5.2. Ресурсы биосферы

Солнечная радиация и биологическая продуктивность. Солнечная радиация — основной источник энергии, обеспечи­вающий продукционный процесс расте­ний и животных. Продолжительность освещения земной поверхности в тече­ние суток определяется астрономичес­кими факторами — вращением Земли вокруг своей оси и наклоном оси отно­сительно Солнца, обусловливающими смену дни и ночи, изменение их про­должительности и смену сезонов года.

Солнечная радиация, поступающая па верхнюю границу атмосферы, прохо­дя через последнюю, претерпевает из­менения: часть ее поглощается, преоб-разуясь в тепловую энергию, часть рас­сеивается молекулами газов и парами воздуха, часть отражается в космичес­кое пространство. Постоянные и эпизо­дические изменения состояния атмос­феры определяют различия в приходе к земной поверхности суммарной солнеч­ной радиации (прямой и рассеянной). Ослабление радиации, связанное с по­глощением и рассеиванием в атмосфе­ре, зависит от высоты Солнца, мощнос­ти облачного покрова, толщины слоя атмосферы и изменения ее оптических свойств. В связи с этим при прохожде­нии через атмосферу спектральное рас­пределение солнечного излучения ме­няется.

В среднем приток солнечной радиа­ции на Землю составляет 2,1 • 1ГЯ МДж в год. Однако использование ее расте­ниями в процессе фотосинтеза весьма незначительно: 0,4...0,7 %, а в среднем по земному шару — всего 0,2 96, в расте­ниеводческих хозяйствах с передовой агротехникой— 1,0...1,5%. Общая пер­вичная продуктивность биосферы фор­мируется в процессе создания органи­ческих веществ путем использования солнечной энергии при фотосинтезе.

Продуктивность биосферы обычно выражают в тоннах органического веще­ства, продуцируемого в год, или в коли­честве ассимилированной и «законсер-

вированной» энергии в форме различ­ных химических соединений. Первичная продуктивность биосферы Земли оцени­вается в 83 млрд т органического веще­ства в год, из них на долю суши прихо­дится 53 млрд т, на долю Мирового океа­на — 30 млрд т (Ковда, 1971). При этом за счет фотосинтеза на Земле ассимили­руется такое количество углерода, кото­рому соответствует 1,7- 10^||( МДж энер­гии (общая годовая продуктивность био­сферы). Из этого количества па питание людей расходуется 1,35...1,80 млрд т, что соответствует 9,2 • 10'^ МДж —это сум­марное потребление энергии населени­ем Земли (Ковда, 1971).

При сопоставлении общей про­дуктивности биосферы в год (1,7 • 10'" МДж) и суммарного потребле­ния энергии населением Земли (9,2 • 10^й МДж) можно рассчитать коэф­фициент пищевого использования энергии (КГ1Й), составляющий в сред­нем 0,55. Значение КПИ широко варьи­рует в различных регионах сельскохо­зяйственного производства, отличаю­щихся комплексом почвенно-климати­ческих и социальных условий. Повышение КПИ в основном зависит от достижений генетики, селекции, аг­ротехники (особенно уровня культуры земледелия) и в определенной мерс от дальнейшего расширения посевных площадей.

Землепользование. Общая площадь континентов нашей планеты составляет 14,8 млрд га, из которых пахотными землями и многолетними насаждения­ми (плодовые, масличные, ягодные и другие культуры) занято 1,5 млрд га (примерно 11 %). Сенокосы и пастбища занимают около 3 млрд га (22,3 %), леса — немногим более 4 млрд га (или почти 30%), прочие земли, неудобные для освоения (болота, голые пески, бед-ленд*, ледники, скалы и т.п.),— 4,9 млрд га (36,6%).

Приведенные цифры раскрывают лишь общую картину землепользова­ния, которая варьирует в широких пре­делах по континентам и странам в зави­симости от комплекса природных усло­вий и социально-экономической систе-

*Бедленд — резко и сложно расчлененный

ландшафт, непригодный дли земледелия

105

мы государств. Однако основные изме­нения в структуре землепользования происходят в результате расширения хозяйственной деятельности растущего населения Земли, роста числа и размеров городов и других населенных пунктов. Так, ежегодные потери земельных уго­дий составляют от 5...6 до 8... 9 млн га. Их восполнение для нужд сельскохо­зяйственного производства происходит в основном за счет вырубки лесов и рас­пашки естественных сепокосно-паст-бищных угодий.

По различным оценкам, потребность в территории, обеспечивающей поддер­жание жизни одного человека, в среднем составляет 1,75...2,00 га, в том числе 1,2 га пастбищ и сенокосов, 0,46 га сельс­кохозяйственных полей (для питания), 0,07 га лесных насаждений (для погло­щения выделяемого диоксида углерода и получения кислорода). Кроме того, че­ловек нуждается в жилых и производ­ственных помещениях (0,01 га), столько же приходится на инфраструктуру (доро­ги, линии электро пере дач, связи и др.).

В среднем в мире на одного жителя приходится Зга (в России — 11,5 га). По регионам нашей страны распределение территории на душу населения весьма не­равномерно: в европейской части — 3,65га, в Уральском регионе —9,3 га, в Сибири и на Дальнем Востоке — почти по 37га. В то же время на Земле значи­тельные территории еще остаются не зат­ронутыми хозяйственной деятельностью человека (в Канаде 65 % территории, в России — 60, в Северной Америке — 42, в Африке — 24, в Европе — всего 4 %).

Сельскохозяйственные угодья в Рос­сии занимают 206,2 млн га, в том числе пашня— 124,6, сенокосы и пастбища — 74,6 млн га (1997г.)- На одного жителя России приходится примерно 1,4 га сельскохозяйственных угодий, из кото­рых 0,9 га составляют пашни и 0,6 га — сенокосы и пастбища. С учетом же тер­риторий, занятых промышленными объектами и хозяйственной инфра­структурой, в среднем на одного челове­ка в России приходится 1,89 га террито­рии, используемой для хозяйственных нужд. В других странах СНГ, вместе взятых, на одного жителя приходится в среднем более 3 га. Площадь пашни на одного человека в США составляет

106

0,7 га, в Венгрии — 0,5, во Франции и в Финляндии — по 0,3 га. При этом эф­фективность использования каждого гектара пашни в этих странах в 3...5 раза выше, чем в России. Причины такого разрыва заключаются в уровне культуры земледелия (низкая эффективность вносимых минеральных удобрений, не­соблюдение севооборотов, уменьшение содержания гумуса в пахотных горизон­тах почвы и т.д.). Например, в 1986г. в б. СССР на 1 т внесенных минеральных удобрений получали 8т зерна, в Ин­дии — 16, в Китае и США — 18т.

В течение XX в. запасы гумуса в чер­ноземах уменьшились почти в 2 раза. Запасы гумуса в пахотных почвах Рос­сии уменьшаются ежегодно на 0,3... 0,7 % общих запасов в слое почвы 25...30 см. В последнее десятилетие XX в. под влиянием возрастающей ант­ропогенной нагрузки на пашню потери гумуса достигали 0,64 т/га в год. Расче­ты показывают, что если при современ­ных климатических условиях плодоро­дие почв России восстановить до уров­ня, не лимитирующего минеральное питание сельскохозяйственных культур, то урожайность зерновых культур воз­растет на 120 %, а продуктивность сея­ных кормовых трав удвоится (Сиротен-ко, Абашина, 1995).

В некоторых странах Западной Евро­пы внесение в сбалансированных дозах органических и минеральных удобре­ний, проведение комплекса противо-эрозионных и других почвозащитных мероприятий, использование севообо­ротов и т. п. позволили остановить про­цессы деградации почв и обеспечили поддержание условий, близких к опти­мальному уровню минерального пита­ния сельскохозяйственных культур.

В результате хозяйственной деятель­ности быстро растущего населения пла­неты потери земельных угодий посто­янно увеличиваются. Особенно чув­ствительными к различным формам ан­тропогенного давления оказались наиболее хрупкие экосистемы жарких, засушливых, полузасушливых регионов и холодных территорий в зоне тундры, лесотундры, а также части высокогор­ных районоБ с коротким вегетацион­ным периодом.

Уровень воздействия на природные

экосистемы (распашка целины, эрозия и дефляция почвы, ее засоление, иссу-шение, загрязнение химическими пре­паратами, в том числе пестицидами, чрезмерное уплотнение тяжелыми ме­ханизмами в процессе обработки почвы и др.) в целом становится соизмеримым с другими мощными антропогенными воздействиями, такими, как вырубка лесов, загрязнение атмосферы, вод суши и Мирового океана. На площади около 950 млн га, или почти на трети обрабатываемых в мире земель, отмече­но повышение концентрации солей. Кроме того, 120... 150 млн га орошаемых земель подверглись вторичному засоле­нию и заброшены (Египет, Индия, Иран, Китай, США, Мексика). В госу­дарствах СНГ из 20 млн га орошаемых земель утратили плодородие из-за засо­ления около половины. В государствах Африки потери земель, пригодных для сельскохозяйственного производства, на­ходятся в линейной зависимости от рос­та населения. На территории Туркме­нистана, Казахстана и Узбекистана де­градация растительного покрова охвати­ла более 37 % их общей площади. В Ка­захстане все пахотные земли утратили до 20...30% гумуса, около 50% пашни подвержено ветровой и водной эрозии, около 30 % пастбищ деградировано. В России процессы деградации земель ох­ватили площадь около 380 тыс. км²; ежегодно площадь эродированных зе­мель увеличивается на 4...5 тыс. км'; деградация растительного покрова (паст­бища, сенокосы) отмечена на площади около 700 тыс. км². Общая площадь дег-радированных оленьих пастбищ на се­вере и востоке России превышает 68 % их территории (более 230 млн га).

Засоление, эрозия, деградация, исто­щение или оскудение почв приводят к прогрессивной потере потенциала про­дуктивности сельскохозяйственных зе­мель, достигающей в отдельных, осо­бенно развивающихся, странах (Мекси­ка, Коста-Рика, Мали, Малави и др.) в год 0,5...1,5% их валового внутреннего продукта. Защита почв от эрозии и ис­тощения питательных веществ — нео­тложная задача многих государств и ре­гионов в мире.

Водные ресурсы. Пресная вода отно­сится к числу важнейших лимитирован-

ных, но возобновимых ресурсов био­сферы: на нее приходится около 2,5 % всех водных ресурсов Земли. Пресной называют воду, в 1 л которой содержит­ся не более 1 г растворимых солей, т. е. соленость ее равна 0,1 %. Общее коли­чество воды на Земле, по оценке специ­алистов, составляет 1370,3 млн км³, в том числе пресной воды 35 млн км³, все остальное количество — это воды Ми­рового океана, соленых озер, подзем­ные воды и т. д.

Водоносные объекты Объем, тыс. км'

Ледники, постоянный снежный 24364,0 покрои (в пересчете на воду)

Подземные воды 10530,0

Пресные озера 91,0

Влага ь почве 16,5

Вода в атмосфере 12,9

Болота 11,5

Вода в руслах рек 2,1

Вода в живых организмах 1,1

Всего 35029,1

В расчете на одного жителя Земли в 1986 г. (5 млрд человек) в среднем при­ходилось 7 млн м³ пресной воды. Одна­ко основная масса пресной воды труд­нодоступна для человека, поскольку 70 % ее заключено в ледниках полярных стран, а около 30 % — в водоносных слоях под землей.

В руслах рек находится 0,006 % пре­сных вод, или немногим более одной миллионной части общих запасов воды. Кроме того, пресноводные объекты не­равномерно распределены по конти­нентам и странам, что создает весьма различные возможности для хозяй­ственного использования всего комп­лекса природных ресурсов на нацио­нальном и региональном уровнях.

Около 35 % суши земного шара заня­то засушливыми и полузасушливыми территориями; более 14 % пахотных зе­мель находятся в таких регионах, где ра­стениеводство возможно только при орошении. Известно также, что есте­ственные колебания климата и экстре­мальные особенности погоды в отдель­ные годы приводят к изменениям в ко­личестве выпадающих осадков и к их неравномерному распределению во вре­мени и в пространстве, следствием чего являются засухи и наводнения, оказы­вающие серьезное влияние на экономи­ку многих стран и регионов.

107

Атмосферные осадки, выпадающие на равнинах и в горах, ежегодно вос­полняют расходы речного стока и водо­носных горизонтов почвогрунтов и объеме более 7 тыс. м³ пресной воды в расчете на одного человека, живущего на Земле. Из-за неравномерного рас­пределения осадков по поверхности планеты многие страны (в первую оче­редь Африки, Ближнего Востока, неко­торых регионов Азии) характеризуются засушливым климатом. В 22 странах возобновляемые водные ресурсы со­ставляют менее 1 тыс. м³ в год на чело­века, что не обеспечивает естественной потребности человека в воде. В 19 стра­нах мира ресурсы пресной воды оцени­ваются в объеме 2 тыс. м-¹ в год в расче­те на одного человека. Общая картина ежегодно восполняемых ресурсов пре­сной воды в мире представлена в таб­лице 5.1.

5.1. Ежегодные ресурсы пресной воды в мире

(«Развитие и окружающая среда.,.", 1995)

1'епюны	Ежегодные внутренние возобновляемые водные ресурсы
	Всего тыс. км3	На душу населения тыс. км3
Африка, южнее Сахары	3,8	7,1
Восточная Азия и острова Тихого океана	9,3	5,3
Южная Азия	4,9	4,2
Восточная Европа и б СССР	4,7	11,4
Остальная Европа	2.0	4,6
Ближний Восток и Северная	0,3	1,0
Африка
Латинская Америка и Кариб-	10,6	23,9
ский бассейн
Канада и США	5,4	19.4
Мир в целом	41,0	7.7
		(в среднем)

В некоторых государствах дефицит питьевой воды начинает приобретать характер национального бедствия. Так, па привозной пресной воде живут Ал­жир. Гонконг, Сингапур, жители при­брежных районов Югославии, некото­рых городов Туркменистана и др. Оп­ресненную морскую воду вынуждены пить жители стран Персидского залива, некоторых городов и поселков Казах­стана и др. По оценкам экспертов ООН, в начале XXI в. ежегодное потребление пресной воды в странах Северной Аф­рики и Ближнего Востока будет равно практически всем запасам воды этихре-

108

гионов, а в странах Южной и Восточной Европы (кроме России), Центральной и Южной Азии приблизится к этому уровню.

В 1990 г, специальная рабочая группа по управлению водными ресурсами при Комитете ООН по планированию и раз­витию указала на необходимость выра­ботки глобальной стратегии использо­вания водных ресурсов. Одним из путей долгосрочного решения проблемы де­фицита питьевой воды считаются тех­нические проекты по утилизации по­кровных льдов Гренландии и Антаркти­ды, в которых содержится около 70 % мировых запасов пресной воды. Осо­бенно высокой химической чистотой от­личаются льды Антарктиды, талая вода которых отвечает характеристикам при­родной воды высшего качества. Напри­мер, айсберг размерами 300х150х50м содержит около 2 млн т пресной воды; таких размеров айсберг может быть от­буксирован к месту назначения одним-двумя современными ледоколами.

Международная конференция но водным ресурсам и окружающей среде (Дублин. 1992) охарактеризовала состо­яние глобальных водных ресурсов как критическое. Для выживания многих миллионов людей необходимы немед­ленные и эффективные действия.

К концу 90-х гг. XX в. в странах Се­верной и Восточной Африки ежегодно возобновляемые природные ресурсы пресной воды оказались ниже уровня элементарных норм потребления воды населением. В Китае 50 больших горо­дов испытывают острую нехватку воды из-за ежегодного снижения уровня грунтовых вод. В г. Мехико (Мексика) выкачивают грунтовую воду для питье­вых и бытовых нужд темпами, на 40 % превышающими ее естественное попол­нение.

Основа водных ресурсов в России — речной сток, среднее многолетнее зна­чение которого составляет 4300 км³. На одного жителя России приходится 22,4 тыс. м³ воды; однако водообеспе-ченность среднего жителя на европейс­кой территории страны приблизительно в три раза ниже, чем в Сибири и на Дальнем Востоке. В среднем водозабор из поверхностных водных источников (рек, озер) по отношению к среднему

годовому стоку невелик и составляет около 2,5...2,7 96.

В среднем на каждого жителя России затрачивается почта 2 тыс. м¹ (2000т) пресной воды в год, что в 3...4 раза пре­вышает среднеыировые нормы расхода воды.

В нашей стране увеличивается заг­рязнение водных объектов сбросами неочищенных сточных вод. Например, в 1989 г. суммарный сброс загрязненных вод составил 76,3 км³, а темпы роста сброса достигли более 1 км¹ в год. По-нерхностные воды суши, частично под­земные и морские воды используют для разбавления и очищения загрязненных промышленными, сельскохозяйствен­ными и бытовыми стоками вод. При этом для разбавления единицы загряз­ненных вод до их естественного уровня требуется 10...100 и более единиц при­родных, чистых вод. В России, одной из самых обеспеченных водой стран мира, уже возникла проблема снабжения на­селения качественной питьевой водой, соответствующей принятым санитар­ным нормам.

Примером жестокой экологической катастрофы XX в. является гибель Аральского моря. Чрезмерный забор пресной воды в 50—80-е гг. для разви­тия ирригационных систем в бассейне рек Амударьи и Сырдарьи, питающих это море, привел к сокращению объема их годового стока с 55 до 0...3 км³. В ре­зультате объем морской воды умень­шился на две трети, резко возросла кон­центрация солей в море и в грунтовых водах; на освободившихся от воды учас­тках дна бывшего моря начались обра­зование пустыни солончакового типа и вынос солей на окружающие ландшаф­ты ветровыми потоками. Практически были уничтожены рыбные ресурсы ре­гиона, существенно сократилось его биоразнообразие. Под угрозой оказа­лись нормальное водоснабжение и здо­ровье почти 50 млн человек, проживаю­щих в этом регионе.

Дефицит пресной воды — серьезный фактор, сдерживающий экономическое развитие любого государства.

По расчетам экспертов, к 2030 г. по­требность в пресной воде только в раз­вивающихся странах возрастет пример­но в 6 раз. Основной спрос на воду будет

связан с заметным ростом численности городского населения. Потребуются бо­лее эффективные системы распределе­ния воды в бассейнах рек для обеспече­ния бытовых нужд людей. Одним из пу­тей решения проблемы дефицита пре­сной воды считается переход ороша­емого земледелия на водосберегагощие технологии полива (например, капель­ное орошение), реализация других тех­нических проектов.

Лесные ресурсы. Лесные экосистемы занимают на Земле около 30 % суши и выполняют функцию «легких» планеты. Леса — важнейший фактор в экологи­ческом равновесии биосферы, один из основных источников кислорода на Земле, глобальный аккумулятор сол­нечной энергии и биологической мас­сы. Лесной покров очищает околозем­ную атмосферу, регулирует температур­ный режим и сток воды, защищает по­чву от эрозии и является источником разнообразного сырья и питания людей.

Общая площадь лесов на Земле со­ставляет более 4 млрд га (в том числе около 3 млрд га — сомкнутых), больше половины из них — тропические и суб­тропические леса. Леса произрастают на всех континентах, кроме Антарктиды, но их распространение по поверхности планеты неравномерно (табл. 5.2).