Попытку классифицировать естественные науки предпринял выдающийся естествоиспытатель XIX века Ф. Энгельс. В "Диалектике природы" он изложил теорию о формах и рядах движения материи. Механической форме движения соответствуют механика и математика, физической – физика, химической – химия, биологической – биология, ботаника, зоология, общественной – обществоведение, философия и др. Как заметил Ф. Энгельс, формы движения проявляются в виде взаимосвязанных рядов движения. В таких рядах более высокоорганизованные формы движения материи, энергии и информации взаимодействуют с менее организованными. Рядам движения в структурно-организационно-иерархическом отношении соответствуют более сложные научные дисциплины: геомеханика отдельных геосфер и оболочек Земли, геофизика, геохимия, гидрохимия, гидробиология, почвоведение, лесоведение, экология человека, медицинская география и др.

В отечественной и зарубежной практике накоплен значительный опыт по регламентации выбросов предприятий в окружающую среду: атмосферу, водоемы, почву. В России этот опыт апробирован на местном уровне, например, в форме проектов ПДВ (предельно-допустимых выбросов).

На региональном уровне разработки предпринят ряд попыток количественной оценки баланса химических компонентов в пределах естественных (природных) и техногенных циклов миграции веществ, включая важнейшие загрязнители. Наиболее информативен модульный принцип оценки баланса компонентов загрязнителей. В качестве единиц измерения используются модульные оценки в тоннах или килограммах загрязнителей, выбрасываемых в атмосферу и рассеивающихся на один квадратный километр территории. Аналогичные модули применимы при оценке веществ, выпадающих на единицу площади поверхности земли: на почву, в водоемы и просачивающихся в горизонты поземных вод. При этом рассматриваются и валовое содержание вещества, и его фазовые состояния: механическая (твердая и жидкая), химическая, газовая фазы.

С давних времен человечество осваивало литосферное пространство для решения самых различных социальных и хозяйственных нужд, Но особенно интенсивно оно начало использоваться с XX столетия. Под землей издавна устраивались жилища, обустраивались холодильники, хранилища, культовые сооружения, места погребения и т.д. Сегодня значение подземного пространства для жизни людей, масштабы и разнообразие форм, методов и способов подземного строительства исключительно возросли. Основное литосферное строительное пространство приходится на горные выработки, создаваемые в процессе разведки и разработки полезных ископаемых, но все более интенсивно строятся подземные переходы, гаражи, склады, производственные цехи, предприятия, транспортные инженерные коммуникации, лечебные, рекреационные, социальные, культурные, спортивно-туристические, военно- стратегические и иные объекты. Та часть геологической среды, которая используется для размещения указанных объектов, рассматривается нами в качестве "литосферного строительного пространства". Ряд типов подземных резервуаров сформировался естественным путем, в частности, при участии карстовых и палеокарстовых процессов. Эти резервуары широко используются для складирования нефти, нефте- и газопродуктов, природных и сжиженных газов, пресных вод, отходов производства, организации мест отдыха, лечения, туризма и т.д. На пороге XXI столетия подземное строительство осуществляется в различных горно-геологических условиях. Способы строительства, обустройства и технологии эксплуатации резервуаров зависят от особенностей геолого-тектонического строения территории. В районах развития растворимых пород используются как естественные полости, так и создаваемые искусственно.

Термин "безотходная технология " предложен академиками Н.Н. Семеновым и И.В. Петряновым-Соколовым и широко распространен у нас и за рубежом, однако сама идея безотходной технологии была изложена еще в 1885 г. Д.И. Менделеевым в статье "Письма о заводах", опубликованной в журнале "Новь" /24/. Под безотходной технологией понимается идеальная модель производства, ее теоретический предел, который может быть реализован лишь частично. Теория безотходных технологических процессов базируется на двух предпосылках:

а) природные ресурсы должны добываться один раз для комплексного производства всех возможных продуктов;

б) создаваемые продукты должны иметь такую форму, которая позволила бы после использования рентабельно превращать их в исходные элементы нового производства.

Однако каждый новый цикл технологии в цепи "сырье – готовый продукт - сырье" связан:

а) с износом материалов;

б) требует новых затрат энергии, а следовательно, дополнительных природных ресурсов вне замкнутой системы. Признавая прогрессивность концепции "безотходной технологии", необходимо учитывать ее ограниченность и условный характер. Ее применение способствует снижению уровня загрязнения и глубины вторжения технологии в окружающую среду.

Реализация идеи ноосферы предполагает продвижение в следующих фундаментальных направлениях:

1) разработка и внедрение безотходных и малоотходных технологий;

2) освоение литосферного строительного пространства и многофункциональное использование недр;

3) создание системы ограничений и экологических квот на местном, региональном и глобальном уровнях с соответствующими системами мониторинга;

4) разработка научных основ геоэкологизации жизнедеятельности с целью формирования принципиально нового менталитета у профессионалов и населения.

Для выполнения таких сложных задач необходимо создать и внедрить программу непрерывной экологической и геологической подготовки с дошкольного возраста. Основная трудность при этом заключается не в разработке концепции устойчивого развития человечества, а в формировании принципиально нового менталитета у специалистов и населения.

Крупнейший ученый – естествоиспытатель нашего столетия В.И.Вернадский указывал, что человечество своим трудом и мыслью способно перестроить биосферу и создать новую материальную оболочку Земли – ноосферу, сферу разума и новой жизни в интересах свободно мыслящего человека /104/. В процессе трудовой деятельности человек нарушает планетарный круговорот веществ. Он вовлекает огромные природные ресурсы в постоянно нарастающий по масштабам и глубине проявления техногенный круговорот веществ на планете и в окружающем космическом пространстве. При этом человечество извлекает из недр, производит и складирует на поверхности планеты огромное количество отходов, которое природа не в состоянии переработать.

Формирующуюся сегодня под влиянием индустриальной деятельности человека геосферу с ущербными биоценозами и спонтанно возникающими экологическими кризисами было бы кощунством называть сферой разума и новой жизни. Более правильно, вслед за академиком А.Е. Ферсманом, называть эту оболочку Земли техносферой /175/. Под техносферой понимается состояние биосферы с обеднённым и угнетённым видовым составом биоценозов вплоть до опустынивания с экологически необоснованной инженерной и хозяйственной деятельностью людей и неуправляемым развитием процессов техногенеза.

Под природными ресурсами понимаются конкретные виды материи и энергии, которые потребляет человек в процессе своего труда и жизнедеятельности. К ним относятся разнообразные полезные ископаемые, воздух, вода, почва, растения, животные, микроорганизмы, солнечная, атомная и другие виды энергии. Разнообразны и сами природные ресурсы, и возможности их применения.

Природные ресурсы относятся к естественным производительным силам.

Для их изучения в нашей стране созданы:

1) комиссия по изучению естественных производительных сил Российской

Академии наук (КЕПС);

2) совет по изучению производительных сил при правительстве РФ (СОПС). Производственные и академические экспедиции систематически изучают во всех регионах страны полезные ископаемые, почвы, рельеф, растительность, животный мир и т.д.

Планете Земля около 5 млрд лет. Считается, что на начальном этапе ее истории - 1,5-2 млрд лет - жизнь на Земле отсутствовала, но создавались условия для образования первых живых организмов. Из аминокислот, синтезированных в абиотических процессах с участием солнечных ультрафиолетовых лучей, возникли первые мельчайшие автотрофные и гетеротрофные живые организмы. Атмосфера Земли не содержала свободного кислорода и состояла из азота, аммиака, окиси углерода, водяных паров, ядовитых хлора и сероводорода. Жизнедеятельность организмов обусловила образование в атмосфере свободного кислорода, который под влиянием ультрафиолетовых лучей обеспечил формирование озонового экрана. Он стал защищать эволюционно развивающиеся живые организмы. Жизнь на Земле в связи с этим экраном получила дальнейшее развитие. Из-за недостатка пищи эволюционировали дрожжеподобные анаэробные организмы, появились виды, способные к фотосинтезу. 600 млн лет назад содержание кислорода в атмосфере составляло 3 % от современного уровня. Возникли многоклеточные организмы, а потом произошел эволюционный взрыв, в море образовались губки, черви, кораллы, моллюски, морские макрофиты и пр. 350-400 млн лет назад живые организмы вышли из морей на сушу. Эволюция привела к развитию современных растений и крупных животных. К концу палеозойской эры (220 млн лет назад) в атмосфере повысилось количество углекислого газа, изменился климат, произошла смена растительного и животного мира, сформировались залежи горючих полезных ископаемых. Биомасса Земли достигла современного уровня - 1012 -1013 т, или 10-15 части земной массы (6·1027). Производство живого вещества на Земле составило 38·1010 т/год /104/.

Под геологической средой, вслед за Е.М.Сергеевым , мы понимаем верхнюю часть литосферы, находящуюся во взаимодействии с другими внешними оболочками Земли, в которой протекают новые геологические процессы, называемые техногенезом и связанные с хозяйственной деятельностью человека; они существенно изменяют геологический и экологический облик регионов и планеты в целом. Геологическая среда - это экотоп - элемент экосистемы, или часть окружающей среды. Последняя нередко отождествляется с биосферой. Биосфера – это внешняя оболочка планеты, населённая живыми организмами, с активным проявлением биоценозов, охватывающая поверхность Земли, нижнюю часть атмосферы, гидросферу, педосферу и верхнюю часть литосферы. Живое вещество биоценозов и среда их обитания (биотопы) органически взаимосвязаны и взаимодействуют, формируя целостную биодинамическую геохимическую систему. Биосфера и сама жизнь на Земле возникли в результате закономерного развития нашей планеты и всей солнечной системы. Термин «биосфера» ввел геолог Э. Зюсс (1875). Учение о биосфере как об активной оболочке Земли, в которой совокупная деятельность живых организмов проявляется как геохимический фактор планетарного значения и масштаба, разработал В.И. Вернадский. Биосфера состоит из элементов, которые называют биогеоценозами, по В.Н.Сукачеву (1940), или экосистемами, по А. Тенсли (1935). Биогеоценоз - это элемент биосферы, представляющий собой однородный естественный природный комплекс с определенным составом и механизмом взаимодействия живых (биоценоз) и косных (биотоп - приземный слой атмосферы, почва, солнечная энергия и др.) компонентов. Природный комплекс может быть представлен лесом, лугом, рекой, озером и т.д. Понятие экосистема является отчасти синонимом понятия биогеоценоз, но не совпадает с ним. Экосистема - это единый природный комплекс, образованный живыми организмами и средой их обитания, в котором живые и косные компоненты связаны между собой обменом веществ, энергии и информации. Это понятие менее строгое, чем понятие биогеоценоз. Экосистема - это и капля воды с содержащимися в ней микроорганизмами, пруд, океан, тайга, березовая роща, наконец, биосфера в целом

Совершенствование орудий производства позволяет вовлекать в трудовой процесс все большее количество и ассортимент природных ресурсов. Создается иллюзия безграничной власти человека над природой. «Покорение» природы приводит к нарушению ее законов. Последствия бывают почти катастрофическими. Это случалось неоднократно при испытании ядерного оружия, авариях на атомных электростанциях, строительстве целлюлозно- бумажных комбинатов на Байкале, возведении крупных гидросооружений на Волге и в заливе Кара-Богаз-Гол /118/. Крупные аварии произошли на горнодобывающих предприятиях Березников и Соликамска, на крупных химических производствах в Уфе, Орске и др.. Ущерб от такого «покорения» природы часто несоизмерим с той выгодой, которую ожидали получить. «Людям, которые в Месопотамии, Греции, Малой Азии и в других местах выкорчевывали леса, чтобы получить таким путем пахотную землю, и не снилось, что этим они положили начало нынешнему запустению этих стран, лишив их вместе с лесами центров скопления и сохранения влаги», – писал Ф. Энгельс в «Диалектике природы». И далее: «Какое было дело испанским плантаторам на Кубе, выжигавшим леса на склонах гор и получившим в золе пожара удобрение, которого хватило на одно поколение очень доходных кофейных деревьев, – какое им было дело до того, что тропические ливни потом смывали беззащитный отныне верхний слой почвы, оставляя после себя обнаженные скалы!»

Необходимо знать и учитывать закономерности развития природной среды.

Собственно трансляция происходит в рибосомах и включает три стадии:

1. Инициация: образование инициирующего комплекса, который включает метионин-тРНКи (инициирующая), мРНК и рибосомальные белки. Комплекс состоит из 40S и 60S субъединиц, объединенных в 80S-рибосому. Целостная рибосома имеет аминоацильный (А-сайт) и пептидильный участок (Р-сайт). Первый отвечает за связывание аминоацил-тРНК, а второй – за связывание растущей полипептидной цепи.

В состав инициирующего комплекса входит мРНК, которая на 5’-конце имеет 7-метилгуанозиновый «кэп». Начиная с кэпа, рибосома движется по мРНК и сканирует один кодон за другим, пока не наткнется на инициирующий (стартовый) кодон AUG. мРНК ориентируется таким образом, чтобы напротив пептидильного сайта рибосомы размещался инициирующий кодон AUG (кодирует метионин). Инициирующая метиониновая тРНК (мет-тРНКи) поставляет в рибосому первую аминокислоту – метионин, который становится N-концевой аминокислотой для большинства эукариотических белков (у прокариот это формилметионин). Для формирования инициирующего комплекса необходимо присутствие фактора eIF2 и более десяти других факторов инициации трансляции (eIF1, eIF3, eIF4, eIF6 и других). Роль факторов инициации различна. Так, фактор eIF3 препятствует объединению субъединиц рибосом в отсутствии мРНК; фактор eIF2 распознает инициирующую мет-тРНКи и поставляет энергию для инициации, расщепляя ГТФ; фактор eIF4A раскручивает мРНК и позволяет рибосоме двигаться по ней; фактор eIF4E распознает кэп. Благодаря взаимодействию между рРНК и мРНК последняя правильно фиксируется на рибосомных частицах, что способствует инициации.

Трансляция – это синтез белка на рибосомах в соответствии с информацией мРНК. Факторы трансляции:

1. 20 аминокислот.

2. Набор тРНК (не менее 20, а всего их существует до 50),

3. Наличие мРНК (иРНК), котрые кодируют последовательность аминокислот в белке.

4. Рибосомы - органелы, в которых происходит синтез белков.

5. Ферменты, катализирующие различные этапы синтеза белка:

а) аминоацил-тРНК-синтазы или кодазы. Фермент содержит три центра: для связывания АТФ, аминокислот и тРНК. Он определяет точность и скорость трансляции и является регуляторным;

б) пептидилтрансфераза катализирует транспорт полипептида из пептидильного в аминоацильный центр;

в) пептидилтранслоказа передвигает рибосому на один триплет