8.2. Техносфера

Мировое хозяйство можно рассматривать как видовую реализованную нишу человечества. Поэтому неизбежны конкурентные отношения между элементами техногенной среды и биосферы, между общественным производством и планетарной биотой.

Техносфера – это глобальная совокупность орудий, объектов, материальных процессов и продуктов общественного производства; это пространство геосфер Земли, находящееся под воздействием производственной деятельности человека и занятое ее продуктами (Акимова, Кузьмин, Хаскин, 2001).

Техносфера охватывает и пронизывает всю биосферу. В ХХ-XXI вв. человек раздвинул границы техносферы далеко за пределы биосферы – в космос, глубины земной коры, под дно океана, в субмолекулярный мир, создав особую материально-энергетическую оболочку планеты.

Основную часть техносферы образуют скопления горной массы, отработанных руд, перемещенных грунтов, производственных отходов, оставленные сооружения и накопившееся за всю историю развития человечества техногенное вещество. «Действующая техносфера» - то есть используемые людьми в настоящее время производственные фонды, капитальные сооружения, орудия производства, предметы потребления составляют малую часть общей массы – около 150-200 Гт. Наиболее активная часть техносферы, то есть вся совокупность орудий производства, машин, механизмов, агрегатов, реакторов, действующих коммуникацмй и др., имеет массу порядка 10-15 Гт и обновляется со скоростью около 10 лет.

В связи с нарушением эволюционно выработанного равновесия, выпадением части звеньев и ускорением процессов эволюции техносфера как система характеризуется значительной неустойчивостью. Об этом свидетельствуют глобальные катастрофы, обрушивающиеся на планету в последние десятилетия, исчезновение видов растений и животных, нарастание количества патогенных мутаций. Кроме того, в техносфере появился новый, не свойственный биосфере элемент – техномасса, техновещество. Масса техносферы в настоящее время больше биомассы живого вещества всей биосферы.

Техновещество соотносится с биовеществом следующим образом:

Биовещество, т/ год Техновещество, т/год

(на суше) (на суше)

Биомасса - 10¹² Техномасса – 10¹³ -10¹⁴

Биопродукция - 10¹¹ Технопродукция – 10¹¹ - 10¹²

Техновещество обладает огромной геологической активностью и очень быстро изменяет облик планеты. В крупных промышленных регионах вырабатывается такое количество энергии, что оно практически соизмеримо с интенсивностью потока солнечной энергии.

Техносфера, созданная человеком с целью максимального удовлетворения его потребностей, сделала жизнь человеческой цивилизации значительно комфортнее, однако она одновременно стала источником многих угроз для человека как биологического вида. Наступил момент выбора: либо человек посредством техновещества будет возрождать естественную биосферу, либо оно будет уничтожено в результате деятельности техносферы. Только осознанный переход техносферы в ноосферу, в сферу управляемой человеком биосферы в соответствии с ее законами может обеспечить выживание вида и процветание человеческой цивилизации.

Техногенный материальный баланс. Экологи подсчитали (Акимова, Кузьмин, Хаскин, 2001), что из 125 Гт (Гига - Г= 10⁹) ископаемых материалов и биомассы, мобилизуемых за год мировой экономикой, только 9,4 Гт (7,5%) преобразуется в материальную продукцию в процессе производства. Более 80% этого количества вновь возвращается в основные фонды производства. Только 1,6Гт составляет личное потребление всех людей, причем 2/3 этой массы относится к нетто-потреблению продуктов питания.

Наиболее острые проблемы связаны с потреблением биоресурсов, технической энергетикой и промышленным производством. Ежегодное изъятие 10 Гт сухого вещества биомассы биосферы в виде сельскохозяйственной продукции, древесины и морепродуктов составляет более 7% продукции фотосинтеза на суше ( в биосфере же существует правило 1%). Однако кроме этого, за счет антропогенного уменьшения биомассы и продуктивности естественных экосистем, замещения их агроценозами, вырубки лесов, опустынивания, техногенной деградации земель и др. человек косвенно переводит в антропогенный канал еще 20-30% первичной продукции экосистем суши, в целом снижая продуктивность биосферы Земли на 12%. Именно это явление расценивается как самое главное вмешательство человеческого хозяйства в природные процессы.

В добывающей и перерабатывающей промышленности мира за год образуется более 100 Гт твердых и жидких отходов, из них 15 Гт попадает со стоками в водоемы, а остальное количество – 90 Гт в год добавляется к отвалам пустой породы, золо- и шлакоотвалам, к другим хранилищам и захоронениям промышленных отходов, к свалкам.

Сжигание в год 12 Гт ископаемого топлива, сжигание и биологическое окисление более 7 Гт изымаемой растительной биомассы и другие производственные окислительные процессы сопряжены с потреблением 40 Гт кислорода и возвращением в атмосферу 52 Гт углекислого газа и других окислов. Вместе с ними в воздух попадает 1 Гт в год продуктов неполного сгорания топлива, различных пыледымовых аэрозолей, солей, выхлопных газов автотранспорта (летучих органических и неорганических). Одновременно в окружающую среду выделяется более 530 ЭДж (Экса - Э= 10¹⁸) техногенной теплоты.

Наиболее существенным отличием техногенного массообмена от биотического круговорота веществ является то, что техногенный круговорот веществ существенно разомкнут и в количественном, и в качественном отношении. Поскольку техногенный массообмен составляет значительную часть глобального круговорота веществ, то своей разомкнутостью он нарушает высокую степень замкнутости биотического круговорота, которая выработана в процессе длительной эволюции и является важнейшим условием стационарного состояния биосферы. Это означает существенное нарушение биосферного равновесия.

О степени разомкнутости техногенного круговорота можно судить по его вмешательству в глобальный круговорот углерода. Так, непосредственная техногенная эмиссия СО₂ в атмосферу составляет 30 Гт в год. К этому количеству добавляется еще 3,5 Гт в год СО₂ в результате изъятия фитомассы и эрозии почвы и 1,5 Гт в год СО₂, выделяемого в атмосферу за счет вытеснения кислотными дождями (формирующимися за счет диоксида серы и оксидов азота) углекислого газа из карбонатов и органики почвы. Таким образом, в результате вмешательства антропогенной деятельности в природный круговорот углерода общее количество СО₂, ежегодно выбрасываемого в атмосферу Земли, достигло 35 Гт в год и на 10% увеличило планетарный обмен углерода. Содержание СО₂ в атмосфере в последние десятилетия неуклонно возрастает. Следовательно, буферные системы биосферы и океана не справляются с регулированием равновесия потоков углекислого газа. Это обусловлено снижением ассимляционного потенциала земной флоры (в основном из-за быстрого сокращения лесов) и значительным загрязнением суши и Мирового океана.

Нарастание концентрации СО2 и других техногенных газов усиливает «парниковый эффект» - поглощение нижним слоем атмосферы инфракрасного излучения падающей на землю солнечной радиации. Это приводит к повышению средней температуры атмосферы, гидросферы и поверхности земли (так называемому глобальному потеплению). За последние 30 лет для нижних слоев атмосферы и поверхности суши оно составило в среднем 0,6^оС, что соответствует прибавке колоссального количества энергии. Повышение температуры способствует дополнительному выделению СО₂ из воды, почвенной влаги, тающих льдов, вечной мерзлоты, так как растворимость СО₂ в воде уменьшается с повышением температуры. Кроме того, техногенные кислотные дожди, помимо вредного действия на биоту, вытесняют СО₂ из карбонатов почв, вод и грунтов. Возникает порочный круг самоусиления парникового эффекта.

Таким образом, современная техносфера не только замещает и вытесняет биосферу, но и нарушает средорегулирующую функцию биосферы. Эта опасность усугубляется тем, что техносфера не может существовать без биосферы, так как она использует ее среду и ресурсы.