовство. Отслеживая перемещение рыбы по мировым рынкам, специалисты по экологии могут выявлять случаи чрезмерного вылова некоторых видов рыб, который может привести к их исчезновению^[22].

Кроме того, дистанционное зондирование позволяет изучать окружающую среду без непосредственного контакта с ней. Полученные данные в цифровом формате используются для создания более точных моделей экологических процессов, изменений климата и других явлений. Достижения в области дистанционного зондирования представляют особую ценность для определения местонахождения источников загрязнения, которые не имеют чётких границ. Также они позволяют анализировать состояние экосистем с использованием анализа изображений в электромагнитном спектре^[22].

Наконец, термография применяются для обнаружения и поимки браконьеров и других нарушителей, которые занимаются незаконной торговлей дикими животными, что помогает предотвратить истребление исчезающих видов и сохранить биоразнообразие^[22].

Наука об атмосфере занимается исследованием воздушного пространства Земли, уделяя особое внимание его взаимодействию с другими системами. В сферу изучения науки об атмосфере входят такие вопросы, как метеорология, парниковый эффект, моделирование рассеивания загрязняющих веществ в атмосфере, распространение звука в условиях шумового загрязнения и даже световое загрязнение^[23][24].

На основе феномена глобального потепления учёные-физики создают компьютерные модели, которые описывают циркуляцию воздуха в атмосфере и передачу инфракрасного излучения. Химики изучают состав атмосферы и химические реакции, происходящие в ней. Биологи исследуют, как растения и животные влияют на содержание углекислого газа в атмосфере. А метеорологи и океанографы изучают динамику атмосферы.

Экология — это наука, которая исследует отношения между живыми существами, включая людей, и окружающей их средой. Она стремится понять, как растения и животные взаимодействуют с окружающим миром^[25]. Например, экологи могут изучать связь между количеством организмов в популяции с определёнными физическими параметрами окружающей среды, например, с концентрацией химических веществ.

Химия окружающей среды — это наука, которая занимается исследованием химических процессов, происходящих в окружающей среде. В центре внимания учёных находятся проблемы загрязнения почвы и воды. Исследователи изучают, как химические вещества распадаются в природе, как они перемещаются из одной среды в другую (например, как растворитель из озера испаряется и становится загрязнителем воздуха) и как они влияют на биоту^[26].

Науки о Земле охватывают широкий спектр дисциплин, включая экологическую геологию, экологическое почвоведение, изучение вулканических процессов и эволюции земной коры. В некоторых системах классификации к этой области также относят гидрологию, в том числе океанографию^[27].