1.5. Глобальные экологические проблемы

Суть современного экологического кризиса составляет противоречие между почти безграничными возможностями человеческой деятельности, преобразующей природу, и ограниченными возможностями биосферы в ресурсном обеспечении этой деятельности.

Глобальный характер современного экологического кризиса отличает его от предшествующих кризисов. В этой связи традиционные методы выхода из кризиса посредством перемещения на новые территории практически неосуществимы. Реальным остается изменение способов производства, норм потребления и объемов использования природных ресурсов.

К числу наиболее острых для человечества экологических проблем можно отнести следующие:

– демографический кризис (резкое увеличение численности населения Земли);

– урбанизация;

– уменьшение площади лесов;

– эрозия и снижение плодородия почв;

– дефицит пресной воды;

– негативные последствия производства энергии;

– загрязнение окружающей среды;

– разрушение озонового слоя стратосферы;

– антропогенное изменение климата;

– снижение биологического разнообразия (уменьшение численности видов организмов);

– снижение устойчивости природных экосистем к антропогенному воздействию;

– влияние негативных изменений в окружающей среде на здоровье населения.

Увеличение численности населения Земли. Резкое увеличение темпов роста населения Земли, продолжающееся с середины XX века, особенно выражено в развивающихся странах Азии, Африки и Латинской Америки. Наиболее высокий прирост населения приходится на последние десятилетия. В конце 90-х годов XX века население Земли достигло 6 млрд человек, тогда как в 30-х годах оно составляло 2 млрд человек. Ожидается, что к 2010 году на планете будет уже 7 млрд жителей. Считается, что плотность населения Земли приближается к критическому уровню. Однако по мнению многих ученых, его численность со временем стабилизируется на уровне 10 – 12 млрд человек.

Рост населения наряду с развитием производства – второй основной фактор негативного влияния на биосферу, поскольку возрастание численности человечества сопровождается увеличением потребностей в продукции сельского хозяйства и промышленного производства и объема вовлекаемых природных ресурсов. Указанные процессы приводят к росту загрязнения окружающей среды и негативному воздействию на биосферу.

Увеличение производства продуктов питания, создание новых рабочих мест, расширение промышленного производства сопровождаются расходованием невозобновляемых природных ресурсов, но главная причина противоречий между человеком и природой – быстрое нарастание совокупной антропогенной нагрузки на нее.

Специфика демографических процессов в разных странах связана с целым комплексом факторов, среди которых наибольшее значение имеют социально-экономические и экологические. Если в промышленно развитых странах воздействие на природу связано в основном с техногенным загрязнением, то в развивающихся странах основное воздействие связано с прямым уничтожением природы в результате непомерно высоких нагрузок на экосистемы: сведение лесов, исчерпание доступных ресурсов и т.д.

Урбанизация (от лат. urbanus – городской) – процесс сосредоточения населения и экономической жизни в крупных городах. Если до 1900 г. в городах жило всего около 14 % населения Земли, то в наши дня в городах живет больше половины населения планеты. В городах требуется высочайшая концентрация продовольствия, воды, топлива и других ресурсов жизнеобеспечения. Природные экосистемы также не в состоянии переработать то количество отходов, которое образуется в процессе жизнедеятельности людей в городах. Главные следствия урбанизации: истощение энергетических ресурсов, загрязнение окружающей среды, деградация водных, лесных и почвенных ресурсов, потеря сельскохозяйственных угодий. По некоторым данным в городах заболеваемость людей в среднем в два раза выше, чем в сельской местности.

Глобальное загрязнение биосферы. Загрязнение биосферы представляет собой одну из самых древних проблем. Она возникла с появлением первых поселений с их ручьями из сточных вод и различными отходами домашнего хозяйства. Но до развития промышленной цивилизации загрязнения были сильно ограничены по своей природе и распространению. Все отходы разлагались под действием микроорганизмов и включались в круговороты веществ. Начиная со второй половины XX века в процессе производственной деятельности человек создает синтетические вещества, которые в виде отходов поступают в окружающую среду (атмосферу, гидросферу, почву) и почти не вовлекаются в биосферный круговорот веществ. Важно и то, что синтетические материалы часто являются ядовитыми для живых организмов.

В большинстве случаев загрязняющие вещества, широко распространяясь в атмосфере, гидросфере и почве, постепенно рассеиваются по всей биосфере. Основную роль играют атмосферный перенос. Восходящие потоки воздуха и ветры переносят загрязняющие вещества на разные расстояния и обеспечивают их циркуляцию в атмосфере. Антропогенные выбросы углекислого газа, оксидов азота, сернистого газа или ртути увеличивают фоновые концентрации этих примесей в атмосфере. Разбавление загрязняющих веществ в среде (воде или воздухе) приводит к уменьшению их концентрации на конкретном участке, но не снижает их опасности для природы и человека, а только отдаляет негативные последствия.

Загрязнение атмосферы. Основная причина загрязнения атмосферы – сжигание ископаемого топлива. К другим причинам относятся выбросы побочных продуктов химической промышленности, выбросы пыли, радиоактивные газы атомных электростанций, выхлопы автомобилей. Основными веществами, загрязняющими атмосферу, являются газы (90 %) и твердые частицы (пыль). Вследствие деятельности человека в атмосферу поступают пыль, углекислый газ (СО₂), угарный газ (CO), диоксид серы (SO₂) метан (CH₄), оксиды азота (NO₂, NO, N₂O).

Загрязнение почв. Повышение плодородия почв часто достигается путем внесения большого количества удобрений, использования средств химической защиты от вредителей, что позволяет интенсифицировать сельскохозяйственное производство. Широкое применение искусственных химических веществ приводит к загрязнению почв и живых организмов.

Атмосферные осадки, несущие загрязняющие вещества, выпадают на поверхность почвы и также являются источником ее загрязнения. А поверхностные грунтовые воды смывают загрязняющие вещества в водную среду (реки, озера, моря).

Излишек удобрений в почве приводит к избытку азота и фосфора в продуктах и ухудшает структуру почв.

Загрязнение континентальных и океанических вод. Многочисленные загрязняющие вещества могут растворяться в воде или же во взвешенном состоянии переноситься на огромные расстояния от мест сброса. Большинство веществ, в какой бы фазе они ни находились – в газовой, жидкой или твердой, – способны загрязнять атмосферу.

Биологическое загрязнение в виде сточных вод приводит к сильному бактериологическому заражению и ведет к распространению инфекционных заболеваний, что создает дополнительные проблемы в области эпидемиологии.

Химическое загрязнение вод происходит в результате потерь поступления различных химических соединений, используемых в промышленности, сельском хозяйстве, на транспорте. Загрязнение углеводородами (нефтью и нефтепродуктами) в последние десятилетия стало одним из основных видов загрязнения гидросферы.

Загрязнение вод органическими веществами влияет на абиотические и биотические факторы, действующие как в проточных водах (реки), так и в больших стоячих водоемах (озера, замкнутые моря).

Загрязнение вод токсичными соединениями приводит к подавлению жизнедеятельности и гибели наиболее чувствительных к данному веществу организмов. Например, хлорсодержащие инсектициды, в частности ДДТ, тормозят фотосинтез фитопланктона и оказывают сильное отрицательное воздействие на биоценозы вследствие способности к концентрации в пищевых цепях – биоаккумуляции.

Один из главных факторов негативных изменений в биосфере – сверхинтенсивная эксплуатация природных ресурсов, которая приводит к таким последствиям, как разрушение растительного покрова и ухудшение свойств почвы.

Разрушение растительного покрова. В первую очередь оно связано с вырубкой лесов. Сведение лесов – одна из острейших глобальных экологических проблем. В функционировании природных экосистем роль лесных сообществ огромна. Лес поглощает атмосферные загрязнения, защищает почву от эрозии, регулирует сток поверхностных вод и т.д. Кроме того, леса играют большую роль в процессе связывания свободной углекислоты воздуха в процессе фотосинтеза, что чрезвычайно важно для поддержания равновесия климатической системы.

Уменьшение площади лесов вызывает нарушение круговоротов кислорода в биосфере. Хотя катастрофические последствия сведения лесов широко известны, их уничтожение продолжается. Площадь лесов на планете ежегодно уменьшается почти на 2 %.

Деградация почвы. Чрезмерная эксплуатация земель под сельскохозяйственные культуры – мощный фактор разрушения природных ресурсов. Обычно выделяют четыре главные причины порчи и уничтожения земель: ветровая и водная эрозия; засоление при неправильной ирригации; снижение плодородия; загрязнение почв.

Эрозия – разрушение почв в результате действия воды или ветра. Эрозионные процессы в природе резко усилились под влиянием человека. Эрозия начинается прежде всего там, где уничтожается естественный растительный покров, который скрепляет почву корнями и снижает интенсивность воздушных и водных потоков. За свою историю человечество потеряло около 2 млрд га плодородных земель.

Орошаемое земледелие вызывает ирригационную эрозию и вторичное засоление. Излишек влаги на полях обуславливает повышение уровня грунтовых вод до поверхности почвы и их интенсивное испарение. Растворенные в воде соли накапливаются в верхнем горизонте почвы, снижая ее плодородие. Некоторые ученые считают, что цивилизация Древнего Вавилона погибла от вторичного засоления почв.

Истощение земель вызывается также: отчуждением питательных веществ с урожаем и неполным последующим их возвратом; потерей гумуса; ухудшением водного режима. В результате истощения почва теряет плодородие.

Разрушение озонового слоя Земли. К уменьшению концентрации озона атмосферы, защищающего Землю от жесткого ультрафиолетового излучения, приводит совокупность факторов, главными из которых являются гибель молекул озона в реакциях с различными веществами антропогенного и природного происхождения, отсутствие солнечного излучения в течение полярной зимы, особо устойчивый полярный вихрь, который препятствует проникновению озона из приполярных широт, и др. Будучи химически активными, молекулы озона могут реагировать со многими неорганическими и органическими соединениями. Главные вещества, вносящие вклад в разрушение молекул озона, – простые вещества (водород, атомы кислорода, хлора, брома), неорганические (хлороводород, монооксид азота) и органические соединения (метан, фторхлор- и фторбромфреоны, которые выделяют атомы хлора и брома).

Глобальное изменение климата. В настоящее время основной причиной изменения климатической системы Земли считается антропогенная эмиссия газов, поглощающих инфракрасное излучение, что приводит к усилению естественного парникового эффекта. Под парниковым эффектом понимают повышение средней температуры приземной части атмосферы Земли в результате изменения теплового баланса, вызванного парниковыми газами. Основные парниковые газы – углекислый газ и водяной пар. Вклад углекислого газа в парниковый эффект, по разным данным, составляет от 50 до 65 %. К другим парниковым газам относят метан (20 %), оксиды азота (5 %) и пр. Повышение концентрации парниковых газов приводит к тому, что солнечная радиация продолжает беспрепятственно проникать к земной поверхности, а длинноволновое (инфракрасное) излучение, идущее от Земли, поглощается парниковыми газами. В результате нижняя часть тропосферы нагревается выше обычного уровня и общий тепловой баланс Земли изменяется. Изменение баланса может привести к целому ряду неблагоприятных социально-экономических и экологических последствий, включая изменение частоты и интенсивности выпадения осадков, таяние ледников, повышение уровня Мирового океана и затопление прибрежных территорий, снижение продуктивности сельского хозяйства в тропических и субтропических районах, увеличение площади пустынь, потеря видового разнообразия, дефицит пресной воды, распространение инфекций, обострение сердечнососудистых и респираторных заболеваний и др.

В российском обществе принято считать, что раз Россия – холодная страна, то глобальное потепление принесет ей преимущественно пользу. Предполагаемые выгоды обычно ожидаются в сельском хозяйстве и в уменьшении расходов на отопление жилых и производственных строений в холодное время года. Однако из-за протяженности территории страны и разнообразия ее природно-климатических особенностей последствия климатических изменений проявляются по-разному в различных регионах России и могут иметь как положительный, так и отрицательный характер.

Результаты влияния человека на биосферу. В современную эпоху деятельность человека оказывает громадное влияние на природные условия всей планеты. Особенно сильно изменены флора и фауна суши. Многие виды животных и растений полностью уничтожены человеком, а еще большее количество видов находится под угрозой исчезновения. Предполагается, что за последнее время исчезло свыше 120 видов и подвидов млекопитающих и около 150 видов птиц.

Громадные изменения произошли с растительным покровом на большей части поверхности континентов. На обширных пространствах дикая растительность уничтожена и заменена сельскохозяйственными полями. Сохранившиеся до настоящего времени леса в значительной части являются вторичными, т.е. сильно измененные в результате воздействия человека по сравнению с естественным растительным покровом. Большие изменения произошли также в растительном покрове многих районов степей и саванн из-за интенсивного выпаса домашнего скота.

Воздействие человека на естественный растительный покров оказало заметное влияние на процесс почвообразования в соответствующих районах и привело к изменению физических и химических свойств почв. Еще более изменились почвы на сельскохозяйственных полях вследствие систематического применения минеральных удобрений и изъятия значительной части биомассы растений. Во многих районах экологически необоснованная обработка почвы привела к усилению эрозии, в результате которой почвенный покров на больших площадях оказался разрушенным.

Быстро возрастает влияние деятельности человека на гидрологический режим суши. Сток не только малых, но и многих крупных рек существенно изменился в результате создания гидротехнических сооружений, изъятия воды для обеспечения нужд промышленности и городского населения, орошения сельскохозяйственных полей. Создание крупных водохранилищ, площадь которых во многих случаях сравнима с площадью больших естественных озер, резко изменило режим испарения и стока на обширных территориях.

Период в истории взаимоотношений человека и природы с начала XX века и до настоящего времени характеризуется расширением его экспансии: заселением всех доступных для проживания территорий, интенсивным развитием промышленного и сельскохозяйственного производства, открытием и началом эксплуатации новых способов высвобождения и преобразования энергии (в том числе энергии атомного ядра), началом освоения околоземного космического пространства и Солнечной системы в целом, а также невиданным ранее ростом численности населения.

История влияния человека на биосферу показывает, что технический прогресс постоянно увеличивает возможности воздействия на окружающую среду, создавая предпосылки для возникновения крупных экологических кризисов. С другой стороны, тот же технический прогресс расширяет возможности предотвращения негативных изменений, вызываемых человеческой деятельностью. Наиболее отчетливо эти две противоположные тенденции проявились во второй половине XX века и продолжают наблюдаться в настоящее время.