Введение

Живые и неживые существа на Земле

Природная среда или естественный мир охватывает все живые и неживые существа, возникающие естественным путем, то есть не искусственным. Этот термин чаще всего применяется к Земле или ее частям. Эта среда включает в себя взаимодействие всех живых видов, климата, погоды и природных ресурсов, влияющих на выживание человека и экономическую деятельность. Понятие природной среды можно рассматривать как совокупность компонентов: полных экологических единиц, функционирующих как естественные системы без масштабного вмешательства цивилизованного человека, включая всю растительность, микроорганизмы, почву, горные породы, атмосферу и природные явления, происходящие в пределах их границ и определяющие их характер. К ним относятся также универсальные природные ресурсы и физические явления, не имеющие четких границ, такие как воздух, вода и климат, а также энергия, излучение, электрический заряд и магнетизм, не являющиеся результатом деятельности человека. В противоположность природной среде существует среда, созданная человеком. Созданная человеком среда – это территории, где люди фундаментально преобразили ландшафты, например, городские поселения и сельскохозяйственные угодья, значительно изменив естественную среду и упростив ее до человеческой. Даже действия, кажущиеся менее радикальными, такие как строительство землянки или установка фотоэлектрической системы в пустыне, приводят к изменению окружающей среды и превращению ее в искусственную. Хотя многие животные строят сооружения для улучшения своей среды обитания, они не являются людьми, поэтому плотины бобров и термитники считаются частью природы. Абсолютно естественных сред на Земле не существует, и степень естественности обычно варьируется в континууме, от 100% естественной в одном пределе до 0% естественной в другом. Масштабные изменения окружающей среды, вызванные человечеством в антропоцене, коренным образом повлияли на все природные среды, включая изменение климата, потерю биоразнообразия и загрязнение пластиком и другими химическими веществами в воздухе и воде. Более точно, можно рассмотреть различные аспекты или компоненты среды и увидеть, что их степень естественности неоднородна. Например, в сельскохозяйственном поле минералогический состав и структура почвы могут быть схожи с почвой нетронутого леса, но структура значительно отличается.

Состав

Наука о Земле обычно выделяет четыре сферы: литосферу, гидросферу, атмосферу и биосферу, которые соответствуют соответственно горным породам, воде, воздуху и жизни. Некоторые ученые также включают в сферы Земли криосферу (соответствующую льду) как обособленную часть гидросферы и педосферу (соответствующую почве) как активную и взаимосвязанную сферу. Наука о Земле (также известная как геонаука, географические науки или земные науки) – это собирательный термин для наук, изучающих планету Земля. В науках о Земле выделяют четыре основных дисциплины: географию, геологию, геофизику и геодезию. Эти основные дисциплины используют физику, химию, биологию, хронологию и математику для формирования качественного и количественного понимания основных областей или сфер Земли.

Геологическая деятельность

Земная кора, или литосфера, является самой внешней твёрдой оболочкой планеты и химически и механически отличается от лежащей ниже мантии. Она образовалась преимущественно в результате магматических процессов, в ходе которых магма остывает и затвердевает, формируя твёрдые горные породы. Под литосферой находится мантия, нагреваемая распадом радиоактивных элементов. Мантия, несмотря на твёрдое состояние, находится в состоянии реической конвекции. Этот процесс конвекции вызывает движение литосферных плит, хотя и медленное. В результате этого процесса происходит тектоника плит. Вулканы образуются главным образом из-за плавления субдуцированной коры или восходящей мантии в срединно-океанических хребтах и мантийных плюмах.

Вода на Земле

Большая часть воды находится в различных природных водоёмах.

Океаны

Океан — это крупный массив соленой воды, являющийся компонентом гидросферы. Около 71% поверхности Земли (площадью приблизительно 362 миллиона квадратных километров) покрыто океаном — непрерывным водным пространством, которое традиционно разделяют на несколько основных океанов и более мелкие моря. Более половины этой площади имеет глубину более 3000 метров. Средняя соленость океана составляет около 35 промилле (ppt) (3,5%), и почти вся морская вода имеет соленость в пределах от 30 до 38 промилле. Несмотря на то, что эти воды обычно рассматриваются как несколько отдельных океанов, они представляют собой единое глобальное, взаимосвязанное соленое водное пространство, часто называемое Мировым океаном или глобальным океаном. Глубоководные ложа занимают более половины поверхности Земли и являются одними из наименее измененных естественных сред. Основные океанические разделы определяются, в частности, континентами, различными архипелагами и другими критериями: эти разделы (в порядке убывания площади) — Тихий океан, Атлантический океан, Индийский океан, Южный океан и Северный Ледовитый океан.

Реки

Река — это естественный водоток, обычно пресноводный, текущий к океану, озеру, морю или другой реке. Некоторые реки просто впадают в землю и полностью высыхают, не достигая другого водоёма. Вода в реке обычно течёт в русле, образованном речным ложем между берегами. В крупных реках часто также есть более широкая пойма, сформированная водами, выходящими из русла. Поймы могут быть очень широкими по отношению к размеру русла реки. Реки являются частью гидрологического цикла. Вода в реке обычно собирается из осадков посредством поверхностного стока, пополнения подземных вод, родников и высвобождения воды, запасенной в ледниках и снежном покрове. Малые реки также могут называться ручьями, протоками и небольшими речками. Их течение ограничено руслом и берегами. Ручьи играют важную роль коридора, соединяя фрагментированные среды обитания и, таким образом, способствуя сохранению биоразнообразия. Изучение ручьёв и водных путей в целом называется поверхностной гидрологией.

Озера

Озеро (от латинского lacus) — это элемент рельефа, водоём, расположенный в понижении рельефа, в бассейне. Водоём считается озером, если он находится вдали от океана, не является его частью, и имеет размеры и глубину, превышающие таковые у пруда. Естественные озера на Земле обычно встречаются в горных областях, рифтовых зонах и районах, подвергшихся или подвергающихся оледенению. Другие озера образуются в бессточных бассейнах или вдоль русел зрелых рек. В некоторых регионах мира большое количество озёр связано с беспорядочными системами стока, оставшимися со времён последнего ледникового периода. Все озера временны в геологическом масштабе времени, поскольку они постепенно заполняются отложениями или переливаются через край содержащего их бассейна.

Площадки

Пруд — это водоём со стоячей водой, естественного или искусственного происхождения, как правило, меньший по размеру, чем озеро. К прудам относят широкий спектр искусственных водоёмов, включая декоративные водоёмы, предназначенные для эстетического оформления, рыбоводные пруды для коммерческого разведения рыбы и солнечные пруды для накопления тепловой энергии. Пруды и озёра отличаются от рек и ручьёв скоростью течения. В то время как течение в ручьях легко заметить, в прудах и озёрах присутствуют микротоки, вызванные температурными различиями, и умеренные ветровые течения. Эти особенности отличают пруд от многих других водных объектов, таких как заводские заводи рек и приливные лужи.

Влияние человека на воду

Люди влияют на водные ресурсы различными способами, такими как изменение русел рек (строительство плотин и регулирование русел), урбанизация и обезлесение. Это оказывает влияние на уровень озер, состояние грунтовых вод, загрязнение воды, тепловое загрязнение и загрязнение морской среды. Люди изменяют реки посредством непосредственного воздействия на русло, строя плотины и водохранилища, а также регулируя направление рек и водных путей. Плотины могут быть полезны для создания водохранилищ и производства гидроэлектроэнергии. Однако плотины и водохранилища могут негативно сказываться на окружающей среде и дикой природе, препятствуя миграции рыб и перемещению организмов вниз по течению. Урбанизация влияет на окружающую среду из-за вырубки лесов и изменений уровня озер, состояния грунтовых вод и т.д. Обезлесение и урбанизация часто происходят одновременно. Обезлесение может приводить к наводнениям, уменьшению речного стока и изменениям в прибрежной растительности. Изменение растительности происходит из-за того, что деревья, не получая достаточного количества воды, начинают увядать, что приводит к сокращению кормовой базы для диких животных в данной местности. Атмосфера Земли является ключевым фактором поддержания планетарной экосистемы. Тонкий слой газов, окружающий Землю, удерживается гравитацией планеты. Сухой воздух состоит из 78% азота, 21% кислорода, 1% аргона и других инертных газов, а также углекислого газа. Остальные газы часто называют микрокомпонентами. В состав атмосферы входят парниковые газы, такие как углекислый газ, метан, оксид азота и озон. В фильтрованном воздухе содержатся следовые количества многих других химических соединений. Воздух также содержит переменное количество водяного пара и взвешенных капель воды и кристаллов льда, видимых в виде облаков. В нефильтрованном образце воздуха могут присутствовать различные природные вещества в небольших количествах, включая пыль, пыльцу и споры, морские брызги, вулканический пепел и метеороиды. Также могут присутствовать различные промышленные загрязнители, такие как хлор (в элементарном виде или в соединениях), соединения фтора, элементарная ртуть и соединения серы, такие как диоксид серы (SO2). Озоновый слой атмосферы Земли играет важную роль в уменьшении количества ультрафиолетового (УФ) излучения, достигающего поверхности. Поскольку ДНК легко повреждается УФ-излучением, это способствует защите жизни на поверхности. Атмосфера также удерживает тепло ночью, тем самым снижая суточные колебания температуры.

Последствия глобального потепления

Опасности глобального потепления все больше изучаются широким международным консорциумом ученых. Эти ученые все больше обеспокоены потенциальными долгосрочными последствиями глобального потепления для нашей природной среды и планеты. Особую озабоченность вызывает то, как изменение климата и глобальное потепление, вызванные антропогенными, то есть вызванными деятельностью человека, выбросами парниковых газов, в первую очередь углекислого газа, могут взаимодействовать и оказывать негативное воздействие на планету, ее природную среду и существование человечества. Очевидно, что планета нагревается, и нагревается стремительно. Это происходит из-за парникового эффекта, который обусловлен парниковыми газами, улавливающими тепло внутри атмосферы Земли благодаря своей сложной молекулярной структуре, позволяющей им вибрировать и, в свою очередь, удерживать тепло, возвращая его обратно на Землю. Это потепление также является причиной исчезновения естественных сред обитания, что приводит к сокращению популяций диких животных. В последнем докладе Межправительственной группы экспертов по изменению климата (группы ведущих климатологов мира) заключено, что в период с 1990 по 2100 год температура на Земле повысится на 1,5–6 градусов Цельсия. Все больше усилий направлено на смягчение последствий парниковых газов, вызывающих климатические изменения, и на разработку адаптационных стратегий к глобальному потеплению, чтобы помочь людям, другим животным и растительным видам, экосистемам, регионам и странам адаптироваться к его последствиям. Примеры недавнего сотрудничества в решении проблем изменения климата и глобального потепления включают:

Рамочную конвенцию Организации Объединенных Наций об изменении климата, направленную на стабилизацию концентрации парниковых газов в атмосфере на уровне, предотвращающем опасное антропогенное воздействие на климатическую систему. Киотский протокол, являющийся протоколом к Рамочной конвенции ООН об изменении климата, также с целью сокращения выбросов парниковых газов для предотвращения антропогенного изменения климата. Западную климатическую инициативу, направленную на выявление, оценку и реализацию коллективных и совместных способов сокращения выбросов парниковых газов в регионе, с акцентом на рыночную систему ограничения и торговли выбросами. Значительной проблемой является определение естественной динамики окружающей среды в отличие от изменений, выходящих за рамки естественных колебаний. Распространенным решением является принятие статической точки зрения, игнорирующей естественные вариации. Методологически, такой подход может быть оправдан при изучении медленно меняющихся процессов и коротких временных рядов, однако проблема возникает, когда быстрые процессы становятся ключевыми для объекта исследования.

Климат

Климат изучает статистические данные о температуре, влажности, атмосферном давлении, ветре, осадках, количестве атмосферных частиц и других метеорологических элементах в определенном регионе за длительные периоды времени. Погода, напротив, представляет собой текущее состояние этих же элементов в течение периодов до двух недель. Метод, используемый с 1948 года, применяет данные об испаропотоке, температуре и осадках для изучения разнообразия видов животных и потенциального влияния изменений климата.

Погода

Погода – это совокупность всех явлений, происходящих в данной области атмосферы в определенный момент времени. Большинство погодных явлений наблюдаются в тропосфере, непосредственно под стратосферой. Погода, как правило, относится к повседневным изменениям температуры и осадков, в то время как климат – это термин, обозначающий средние атмосферные условия на протяжении более длительных периодов времени. Если слово "погода" используется без уточнения, подразумевается погода Земли. Погода формируется из-за разницы в плотности (температуре и влажности) между различными местами. Эти различия могут возникать из-за угла падения солнечных лучей в конкретной точке, который меняется в зависимости от широты, начиная от тропиков. Значительный температурный контраст между полярным и тропическим воздухом порождает струйные течения. Погодные системы в умеренных широтах, такие как внетропические циклоны, обусловлены нестабильностью потока струйного течения. Поскольку ось Земли наклонена относительно плоскости своей орбиты, солнечный свет падает под разными углами в разное время года. На поверхности Земли годовые колебания температуры обычно составляют ±40 °C. На протяжении тысяч лет изменения в орбите Земли влияли на количество и распределение солнечной энергии, получаемой Землей, и оказывали влияние на долгосрочный климат. Различия в температуре поверхности, в свою очередь, вызывают разницу в давлении. Более высокие высоты холоднее, чем более низкие, из-за различий в адиабатическом нагреве. Прогнозирование погоды – это применение науки и технологий для предсказания состояния атмосферы в будущем в определенном месте. Атмосфера – это хаотическая система, и небольшие изменения в одной ее части могут привести к значительным последствиям для системы в целом. Попытки человека управлять погодой предпринимались на протяжении всей истории, и есть свидетельства того, что деятельность человека, такая как сельское хозяйство и промышленность, непреднамеренно изменяла погодные условия.

Жизнь

Доказательства указывают на то, что жизнь на Земле существует около 3,7 миллиардов лет. Все известные формы жизни разделяют фундаментальные молекулярные механизмы, и, основываясь на этих наблюдениях, теории о происхождении жизни стремятся найти механизм, объясняющий формирование первичной одноклеточной формы, от которой произошла вся жизнь. Существует множество различных гипотез относительно пути, который мог быть пройден от простых органических молекул через доклеточную жизнь к протокариотам и метаболизму. Хотя единого общепринятого определения жизни не существует, ученые обычно считают, что биологическое проявление жизни характеризуется организованностью, метаболизмом, ростом, адаптацией, реакцией на раздражители и размножением. Жизнь можно также определить как характерное состояние организмов. В биологии, науке о живых организмах, "жизнь" – это состояние, отличающее активные организмы от неорганической материи, включая способность к росту, функциональной активности и непрерывным изменениям, предшествующим смерти. Разнообразные живые организмы (формы жизни) можно найти в биосфере Земли, а общие для этих организмов свойства – растений, животных, грибов, протистов, архей и бактерий – заключаются в клеточной структуре на основе углерода и воды, обладающей сложной организацией и наследственной генетической информацией. Живые организмы подвергаются метаболизму, поддерживают гомеостаз, обладают способностью к росту, реагируют на раздражители, размножаются и, благодаря естественному отбору, адаптируются к окружающей среде в последующих поколениях. Более сложные живые организмы могут общаться различными способами.

Экосистемы

Экосистема (также называемая средой обитания) – это естественная единица, состоящая из всех растений, животных и микроорганизмов (биотических факторов) в определенной области, функционирующих совместно со всеми неживыми физическими (абиотическими) факторами среды. Центральным в концепции экосистемы является идея о том, что живые организмы непрерывно вовлечены в сложную систему взаимосвязей с каждым другим элементом, составляющим среду их обитания. Юджин Одум, один из основателей экологии, утверждал: «Экосистема – это любая единица, включающая в себя все организмы (т.е. «сообщество») в данной местности, взаимодействующие с физической средой таким образом, что поток энергии приводит к четко определенной трофической структуре, биологическому разнообразию и круговороту веществ (т.е. обмену материалами между живыми и неживыми компонентами) внутри системы». Концепция человеческой экосистемы основана на преодолении дихотомии «человек/природа» и на утверждении, что все виды экологически интегрированы друг с другом, а также с абиотическими компонентами своего биотопа. Большее количество или разнообразие видов, или, иными словами, более высокое биологическое разнообразие экосистемы, может способствовать ее большей устойчивости, поскольку в данном месте присутствует больше видов, способных реагировать на изменения и, таким образом, «смягчать» или уменьшать их последствия. Это снижает воздействие до того, как структура экосистемы изменится и перейдет в другое состояние. Однако это не всегда так, и не существует доказанной связи между видовым разнообразием экосистемы и ее способностью устойчиво обеспечивать блага и услуги. Термин «экосистема» также может применяться к средам, созданным человеком, таким как человеческие экосистемы и экосистемы, подверженные влиянию человека. Он может описывать любую ситуацию, где существует взаимосвязь между живыми организмами и их средой обитания. Сегодня на поверхности Земли осталось немного областей, свободных от влияния человека, хотя некоторые нетронутые дикие территории все еще существуют без какого-либо вмешательства человека.

Биогеохимические циклы

Глобальные биогеохимические циклы критически важны для жизни, особенно циклы воды, кислорода, углерода, азота и фосфора. Цикл азота – это преобразование азота и азотсодержащих соединений в природе. Это цикл, включающий газообразные компоненты. Водный цикл – это непрерывное движение воды на, над и под поверхностью Земли. Вода может изменять свое состояние между жидким, газообразным и твердым (лед) в различных фазах водного цикла. Хотя общий объем воды на Земле остается относительно постоянным с течением времени, отдельные молекулы воды постоянно обновляются. Углеродный цикл – это биогеохимический цикл, посредством которого углерод обменивается между биосферой, педосферой, геосферой, гидросферой и атмосферой Земли. Кислородный цикл – это перемещение кислорода внутри и между тремя основными резервуарами: атмосферой, биосферой и литосферой. Главным фактором, определяющим кислородный цикл, является фотосинтез, который отвечает за современный состав атмосферы Земли и существование жизни. Цикл фосфора – это перемещение фосфора через литосферу, гидросферу и биосферу. Атмосфера не играет существенной роли в цикле фосфора, поскольку фосфор и фосфорсодержащие соединения обычно находятся в твердом состоянии при типичных для Земли температурах и давлениях.

Дикая природа

Дикая природа обычно определяется как естественная среда на Земле, которая не была значительно изменена деятельностью человека. Фонд WILD дает более подробное определение: "Наиболее цельные, нетронутые дикие природные территории, оставшиеся на нашей планете – последние поистине дикие места, которые люди не контролируют и не осваивают дорогами, трубопроводами или другой промышленной инфраструктурой". Дикие территории и охраняемые парки считаются важными для выживания определенных видов, проведения экологических исследований, сохранения природы, уединения и отдыха. Дикая природа глубоко ценится по культурным, духовным, моральным и эстетическим причинам. Некоторые писатели-натуралисты считают, что дикие территории жизненно важны для человеческого духа и творчества. Слово "дикая природа" происходит от понятия дикости; иными словами, от того, что не поддается контролю со стороны человека. Этимология слова восходит к древнеанглийскому *wildeornes*, которое, в свою очередь, происходит от *wildeor*, означающего дикого зверя (дикий + *deor* = зверь, олень). С этой точки зрения, именно дикость места делает его дикой природой. Само по себе присутствие или деятельность человека не лишает территорию права считаться "дикой природой". Многие экосистемы, которые населены или подвергались влиянию деятельности человека, все еще могут рассматриваться как "дикие". Такой подход к пониманию дикой природы включает в себя территории, где естественные процессы протекают без существенного вмешательства человека. Дикая природа включает в себя все не одомашненные растения, животных и другие организмы. Одомашнивание диких видов растений и животных в интересах человека происходило многократно по всей планете и оказывает значительное влияние на окружающую среду, как положительное, так и отрицательное. Дикая природа встречается во всех экосистемах. Пустыни, тропические леса, равнины и другие территории – включая наиболее развитые городские районы – имеют различные формы дикой природы. Хотя в популярной культуре этот термин обычно относится к животным, не затронутым цивилизованным влиянием человека, большинство ученых согласны с тем, что на дикую природу во всем мире (в настоящее время) влияет деятельность человека.

Критика

В некоторых культурах термин "окружающая среда" не имеет смысла, поскольку не существует разделения между людьми и тем, что они воспринимают как естественный мир или их окружение. В частности, в Соединенных Штатах и арабских странах многие коренные культуры не признают понятие "окружающая среда" или не считают себя защитниками окружающей среды.