Законы Барри Коммонера

Завершить обзор и анализ законов и принципов охраны среды жизни можно "венком" законов Барри Коммонера (1974). Их четыре.

1. Все связано со всем. Это по сути общединамический закон, исчерпываемый законом внутреннего динамического равновесия и правилом интегрального ресурса. Другими словами — закон об экосистемах и биосфере.

2. Все надо куда-то девать. Это закон о том, что при любой хозяйственной деятельности отходы неизбежны, и поэтому нужно думать о том, чтобы их было меньше и чтобы исключить их из биосферных циклов.

3. Ничто не дается даром. Закон говорит о том, что мы должны быть готовыми платить за последствия своей деятельности — энергией за дополнительную очистку отходов, удобрениями за повышение урожая, санаториями и лекарствами за ухудшение здоровья человека.

4. Природа знает лучше. Закон созвучен принципу неполноты имеющейся информации. Он означает, что в любом случае нельзя пытаться покорять природу, а нужно сотрудничать с ней, используя биосферные закономерности.

Законы Б. Коммонера — это, скорее, афоризмы, чем строго сформулированное положение, но они как бы завершают длительный путь от общесистемных эколого-географических закономерностей до обобщений, близких, понятных и воспринимаемых всем обществом.

Классификация антропогенных воздействий

Рассмотрим возможность систематизации всех видов антропогенных воздействий на природную среду и ее биосферу, учитывая огромное разнообразие их. Однако среди них могут быть выделены приоритетные виды, про­являющиеся наиболее отчетливо и поддающиеся параметрическим оценкам. Очевидно, что к ним должны быть отнесены устойчивые во времени воздействия, в результате которых изменяются природные условия на больших географических пространствах.

Итак, классификация антропогенных воздействий, состоящая из трех классов.

К первому классу целесообразно отнести все виды эмиссионных воздействий, т. е. все виды выбросов загрязняющих природную среду веществ во все ее сферы (воздушный бассейн, поверхность почвы, водоемы всех типов и т. д.). Этот класс включает в себя выбросы всех видов источников загрязнений — площадных, локальных, грунтовых. В качестве загрязнителей могут быть газообразные, жидкие и твердые вещества в диспергированном (измельченном) состоянии.

Ко второму классу отнесем фоново-параметрические воздействия. Принципиальная особенность таких воздействий состоит в равномерном их распределении на значительных пространствах поверхности планеты и окружающих ее геосфер. Это тепловое, радиоактивное, ионизационное, шумовое загрязнения. Они могут быть количественно оценены в любой точке пространства путем прямых измерений их параметров.

Наиболее обширная группа воздействий антропогенного происхождения составляет третий класс — это ландшафтно-деструктивные воздействия. Они объединяют все виды направленного или непреднамеренного изменения ландшафтов. К ним относятся вырубка лесов, исчезновение биологических видов, урбанизация, введение агроценозов вместо естественных биоценозов и многие другие формы деструкции природных (естественных) ландшафтов.

Рассмотрим более подробно подклассы антропогенных воздействий на природную среду, выделяемые нами внутри названных трех классов.

Эмиссионные воздействия подразделяются на: выбросы газообразных веществ в атмосферу; выбросы аэрозолей в атмосферу; седиментацию загрязнений на поверхность почвы, воды и ледников; выпуски жидких и диспергированных (частично растворенных) твердых веществ во все виды водоемов, включая акваторию Мирового океана.

Существует множество оценок величины суммарного загрязнения эмиссионными воздействиями как планеты в целом, так и ее отдельных регионов. Приведем лишь оценку ООН: в 1990-х годах на каждого из живущих на планете людей приходится до 3 т выбросов всех видов за год. Стало быть, эта величина достигает 2,0*10¹º т.

В свою очередь, подклассы эмиссионных антропогенных воздействий классифицируются по группам.

Первый подкласс — газообразные выбросы в атмосферу — подразделяется на следующие группы: нейтральные газовые выбросы, токсические газовые выбросы, термодинамически-активные газовые выбросы. Последние иногда называют малыми газовыми составляющими (МГС) атмосферы.

Второй подкласс — выбросы аэрозолей в атмосферу — подразделяется на две группы: неорганические жидкие и твердые частицы, органические жидкие и твердые частицы.

Третий подкласс — аэрозоли, седиментирующиеся на поверхностях (литосферы, гидросферы, криосферы),— разделяется по степени дискретности. От размера аэрозолей зависит скорость их осаждения из точек выбросов, расположенных над уровнем поверхности.

Четвертый подкласс выбросов – выпуски жидких и частично растворенных твердых веществ во все виды водоемов - разделяется по степени биологической токсичности, а также по биогенным свойствам, зависящим от ионного состава.

Фоново-параметрические антропогенные воздействия имеют, по крайней мере, четыре подкласса. Первый из них — это воздействия, приводящие к нагреву всех геокомпонентов природной среды, связанному с повышением энтропии всей системы геооболочек. Причина та­кого явления очевидна.

Человечество располагает огромным количеством расходуемых энергоносителей. Сгорание углеводородного топлива, источники гидро- и ветроэнергии, атомные и тепловые станции составляют основу промышленного производства и жизнеобеспечения общества. Однако отсутствие механизмов и устройств с коэффициентом полезного действия, равным единице, приводит к тому, что значительная часть энергии идет на повышение температуры среды. Другой стороной этого процесса в условиях относительной системной закрытости природной среды является повышение энтропии как меры статистической неупорядоченности.

Важно указать на два обстоятельства, связанных с тепловым воздействием. Во-первых, источники его расположены по земной поверхности крайне неравномерно. Так, в сильно урбанизированных областях Западной Европы и США величина энергии, используемой промышленностью, транспортом, коммунальными учрежде­ниями, достигает 0,1% и более от солнечной постоянной. Во-вторых, каждые 15—20 лет количество используемых энергетических мощностей на Земле возрастает вдвое. При таких условиях следует ожидать устойчивой тенденции повышения среднепланетарной температуры воздуха, вод Мирового океана, поверхности почвы. Этот эффект уже оценивается величиной 0,1—0,3 ºС.

Второй подкласс фоново-параметрических воздействий связан с увеличением радиоактивного фона природной среды в результате деятельности атомной энергетики и испытаний ядерного оружия. Оценки показывают, что к началу 1990-х годов общий (глобальный) фон радиации повысился в 4—10 раз по сравнению с естественным фоном, обусловленным эманацией радона из глубин литосферы. Особо опасен процесс выброса радионуклидов при нештатных ситуациях, возникающих в реакторах атомных электростанций и в других видах реакторов. Трагические последствия Чернобыльской катастрофы известны. Необходимо указать, что современная наука еще не может достаточно достоверно оценить биологические последствия увеличенной радиоактивности природной среды для будущих поколений.

Третий подкласс фоново-параметрических воздействий на природную среду и особенно ее биосферу составляют шумовые воздействия. Этот вид загрязнения и ныне еще не привлек внимания исследователей. Между тем влияние шумов повышенного уровня катастрофически сказывается на биологических условиях жизни. По оценкам специалистов Института гигиены США, постоянно испытываемое увеличение уровня шумов на 20—30 дБ выше нормы (30—40 дБ) сокращает продолжительность жизни на 3—5 лет, угнетает умственную деятельность человека. А в 35 городах бывшего СССР с населением более 100 000 человек превышение нормы шумов достигает 15—45%. При этом необходимо подчеркнуть, что адаптация организма к шумам невозможна. Отмечено, что бытовые и промышленные шумы являются одним из главных факторов сокращения численности популяций ряда видов птиц в ареалах городов.

Четвертый подкласс фоново-параметрических воздействий выражается в изменении ионизационного состояния природной среды, главным образом верхних слоев атмосферы, под влиянием ряда производственных процессов.

Известно, что невозмущенному состоянию атмосферы соответствует превышение количества отрицательных ионов над числом положительных в единице объема воздуха (норма так называемого коэффициента униполярности K=n-/n+ составляет 2,0—4,0). Это положение благотворно сказывается на некоторых биохимических и физиологических процессах у живых организмов, в том числе и у человека. Мощным источником отрицательных ионов является растительность. Загрязненная атмосфера меняет общее число ионов, и в ней преобладают положительно заряженные ионы, что имеет эффект токсичности воздуха (К при этом значительно меньше единицы).

Другим следствием этого вида воздействий служит снижение атмосферой проводимости коротковолновых электромагнитных колебаний в слое, называемом ионосферой. Такой эффект известен как «ухудшение слышимости радиоволн».

Третий класс антропогенных воздействий носит отчетливо выраженный географический аспект. Ведь речь идет о нарушении свойств естественных ландшафтов — критериального понятия физической географии. Можно выделить огромное число различных форм воздействий этого класса. Мы даже не будем пытаться сделать это, ограничившись по принципу приоритетности лишь некоторыми из них. Ландшафтные деструкции, как никакой другой вид воздействия, не только разрушительно влияют на геофизические (абиотические) факторы, такие, как климат, режим осадков и т. д., но и непосредственно ведут к катастрофическим изменениям биотических характеристик экосистем. Есть и еще одно важное обстоятельство. Эмиссионные выбросы являются неизбежной «теневой» стороной деятельности человека. Здесь же мы имеем дело главным образом с направленными воздействиями, отражающими нужды потребителя природных ресурсов, в роли которых выступают естественные ландшафты.

Первым подклассом ландшафтно-деструктивных воздействий по справедливости считается урбанизация. Указывают на три основные характеристики этого процесса: рост и развитие городов с увеличением доли городского населения, приобретение сельской местностью черт, присущих городам, и, наконец, повышение роли городов в ходе развития общества. К 2020 г. ожидается, что площадь городов займет более 20% всей жизнепригодной территории суши.

Второй подкласс ландшафтно-деструктивных воздействий связан с заменой естественных биогеоценозов агроценозами. Создаваемые для получения высокоурожайных сельскохозяйственных культур агроценозы, по своей сути, являются деградированными экосистемами, из которых принудительно изъяты многие растительные (и животные) сообщества. Поэтому, как указывалось выше, без систематических внесений энергетических ресурсов самостоятельное существование агроценозов как устойчивых экологических систем невозможно. Площади, занятые агроценозами от 60° с. ш. до 60° ю. ш., составляют более 23% всей поверхности суши.

Расчеты показывают, что для обеспечения продуктами питания на каждого жителя нашей планеты надо 0,4—0,5 га земли при современных, близких к предельным, уровнях урожайности. К 2000 г. такая величина будет уже недостижимой в условиях богарного земледелия. Это неизбежно ведет к расширению масштабов следующего подкласса воздействий

— мелиорации и ирригации естественных ландшафтов.

Около 2 млн. км² суши к началу 80-х годов было подвергнуто различным мелиоративным мероприятиям. С тех пор ежегодные темпы прироста ирригации составляют 2,5%. Основным экологическим следствием этого является изменение микро- и мезоклимата регионов ирригации. По оценкам, альбедо в разных широтных зонах изменяется от –6 до –11%, что приводит к нагреву поверхностей и возрастанию испарения. Другое экологическое следствие связано с нарушением водного баланса, условий фильтрации и теплового режима почв. Помимо этого, мелиорация и ирригация обедняют растительный и животный мир, изменяют структуру экосистемы в целом. В географической науке эту проблему изучает ее самостоятельный отдел— мелиоративная география.

Укажем еще на процессы опустынивания, — они особенно опасны в районах освоения лесных массивов экваториальной и тропической зон. Примером замены степного ландшафта пустынями является, в частности, Калмыкия, биологическая продуктивность которой в результате чрезмерного развития скотоводства, мелиорации и других негативных процессов уменьшилась по сравнению с 1930 г. на 70%.

Разрушению природных ландшафтов сопутствует также горнодобывающая промышленность, особенно при открытых, карьерных формах добычи сырья. Дефицит в водоснабжении привел к нарушению баланса подземных вод, истощению их запасов, ухудшению качества почв. Можно еще перечислить множество процессов нерационального использования природных ресурсов, ведущих к ухудшению экологической ситуации. При этом существует связь между, казалось бы, отдаленными элементами природной среды. Например, утрата рекреационной способности многими районами стала результатом создания водохранилищ на таких равнинных реках, как Волга и Днепр. Антропогенные загрязнения рек и шельфовых районов Мирового океана уменьшили рыбные запасы. Следствием этого является миграция многих форм животного мира, утративших трофические связи в данных регионах.

Классификация антропогенных воздействий позволяет внести определенный порядок в понимание множественности связей внутри компонентов природной среды и пространственно-временной природы экзогенных процессов, протекающих в ней.